30_472_DoQuangThien,HoTrungThanh,TrinhThiGiaoChau_13_do quang thien

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN SƠNG GIANH, ĐOẠN TỪ CẢNH HĨA ĐẾN CỬA GIANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM & GIS KẾT HỢP VỚI CÔNG CỤ DSAS ĐỖ QUANG THIÊN - HỒ TRUNG THÀNH Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế TRỊNH THỊ GIAO CHÂU Viện TNMT & PTBV TP Huế Tóm tắt: Mục tiêu báo sử dụng ảnh viễn thám năm 1988, 1994, 2006, 2013 GIS, kết hợp với cơng cụ phân tích đường bờ kỹ thuật số để đánh giá tốc độ dự báo xu xói lở, bồi lấp đoạn hạ lưu sơng Gianh từ Cảnh Hóa đến Cửa Gianh Kết nghiên cứu cho thấy hoạt động xói lở bồi lấp luân phiên suốt đoạn sông với tốc độ nhỏ 2m/năm đến 5m/năm, hệ số xói lở từ 24.3% đến 45.2%,nhưng hệ số bồi lấp đạt 39.3% đến 100%, động lực xói lở - bồi lấp sơng Gianh thuộc cấp độ nhanh, mạnh, nguy hại nghiêm trọng Trong thời gian tới, hoạt động xói lở bồi lấp sông Gianh diễn với tốc độ từ yếu đến trung bình, cửa Nam sơng Gianh xói lở với tốc độ < 2-5m/năm tiếp tục di chuyển phía Nam Từ khóa: lịng dẫn sông Gianh, ảnh viễn thám, GIS, DSAS MỞ ĐẦU Sơng Gianh nằm phía Bắc Quảng Bình, bắt nguồn từ vùng núi Phu Cô Pi cao 2.017m, chảy qua huyện Minh Hóa, Tun Hố, Quảng Trạch, Bố Trạch đổ Cửa Gianh Ngoài việc cung cấp phù sa cho đồng Quảng Bình, vào mùa lũ hàng năm, sơng gây bồi - xói nghiêm trọng nhiều nơi, làm biến đổi hình thái, cấu trúc lịng sơng, chế độ dòng chảy, gây thiệt hại lớn dân sinh, hoạt động sản xuất kinh tế - xã hội Do vậy, việc đánh giá dự báo hoạt động xói lở, bồi lấp lịng dẫn sơng Gianh có ý nghĩa lớn công tác định hướng giải pháp phòng chống, giảm nhẹ thiên tai, qui hoạch xây dựng, ổn định dân sinh phát triển kinh tế lãnh thổ Trên sở ảnh Landsat Landsat vào năm 1988, 1994, 2006 2013, chúng tơi tiến hành chồng ghép, phân tích ảnh giai đoạn 1988 - 2013 Sau sử dụng cơng cụ DSAS (hệ thống phân tích đường bở kỹ thuật số) Cục khảo sát Địa chất Hoa Kỳ để tính tốn tốc độ xói lở, bồi lấp dự báo xu xói - bồi đoạn sơng nghiên cứu Kết nghiên cứu kết hợp với điều tra thực trạng, cho phép đưa tranh toàn cảnh hoạt động xói lở bồi lấp đoạn sông nghiên cứu CƠ SỞ TÀI LIỆU Để thực mục tiêu đề ra, tập thể tác giả tiến hành thu thập nguồn tài liệu hai dạng sau: Tạp chí Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế ISSN 1859-1612, Số 04(36)/2015: tr 77-87 78 ĐỖ QUANG THIÊN cs - Dữ liệu thuộc tính gồm đặc điểm tự nhiên (địa chất, địa mạo, lớp phủ thực vật, địa chất thủy văn, khí tượng, thủy - hải văn, ), phân bố dân cư sở hạ tầng, tài liệu liên quan đến trạng xói lở bồi lấp lịng dẫn đoạn sông nghiên cứu,… - Dữ liệu không gian gồm đồ ảnh viễn thám Trong bao gồm liệu địa hình, địa chất, trạng xói lở - bồi lấp,… Dữ liệu ảnh viễn thám gồm ảnh Landsat TM LC nằm phạm vi nghiên cứu vào năm 1988, 1994, 2006, 2013 Các ảnh vệ tinh chụp thời điểm khác nằm hệ qui chiếu WGS-84 UTM vùng 48, với độ phân giải ảnh 30m Nội dung chi tiết ảnh vệ tinh sử dụng để phân tích giải đoán thể bảng Bảng Dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng cho lưu vực sông nghiên cứu TT Scene ID Thời gian LT51260481988165BKT00 LT51260481994101BKT00 LT51260482006246BKT00 LC81260482013137LGN01 13/06/1988 11/04/1994 03/09/2006 17/05/2013 Kỹ thuật Landsat Landsat Độ phân giải 30m 30m 30m 30m PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, GIẢI ĐOÁN ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS KẾT HỢP VỚI DSAS ĐỐI VỚI ĐOẠN HẠ LƯU SƠNG GIANH Hình Sơ đồ khối phân tích, giải đốn ảnh viễn thám GIS Trong báo cáo này, phần mềm Envi 4.7 sử dụng để xử lý, giải đoán ảnh vệ tinh đa phổ Landsat TM LC, kết hợp với phép tốn phân tích nhằm tách riêng tự động vùng nước bờ tỷ số ảnh Gathot Winasor (2001), đồng thời loại bỏ hiệu ứng bóng râm góc mặt trời Ba kênh b2, b4, b5 sử dụng để lập ảnh tỷ số ảnh Landsat TM, kênh b3, b5, b6 ảnh Landsat LC Trong đó, sử dụng band b4/b2 để tách vùng bờ có thực vật, b5/b2 để tách vùng bờ khơng có thực vật, band có độ tương phản cao đất nước nên dễ dàng xác định ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN SƠNG GIANH 79 đường mép nước Kết ảnh tỷ số nêu bổ sung cho tạo ranh giới hoàn chỉnh đất nước Trong đó, vùng bờ có màu trắng nước có màu đen, sau phân loại chuyển sang liệu vecto để thực việc tách đường bờ Các giai đoạn giải đoán ảnh viễn thám GIS trình bày hình [1], [2], [5] kết phân tích ảnh viễn thám GIS đoạn sơng nghiên cứu trình bày hình Hình Bản đồ biến dạng đường bờ sơng Gianh giai đoạn 1988-2013 Sau có đường bờ theo năm, nhằm tính tốn tốc độ xói lở - bồi lấp dự báo xu biến động lịng dẫn sơng Gianh tương lai, cách áp dụng cơng cụ DSAS (Digital Shoreline Analysis System) tích hợp AcrGis10.1 DSAS hỗ trợ cho phần mềm ESRI ArcGIS để tính tốn tốc độ thay đổi đường bờ theo thời gian cách tạo đường transect (tuyến) trực giao với khoảng cách thiết lập, từ tính tốn tốc độ thay đổi đường bờ kết hợp với thống kê trình bày bảng thuộc tính (attribute table) [7] Tiến hành tách đoạn sơng nghiên cứu thành đường bờ phía Bắc Nam để vẽ đường gốc thiết lập transect dễ dàng Khoảng cách transect 30m transect xây dựng vng góc với đường bờ Trong DSAS có số phương pháp tính tốn thống kê, sử dụng phương pháp EPR LRR để tính tốn, dự báo tốc độ, xu xói – bồi sau đây: - Phương pháp EPR (End Point Rate): nhằm tính tốc độ xói lở bồi lấp thông qua điểm đầu điểm cuối theo công thức sau: - Phương pháp LRR (Linear Recurrent Rate): Nhằm dự báo xu xói lở bồi lấp tương lai phương pháp hồi quy tuyến tính Kết tính tốn cơng cụ DSAS cho đường bờ đoạn hạ lưu sông Gianh giai đoạn 1988 - 2013 tác giả thể hình 3, 80 ĐỖ QUANG THIÊN cs Hình Bản đồ tốc độ xói - bồi đoạn hạ lưu sơng Gianh Hình Bản đồ dự báo xu biến dạng đường bờ đoạn hạ lưu sông Gianh ĐÁNH GIÁ TỐC ĐỘ XĨI LỞ - BỊI LẤP VÀ DỰ BÁO XU THẾ BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN SƠNG GIANH 4.1 Cơ sở đánh giá động lực xói lở - bồi lấp sông Gianh Để đánh giá mức độ nguy hại hoạt động sông gây ra, sử dụng tiêu chí hệ số xói lở (bồi lấp) tốc độ xói lở (bồi lấp) Trong đó: - Hệ số xói lở (Ke - %), bồi lấp (Ka - %) tỷ số phần trăm tổng chiều dài đoạn bờ sơng bị xói lở (bồi lấp) đến thời điểm đo đạc với chiều dài đoạn sông nghiên cứu ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN SƠNG GIANH 81 - Tốc độ xói lở Ve (m/năm), bồi lấp Va (m/năm) đánh giá bề rộng bờ sơng bị xói lở (bồi lấp) sau đơn vị thời gian năm trận lũ (bảng 2) Bảng Thang đánh giá động lực xói lở, bồi lấp bờ sông Gianh [3] Cấp độ I II III IV Thang bậc Yếu, chậm nguy hại, nghiêm trọng Trung bình, nguy hại, nghiêm trọng Mạnh, nhanh, nguy hại, nghiêm trọng Rất mạnh, nhanh, nguy hại, nghiêm trọng Hệ số xói lở Ke bồi lấp Ka (%) Tốc độ xói lở Ve, bồi lấp Va (m/năm) < 10 30 > 10 4.2 Đánh giá biến động lịng dẫn sơng Gianh đoạn từ Cảnh Hóa đến cửa Gianh Nhằm hiệu chỉnh kiểm tra lại hoạt động xói lở - bồi lấp đoạn sơng nghiên cứu, tập thể tác giả tiến hành khảo sát trạng vào tháng 8/2011 4/2013 [4], [6] tóm lược biến đổi lịng dẫn sơng Gianh theo đoạn tựa đồng sau: a Đoạn từ Cảnh Hóa đến Phù Hóa: có chiều dài đường bờ khoảng 8,4km, q trình xói lở bồi tụ xảy đan xen Từ năm 1988 - 1994, lịng dẫn sơng có xu hướng dịch chuyển dần phía Nam, bồi tụ xảy chủ yếu bờ Bắc xã Cảnh Hóa, ngược lại phía bờ Nam xã Văn Hóa lại diễn xói lở Từ năm 1994 - 2006, q trình xói lở lại xảy bờ Bắc xã Phù Hóa Cảnh Hóa, ăn sâu vào diện tích đất canh tác 200m Trong đó, đường bờ phía Nam tương đối ổn định Từ năm 2006 - 2013, lòng dẫn thu hẹp lại có xu hướng dịch chuyển phía Nam, bờ Bắc lẫn bờ Nam xảy bồi tụ, phía bờ Bắc bồi tụ mạnh hình thành số bãi bồi sơng Hình Xói lở đoạn dài 2000m qua xã Phù Hóa (bờ Bắc) Nhìn chung, đoạn sơng q trình xói - bồi xảy đan xen Tốc độ bồi lấp phổ biến thuộc cấp độ yếu (