Untitled TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ M2 2015 Trang 13 Đánh giá biến động bờ sông Khu vực Vàm Nao Phạm Đức Anh Huy Trần Tuấn Tú Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG HCM (Bài nhận ng[.]
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Đánh giá biến động bờ sông Khu vực Vàm Nao Phạm Đức Anh Huy Trần Tuấn Tú Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 24 tháng 08 năm 2015, nhận đăng ngày 09 tháng 11 năm 2015) TĨM TẮT Sạt lở bờ sơng gây nhiều thiệt hại cho sống người dân khu vực ven sơng Vì nghiên cứu đánh giá xu biến động đường bờ sông lịng dẫn có ý nghĩa thực tiễn Cơng nghệ viễn thám (RS) hệ thông tin địa lý (GIS) phương pháp tiến bộ, đánh giá xác biến động lòng dẫn theo chiều ngang chiều sâu Kết nghiên cứu cho thấy bờ sông khu vực Vàm Nao bồi tụ sạt lở theo quy luật rõ ràng Tốc độ sạt lở giảm dần 10 năm trở lại Nhưng địa hình lòng dẫn khu vực diễn biến phức tạp.Các đặc điểm thủy văn dịng chảy, hình thái lịng dẫn, cấu tạo địa chất yếu số hoạt động nhân sinh nguyên nhân gây sạt lở khu vực Từ khóa: Sạt lở bờ sơng, bồi tụ, biến động lịng dẫn, viễn thám, hệ thơng tin địa lý MỞ ĐẦU Sông Mekong chảy vào lãnh thổ Việt Nam với lưu lượng trung bình 13650m3/s theo nhánh sông Tiền sông Hậu, tỉ lệ phân lưu lượng nước trung bình Tân Châu Châu Đốc 80% - 20% Sau sông Hậu nhận nước từ sông Tiền qua dịng Vàm Nao, lưu lượng trung bình sông tương đương (51% 49%) [1] Như vậy, sông Vàm Nao chuyểnmột lượng nước lớn từ sông Tiền sơng Hậu Tuy nhiên vào mùa cạn, dịng chảy sơng Vàm Nao thay đổi theo thủy triểu, chế độ thủy văn khu vực tương đối phức tạp Từ đầu năm 2013, sông Hậu thuộc địa phận xã Bình Thủy huyện Châu Phú, gần ngã hợp lưu với sơng Vàm Nao, có hoạt động khai thác cát Mỏ cát khai thác không lâu (đến khoảng năm 2014) vấp phải sử phản đốigay gắt người dân xã Bình Thủy, cho khai thác cát sông nguyên nhân gây sạt lở Sạt lở bờ sông vấn đề nghiêm trọng Ngoài ra, việc khai thác cát gây bất bình lớn cho người dân khơng khu vực Bình Thủy mà cịn nhiều nơi khác nước Ngày nay, với tích hợp cơng nghệ viễn thám GIS việc theo dõi tính tốn biến động đường bờ thực nhanh chóng hiệu Vì vậy, với trợ giúp phương pháp nêu trên, tác giả thực nghiên cứu khu vực Vàm Nao với mục tiêu sau: - Đánh giá biến động bờ sông khu vực Vàm Nao thời gian 20 năm, từ năm 1995 – 2005 – 2015 Đánh giá thay đổi địa hình lòng dẫn năm, từ năm 2009 đến 2014 - Xác định nguyên nhân gây sạt lở xã Bình Thủy - Để xuất số giải pháp định hướng nhằm hạn chế sạt lở Một vài kiến nghị cho nghiên Trang 13 Science & Technology Development, Vol 18, No.M2-2015 cứu sau bên liên quan để làm giảm mâu thuẫn người dân công ty khai thác cát PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương Pháp Viễn Thám Các đối tượng bề mặt Trái Đất có phổ phản xạ khác nhau, viễn thám đa phổ phân biệt dược đối tượng đất nước tách đường bờ sông Ảnh viễn thám chụp liên tục theo chu kỳ Vì vậy, thơng tin đối tượng liên tục cập nhập năm qua năm khác, sở để xác định đường bờ sông từ nhiều năm trước Tài liệu ảnh LandSat cho nghiên cứu gồm ảnh chụp ngày 09/02/1995 (LandSat 5), 19/01/2005 (LandSat 5) 15/01/2015 (LandSat 8) Các bước tách đường bờ tác giả thực sau: - Tạo ảnh tỉ số: Mặt nước phản xạ mặt đất nên có cấp độ xám thấp Tuy nhiên, việc giãn ảnh thủ công dựa vào đặc điểm nêu khơng hiệu Vì vậy, nghiên cứu sử dụng công thức chiết suất đường bờ từ ảnh LandSat G Winasor S Budhiman [2] để có kết xác khách quan Cơng thức [(B4/B2)*(B5/B2)].Kênh tỉ lệ B4/B2 cho ranh giới đất nước vùng bờ có thực vật vùng đất khơng có thực vật bị “cho” mặt nước Ngược lại, kênh tỉ lệ B5/B2 thể đường bờ tốt vùng khơng có thực vật Sau nhân ảnh tỉ số với pixel cịn giá trị - Lọc Sobel: Để chiết suất đường bờ, phương pháp lọc Sobel sử dụng gradient dị biên tìm kiếm giá trị lớn nhỏ đạo hàm bậc ảnh Tức phát điểm nằm ranh giới mà có biến đổi mạnh mẽ cấp độ xám 2.2 Phương Pháp GIS Sau lọc đường bờ, liệu chuyển qua phần mềm MapInfo để chồng chập, tính tốn biên tập đồ Việc tính tốn tốc độ thay đổi Trang 14 đường bờ hỗ trợ công cụ DSAS (Digital shoreline analysis system) cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS) tích hợp phần mềm ArcGis 10.1 Tính tốn tốc độ biến động đường bờ cơng cụ DSAS gồm có bước sau: - Kết hợp (append) đường bờ năm thành lớp (single class) - Vẽ đường gốc (baseline) kẻ transect vng góc với đường gốc - Tính tốn tốc độ biến động vẽ biểu đồ 2.3 Phương Pháp Nội Suy Hoạt động dòng chảy làm thay đổi cấu trúc lòng dẫn theo chiều sâu, phương pháp nội suy địa hình đáy sơng từ điểm đo thực tế vẽ mặt cắt trùng hợp năm phương pháp đánh giá phù hợp để theo dõi biến động dạng Phần mềm Surfer 11dùng để giải đốn vị trí khơng mang giá trị biểu diễn địa hình đáy sơng cách liên tục từ điểm liệu rời rạc Dữ liệu độ sâu trích từ đợt khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu [3,4] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khu Vực Sơng Vàm Nao Hình cho thấy bờ sơng Vàm Nao có hoạt động bồi xói đối xứng Bờ phải thuộc huyện Phú Tân giai đoạn 1995 – 2005 bồi tụ chậm 10 năm trở lại đâykhá ổn định Bờ trái thuộc huyện Chợ Mới bị sạt lở mức độ từ mạnh đến chậm Nơi bị sạt mạnh khu vực bờ sông gần điểm hợp lưu với sông Tiền nơi bị sạt lở gần sơng Hậu.Tính chung, tốc độ sạt lở bờ trái Vàm Nao giai đoạn 1995 – 2005 -2.6m/năm giảm -1.4m/năm giai đoạn 2005 – 2015 Hình cho thấy biến động sạt lở bồi tụ bờ sông Vàm Nao từ năm 2005 đến giảm mạnh Với tốc độ nay, trung bình năm sơng Vàm Nao mở rộng thêm 1m TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Hình 1: Bản Đồ Biến Động Bờ Sơng Khu Vực Vàm Nao (giai đoạn 1995 – 2015) 3.2 Khu Vực Xã Bình Thủy Bình Hịa Bình Thủy Bình Hịa xã cù lao sơng Hậu Sạt lở bờ sông Hậu cù lao diễn biến sau Tại cù lao Bình Thủy, đoạn sạt lở mạnh ăn sâu vào 90m Bình Hịa 130m Giai đoạn 1995 – 2005, tốc độ sạt lở trung bình Bình Thủy -3.4m/năm Bình Hịa lên tới -6.3m/năm, số điểm đỉnh đầu cù lao Bình Hịa bị sạt lở mạnh, lên tới -10m/năm Giai đoạn gần tốc độ sạt khu vực giảm -2.4m/năm -5m/năm Tuy nhiên, bồi tụ xảy mạnh cuối cù lao Bình Thủy nhánh phụ sơng Hậu cù lao Bình Hòa Tuyến sạt lở bồi tụ cù lao có phân tách vị trí rõ ràng, ranh giới kết thúc sạt lở bắt đầu bồitụ thể rõ Vị trí ranh giới khoanh trịn hình Hình biểu diễn tốc độ bồi xói bờ sơng cù lao Bình Hịa, cho thấy có điểm bồi tụ mạnh với tốc độ +5m/năm, cách 90m (3 transect) bờ sông bị sạt mạnh tới -4m/năm Sau 20 năm, cù lao Bình Hịa tới 37.5 đất, diện tích bồi có 5.7 (biểu đồ hình 3,4) Cù lao Bình Thủy nhờ bồi tụ mạnh cuối cù lao nên vài năm trở lại đâydiện tíchtăng chậm trở lại Với kết hình nhận định sạt lở Bình Hịa giảm nhẹ cù lao Bình Thủy giảm nhiều Ảnh chụp bờ sông bị sạt lở Bình Thủy thể hình với vị trí điểm A, B, C đánh dấu đồ hình Trang 15 Science & Technology Development, Vol 18, No.M2-2015 Hình Diện Tích Bồi Tụ - Sạt Lở Hình Diện Tích Bồi - Tụ Sạt Lở Hình Diện Tích Bồi - Tụ Sạt Lở Bờ Sơng Vàm Nao Khu Vực Bình Thủy, Bình Hịa Khu Vực Bình Thủy, Bình Hịa Giai Đoạn 1995 - 2005 Giai Đoạn 2005 - 2015 - Hình Tốc độ biến động đường bờ xã Bình Hịa giai đoạn 1995 – 2005 (đơn vị: mét) (Trục hoành số transect – thuật ngữ dùng công cụ DSAS, tác giả thiết lập transect cách 30m) Trang 16 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Hình Bờ sơng Hậu bị sạt lở xã Bình Thủy 3.3 Biến Động Chiều Sâu Lịng Dẫn Khu Vực Bình Thủy Địa hình lịng sơng Hậu đoạn chảy qua xã Bình Thủy Mỹ Hội Đơng (tỉnh An Giang) có số đặc điểm sau (quan sát hình 7, 8):Khu vực hợp lưu với sơng VàmNao có hố xốy lớn, sâu tối đa 46m Đây khu vực có nhiều xốy nước nguy hiểm cho tàu bè qua lại Sau đào khoét đáy sông ngã 3, lòng dẫn phát triển lạch kéo dài 3.5km, sâu trung bình từ 14m –18m áp sát vào bờ sơng xã Bình Thủy Bờ sơng đối diện thuộc xã Mỹ Hội Đôngkhá thoải, biểu đường đồng mức cách xa nhau, sâu từ – 10m Sự xuất lạch khiến trắc diện sông có hình chữ U lệch bên (hình 10) Từ năm 2009 đến năm 2011 2014, lịng sơng có biến đổi phức tạp: Số liệu thu thập cho thấy vào cuối năm 2011 lạch phát triển rộng, có hố sâu 20m nằm sátcù lao Bình Thủy Quan sát mặt cắt hình 10 cho thấy rõ, năm 2011 đáy sơng sát bờ Bình Thủy sâu rộng so với năm 2009 2014 Nguyên nhân trận lũ lớn năm 2011 hút cát trái phép mép bờ Đến năm 2014, lạch sâu phát triển xuống hạ lưu có phần nơng so với năm 2011 Một khu vực đáng ý tơ đỏ đồ hình 8, nằm sơng đoạn gần cuối xã Bình Thủy, có hố xốy cục sâu từ 14 – 16m nằm cạnh bãi ngầm nông, nơi nông cách mặt nước 1m Theo khảo sát địa phương, hoạt động khai thác cát đầu năm 2013 Những thay đổi bất thường cónguyên nhân từ khai thác cát không kỹ thuật Công ty hút cát vượt công suất liên tục nơi làm đáy sông hạ sâu tới -16m, lớp bùn phủ mặt mỏ cát bị thải bỏ vị trí kế cận, hình thành bãi cát ngầm nguy hiểm chogiao thơng 3.4 Nguyên Nhân Gây Sạt Lở Bờ Sông Tại Xã Bình Thủy Dựa vào kết số liệu thu thập với khảo sát thực địa, tác giả nhận định nguyên nhân sau đây: - Thủy văn dòng chảy Sơng Hậu trước nhận nước từ Vàm Nao, có lưu lượng trung bình khoảng 2650m3/s (tại Châu Đốc), lưu lượng Vàm Nao trung bình chiếm tới 29% tổng lượng nước sông Mekong (13650 m3/s) đổ từ biên giới, tương đương 3958m3/s Lưu lượng nước sơng Hậu tăng mạnh sau nhập dịng Vàm Nao, tăng đến 6600m3/s, nên lòng dẫn phải mở rộng để tải đủ Sự mở rộng lòng dẫn diễn theo chiều ngang (sạt lở bờ) chiều sâu (đào khoét đáy) Sông Hậu chảy đến nhận lượng nước cịn lớn Vì sạt lở không xảy bờ sông xã Mỹ Hội Đơng dịng chảy Vàm Nao mạnh ép dịng sơng Hậu lệch trục thẳng quét vào xã Bình Thủy - Chênh lệch lưu lượng mùa cạn mùa lũ lớn Sông Hậu Bình Thủy,Qtrung bình mùa Trang 17 Science & Technology Development, Vol 18, No.M2-2015 lũ xấp xỉ 10000 m3/s, Qmin mùa cạn: 674 m3/s [3] Mực nước hạ thấp dâng cao làm cho trạng thái đất đá bị thay đổi nhanh, từ khô nứt sang bở nhão [5] Lũ lớn sức nước cơng phá bờ mạnh - Vận tốc khởi động bùn cát Bình Thủy thấp, 0.298m/s, vận tốc dịng chảy trung bình sơng Hậu 0.74m/s Mùa lũ vận tốc 1.19m/s [3] nên sạt lở xảy tất yếu - Hình thái lịng dẫn tác động sâu sắc đến tương quan sạt lở bồi tụ bên bờ Bình Thủy – Mỹ Hội Đơng Đoạn cù lao Bình Thủy, lịng dẫn hình chữ U lệch bên phải (bờ Bình Thủy) Với dạng lịng dẫn vậy, vận tốc dòng chảy lớn nằm bên bờ lõm gây sạt lở mạnh xã Bình Thủy (hình 11 12) - Cấu tạo địa chất yếu Theo kết thăm dò địa chất khu vực Bình Thủy [4], có lớp địa tầng Trong quan tâm lớp đầu (bảng 1), quan trọng đặc điểm lớp thứ có độ sâu từ – 18m (tương đương với độ sâu lạch lịng sơng) có lực liên kết yếu Ngoài nguyên nhân nêu trên, việc hút cát trái phép sát bờ sông, giao thông thủy đông đúc tuyến đường thủy huyết mạch tạo sóng xây dựng đê bao ngăn lũ làm tăng áp lực dịng chảy lên sơng gây sạt lở mạnh Địa hình đáy sơng Hậu đoạn chảy qua xã Bình Thủy, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang Hình Tháng 12 năm 2009 Trang 18 Hình Tháng năm 2014 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Hình Mặt cắt sơng hậu đoạn AB (năm 2009 2014) Hình 10 Mặt cắt sơng Hậu đoạn CD (năm 2009 – 2011 -2014) Hình 11 Mặt cắt sông Hậu đoạn CD năm 2014 vị trí hút cát Hình 12 Tốc độ dịng chảy dạng trắc diện sông Trang 19 Science & Technology Development, Vol 18, No.M2-2015 Dung trọng ướt kN/m3 Góc ma sát (độ) Lực dính ướt (kPa) Cao độ đỉnh lớp (m) Bề dày lớp (m) Độ sâu đáy lớp Lớp 1: Sét pha, dẻo cứng, xám loang lổ 18.7 16o37’ 21.9 3.5 3.3 - -3.3 Lớp 2: Sét bột, nhão chảy, xám nâu 15.7 03o33’ 6.1 0.2 15.1 -18 Lớp 3: Sét bột, dẻo mềm, xám nâu 15.7 11o20’ 18.1 -15 12.9 -31.3 Bảng Cấu tạo tầng địa chất khu vực Bình Thủy 3.5 Đề Xuất Giải Pháp Định Hướng Hạn Chế Sạt Lở Bờ sông Bình Thủy có tốc độ sạt trung bình 2.4 m/năm giảm dần Hành lang an toàn quy hoạch 20 năm tới 50m Khu vực khơng xây dựng cơng trình hay hoạt động phá vỡ kết cấu đất Giải pháp chủ động chỉnh trị lịng dẫn cách khai thác cát, giải pháp phù hợp với vùng bờ bị sạt lở dài Bình Thủy, phương pháp bảo vệ trực tiếp có khối lượng công việc lớn, tốn điều kiện khác không thực được, đồng thời khai thác nguồn tài nguyên quan trọng Tuy nhiên, khai thác cát cần tn thủ chặt chẽ: - Khơi thơng lịng dẫn khu vực Bình Thủy dạng chữ U chuẩn gần cân xứng bên - Độ sâu tối đa cho phép khai thác nên độ sâu -14m (hình 11) - Vị trí hút cát sơng, phải cách bờ Mỹ Hội Đơng 240m, cách bờ Bình Thủy 260m - Khai thác mức cho phép với theo hợp đồng ban đầu Không neo đậu phương tiện bờ Bình Thủy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong nghiên cứu biến động đường bờ sông, phương pháp viễn thám hỗ trợ đắc lực việc lọc đường bờ Phương pháp GIS tối ưu chồng lớp Trang 20 liệu, tính tốn biến động theo chiều ngang Phương pháp nội suy tạo đồ raster liên tục từ điểm liệu rời rạc, đánh giá bao quát thay đổi nơng sâu lịng dẫn Kết hợp phương pháp hiệu cho nhà quản lý tài nguyên môi trường theo dõi biến động, xác định nguyên nhân vấn đề Ngoài ra, kiến nghị nên kết hợp thêm với mơ MIKE để dự báo lòng dẫn, Geo-Slope để dự báo trượt lở có kết tồn diện đưa dự báo Khu vực Vàm Nao có diễn biến sạt lở theo quy luật tương đối rõ ràng, tương ứng với đặc điểm thủy văn dịng chảy, hình thái lịng dẫn kết cấu địa chất Tốc độ sạt lở có xu hướng giảm Trong trường hợp này, nguyên nhân gây sạt lở bờ sơng Hậu xã Bình Thủy khơng phải khai thác cát, ngược lại khai thác quy định sạt lở giảm Thế nhưng, tồn mâu thuẫn lớn người dân đơn vị khai thác cát Kiến nghị đưa ra, cần giám sát chặt chẽ hoạt động khai thác Doanh nghiệp phải hoạt động trung thực, tuân thủ yêu cầu, khai thác tài nguyên cáchthân thiện với môi trường hài hịa với lợi ích người dân TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Assess changes of river bank erosion the vicinity of Vam Nao Pham Duc Anh Huy Tran Tuan Tu University of Science, VietNam Nation University –HCMC ABSTRACT of bank erosion and accretion occured in a Bank erosion has been affecting dozens relatively clear tendency The studied area of people along riverbank Therefore, has tended toward less erosion for the last 10 research about channel adjustment and bank years However, river topography’s changes erosion are very essential With the advent of are fairly complex In general, hydraulic advanced remote sensing (RS) technology factors, flow discharge, vulnerable geologic and GIS (geographic information system) we structure, characteristics of river topography are able to carry out monitoring and and cross profile as well as human activities assessing accurately channel adjustment are mainly responsible for this situation and bank erosion in aspects: horizon and depth The results indicated that the changing Key Words: Bank erosion, deposition, accretion, channel adjustment, remote sensing, GIS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] The Netherlands Delta Development Team, 1974 Recommendations Concerning Agricultural Development With Improved Water Control In The Mekong Delta Working paper IV: Hydrology [2] Winarso G., Budhiman S., 2001 The Potential Application Of Remote Sensing Data For Coastal Study Proc, 22nd Asian Conference On Remote Sensing, Singapore [3] Sở TNMT An Giang, 2009 Dự Án “Khảo Sát, Đo Vẽ Chi Tiết Địa Hình Đáy Sơng Tiền, Sơng Hậu, Sơng Vàm Nao Đề Xuất Các Giải Pháp Khai Thác Hợp Lý Khơi Thơng Dịng Chảy Hạn Chế Sạt Lở” [4] Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Chuyển Giao Công Nghệ Địa Chất Môi Trường Phượng Cát, 2014 Khảo Sát, Đo Đạc Đánh Giá Lại Tác Động Của Dự Án Đến Môi Trường Khu Vực Mỏ Cát Sông Hậu [5] Thiềm Quốc Tuấn, Huỳnh Ngọc Sang, Đậu Văn Ngọ, 2008 Hiện Trạng Sạt Lở Bờ Sơng Sài Gịn Và Phương Hướng Ngăn Ngừa Khắc Phục Tạp Chí Phát Triển Khoa Học Và Công Nghệ, 11-2008, 23-32 [6] Hà Quang Hải, 2011 Tương Quan Xói Lở Bồi Tụ Một Số Khu Vực Sơng Tiền Sơng Hậu Tạp Chí Các Khoa Học Về Trái Đất, 33(1), 37 – 44 Trang 21 ... 1: Bản Đồ Biến Động Bờ Sông Khu Vực Vàm Nao (giai đoạn 1995 – 2015) 3.2 Khu Vực Xã Bình Thủy Bình Hịa Bình Thủy Bình Hịa xã cù lao sông Hậu Sạt lở bờ sông Hậu cù lao diễn biến sau Tại cù lao... huyện Chợ Mới bị sạt lở mức độ từ mạnh đến chậm Nơi bị sạt mạnh khu vực bờ sông gần điểm hợp lưu với sơng Tiền nơi bị sạt lở gần sông Hậu.Tính chung, tốc độ sạt lở bờ trái Vàm Nao giai đoạn 1995... thấy biến động sạt lở bồi tụ bờ sông Vàm Nao từ năm 2005 đến giảm mạnh Với tốc độ nay, trung bình năm sơng Vàm Nao mở rộng thêm 1m TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M2- 2015 Hình 1: Bản Đồ Biến