Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao các thời kỳ để đánh giá biến động đường bờ sông tiền sông hậu tại 2 tỉnh an giang, đồng tháp

BTNMT TTVTQG BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA 108 Phố Chùa láng - Quận Đống Đa – Hà Nội -*** - BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI CẤP BỘ: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM ĐỘ PHÂN GIẢI CAO CÁC THỜI KỲ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG TIỀN, SÔNG HẬU TẠI TỈNH AN GIANG, ĐỒNG THÁP CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: K.S NGUYỄN NGỌC LÂM 8912 Hà Nội, tháng 10 năm 2010 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA 108 – Phố chùa Láng – Quận Đống Đa – Hà Nội -*** - BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI CẤP BỘ : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM ĐỘ PHÂN GIẢI CAO CÁC THỜI KỲ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG TIỀN, SÔNG HẬU TẠI TỈNH AN GIANG, ĐỒNG THÁP Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Hà Nội, ngày CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI tháng năm 2010 CƠ QUAN CHỦ TRÌ TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA GIÁM ĐỐC KS Nguyễn Ngọc Lâm Hà Nội, ngày TS Nguyễn Xuân Lâm tháng năm 2010 HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Hà Nội, ngày tháng năm 2010 CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI TL BỘ TRƯỞNG BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRUỜNG VỤ TRƯỞNG VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Thứ trưởng TS Nguyễn Thái Lai TS Nguyễn Đắc Đồng Hà Nội, tháng 10 – 2010 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Họ tên Nơi công tác, chức vụ Nội dung thực KS Nguyễn Ngọc Lâm Giám đốc Trung tâm Ứng Chủ nhiệm đề tài dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam KS Nguyễn Văn Minh Phó Giám đốc Trung tâm Xử lý ảnh vệ tinh Ứng dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam CN Nguyễn Văn Sinh Nguyên Giám đốc Trung Tư vấn đề tài tâm Ứng dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam KS Nguyễn Nam Đức Phó Trưởng phịng Phân tích số liệu thuỷ văn Đài Khí tượng Thủy văn Nam KS Trương Thị Thanh Trung tâm UDCNVTMN Thúy Thành lập đồ trạng, đồ biến động CN Lâm Thanh Hà Trung tâm UDCNVTMN Thành lập đồ trạng, đồ biến động CN Đặng Thị Ngọc An Trung tâm UDCNVTMN Xử lý ảnh vệ tinh, thành lập đồ trạng, đồ biến động KS Trần Thanh Hiền Trung tâm UDCNVTMN Đo khống chế ảnh vệ tinh, điều vẽ ngoại nghiệp, đo địa hình lịng sơng ThS Phạm Thị Ngọc Trung tâm UDCNVTMN Nhung Thành lập đồ trạng, đồ biến động 10 CN Tạ Thị Nga Thành lập đồ trạng, đồ biến động Trung tâm UDCNVTMN Các đơn vị tham gia hỗ trợ thực đề tài Phân viện Khoa học Trắc địa Bản đồ Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh: An Giang, Đồng Tháp Đài Khí tượng Thủy văn Nam TĨM TẮT ĐỀ TÀI Sơng Tiền, sơng Hậu nằm hệ thống sơng Cửu Long có vai trị quan trọng, nguồn cung cấp nước lớn cho dân sinh, kinh tế, tuyến thoát lũ, truyền triều, xâm nhập mặn, tuyến giao thông thủy quan trọng nối liền huyện thị, tuyến du lịch, tuyến ổn định mơi trường bảo vệ sinh thái, có ý nghĩa vô quan trọng an ninh quốc phịng Các thị, thị trấn, thị xã với mật độ dân cư lớn ngày phát triển đồng dọc sông lớn, dọc tuyến kênh rạch Với trọng đầu tư phát triển kinh tế-xã hội cho vùng đồng sơng Cửu long có nhiều cơng trình xây dựng kiến trúc, kho tàng, bến bãi, cơng trình giao thơng, thủy lợi xây dựng dọc sông v.v Với đặc thù vùng lợi hệ thống giao thông đường thủy, phát triển kinh tế phụ thuộc lớn vào ổn định hệ thống thủy văn Tuy nhiên năm gần trình diễn biến lịng sơng Tiền, sơng Hậu gây thiệt hại đáng kể người, cải vật chất nhà nước người dân sống ven sông Vấn đề thực mối đe dọa lớn sống dân sinh, kinh tế khu vực Với mong muốn ứng dụng kết công tác nghiên cứu khoa học để giảm bớt thiệt hại biến động đường bờ gây ra, đồng ý Vụ Khoa học Công nghệ - Tài Nguyên Môi trường tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao qua thời kỳ để đánh giá biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu tỉnh An Giang, Đồng Tháp” Mục tiêu đề tài ứng dụng công nghệ viễn thám GIS - cụ thể hóa việc sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian công nghệ thành lập, phân tích đồ số - để xây dựng đồ biến động đường bờ sơng, để từ xác định khu vực sạt lở bờ nghiêm trọng, khu vực cần ưu tiên tập trung theo dõi bảo vệ phạm vi vùng nghiên cứu Kết đề tài sở giúp cho cấp, ngành từ trung ương tới địa phương định hướng số giải pháp giảm bớt thiệt hại Với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh đa thời gian, ứng dụng công nghệ viễn thám GIS để thành lập đồ biến động đường bờ sông: nội dung nghiên cứu chủ yếu đề tài nghiên cứu tích hợp cơng nghệ viễn thám GIS để đưa đánh giá diễn biến đường bờ xây dựng quy trình để có sở sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh đa thời gian theo dõi biến động đường bờ sông Ngoài ra, qua đề tài thiết lập phối hợp quan chuyên ngành viễn thám với cấp quản lý địa phương nhằm khai thác tư liệu ảnh vệ tinh cách hữu hiệu, phục vụ cho giám sát, đánh giá diễn biến đường bờ sông địa phương MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 19 I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 19 I.1.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng giới 19 I.1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nước 200 I.2 Tổng quan điều kiện tự nhiên 222 I.2.1 Điều kiện khí hậu 222 I.2.2 Địa hình, địa mạo 233 I.2.3 Chế độ thủy văn 233 I.2.4 Chế độ thủy triều 244 I.3 Hiện trạng biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu 255 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH & THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG, BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ 311 II.1 Cơ sở lý thuyết 311 II.1.1 Cơ sở lý thuyết công nghệ viễn thám 311 II.1.2 Cơ sở lý thuyết công nghệ GIS 377 II.1.3 Khả ứng dụng cuả công nghệ viễn thám hệ thống thông tin địa lý 387 II.2 Tư liệu sử dụng 39 II.2.1 Tư liệu đồ 39 II.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao ảnh hàng không 39 II.2.3 Đánh giá tư liệu sử dụng 400 II.3 Quy trình cơng nghệ thành lập đồ trạng đồ biến động đường bờ .411 II.3.1 Thành lập bình đồ ảnh 422 II.3.2 Thành lập đồ trạng đường bờ thời kỳ ảnh vệ tinh đa thời gian 488 II.3.3 Thành lập đồ biến động đường bờ 555 II.3.4 Ứng dụng công nghệ GIS phân tích diễn biến đường bờ 600 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG TIỀN SÔNG HẬU QUA CÁC THỜI KỲ 1995 – 2003 – 2010 622 III.1 Biến động đường bờ sông Tiền 622 III.1.1 Đoạn 1: ( từ biên giới Campuchia tới ấp Long thị B) 622 III.1.2 Đoạn 2: ( từ ấp Long thị B đến cuối cù lao Long Khánh) 69 III.1.3 Một số khu vực biến động khác 733 III.2 Biến động đường bờ sông Hậu 777 III.2.1 Khu vực thị xã Châu Đốc 777 III.2.2 Ngã sông thị trấn An Châu 777 III.2.3 Thành phố Long Xuyên 788 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN ĐỊA HÌNH, THỦY VĂN LỊNG SƠNG ẢNH HƯỞNG TỚI DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ SÔNG - DỰ BÁO XU HƯỚNG BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ 822 IV.1 Sử dụng số liệu đo đạc địa hình mặt cắt sơng nhiều thời kỳ để phân tích đánh giá diễn biến lịng sơng khu vực có nhiều biến động 822 IV.2 Sử dụng số liệu thuỷ văn nhiều thời kỳ, tính tốn, phân tích ảnh hưởng tác động dịng chảy bờ sơng 844 IV.2.1 Diễn biến ngun nhân gây xói lở dịng sơng 844 IV.2.2 Cơ chế xói lở sơng Cửu Long 89 IV.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến q trình xói lở bờ sông Cửu Long 89 IV.3 Dự báo biến động đường bờ sông 900 CHƯƠNG V : XÂY DỰNG QUY TRÌNH QUAN TRẮC ĐƯỜNG BỜ SƠNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM 99 KẾT LUẬN 1055 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1088 PHỤ LỤC 1100 DANH MỤC BẢNG Bảng I.1: Diễn biến sạt lở lớn sông Tiền sông Hậu 255 Bảng IV 1: Lưu lượng lớn năm Tân Châu Châu Đốc (2000-2009) 855 Bảng IV 2: Quy mô, tốc độ sạt lở số khu vực hai bên sông Cửu Long giai đoạn từ năm 1966 – 2002 933 Bảng IV 3: Diễn biến bồi lắng số cù lao, bãi bồi lịng sơng Tiền, sơng Hậu, giai đoạn từ năm 1966 – 2002 933 Bảng IV 4: Diễn biến hố xói số khu vực sông Cửu Long 944 Bảng IV 5: Dự báo xói lở bờ khu vực Thường Phước huyện Hồng Ngự 966 Bảng IV 6: Dự báo xói lở bờ khu vực Tân Châu, huyện Tân Châu, 966 Bảng IV 7: Dự báo xói lở bờ khu vực thị trấn Hồng Ngự huyện Hồng Ngự tỉnh Đồng Tháp giai đoạn 2002, 2005 2010 977 Bảng IV 8: Dự báo xói lở bờ khu vực thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang giai đoạn 2002, 2005 2010……………………….………………………………977 DANH MỤC HÌNH Hình I 1: Dải đất phía trước UBND huyện Tân Châu 277 Hình I 2: Đợt lở bờ sông khu vực UBND huyện Tân Châu – 6/12/2000 277 Hình I 3: Đợt lở bờ ngày 21/12/2000 Tân Châu 288 Hình I 4: Cơ sở sản xuất gạch có nguy bị ảnh hưởng xói lở 288 Hình I 5: Đợt sạt lở bờ sơng Tiền khu vực thị xã Sa Đéc năm 2000 29 Hình I 6: Xói lở bờ ngã ba sơng Hậu rạch Bình Ghi đoạn biên giới 300 Hình II 1: Quy trình thành lập đồ trạng biến động….…………….422 Hình II 2: Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 444 Hình II.3: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT4 ( tổ hợp màu giả), chụp năm 1995 455 Hình II 4: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT5 (tổ hợp màu tự nhiên), chụp năm 2003 466 Hình II 5: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT5 ( tổ hợp màu tự nhiên), chụp năm 2010 477 Hình II 6: Sơ đồ quy trình thành lập đồ trạng đường bờ 49 Hình II 7: Mẫu ảnh SPOT4 SPOT5 500 Hình II 8: Mẫu ảnh SPOT4 SPOT5 511 Hình II 9:Ảnh SPOT trạng đường bờ thời kỳ 544 Hình II 10: Sơ đồ bước thành lập đồ biến động 577 Hình II 11: Đường bờ sơng qua thời kỳ, ảnh năm 2003 59 Hình II.12: Giao diện làm việc với phần mềm Acrgis 9.3 611 Hình III 1: Nghiên cứu đoạn (Tân Phú – Hồng Ngự)…………… ………… 622 Hình III 2: Khu vực có biến động mạnh, ảnh SPOT4_1995; SPOT5 _2010 644 Hình III 3:Biến động bờ sơng giai đoạn 1978 - 1995 655 Hình III 4: Biến động bờ sơng giai đoạn 2003 - 2010 666 Hình III 5: Bản đồ ảnh biến động đoạn Tân Phú – Hồng Ngự, 677 Hình III 6: Bản đồ biến động khu vực Tân Phú – Hồng Ngự 688 Hình III 7: Nghiên cứu đoạn (khu vực cù lao Long Khánh) 69 Hình III 8: Kè đá chống sạt lở thị trấn Tân Châu 700 Hình III 9: Sạt lở đầu cù lao 711 Hình III 10: Ảnh viễn thám chụp năm 1995 – 2003 – 2010 & đồ biến động tổng hợp thời kỳ khu vực phía bắc cù lao Long Khánh 722 Hình III 11: Biến động đường bờ khu vực xã Phú Thuận B 733 Hình III 12: Biến động đường bờ khu vực sơng Vàm Nao 744 Hình III 13: Bản đồ ảnh biến động đường bờ 755 Hình III 14: Bản đồ biến động đường bờ khu vực cù lao Long Khánh 766 Hình III 15: Biến động đường bờ khu vực thị xã Châu Đốc 777 Hình III 16: Biến động đường bờ khu vực thị trấn An Châu 788 Hình III 17: Xói lở quốc lộ 91 (xã Bình Mỹ, Châu Phú, An Giang) 79 Hình III 18: Bản đồ biến động đường bờ sơng Tiền, sơng Hậu 800 Hình IV 1: Mặt cắt biến động………………………….………………………….844 Hình IV 2: Diễn biến mặt cắt sơng vị trí Tân Châu, sơng Tiền 2000-2009 866 Hình IV 3: Mặt cắt ngang trạm Tân châu-sơng Tiền 866 Hình IV 4: Phân bố tốc độ mặt cắt Cần Thơ – sơng Hậu 888 Hình IV 5: Diễn biến mặt cắt sơng vị trí Cần Thơ, sơng Hậu 2000-2009 888 Hình IV 6: Chập ảnh xác định quy luật diễn biến lòng dẫn 922 Hình IV 7: Quy trình cơng nghệ dự báo xói bồi lịng dẫn 955 Hình IV 8: Dự báo biến động đường bờ năm 2020, khu vực cồn Cỏ Gáng 988 Hình V.1: Quy trình tổng quát sử dụng ảnh vệ tinh để quan trắc, dự báo biến động đường bờ sơng………………………………………………………………100 Hình IV 2: Diễn biến mặt cắt sơng vị trí Tân Châu, sơng Tiền 2000-2009 Hình IV 3: Mặt cắt ngang trạm Tân châu-sơng Tiền 50 b Nguyên nhân xói lở khu vực Cần Thơ sơng Hậu - Khu vực xói lở bề mặt nhiều nguyên nhân: kết hợp dòng chảy triều lũ, tốc độ lớn đạt m/s, sóng gió tàu thuyền lớn vận tải Ngồi cịn tác động dòng thấm bờ hai triều, thay đổi trạng thái khô ướt liên tục bờ sông; tượng rửa trơi muối khống, chất hữu cơ, chua phèn đất vào thời kỳ ngập lũ làm cho bờ sơng gia tăng kích thước lỗ rỗng, giảm tính chất lý Phân bố tốc độ mặt cắt Cần Thơ hình IV.4 Diễn biến mặt cắt sông khu vực Cần Thơ từ năm 2000-2009 thể hình IV.5 Hình IV 4: Phân bố tốc độ mặt cắt Cần Thơ–sơng Hậu(đo ngày 3/10/2008) Hình IV 5: Diễn biến mặt cắt sơng vị trí Cần Thơ, sơng Hậu 2000-2009 51 IV.2.2 Cơ chế xói lở sơng Cửu Long Cơ chế xói lở bờ vùng sơng chủ yếu ảnh hưởng dịng chảy thượng nguồn Cơ chế xói lở bờ sơng Cửu Long vùng chịu ảnh hưởng chủ yếu dòng chảy thượng nguồn khái quát qua giai đoạn: - Giai đoạn 1: Bắt đầu từ thời điểm hạt bùn cát bờ sơng, lịng sơng bị dịng nước kết thúc vào thời điểm khối đất bờ sơng, lịng sơng cân trạng thái tới hạn Diến biến giai đoạn nhanh hay chậm, lâu hay mau tùy thuộc khả dòng nước, lượng ngậm bùn cát dịng chảy sơng, tính chất lý đất lịng sơng, bờ sơng phân bố lớp đất vị trí - Giai đoạn 2: Diễn từ lúc khối đất bờ đạt tới trạng thái cân giới hạn kết thúc khối đất sụp đổ xuống sông Thời gian điều kiện diễn giai đoạn tùy thuộc vào nhiều yếu tố tính chất đất, điều kiện dịng chảy, mưa, sóng vỗ, khối đất bờ có rễ hay không…Tuy nhiên, thời gian diễn tiến giai đoạn tính giờ, ngày; cịn điều kiện cần tác động nhỏ từ bên vào khối đất trạng thái giới hạn nhanh chóng trở nên ổn định sụp đổ - Giai đoạn 3: Được khối đất bờ đổ xuống sơng kết thúc dịng chảy trôi khối đất bờ nơi khác Thực chất giai đoạn qúa trình bào xói lơi kéo đất lịng sơng, bờ sơng khối đất sụp đổ tan giã Vì thế, tốc độ bào xói đất giai đoạn nhanh nhiều so với giai đoạn Nhìn chung diễn tiến nhanh hay chậm giai đoạn phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy, lượng ngậm bùn cát dịng chảy, cấu tạo thành phần, kích cỡ hạt khối đất Trong thực tế xói lở bờ, ba giai đoạn nêu thực chất mắt xích khơng thể tách rời, qúa trình diễn tiến liên tục; khơng thể tìm nút thời gian khơng gian qúa trình diễn tiến Cơ chế xói lở vùng sơng chủ yếu ảnh hưởng thủy triều Dưới tác dụng tổ hợp nhiều yếu tố: sóng, thủy triều, dòng chảy thượng nguồn, dòng chảy hải lưu…lên lớp đất bờ sơng (có tính chất lý thấp, tơi xốp, dễ xói) làm bào mịn dần vận chuyển đất nơi khác Qúa trình diến tiến liên tục theo theo thời gian Tuy nhiên vận tốc dịng nước khơng lớn lắm, sóng bão, tàu bè khơng liên tục, sóng gió thay đổi nhiều lần năm, dẫn tới tốc độ xói lở vùng thường nhỏ thiệt hại không nhiều IV.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến q trình xói lở bờ sơng Cửu Long Ảnh hưởng điều kiện khí tượng, thủy văn Chế độ dịng chảy sơng Cửu Long có mùa năm mùa lũ mùa kiệt Mùa lũ từ khoảng tháng VI, VII (gần trùng vào mùa mưa); mùa cạn bắt đầu khoảng 52 tháng XII, I (gần trùng vào mùa khơ) Dịng chảy mùa lũ cao nhiều lần so với dịng chảy mùa cạn, tượng xói lở mùa lũ diễn mãnh liệt Trong mùa mưa lũ, vùng đất châu thổ bị ngập lâu ngày, gây tượng rửa trôi muối, chất hữu đất làm tăng lỗ rỗng đất bờ sơng, dẫn đến tăng khả xói mịn Thủy triều làm cho tốc độ dòng chảy (nhất triều rút) lớn hơn, gió vùng cửa sơng làm sóng mạnh hơn; giao thoa dòng chảy lũ, dòng chảy triều tác động gió tạo nhiều xốy làm tăng khả xói bờ Với chế độ bán nhật triều, ngày lần triều lên, hai lần triều xuống với biên độ lớn làm cho đất bờ nhanh khơ, nhanh ướt làm phát sinh dịng chảy thấm chiều phận đất bờ làm giảm khả xói bờ sơng Ảnh hượng điều kiện địa chất, địa chất thủy văn Tốc độ xói lở mạnh hay yếu, nhanh hay chậm phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy phụ thuộc nhiều vào cấu tạo chất đất lịng sơng, bờ sơng phân bố nông hay sâu lớp nước ngầm dầy hay mỏng khu vực xạt lở Ảnh hưởng điều kiện địa hình Địa hình tạo hình thái lịng sơng, tạo phân bố giá trị độ lớn tốc độ, nguyên nhân gây xạt lở lịng sơng, bờ sơng Tác động người - Tác động tích cực Xây dựng nạo vét hồ chứa phía thượng nguồn, có tác dụng điều tiết dòng chảy lũ giảm Phân lưu dòng chảy sang nhánh khác; trồng tạo rừng phòng hộ đầu nguồn rừng bảo vệ bờ sông… biện pháp tích cực làm giảm bớt khả xói lở bờ sông - Những tác động tiêu cực Việc khai thác cát, đào luồng lạch cho tàu bè, sử dụng phương tiện vận tải thủy có trọng lượng lớn tốc độ cao; việc xây dựng nhà cửa, cầu cống, nhà cửa khu vực xạt lở thúc đẩy thêm qúa trình xạt lở Phá rừng đầu nguồn làm gia tăng cường suất lũ, làm tăng đáng kể bùn cát lắng đọng hồ chứa thượng nguồn, dẫn đến giảm khả điều tiết, dòng chảy lũ tăng, dẫn đến tăng khả xạt lở cho hạ lưu IV.3 Dự báo biến động đường bờ sông Hiện Việt Nam, Viện Khoa học thủy lợi miền Nam tiến hành nhiều nghiên cứu vấn đề xói lở bồi lắng dịng sơng thuộc hệ thống sông Cửu Long đề xuất phương pháp dự báo xói bồi, đưa dự báo xói bồi cho khu vực trọng điểm Các phương pháp dự báo xói bồi lịng dẫn ứng dụng là: - Phương pháp dự báo dựa xu diễn biến lòng dẫn; 53 - Phương pháp dự báo công thức kinh nghiệm; - Phương pháp dự báo mơ hình tóan; - Ứng dụng cơng nghệ địa vật lý Georadar, theo dõi hình thành phát triển vùng xung yếu khối đất mái bờ, từ dự báo khả xảy sạt lở bờ Trong phương pháp nêu trên, phương pháp dự báo xu diễn biến lòng dẫn yêu cầu kết hợp nghiên cứu thuỷ văn, dòng chảy, tài liệu không ảnh, vệ tinh…phù hợp với nội dung nghiên cứu đề tài, giới thiệu chi tiết đề tài Quy trình cơng nghệ dự báo xói bồi lịng dẫn Hiện dự báo xói bồi lịng dẫn hệ thống sơng ĐBSCL sử dụng nhiều phương pháp, kết hợp tính tóan cụ thể với kinh nghiệm phán đốn, đánh giá xu diễn biến lòng dẫn tương lai Quy trình cơng nghệ dự báo xói bồi lịng dẫn Viện Khoa học thủy lợi miền Nam quy trình hịan thiện dần, bước nâng cao độ xác, thể cụ thể sơ đồ (Hình IV.6) Hình IV 6: Quy trình cơng nghệ dự báo xói bồi lịng dẫn 54 Dự báo biến động đường bờ cho giai đoạn 2010-2020 theo phương pháp dự báo dựa xu diễn biến lòng dẫn: Căn theo diễn biến đường bờ giai đoạn 1995-2003-2010 nghiên cứu chương III, tính toán tốc độ biến động hàng năm hai giai đoạn 1995-2003 20032010, lấy đường bờ năm 2010 làm sở, ngoại suy dự báo đường bờ năm 2020, hình IV.7 đây: Khu vực dự báo biến động : Đường bờ sông Tiền cồn Cỏ Gáng Hình IV 7: Dự báo biến động đường bờ năm 2020, khu vực cồn Cỏ Gáng 55 CHƯƠNG V : XÂY DỰNG QUY TRÌNH QUAN TRẮC ĐƯỜNG BỜ SÔNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM ĐỘ PHÂN GIẢI CAO Trên sở kết nghiên cứu, nhóm thực đề tài đề xuất phương án sử dụng ảnh vệ tinh để giám sát đường bờ sông Tiền , sông Hậu sau : Lựa chọn ảnh vệ tinh sử dụng để giám sát đường bờ: Hiện nay, Việt Nam có trạm thu ảnh vệ tinh SPOT Trung tâm Viễn thám Quốc gia quản lý Do chủ động nguồn tư liệu ảnh Với độ phân giải ảnh 2,5m ảnh SPOT cho phép thành lập đồ biến động đường bờ tỷ lệ 1/10.000, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu giám sát quản lý đường bờ cách hiệu Phương án sử dụng ảnh vệ tinh SPOT5 phương án phù hợp với điều kiện Việt Nam Chu kỳ giám sát: Qua kết nghiên cứu đề tài, khu vực ĐBSCL lũ lụt tượng thiên nhiên xảy hàng năm, mùa lũ thường kéo dài từ tháng đến tháng 12 Sau mùa lũ, tác động dịng chảy sơng nên đường bờ sơng biến động mạnh Diễn biến đường bờ sông phức tạp không theo quy luật định, điều ảnh hưởng đến dự báo kế hoạch phòng chống lũ lụt khu vực Để việc giám sát đường bờ chặt chẽ, cần cập nhật diễn biến đường bờ sau mùa lũ kết thúc Với điều kiện chủ động tư liệu viễn thám nay, kết hợp sử dụng công nghệ xử lý ảnh tiên tiến, đề tài đề xuất chu kỳ giám sát dịng sơng sau: Giám sát vị trí biến động cần thực hàng năm sau mùa lũ vùng trọng điểm xói bồi Việc giám sát tổng thể tồn tuyến sơng cần thực theo chu kỳ năm/ lần Các kết giám sát biến động hàng năm giám sát tổng thể theo chu kỳ năm, phải phổ biến tới địa phương, nhằm hỗ trợ tốt công tác dự báo kế hoạch phòng chống lũ lụt Quy trình tổng quát sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao để quan trắc, dự báo biến động đường bờ sông Qua kết nghiên cứu phân tích chương II, III, IV đề tài xây dựng quy trình tổng quát sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao để quan trắc, dự báo biến động đường bờ sơng theo hình V.1, bao gồm bước sau: 56 Thu thập, xử lý tài liệu, thiết kế kỹ thuật Bước Thu thập liệu Bản đồ địa hình Bản đồ chuyên đề Ảnh vệ tinh Xử lý liệu Xử lý, phân tích giải đốn ảnh vệ tinh Bước Xử lý đồ Xử lý ảnh vệ tinh Điều vẽ bổ sung khảo sát thực địa Bước Chuẩn hóa biên tập Thành lập đồ trạng Thành lập đồ trạng Đường bờ thời kỳ Chồng ghép đồ trạng đường bờ thời kỳ Bước Thành lập đồ biến động Bản đồ biến động đường bờ Số liệu quan trắc địa hình, thủy văn Xử lý, phân tích số liệu biến đơng Kiến thức chun gia Bước Đánh giá, dự báo biến động gửi kết đến địa ứng dụng Phân tích đánh giá & dự báobiến động Quy trình có cải tiến so với quy trình truyền thống cơng đoạn xử lý tự động ảnh vệ tinh thành lập đồ trạng đường bờ 57 Bước 1: Xây dụng đề cương, thu thập, đánh giá tài liệu thiết kế phương án - Công tác chuẩn bị: bao gồm việc xây dựng đề cương, thu thập đánh giá tài liệu, lập phương án thiết kế Bước 2: Xử lý đồ xử lý ảnh vệ tinh : - Xử lý đồ từ đồ địa hình - Xử lý ảnh vệ tinh: +Xử lý hình học: nắn ảnh hệ toạ độ nhà nước (theo hệ tọa độ VN- 2000) +Xử lý phổ: xử lý màu, tăng cường chất lượng ảnh + Ghép ảnh, cắt mảnh theo khung đồ - Phân tích, giải đốn phân lớp ảnh: + Xây dựng khóa ảnh tiêu biểu cho lớp thông tin (dựa vào thực địa, đồ hay nguồn khác) + Dựa vào tập khóa để phân loại tất pixel ảnh cho pixel thuộc lớp - Tạo đồ (hoặc ảnh) phân lớp thơng tin, tính tốn thống kê việc phân lớp Quy trình xử lý ảnh vệ tinh sau: Chuẩn bị tư liệu Dữ liệu mơ hình số độ cao Ảnh vệ tinh Xử lý hình học xử lý phổ ảnh Giải đoán phân lớp ảnh Bản đồ phân lớp thông tin 58 Đo GPS Bước 3: Điều vẽ bổ sung thành lập đồ trạng đường bờ: - Đi điều tra thực địa, điều vẽ bổ sung kiểm tra khóa ảnh vệ tinh - Cập nhật chỉnh sửa thông tin phân lớp - Chuẩn hóa biên tập đồ trạng đường bờ Qui trình thành lập đồ trạng đường bờ sau: Bản đồ phân lớp thông tin ảnh Điều tra thực địa kiểm tra khóa ảnh Cập nhật chỉnh sửa thơng tin chuẩn hóa biên tập đồ Kiểm tra sản phẩm 59 Đạt Bản đồ trạng đường bờ Bước 4: Thành lập đồ biến động đường bờ - Bản đồ trạng đường bờ sông qua năm khác - Chồng ghép đồ, xây dựng lớp thông tin đường bờ đầy đủ năm -Ứng dụng cơng nghệ GIS phân tích diễn biến đường bờ Thực phép tốn phân tích khơng gian sở tích hợp, chồng ghép xử lý lớp thông tin để đưa liệu quan trọng độ rộng, chiều dài diện tích khu vực có biến động - Xây dựng liệu biến động đường bờ: qua bước phân tích GIS xác định vị trí biến động, chiều dài, chiều rộng biến động, diện tích đất biến động Tất liệu trạng đường bờ thời kỳ tổng hợp biên tập màu sắc, đường nét nhằm thể line đường bờ cách rõ nét nhất, biên tập thành lập đồ biến động đường bờ sông - Thành lập đồ biến động đường bờ hoàn chỉnh: Trên sở liệu biến động hệ thống vị trí xác định, kết hợp với phân tích độ biến động từ hệ thống GIS hồn thành đồ biến động đường bờ hoàn chỉnh Xây dựng ký hiệu bảng giải đồ biến động đường bờ theo tỷ lệ đồ Quy trình thành lập đồ biến động đường bờ sông sau: Bản đồ trạng năm n-2 Bản đồ trạng năm n-1 Chồng ghép đồ trạng thời kỳ Phân tích biến động GIS Xây dựng liệu biến động Thành lập đồ biến động 60 Bản đồ trạng năm n Bước 5: Đánh giá, dự báo biến động gửi kết đến địa ứng dụng Phương pháp đánh giá biến động sử dụng kỹ thuật phân lớp ảnh vệ tinh kết hợp phân tích thơng tin hệ thống thông tin địa lý (GIS), kết hợp tài liệu số liệu địa hình , thuỷ văn dòng chảy, kết hợp kiến thức kinh nghiệm chuyên gia thuỷ văn, để đánh giá dự báo biến động dịng sơng Quy trình dự báo biến động chuyên gia thuỷ văn đề xuất sau: 61 KẾT LUẬN Sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian cho thấy đường bờ sông Tiền sơng Hậu có thay đổi liên tục, lịng sơng có xói mịn bồi đắp, làm cho hình thái sơng thay đổi nhiều Sự biến đổi dịng sơng có liên quan nhiều yếu tố khác chế độ thủy văn, lũ thủy triều, điều kiện thời tiết, cấu tạo địa chất lịng sơng mái bờ sơng, hoạt động người…Ngồi khu vực phân tích, đánh sơng Tiền – sơng Hậu cịn nhiều nơi có biến động đường bờ Trên tồn tuyến sơng Cửu Long có 68 điểm xói lở bờ, có vị trí xói lở xem khu vực khu vực sạt lở bờ nghiêm trọng nhất, là: - Khu vực xói lở bờ sơng Tiền đoạn Thường Phước, huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp - Khu vực xói lở bờ sơng Tiền đoạn thị trấn Tân Châu, tỉnh An Giang - Khu vực xói lở bờ sông Tiền đoạn thị trấn Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp - Khu vực xói lở bờ sơng Tiền đoạn Thị xã Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp - Khu vực xói lở bờ sơng Hậu đoạn Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang - Khu vực xói lở bờ sông Hậu đoạn Thành phố Cần Thơ.[5] Những đợt sạt lở bờ khu vực ảnh hưởng trực tiếp tới sở hạ tầng, khu dân cư, cơng trình kiến trúc văn hóa, khu kinh tế thuộc phạm vi thành phố, thị xã, thị trấn nằm ven sông gây thiệt hại người hàng năm lớn Thông qua việc thực đề tài cho thấy rõ công tác theo dõi giám sát biến động đường bờ nói riêng dịng sơng nói chung cần thiết Mục tiêu theo dõi biến động dịng sơng giúp quan quản lý quyền địa phương, nhà khoa học đánh giá xác biến động, dự báo biến động tương lai, qua có biện pháp đối phó hữu hiệu, phịng chống giảm thiểu thiệt hại người Phương pháp viễn thám ảnh vệ tinh đa thời gian công cụ hữu hiệu phù hợp để theo dõi giám sát biến động đường bờ sông, đặc biệt sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao Hiện Trung tâm Viễn thám Quốc gia có trạm thu nhận xử lý ảnh, cung cấp thường xuyên ảnh SPOT 5, độ phân giải 2,5m, đáp ứng yêu cầu Các nội dung, công việc chủ yếu cần thực đề tài nghiên cứu thực Kết đề tài đánh giá biến động đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1995-2010 Công tác dự báo biến động đường bờ, dịng sơng khó khăn, đòi hỏi kết hợp nghiên cứu lý thuyết quan trắc thực tế qua nhiều năm theo chu kỳ lĩnh vực: thủy văn, địa chất, địa hình…Đặc biệt tình hình sơng 62 Mekong chịu ảnh hưởng nghiêm trọng hoạt động người như: xây đập thủy điện quy mô lớn vùng thượng nguồn Một số tồn phương pháp: - Việc lựa chọn ảnh vệ tinh đồng thời gian khó khăn khách quan phải sử dụng tư liệu ảnh có; yếu tố thời tiết để chụp ảnh quang học thời điểm u cầu nghiên cứu, khó khăn Do ngồi việc sử dụng ảnh quang học SPOT5, kết hợp sử dụng ảnh Radar với độ phân giải cao - Việc điều vẽ xác đường bờ thời điểm ảnh vệ tinh cần nghiên cứu hồn thiện Có thể kết hợp sử dụng mơ hình số độ cao với mức thuỷ triều ( số liệu thuỷ văn) thời điểm ảnh để điều vẽ số hố xác đường bờ Kiến nghị: - Sử dụng công nghệ viễn thám việc giám sát biến động đường bờ tổng thể nghiên cứu biến động dịng sơng, nhằm đưa kết dự báo biến động tương lai, giúp phòng chống giảm thiểu thiệt hại người - Chu kỳ giám sát biến động đề xuất sau: + Giám sát biến động đường bờ hàng năm vùng trọng điểm có xói lở lớn + Giám sát tổng thể theo chu kỳ năm lần cho tồn hệ thống sơng Cửu Long - Kết đề tài thành lập đồ biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu, đoạn qua tỉnh An Giang Đồng Tháp Đề nghị tiếp tục đánh giá biến động hệ thống sông Cửu Long tiếp nối đến cửa sơng, để có đánh giá tổng thể diễn biến toàn hệ thống sông Cửu Long - Kết việc quan trắc, giám sát biến động dịng sơng cơng nghệ sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho phép xác định nhanh chóng tồn diễn biến xói - bồi dịng sơng, đồng thời tư liệu quan trọng cho công tác nghiên cứu tổng thể dự báo biến động dịng sơng Việc nghiên cứu biến động đường bờ sông hệ thống sông Cửu Long cần thiết, đề nghị cần tiếp tục có nghiên cứu mở rộng hơn, tổng quát hơn, cho chu kỳ dài thời gian tới - Đề xuất kết hợp công nghệ viễn thám – địa hình - thuỷ văn để đánh giá tổng qt diễn biến dịng sơng Trong cơng nghệ viễn thám cho kết diễn biến đường bờ sông; Công nghệ đo mặt cắt địa hình đáy sơng cho kết diễn biến địa hình đáy sơng Cơng nghệ thuỷ văn cho kết diễn biến thuỷ văn dòng chảy Qua tính tốn thay đổi diện tích lịng sơng, xói bồi bờ sơng, thay 63 đổi bãi bồi ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích lịng sơng, ảnh hưởng dịng chảy, giao thong thuỷ… - Kết việc sử dụng ảnh viễn thám việc giám sát biến động đường bờ cần phổ biến rộng rãi đến ngành có liên quan, địa phương có sơng chảy qua nguồn thơng tin hữu ích cơng tác phịng chống thiên tai Lời cảm ơn Thay mặt Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Viễn thám Miền nam, chủ nhiệm thực đề tài xin cảm ơn Ban Lãnh đạo Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Vụ Khoa học & Cơng nghệ Bộ Tài ngun Mơi trường, Đài Khí tượng Thủy văn Nam bộ, Phân viện khoa học đo đạc đồ phía nam, Viện khoa học thuỷ lợi miền Nam, Sở Tài nguyên môi trường tỉnh An Giang, Đồng Tháp tham gia hỗ trợ, giúp đỡ để đơn vị thực đề tài 64