Luận văn Thạc sĩ Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Nghiên cứu biến đổi bờ biển, cửa sông Hải Phòng và đề xuất các giải pháp khắc phục

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bố cục của luận văn gồm phần mở đầu, kết luận - kiến nghị, tài liệu tham khảo và Phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về vấn đề nghiên cứu; Chương 2 - Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu; Chương 3 - Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Nghiên cứu biến đổi bờ biển, cửa sông Hải Phòng và đề xuất các giải pháp khắc phục

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI BỜ BIỂN, CỬA SÔNG HẢI PHÒNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên – 2020 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI BỜ BIỂN, CỬA SÔNG HẢI PHÒNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi trường Mã số: 885 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐÀO ĐÌNH CHÂM Thái Nguyên – 2020 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nghiên cứu, đến thời điểm hiện tại, đề tài luận văn: “Nghiên cứu biến đổi bờ biển, cửa sông Hải Phòng và đề xuất các giải pháp khắc phục” đã hoàn thành. Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Đào Đình Châm – Viện trưởng Viện Địa lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ. Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong Ban Lãnh đạo Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên; Quý Thầy Cô trong Khoa đã trực tiếp giảng dạy và trang bị cho em hệ thống kiến thức khoa học, toàn diện, đầy đủ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa, Trường. Ngoài ra, tôi cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, đồng nghiệp Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hải Phòng, các Phòng, Ban, đơn vị đã tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tôi điều tra, thu thập, tìm hiểu tình hình thực tế và cung cấp tài liệu, số liệu để tôi hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Cao học Quản lý Tài nguyên và Môi trường - K12A3 đã luôn đồng hành, động viên, giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như trong cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thị Vân i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ với đề tài “Nghiên cứu biến đổi bờ biển, cửa sông Hải Phòng và đề xuất các giải pháp khắc phục” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Đình Châm – Viện trưởng Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các thông tin, số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây./. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thị Vân ii
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 1 LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. ii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... v 1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu ------------------------------------------------- 1 2. Mục tiêu nghiên cứu: --------------------------------------------------------------- 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn: ---------------------------------------------- 2 4. Những đóng góp của đề tài:-------------------------------------------------------- 2 5. Cấu trúc của luận văn: -------------------------------------------------------------- 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 4 1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu ------------------------------------------- 4 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản....................................................................... 4 1.1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu biến đổi bờ biển trên thế giới và Việt Nam ....................................................................................................... 13 1.1.3. Giới thiệu chung về vùng nghiên cứu ................................................. 18 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu ---------------------------------------------------------- 38 2.2. Phạm vi nghiên cứu-------------------------------------------------------------- 38 2.3. Nội dung nghiên cứu ------------------------------------------------------------ 38 2.4. Phương pháp luận nghiên cứu -------------------------------------------------- 38 2.4.1. Cách tiếp cận:...................................................................................... 38 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 41 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 49 3.1. Hiện trạng xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông dải ven biển Hải Phòng ----- 49 3.1.1. Vùng bờ biển từ cửa Lạch Huyện đến Đồ Sơn (Hải Phòng) .............. 49 3.1.2. Hiện trạng xói lở - bồi tụ khu vực Đình Vũ – Hải Phòng .................. 50 3.1.3. Thực trạng biến động đường bờ cửa sông Văn Úc qua các thời kỳ: ...... 52 3.2. Nguyên nhân gây xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông dải ven biển Hải Phòng63 3.2.1. Những nhận định về nguyên nhân xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông iii
Hải Phòng...................................................................................................... 63 3.2.2. Nguyên nhân xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông vùng ven biển Hải Phòng: ........................................................................................................... 64 3.3. Đề xuất một số giải pháp khắc phục, giảm thiểu xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông ở dải ven biển Hải Phòng. ------------------------------------------------ 68 3.3.1. Giải pháp phi công trình. .................................................................... 69 3.3.2. Giải pháp công trình. .......................................................................... 70 3.3.3. Đề xuất một số giải pháp cơ bản sử dụng hợp lý dải ven biển Hải Phòng. ........................................................................................................... 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 73 1. Kết luận------------------------------------------------------------------------------ 73 2. Kiến nghị ---------------------------------------------------------------------------- 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 75 iv
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1: Phân chia cường độ và quy mô xói lở ............................................... 12 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1. Sơ đồ biểu diễn các thuật ngữ về bờ biển được sử dụng ..................... 5 Hình 1. 2. Bản đồ địa mạo khu vực ven biển cửa sông Hải Phòng ................... 20 Hình 2. 1. Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thông tin ảnh và bản đồ ...................... 42 Hình 2. 2. Bản đồ địa hình UTM năm 1965 khu vực nghiên cứu ...................... 44 Hình 2. 3. Ảnh vệ tinh Spot 5, độ phân giải 5 m khu vực nghiên cứu ................ 45 Hình 2. 4. Ảnh vệ tinh Landsat 5 TM chụp ngày 25/11/1991 và Landsat 7 ETM ngày 16/11/2001 .................................................................................................. 46 Hình 2. 5. Ảnh vệ tinh Landsat 5 TM chụp ngày 03/12/2010 và ảnh Landsat 8 OLI chụp ngày 10/11/2019 ................................................................................. 46 Hình 2. 6. Xử lý và thành lập đường bờ nước bằng thuật toán, minh họa trên ảnh vệ tinh Landsat 5 TM chụp ngày 03/12/2010 (trái) và ảnh Landsat 8 OLI chụp ngày 10/11/2019 (phải) .............................................................................. 46 Hình 2. 7. Chuyển đổi đường bờ nước từ dạng Raster sang Vector, ảnh vệ tinh Landsat 5 TM chụp ngày 03/12/2010 (trái) và ảnh Landsat 8 OLI chụp ngày 10/11/2019 (phải) ............................................................................................... 47 Hình 3. 1. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 1912 – 1935 ............................................................................................................................53 Hình 3. 2. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 1935 – 1965 ............................................................................................................... 54 Hình 3. 3. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 1965 – 1991 ............................................................................................................... 55 Hình 3. 4. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 1991 – 2001.......................................................................................................... 56 Hình 3.5. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 2001 – 2010 ............................................................................................................... 58 Hình 3.6. Bản đồ xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 2010 - 2019 ............................................................................................................... 59 Hình 3.7. Bản đồ diễn biến đường bờ khu vực ven biển cửa sông Văn Úc giai đoạn 1912 - 2019 .......................................................................................................... 60 v
MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu Dải ven biển nước ta có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên là nơi tập trung dân cư (chỉ tính riêng các huyện ven biển đã chiếm trên 25% tổng dân số cả nước), các công trình dân sinh, kinh tế quan trọng. Trong những năm gần đây, khi những dấu hiệu của hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng trở nên rõ rệt, các hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra ngày càng dữ dội với xu hướng gia tăng cả về tần suất lẫn cường độ. Bên cạnh đó việc khai thác tài nguyên của con người trên các lưu vực tăng mạnh gây tác động xấu tới bờ biển, cửa sông. Hiện tượng xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông ngày càng gia tăng đã và đang gây nhiều thiệt hại về kinh tế và ảnh hưởng lớn tới đời sống của cộng đồng dân cư ven biển. Động lực biến đổi bờ biển nước ta chủ yếu xảy ra do các quá trình xói lở và bồi tụ bờ biển cửa sông gây ra. Xói lở bờ biển là dạng thiên tai nặng nề xảy ra ở cả 3 miền, diễn biến hết sức phức tạp, gây thiệt hại rất lớn về người và của, để lại hậu quả lâu dài về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái. Hàng năm nhà nước phải chi một lượng lớn kinh phí để khắc phục, phòng chống và cứu hộ. Bồi tụ bờ biển cửa sông thành tạo nên các bãi bồi quí giá cho nhiều vùng, song nhiều nơi cũng trở thành tai biến nghiêm trọng gây ra bồi luồng tàu, bến cảng, bồi lấp cửa sông làm giảm khả năng thoát lũ, gây ngập lụt trên diện rộng…. Vùng ven biển Hải Phòng có chế độ động lực phức tạp với sự tác động và ảnh hưởng của các yếu tố như sông, dòng chảy, thủy triều và dòng bùn cát từ trong sông đổ ra. Đây cũng là nơi có vị trí và tầm quan trọng đặc biệt (cửa ngõ của châu thổ sông Hồng) đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh phía Bắc nước ta. Trong những năm qua, các tai biến do xói lở - bồi tụ bờ biển, bồi lấp cửa sông đã được quan tâm nhiều vì nó không những ảnh hưởng trực tiếp đến khai thác sử dụng tài nguyên, phát triển kinh tế - xã hội mà còn liên quan đến qui hoạch phát triển bền vững vùng ven biển Hải Phòng. Đã có nhiều đề tài, dự án liên quan đến vấn đề trên đã được triển khai thực hiện. Đáng chú ý là các công 1
trình nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Viện Địa lý, Viện Cơ học, Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Hải Dương học, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội… Các đề tài này đã thu được kết quả có giá trị về mặt khoa học và thực tiễn, góp phần ổn định bờ biển, thông luồng tàu, thoát lũ, khai thác hợp lý vùng cửa sông … Song, do đặc điểm phức tạp của vùng cửa sông ven biển, luôn có sự biến động mạnh theo thời gian và không gian nên nghiên cứu thực trạng biến đổi bờ biển, khai thác tài nguyên vùng ven biển là rất quan trọng. Chính vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu biến đổi bờ biển, cửa sông Hải Phòng và đề xuất các giải pháp khắc phục” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được thực trạng biến đổi bờ biển, cửa sông dải ven biển Hải Phòng. - Đề xuất được một số giải pháp khắc phục, giảm thiểu xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông ở dải ven biển Hải Phòng. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn 1) Phân tích ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên và các hoạt động dân sinh đến biến động hình thái bờ biển Hải Phòng. 2) Đánh giá diễn biến bờ biển, cửa sông vùng ven biển Hải Phòng. 3) Xác định nguyên nhân gây biến đổi bờ biển, cửa sông vùng ven biển Hải Phòng. 4) Đề xuất một số giải pháp khắc phục, giảm thiểu tai biến xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông vùng ven biển Hải Phòng. 4. Những đóng góp của đề tài - Ý nghĩa về mặt khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ cung cấp cơ sở khoa học về nguyên nhân, cơ chế, các yếu tố ảnh hưởng đến biến động bờ biển; cung cấp định hướng các giải pháp ổn định bờ biển, khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển cho các tỉnh nằm trong khu vực nghiên cứu. - Ý nghĩa về mặt thực tiễn: Là cơ sở để xây dựng quy hoạch, phát triển bền vững, khai thác hiệu quả tài nguyên và bảo vệ môi trường viển vùng ven biển Hải Phòng. Ngoài ra kết quả nghiên cứu nhiệm vụ là căn cứ khoa học để 2
các nhà hoạch định chính sách và quản lý ở Trung ương và địa phương sử dụng để lập quy hoạch, kế hoạch, chính sách sử dụng hợp lý tài nguyên dải ven biển. 5. Cấu trúc của luận văn Ngoài lời mở đầu, kết luận - kiến nghị, tài liệu tham khảo và Phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Chương 2. Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản 1.1.1.1. Dải ven biển Các khái niệm tại đới bờ: Theo SPM (1984), các khái niệm đới bờ được định nghĩa như sau: - Đới bờ (Coastal area): khu vực tiếp giáp giữa biển và đất liền với các hoạt động kinh tế xã hội trong đó. Đới bờ bao gồm “dải đất ven biển” và “dải biển ven bờ”. - Bãi biển (Beach): vùng cấu tạo bởi vật liệu không dính kết với nhau (cát hoặc sỏi) nằm giữa biển và đất liền và chịu tác động mạnh của các quá trình động lực biển (sóng, triều, dòng chảy) và gió. - Vùng gần bờ: vùng được giới hạn từ bãi biển đến khu vực ngoài khơi. - Bãi sau: phần phía trong của bãi biển cao hơn mực nước triều cường bình thường, nhưng chịu ảnh hưởng của sóng lớn trong kỳ triều cường. - Bãi trước: phần bãi nằm giữa mực nước triều cao nhất và thấp nhất. - Vùng ven bờ: vùng sóng bị biến dạng bởi sự tương tác với đáy biển. - Vùng ngoài khơi: vùng thềm lục địa, ở đây không còn bùn cát chuyển động do sóng, ảnh hưởng của đáy biển tới sóng không đáng kể so với ảnh hưởng của sóng. - Vùng sóng vỡ: khu vực sóng bị vỡ khi tiến vào bờ, thông thường bắt đầu ở độ sâu từ 5m đến 10m tùy thuộc vào các đặc trưng sóng tới. - Bờ dốc đứng: bờ dốc. - Vách dốc của bãi: phần bờ đứng bị xói do sóng. Theo chiều cao, nó thay đổi từ vài cm đến hàng mét phụ thuộc vào cường độ sóng, thành phần và cấu tạo của vật chất bãi. - Gờ bãi: là phần bãi cao hơn mặt bằng do sóng, gió tác động hoặc mặt phẳng trên công trình để đặt lớp bảo vệ. - Đỉnh bờ: giới hạn phía biển của một giờ. - Mực nước triều cao: là cao độ tối đa của mực nước biển đạt được khi 4
thủy triều lên. - Mực nước triều thấp: là cao độ thấp nhất của mực nước biển đạt được khi thủy triều xuống. 1.1.1.2. Đường bờ biển Theo quan niệm chung, đường bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa biển và đất liền. Đường này luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nước biển theo chu kỳ ngắn (thủy triều), chu kỳ dài (chu kỳ thiên văn) hoặc không theo chu kỳ. Trong thực tế, người ta thường lấy đường bờ biển là mực nước triều trung bình nhiều năm. Định nghĩa phổ biến nhất được Dolan đưa ra “Đường bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa biển với đất liền” và luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nước biển theo chu kỳ được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khoa học. Hoặc có thể hiểu “Đường bờ biển là sự giao thoa giữa đất liền và biển, là một đường động và vị trí không gian của nó biến đổi theo thời gian [Moore, 2000]; Chỉ thị phổ biến để xác định là dựa vào đường mực nước trung bình nhiều năm với vị trí về phía đất liền đạt được bởi mực nước biển lúc thủy triều cao [Crowel, 1991; Leatherman, 2002]. Tuy nhiên, để nghiên cứu biến động đường bờ biển cần phải xác định rõ 2 đường bờ: đường bờ trong và đường bờ ngoài. Đường bờ trong là ranh giới tác động cao nhất của sóng trong năm (thường là sóng bão) với đất liền, còn đường bờ ngoài là ranh giới tác động của sóng vào lúc thủy triều cao trung bình. Tại các vị trí bờ biển dốc đứng thì bờ trong và bờ ngoài có thể trùng nhau [Vũ Văn Phái]. Hình 1. 1. Sơ đồ biểu diễn các thuật ngữ về bờ biển được sử dụng 5
Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu biến động bờ biển cho quản lý tài nguyên và tai biến, trước hết, phải xem bản thân địa hình là một dạng tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, góp phần đắc lực cho phát triển kinh tế - xã hội vùng bờ. Địa hình là cơ sở nền tảng cho một số loại tài nguyên khác tồn tại, như tài nguyên đất, tài nguyên nước, kiểm soát tài nguyên khí hậu, từ đó kiểm soát tài nguyên hệ sinh thái. Nếu một thành tạo địa hình nào đó đang tồn tại bị phá hủy, thì các tài nguyên trên đó (bao gồm cả tài nguyên sinh vật và một số loại tài nguyên khác) cũng bị mất đi, đặc biệt là các thành tạo địa hình phá hủy (bóc mòn nói chung). 1.1.1.3. Cửa sông Có nhiều định nghĩa khác nhau được dùng để diễn tả một cửa sông ven biển. Định nghĩa của Pritchard, D. W. đưa ra năm 1967 được dùng rộng rãi nhất, đó là: “Cửa sông ven biển là một thủy lực nước lợ bán kín ven bờ nối liền với biển khơi, trong đó giới hạn của nó là nơi mà nước biển còn vươn tới pha trộn với dòng nước ngọt bắt nguồn từ nội địa”. Hạn chế của định nghĩa này là đã không đề cập đến tác động của thủy triều mặc dù có đề cập sự pha trộn giữa nước biển và nước ngọt, trong thực tế cũng có những vùng biển không có tác động thủy triều nhưng có sự pha trộn nước ngọt và biển như vùng Địa Trung Hải nên định nghĩa trên dễ tạo sự nhầm lẫn ngược lại định nghĩa trên cũng bỏ qua những thành phần của hệ sinh thái cửa sông ven biển như đầm phá ven bờ hoặc vùng biển nước lợ, có thể có độ mặn tương tự như vài vùng cửa sông nhưng không có sự biến đổi độ mặn hàng ngày do tác động của thủy triều. Theo định nghĩa của Pritchard, D. W thì những vùng vịnh ven biển do không thỏa mãn điều kiện bán kín và hồ nước mặn không thỏa mãn điều kiện nguồn nước ngọt cung cấp từ sông đổ vào vì chỉ có nước mưa nên chúng không được coi là các bộ phận thuộc vùng cửa sông ven biển. Do những thiếu sót của định nghĩa Pritchard, nhiều nhà khoa học đã đề nghị sử dụng một định nghĩa phù hợp hơn của Pritchard, D. W. đưa ra năm 1980, đó là: 6
“Một cửa sông là một nhánh của biển đi vào một dòng sông đến nơi mà mực nước cao nhất của thủy triều còn vươn tới, thường được chia thành 3 phần khác nhau: a) phần biển hay phần cửa sông thấp, nối liền với biển khơi; b) phần cửa sông trung, nơi diễn ra sự pha trộn chính của nước biển và nước ngọt; c) phần cửa sông cao, chi phối bởi nước ngọt nhưng còn tác động nhiều của thủy triều. Giới hạn giữa 3 phần này không cố định và biến động theo lượng nước ngọt đổ ra từ sông”. Tóm lại, vùng cửa sông ven biển là một hệ sinh thái động nối liền với biển khơi, qua đó nước biển thường xâm nhập nhờ tác động của thủy triều, nước biển đi vào cửa sông được pha trộn với nước ngọt từ sông đổ ra. Kiểu pha trộn này thay đổi theo các cửa sông khác nhau và tùy thuộc vào lượng nước ngọt chảy xuống và vào biên độ thủy triều, cũng như vào mức độ bốc hơi nước trong vùng cửa sông ven biển và cũng có thể được dùng như nền tảng để phân loại các loại cửa sông ven biển khác nhau. 1.1.1.4. Biến đổi đường bờ biển Bờ biển có ý nghĩa rất to lớn đối với sự sống và phát triển của xã hội loài người từ xa xưa cho đến nay và cả trong tương lai. Bờ biển là một dải đất có chiều rộng không xác định mở rộng từ đường bờ vào sâu trong đất liền tới sự thay đổi đầu tiên về địa hình. Các vách, các cồn cát tiền tiêu, hoặc đường thực vật có mặt thường xuyên. Trên các vùng đồng bằng châu thổ, ranh giới về phía đất liền khó xác định hơn còn ranh giới về phía biển vươn tới vị trí mức sóng bão - đó chính là đường bờ trong. Trên các đoạn bờ dốc đứng, thì đường bờ trong và đường bờ ngoài có thể trùng nhau. Theo Bách khoa toàn thư về Địa lý Xô Viết (1988), thì bờ biển là một dải hẹp gồm có cả bãi biển chạy dọc theo đường bờ có giới hạn về phía biển là đường mực triều thấp nhất. Hay có thế hiểu một cách đơn giản hơn, bờ biển là nơi chuyển tiếp giữa biển và đất liền, là nơi chịu sự tác động mạnh mẽ của thủy triều, dòng chảy, sóng và gió. Là khu vực làm tiêu tán năng lượng biển một cách hiệu quả. 7
Bờ biển là môi trường động nhất trên toàn bộ mặt đất. Đây là nơi thể hiện đầy đủ và rõ rệt nhất các mối tương tác lẫn nhau giữa 5 quyển của trái đất là thạch quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển và kỹ thuật, công nghệ quyển. Bờ biển cũng là nơi tiếp xúc và tương tác của ba trạng thái của vất chất rắn, lỏng và khí. Chính vì vậy, bờ biển là nơi giàu có nhất về mặt tài nguyên thiên nhiên, là nơi trong lành nhất về môi trường. Hiện nay, có rất nhiều cơ sở công nghiệp và kinh tế quan trọng khác cũng được bố trí trên bờ biển. Bờ biển là bàn đạp để con người tiến ra biển và đại dương để mở mang giao lưu với nhau ở quy mô khu vực hay toàn cầu. Bên cạnh những lợi ích to lớn, bờ biển cũng là nơi hứng chịu nhiều thảm họa nhất đến từ mọi phía từ trong đất liền và ngoài đại dương. Xói lở bờ biển tuy ít có khả năng làm chết người, nhưng thiệt hại về tài sản rất lớn gồm cả tài sản bị phá hủy lẫn kinh phí chi cho xây dựng các công trình bảo vệ. Bờ biển thường xuyên bị biến đổi (do xói lở hay bồi tụ) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và hoạt động dân sinh, kinh tế của con người. Hiện tượng xói lở bờ biển theo dự báo sẽ tăng cường cả về cường độ và phạm vi dưới tác động của biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng. Theo Nguyễn Mạnh Hùng, (2010) bờ biển có thể được phân loại theo các cách sau: - Phân loại bờ biển theo chiều cao tác động của thủy triều: + Bờ biển có biên độ triều rất nhỏ: < 1m; + Bờ biển có biên độ triều nhỏ: 1m - 2m; + Bờ biển có biên độ triều trung bình: 2m - 3,5m; + Bờ biển có biên độ triều lớn: 3,5 - 5m; + Bờ biển có biên độ triều cực lớn: > 5m; - Phân loại dựa trên các vùng bờ có sóng nhỏ hoặc vừa và thường áp dụng cho các vùng bờ tích tụ. - Phân loại bờ biển theo sự tác động của biên độ triều và độ cao sóng: + Vùng bờ biển có thủy triều chiếm ưu thế cao; + Vùng bờ biển có thủy triều chiếm ưu thế thấp; + Vùng bờ biển chịu tác động của cả sóng và thủy triều nhưng thủy triều chiếm ưu thế; 8
+ Vùng bờ biển chịu tác động của cả sóng và thủy triều nhưng sóng chiếm ưu thế; + Vùng bờ biển sóng chiếm ưu thế; Việc phân loại này chỉ dựa trên 2 yếu tố động lực là thủy triều và sóng là chính. Bên cạnh đó, đặc điểm địa chất và thủy văn; Đặc trưng vật liệu cấu tạo bờ; Lưu lượng nước phù sa sông đổ ra; Địa hình phía trong bờ (đầm phá, lạch triều); Chế độ khí tượng và ảnh hưởng của bão, nước dâng, lũ lụt; Tác động của sinh vật (san hô, cây, rừng ngập mặn,…) cũng có thể đóng vai trò lớn trong việc phân loại bờ biển, cửa sông. Tính dễ bị tổn thương của bờ biển được hiểu là khả năng phản ứng lại của một hệ thống nói chung (tự nhiên hay xã hội, từ đơn giản đến phức tạp, có quy mô không gian và thời gian rất khác nhau) đối với những tác động không có lợi từ bên ngoài hoặc ngay bên trong nó. Khái niệm tính dễ bị tổn thương được sử dụng cho nhiều đối tượng khác nhau bao gồm cả các hợp phần tự nhiên (địa hình, nguồn nước, sinh vật, hệ sinh thái,...), cũng như các hợp phần kinh tế - xã hội (cơ sở hạ tầng, di sản văn hóa...) trong hệ thống tự nhiên-xã hội. Trên cơ sở nghiên cứu tính dễ bị tổn thương từng yếu tố, sẽ tiến hành đánh giá tính dễ bị tổn thương tổng thể. Để đánh giá tính dễ bị tổn thương tổng thể cần có sự phối hợp nghiên cứu của nhiều lĩnh vực cả tự nhiên lẫn xã hội. Theo đó, Kaiser đã đưa ra 3 nhóm chỉ thị bao gồm: xã hội, kinh tế và sinh thái để đánh giá. Còn tính dễ bị tổn thương của bờ biển đối với mực nước biển dâng chính là sự phản ứng của địa hình bờ biển đối với những thay đổi các nhân tố hình thành và phát triển nó. Những tác động chủ yếu của mực nước biển dâng có thể bao gồm sự thay đổi của các đặc trưng thủy lực và chế độ triều tại cửa sông; Hiện tượng giật lùi và xói lở bãi, suy giảm tiện nghi bãi theo thời gian ở những khu vực có công trình bảo vệ. Gia tăng khả năng ngập lụt, thiệt hại do bão, tăng cao mực nước tràn và tổn thất đối với cơ sở hạ tầng ven biển, hiện tượng hạ thấp mặt bãi có tác động xấu đến công năng của các công trình. Hiện tượng di chuyển vào phía đất liền của đường mép nước triều có thể dẫn đến sự gia tăng độ mặn trong nước mặt và nước ngầm. Cuối cùng, sự nâng cao của mặt nước sẽ làm suy 9
giảm khả năng thoát nước tự nhiên, yêu cầu thay đổi chế độ quản lý nước tại các cửa hồ và đầm phá liên kết với biển. Biến đổi mực nước cũng như điều kiện sóng có thể dẫn đến biến đổi bãi biển theo các quá trình xói lở khác nhau: lùi vào phía bờ, xói lở đáy và tăng độ dốc. Cả hai hiện tượng xói lở và tăng độ dốc bãi biển sẽ gia tăng do tác động của biến đổi khí hậu cùng với mực nước biển dâng, biến đổi của sóng và mực nước cực trị. Các nhà khoa học cho rằng bãi biển sẽ sâu hơn với mức trung bình 1 mm/năm trong trường hợp mực nước biển dâng 1 mm/năm. Tuy biến đổi khí hậu có mô ảnh hưởng toàn cầu, song các tác động đến đới bờ biển lại mang tính khu vực, tại những nơi có công trình bảo vệ đều quan trắc thấy hiện tượng gia tăng của độ dốc bãi. Cùng với sự gia tăng độ sâu nước trong đới gần bờ sẽ dẫn đến sự gia tăng của năng lượng sóng vào bờ dẫn đến nguy cơ tác động mạnh hơn lên bãi và các công trình bảo vệ. * Vùng bờ biển Có thể nói vùng bờ biển là một đối tượng được nhiều nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau quan tâm, nghiên cứu. Vì vậy, có rất nhiều quan niệm khác nhau về khoảng không gian tiếp giáp giữa đất và biển này. Ở mức độ khái quát nhất, Ketchum H đã đưa ra định nghĩa như sau: “Vùng bờ biển là một dải đất liền và không gian biển bên cạnh (bao gồm cả nước và đất dưới đáy) mà trong đó các quá trình trên lục địa cùng với việc sử dụng đất có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình và việc sử dụng đại dương, và ngược lại”. Còn theo các nhà địa mạo Liên bang Nga, vùng bờ biển lại được chia thành 3 bộ phận: vùng bờ biển hiện đại, vùng bờ cổ được nâng lên và vùng bờ cổ bị hạ xuống. Trong đó, vùng bờ biển hiện đại là nơi địa hình đang chịu tác động bởi các yếu tố động lực hiện đại của tất cả các quyển trên trái đất (thạch quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển và quyển kỹ thuật). Trong nghiên cứu này, tác giả đã tiếp cận theo cách nhìn nhận của các nhà địa mạo phương Tây từ đó xác định được các đối tượng chính là bờ biển, đường bờ biển để tính toán biến động. Ở vùng bờ biển hiện đại có rất nhiều dạng địa hình khác nhau được thành tạo bởi các nhân tố động lực khác nhau, trong đó 10
quan trọng hơn cả là sóng và dòng chảy do sóng sinh ra, thủy triều, vai trò của sông. Do vậy, khi nghiên cứu xói lở bờ biển, các nhà khoa học đã chia ra: - Bờ biển sóng chiếm ưu thế: ở mức độ chung nhất, bờ biển sóng chiếm ưu thế là bờ biển có năng lượng sóng cao hơn so với các dòng năng lượng khác và hầu hết đều phân bố trong các vùng bờ biển có độ lớn thủy triều nhỏ (dưới 2,0 m). - Bờ biển thủy triều chiếm ưu thế là: những bờ biển mà ở đó thủy triều giữ vai trò quan trọng trong việc quyết định đối với hình thái của các dạng địa hình (kích thước, sự định hướng, đặc điểm trầm tích, ...). Trong trường hợp này, độ lớn thủy triều đạt trên 2,0 m. 1.1.1.5. Xói lở và bồi tụ Đường bờ biển không phải là một đường cố định mà luôn luôn tiến về phía đại dương hay lùi về phía lục địa mỗi ngày một hay hai lần, theo thủy triều lên xuống. Theo đó, xói lở bờ biển là hiện tượng thay đổi hình dạng bờ biển và sự dịch chuyển đường bờ, là một dạng tai biến tự nhiên do kết quả của tăng mực nước biển toàn cầu, do tác động của sóng, thủy triều, các dòng chảy gần bờ và sự phát triển không hợp lí ở khu vực bờ biển. Xói lở bãi là hiện tượng mất vật liệu trên bãi một cách thường xuyên dưới tác động của các nhân tố cả tự nhiên lẫn con người dẫn đến thu hẹp và hạ thấp bãi biển. Xói lở đường bờ là hiện tượng dịch chuyển đường bờ biển một cách liên tục về phía đất liền trong một khoảng thời gian nào đó. Trong hầu hết các trường hợp, xói lở bãi đều kèm theo xói lở đường bờ dẫn đến hạ thấp bãi và giật lùi đường bờ. Chỉ có một số ít trường hợp xói lở bãi xảy ra nhưng không có sự giật lùi đường bờ. Chẳng hạn, tại các vị trí có công trình bảo vệ (như tường biển), mặc dù có sự hạ thấp của bãi theo thời gian, nhưng đường bờ tại đây vẫn giữ nguyên vị trí. Tuy nhiên, cuối cùng, nếu xói lở bãi xảy ra liên tục, thì công trình bảo vệ sẽ bị sập đổ và đường bờ sẽ bị giật lùi. Để đánh giá mức độ xói lở có thể phân chia cường độ, tốc độ và quy mô theo các cấp như sau: 11
Bảng 1.1: Phân chia cường độ và quy mô xói lở Tốc độ xói Chiều dài xói lở Cường độ Quy mô lở(m/năm) (km) Yếu 0 - 2,5 Nhỏ 10 Rất lớn >5 * Phân loại xói lở Xói lở - bồi tụ là hoạt động diễn ra thường xuyên, liên tục theo không gian và thời gian. Để nhận biết khu vực nào đó xói lở hay bồi tụ phải căn cứ vào hiện trạng đường bờ biển tiến hoặc lùi, bãi biển hạ thấp hoặc được nâng cao. Việc đánh giá phân loại bờ biển xói lở có nhiều cách khác nhau nhưng tập trung bởi một số cách phân loại gồm: căn cứ vào quá trình diễn biến bờ, bãi biển theo thời gian (thời điểm, mùa, năm hoặc nhiều năm); Căn cứ vào nguyên nhân xói lở; Căn cứ vào khu vực (vị trí) xói lở; Căn cứ vào cường độ xói lở... Dựa trên các nghiên cứu liên quan đến xói lở ven biển, dựa vào nguyên nhân gây xói lở có thể phân ra ba loại chủ yếu như sau: xói lở có nguyên nhân chủ yếu do sóng (các khu vực cục bộ có địa hình dễ gây nên hiện tượng hội tụ sóng hoặc sóng lớn xâm nhập sâu vào bờ - không chiếm ưu thế); Xói lở có nguyên nhân chủ yếu do dòng ven bờ (các khu vực cửa sông ven biển có dòng chảy mạnh áp sát bờ - không chiếm ưu thế); Xói lở có nguyên nhân do tổng hợp cả hai yếu tố sóng và dòng ven bờ. Tùy theo nguyên nhân chủ đạo gây nên xói lở để lựa chọn và bố trí giải pháp kết cấu phù hợp cho các công trình bảo vệ bờ biển ở từng địa phương. Ngoài ra, trong nghiên cứu xói lở bờ hoặc bãi biển, người ta còn phân biệt xói lở thường xuyên (trong thời gian lâu dài) và xói lở tạm thời (xảy ra trong khoảng thời gian ngắn). Xói lở thường xuyên muốn nói đến xu thế mở rộng trong khoảng thời gian vài năm (hoặc dài hơn) được gây ra bởi thiếu hụt cán cân trầm tích hàng năm hay tốc độ di chuyển dọc bờ tăng lên. Còn xói lở tạm thời xảy ra trong khoảng thời gian ngắn (vài ngày) do các hiện tượng cực đoan, như bão, triều cường. 12
* Tác động của xói lở bờ biển Hiện nay, tình trạng xói lở bờ biển ở Việt Nam nói chung, Hải Phòng nói riêng đang diễn biến rất phức tạp, cứ bước vào mùa mưa đường bờ biển ở một số khu vực trong tỉnh lại tiếp tục bị xói lở nghiêm trọng gây thiệt hại trực tiếp về tính mạng, tài sản, cơ sở hạ tầng và đất đai. Đồng thời gây ra các tai biến ven bờ khác làm suy thoái môi trường sinh thái như ngập lụt, nhiễm mặn, nhiễm bẩn và mất môi trường sống của các loại sinh vật; Kinh tế - xã hội phát triển kém bền vững cũng như hiệu quả đầu tư thấp, hạn chế khả năng đầu tư lớn và dài hạn, di dân và tâm lí không ổn định trong đời sống, sản xuất. Khoảng 10 năm trở lại đây, đường bờ biển bị xói lở thường xuyên, diễn ra nghiêm trọng khiến nhiều bãi tắm, nhiều diện tích rừng phòng hộ bị xóa sổ. Nhiều năm gần đây, tình trạng sóng biển tác động sâu vào đất liền gây xói lở ngày càng nghiêm trọng khiến cho các bãi biển du lịch của thành phố bị biến dạng, nhiều bãi biển đẹp đã và đang đứng trước nguy cơ mất dần trên bản đồ du lịch Việt Nam. Đồng thời, các khu dân cư đang bị biển lấn sâu. Người dân đang hết sức lo lắng trước tình trạng đất ven biển bị mất dần. Chỉ trong vòng 5 năm (2012- 2017), nhiều vị trí ở đây bị xói lở sâu vào khoảng 50m. Theo nhiều người dân địa phương, nhiều năm trước, rừng thông nằm sát mép bờ biển giúp chắn sóng và gió. Tuy nhiên gần đây, khu vực này đã bị sóng biển đánh mất, đất bị cuốn trôi cộng với việc người dân chặt cây khiến cho tác động của xói lở bờ biển ngày càng nghiêm trọng hơn. 1.1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu biến đổi bờ biển trên thế giới và Việt Nam 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước: Nghiên cứu bảo vệ bờ biển và sử dụng hợp lý lãnh thổ vùng ven biển đã được hầu hết các nước trên Thế giới quan tâm. Ở các nước phát triển đã chủ động phòng tránh xói lở, bồi tụ bờ biển cửa sông, quy hoạch sử sụng hợp lý dải ven biển cửa sông, đã xác định được nguyên nhân và đề xuất các giải pháp phòng chống hữu hiệu; người ta đã dự báo tương đối chính xác diễn biến động 13