Luận án tiến sĩ địa lý: Nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS

Chính vì vậy, van dé khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường VVB Quảng Ninh được đặt ra hết sức cấp bách, đòi hỏi phải có những nghiên cứu khoa học dé đề xuất nhữngđị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYEN VĂN THẢO

LUAN AN TIEN SY DIA LY

HA NỘI - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYEN VĂN THẢO

Chuyén nganh: Quan lý tài nguyên va môi trường

Mã số: 62850101

LUẬN ÁN TIEN SY DIA LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC

1 PGS.TS Đặng Văn Bao

2 TS Tran Dinh Lân

XÁC NHAN NCS DA CHỈNH SỬA THEO QUYET NGHỊ

CUA HỘI DONG ĐÁNH GIÁ LUẬN AN

Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá

Luận án Tiên sĩ

PGS.TS Đặng Văn Bào GS.TS Nguyễn Cao Huần

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi,

các so liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa

được ai công bố trong bat kỳ công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Văn Thảo

LỜI CÁM ƠN

Đề hoàn thành luận án, tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đốivới PGS TS Đặng Văn Bao va TS Tran Dinh Lân, các thầy hướng dẫn vì nhữngchỉ dẫn rất quí báu Tác giả cũng nhận được sự giúp đỡ về mặt khoa học của các

thầy cô giáo va đồng nghiệp, sự giúp đỡ, động viên về mặt tinh thần và vật chất của

lãnh đạo nhiều cơ quan và bạn bè Tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn lãnh đạo, các thầy

cô giáo và đồng nghiệp ở khoa Dia lý, trường Dai học Khoa học Tự nhiên, Dai học

Quốc gia Hà Nội, Viện Tài nguyên và Môi trường biển, các cơ quan, ban ngành tỉnhQuảng Ninh Đồng thời tác giả cũng xin chân thành cám ơn PGS TS Vũ Văn Phái,

PGS TS Nguyễn Hiệu, PGS TS Tran Đức Thạnh, PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch

và PGS TS Uông Đình Khanh đã có những góp ý khoa học và cung cấp tài liệu

cho luận án Tác giả cũng xin chân thành cám ơn TS Đinh Văn Huy, TS Nguyễn

Đức Cự, TS Đàm Đức Tiến, Th.S Nguyễn Đắc Vệ và Th§ Vũ Duy Vĩnh đã cónhững góp ý khoa học cho luận án Tác giả xin chân thành cám ơn đề tài cấp nhà

nước “Nghiên cứu các phương pháp phân tích, đánh giá và giám sát chất lượngnước ven bờ băng tư liệu viễn thám độ phân giải cao và độ phân giải trung bình, đathời gian; Ap dụng thử nghiệm cho ảnh của vệ tinh VNREDSat-1” mã số VT/CB-

01/14-15 đã hỗ trợ kinh phí.

Tác giả

Nguyễn Văn Thảo

1

Co sở tài liệu thực hiện luận an 5532223122311 11 91111 221111 2x ng vn 3

Các luận điểm bảo VỆ -c:: 55 2t 2E v22 27 127.2 re 4Những điểm mới của luận án - ¿2° SE E2 E£2E£+E£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerkrrkrrree 5

Ý nghĩa khoa học và thực ¡0 eecececececccscsscecscscececscscscscscssssssscscacsvevsvsvsvsvsvevsseasseasaees 5Cấu trúc của luận án - - -SskSxkE k3 kEE TK 11 EE111111111111111111 1111111111111 Txrry 5CHUONG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

LL Co SO Ly Mann ẽằO .- 7

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh tháivùng ven biỂn - ¿5s Ss S912 12E2121571521111111121121711111111111 111.1111111 cte 71.1.2 Biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái - 5: 12

1.1.2.1 Doi bờ biển và vùng ven biỂn -2- 5¿2+c22+2E2EE2EEeEEEerkerkrrrrerrvee 12

1.1.2.2 Đặc trưng địa mạo vùng ven ĐiỂn St E2 1E 1E EEEEEEEEEkEkrrrrrrves 141.1.2.3 Các hệ sinh thái vùng ven biễn -2-5¿©52+Sz+EE+EE2EE2EEEEerkrrerrkrrxee 15

1.1.2.4 Quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái - - 5 55 S5 *+ksvssersserreeres 17

1.1.2.5 Biến động địa hình trong quan hệ với hệ sinh thái vùng ven biển 221.1.3 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng

ven biỂN ¿+ £+S£+EE£EEEEEEEE121127171121121127171111211 1111.11.11 11T111 11.1.1111 231.1.3.1 Viễn thám nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biến 231.1.3.2 GIS nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển 26

1.1.3.3 Kết hợp Viễn thám và GIS -©2¿©+¿+2kt2EEtEESEECEEEEEEErkrrrkrrrrerrvee 27

1.2 Phương pháp nghiÊn CỨU - c5 3221321133133 Eerke 27

1.2.2 Phương pháp nghién CUU - - 5 + + 11v nh ng ng ng ng rkp 29

1H

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIÊM ĐỊA MẠO VÀ HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIÊN

QUANG NINH - 5G S1 SE E5 1 15218111111211111 1111111111111 111E11 11111111 xce 452.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến biến động địa hình và hệ sinh thái 452.1.1 Các nhân tố tự nhiên -©22¿22©++22EEt22EEE1221122211222112211 te 45

21.1.2 KG na 52

"Nhà 54

"na nh Ầ 55

2.1.2 Các hoạt động nhân sinh - 2 + 3+ 31+ E9 SE Hy rrưkp 59

2.1.2.1 Cac hoat dong 6 WU VUC 2 59

2.1.2.2 Các hoạt động ở vùng ven biễn -¿- 2¿©2++22++2x+2Ext2Exerkrerkrsrkerrree 602.1.2.3 Các hoạt động ở biỂn - ¿52 S St E1 1EE12112112112111111111 1.1 ty 672.2 Đặc điỀm địa maO - ch tt 1E 1911 151111111111111111 1111111111111 Exve 67

2.2.1 Các dạng dia hình - - - c1 32111191111 1119111 9111191 11H HH nếp 67 2.2.2 Phân vùng dia TmạO - Ă HH ng HH Ho HH ng re 70

2.3 Đặc điểm các hệ sinh thái tiêu biỀU - 5-5526 SSSE‡E£EEEE+EeEeErkexererxexsed 74

2.3.1 Rừng ngẬp MAN - - - - + + E129 HH Hệ 74

2.3.2 Bãi triều bùn - cát -c:222tt22 1222112221122 e 75

2.3.3 Bãi cát biển cv 2 tt HH Tre 76

2.3.4 Cỏ biển : 22cc 22 2211221112211 1.1 782.3.5 Đầm nuôi thủy sản -¿- 2 + t+SxSxE E1 EEE21E7112112112711111111 21111 tk cre 792.4 Đặc điểm quan hệ giữa dia mạo với hệ sinh thái - 5+5 + +++ss++eex+++ 79

2.4.1 Vai trò của địa hình với hệ sinh thái - 2 <5 55222 <s* s22 ve+zeeeeezzeeeees 79

2.4.2 Vai trò của sinh vật với địa MAO - - + 5233213222 1 v3 vs vs 83

1V

3.2 Đánh giá biến động phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu - 113

3.2.2 Phân tích cơ chế biến động -¿- ¿+ + SE+EE+EE2EE2EEEEEEEEEEEEEEErrkrrerreei 1143.2.3 Nhận xét biến động phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu . - 116

3.2.4 Sơ đồ biến động các hệ sinh thai c.cccccccssesseessessseessecssessesssesssecssesseseseesses 116

3.3 Quan hé bién động địa hình và hệ sinh that ce eececeeeseesseeseeeseeeeeseeeseeees 123

SEN) in 123

3.3.2 Theo không g1an - . Án TH HH TH 125

3.4 Đề xuất định hướng sử dụng hop lý tài nguyên vùng ven biển Quang Ninh 29

3.4.2 Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biên Quảng Ninh 1293.4.2.1 Quan điểm định hướng . - ¿+ + ©ESE+EE+EE2E2ECEEEEEEEEEEEErkrrkrrerreei 129

3.4.2.2 Dinh hung CO DAML ồồ.Ổ ố 130

KET LUẬN VA KHUYEN NGHI0 cescescsscsssessesssessessessessessessesseessessessesseesesseesees 140Kết luận - - ¿22 12k E2 12E1E717112112717112112111111111111 1111111211111 140

DANH MUC CONG TRINH KHOA HOC CUA TAC GIA DA CONG BO

LIEN QUAN DEN LUẬN AN eessssssssesssesssesssessecssecsseesssesecssessssesesssessueesesesessseeseees 142

0881200827 )084 ca 143

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VA CHỮ VIET TAT

ALOS Vệ tinh quan sát trái đất của Nhật Bản phóng năm 2006

ARCGIS Phần mềm GIS do công ty ESRI của Mỹ sản xuất

ASTER Ảnh vệ tinh do vệ tinh TERRA của Mỹ thu nhận

AVNIR Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan sát trái đất ALOS của Nhật Bản thu nhận

CSDL Co sở dữ liệu

ENVISAT Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan sát trái đất của châu Âu thu nhận

GDP Tổng sản phẩm quốc nội

GIS Hệ thông tin địa lý

IKONOS Vệ tinh quan sat trái đất của Mỹ do công ty Lockheed quan lý

IUCN Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc tế

LANDSAT_ Vệ tinh quan sát trai đất của Mỹ do cơ quan hang không vũ trụ Mỹ quản lýLHQ Liên hợp quốc

MOSS-I Vệ tinh quan sát trái đất của Nhật Bản phóng năm 1986

RADASAT Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan trắc trái đất của Canada thu nhận

SPOT Vệ tinh quan sát trái đất của Pháp

TSS Hàm lượng chất lơ lửng trong nước

CRS Hàng số tốc độ cung cấp (Constant Rate of Supply)

VI

DANH MỤC CÁC BANG

Bảng 1.1 Mô tả mối quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái vùng ven biên

Bảng 2.1 Đặc điểm một số con sông chính đồ ra vùng ven biên Quảng Ninh

Bảng 2.2 Các nha máy xi măng trong khu vực nghiên CỨU - - 5 55 =<s<++x++ecss Bảng 2.3 Cấu trúc thành phần loài động vật đáy trong rừng ngập mặn vùng ven biển Quang 0111 - 4154(L.L 5Ö:‡)Í)

Bảng 2.4 Kết quả phân tích mẫu động vật đáy bãi triều cát Trà Cổ (2012-2013)

Bang 2.5 Vai trò của địa hình với hệ sinh thái vùng ven biên Quảng Nĩnh

Bảng 2.6 Kết quả phân tích hàm lượng Cacbonnat khu vực bãi Trà Cổ

Bảng 3.1.Biến động đường bờ biển Quang Ninh giai đoạn 1975 đến 1990

Bang 3.2 Biến động đường bờ biển Quang Ninh giai đoạn 1990 đến 2013

Bảng 3.3 Biến động diện tích khai thác than và trầm tích bề mặt vùng ven biên Hạ Long - Cửa Ông giai đoạn 1975 đến 199( -¿- + s+E++keEESEEEEE2EE2E22E2EExerkrree Bảng 3.4 Biến động diện tích khai thác than và trầm tích bề mặt vùng ven biển Hạ Long - Cửa Ông giai đoạn 1990 đến 20 13 ¿- 2 2+5 +E+EE+EE2EE2E2E2Ecrkerxrrxrree Bang 3.5 Tốc độ lắng đọng trầm tích (cm/nam) trên bãi triều Đầm Hà

Bang 3.6 Biến động diện tích phân bố các hệ sinh thái giai đoạn 1975 đến 1990

Bang 3.7 Biến động diện tích phân bố các hệ sinh thái giai đoạn 1990 đến 2013

Bảng 3.8 Ma trận biến động phân bố hệ sinh thái vùng triều Quảng Ninh giai đoạn iws¡.0155 0 ảớẢằẲ:: :‹-a Bảng 3.9 Ma trận biến động phân bó hệ sinh thái vùng triều Quảng Ninh giai đoạn 9900/5010 1 Bảng 3.10 Ma tran phân vùng biến đi địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển 9)000:1 1217177

Bang 3.11 Tông hop đề xuất định hướng sử dụng hợp ly tài nguyên vùng ven biển Quang NIN ee Óg

VI

Trang 20

54 64

75

77

79 86 89 91

104

104

110

113

114

DANH MỤC HÌNH VE, DO THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ phạm vi không gian vùng nghiên cứu - 2-2 2+s2+x+zz+zs+se+z

Hình 1.2 Sơ đồ phạm vi không gian của vùng ven biên theo quan điểm Leontyev

O si 00

Hình 1.3 Sơ đồ mô tả đặc trưng địa mạo vùng ven biển theo quan điểm động lực

ngoại sinh của quá trình dia THạO - - c6 2133118391183 19911 11 111 81118 11 vn rệt

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả vai trò của địa hình với hệ sinh thái - - 2s +ss>s+szs+zez+2

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả vai trò của sinh vật đối với địa hình - ¿- c s+czx+zerxccez

Hình 1.6 Đường bờ biển khu vực xói lở trên anh vệ tinh AVNIR2 tô hợp mau giả

khu vực Phù Long-Cat Hải - - - 11 931911911 01 1H nh nung HH Hư nh

Hình 1.7 Đường bờ biển khu vực cửa sông, bãi triều thấp trên ảnh vệ tinh AVNIR 2

tổ hợp mau giả khu vực Đại Dân-Quảng Y ên 2- 2 2 2+E£E‡EE+EE2EE2E£Erxrrxerxee

Hình 1.8 Đường bờ biển khu vực bãi cát biên trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hop

mau giả khu vực Trà Cổ-Móng Cái 2: 2° 5¿22E+2E2EE£2EEEEEEEEEEEEEEEEESEErErrrkrrkree

Hình 1.9 Đường bờ biển khu vực núi đá vôi trên ảnh vệ tinh Landsat TM tô hop

mau giả khu vực Quang Hanh-Câm Phả 2-22 52 ©£+2E£2EEEEE+EE+2EEzrxerxrsrxee

Hình 1.10 Đường bờ biển khu san lắp mặt bằng trên ảnh vệ tinh SPOT 5 tô hợp

Hình 1.11 Phân bố các hệ sinh thái trên ảnh vệ tinh Landsat TM tô hợp mau gia

khu vucc Ha An-Quang 2 000108 -a

Hình 1.12 Phân bố khu vực khai thác than lộ thiên trên ảnh vệ tinh Landsat TM

tổ hợp mau giả khu vực Cam Phả 2-2-5256 E+E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrkrrkee

Hình 1.13 Khu vực khai thác đất sét trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 khu vực Giéng

Day-Hình 1.14 Khu vực khai thác đá vôi trên ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực Dai

Dân-QUAN 04011

Hình 1.15 Phân bố bùn bột và cát nhỏ trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hợp giả mau

khu vực vịnh Tiên Yên-Hà Cối ¿52:22 2E2+32E2E12221122EEtttEtrtrtttrrrtrrrrrieg

Hình 1.16 Phân bồ cát trung trên ảnh vệ tinh Landsat TM tô hợp giả mầu khu vực

Quang Minh-Hai Ha 4

Hình 1.17 Phân bó cát lớn trên ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực Quang

Phong-Hình 1.18 Phân bố trầm tích có phủ bụi than trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 khu vực

cửa suối Lộ Phong-Hạ Long - 2 ¿5£ ESE9SE+EE+E+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerkrree

Hình 1.19 Mô hình phân tích không gian trong GIS - «5s <++<c++skssseessee

vill

31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 37 37

38 40

Hình 1.20 Sơ đồ quy trình nghiên cứu ¿- ¿2£ 5++++2+++Ex++E++Ex++zx++rxrzresrxesree

Hình 2.1 Sơ đồ địa chất vùng ven biên Quảng Ninh -2- 25c 5 x+£++£+z£zzxccxeei

Hình 2.2 Sơ đồ tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại vùng ven biển Quảng Ninh

Hình 2.3 Sơ đồ phân bố tram tích tang mặt vùng triều Quảng

Ninh -Hình 2.4 Sơ đồ hoa gió trong nhiều năm tại khu vực Bãi Cháy 2 5+:

Hình 2.5 Sơ đồ phân bố nhiệt độ năm 2006, 2007 và 2008 khu vực Bãi Cháy

Hình 2.6 Sơ đồ phân bố lượng mưa năm 2006, 2007 và 2008 khu vực Bãi Cháy

Hình 2.7 Sơ đồ dao động mực nước khu vực Bãi Cháy tháng 9 năm 2008

Hình 2.8 Sơ đồ dao động mực nước khu vực Bãi Cháy tháng 12 năm 2008

Hình 2.9 Sơ đồ dòng chảy tổng hợp mùa mưa khu vực vịnh Hạ Long và Bái Tử Long

I0) 50108088

Hình 2.10 Sơ d6 dong chảy tổng hợp mùa mưa khu vực vịnh Ha Long và Bái Tử Long

năm 20Ó6 - + HH TH TT HH HT TT TH TH Họ TH TH TT TH HH ch

Hình 2.11 Một số hình ảnh hoạt động khai thác than ở Quảng Ninh

. -Hình 2.12 Một số hình ảnh khai thác vật liệu xây dựng trong vùng nghiên cứu

Hình 2.13 Sơ đồ san lap mặt bằng khu vực Tuần Châu-Cái Rồng giai đoạn

02016 110010ẼẺ7

Hình 2.14 Khu đô thị mới phường Cao Xanh, thành phố Hạ Long

Hình 2.15 Khu nuôi trồng thủy sản thị xã Quảng Yên 2-2 ©5c25z+sz+zsccxeẻ

Hình 2.16 Sơ đồ địa mạo vùng ven biển Quảng Ninh - 2-2-2 522£2+£++zxsrxcez

Hình 2.17 Sơ đồ phân vùng địa mạo vùng ven biển Quảng

Ninh . Hình 2.18 Rừng ngập mặn khu vực xã Tiền Phong, TX Quảng

Yên -Hình 2.19 Bãi triều bùn - cát khu vực xã Hà An TX Quảng Yên 5:

Hình 2.20 Bãi cát biển khu trực Trà Cô, thành phố Móng Cái 2-52 252

Hình 2.21 Phân bố cỏ biển tại vụng Đầm Hà -2- 2-52 SE‡EE2EE2E2EEEeEEeEErEkrreei

Hình 2.22 Sơ đồ phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Ninh năm 2013

Hình 2.23 Sơ đồ quan hệ giữa động vật đáy với trầm tích tầng mặt vùng triều

00.1500 117

Hình 2.24 Mặt cắt ngang điển hình RNM ở khu vực Đồng

Rui -. -: 5-Hình 2.25 Sơ đồ địa mạo - sinh vật vùng ven biển Quảng Ninh .-5 5-5 s55

Hình 3.1 Biến động đường bờ biên giai đoạn 1990-2013 khu vực Cam Phả

Hình 3.2 So đồ biến động đường bờ Quảng Ninh giai đoạn

1975-1990 -Hình 3.3 Sơ đồ biến động đường bờ Quảng Ninh giai đoạn

1990-2013 -Hình 3.4 Sơ đồ biến động đường bờ khu vực Ha Long - Cam Phả giai đoạn

58 61 63

65 65 66 72

73 74

76

77 78

81

82 84 88 95 96 97 98 99

Hình 3.6 Tỷ lệ phan trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biên

tính theo diện tích biến động giai đoạn 1975-1199( - Ác t1 v2 1x re rep

Hình 3.7 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biên

Hình 3.8 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo diện tích biến động giai đoạn 1990-2Ó13 - - s11 sirsseererseree

Hình 3.9 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo chiều đài đoạn bờ biến động giai đoạn 1990-2012 .-cS-csss+scrsseses

Hình 3.10 Bãi đồ dat đá khi khai thác than lộ thiên ở Cam Phả - -:-:

Hình 3.11 Bãi đồ đất đá khi khai thác than lộ thiên ở Hạ Long -2- 2-5552

Hình 3.12 Sơ đồ biến động địa hình vùng ven biên Quang Ninh do khai thác than

Hình 3.17 Sơ đồ vị tri các mặt cắt địa hình bãi Trà CỔ -ccccccccrrreererree

Hình 3.18 Mặt cắt địa hình MCI bãi Trà Cổ - 55cc2vccttxtrrrrktrrrrrrrrrrrrrree

Hình 3.19 Mặt cắt địa hình MC2 bãi Trà Cổ - : 55c 2+vtvExtrrtrkrrrrrtrrrrrrree

Hình 3.20 Mặt cắt địa hình MC3 bãi Trà CỔ ccc:cccccctrrrtiirrrrrrirrrrrrirrrrre

Hình 3.21 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Ninh

109

110 111 112 112 113 117

118

119 120

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Địa hình mặt đất là một yếu tố tự nhiên, một thực thé vật chất tồn tại kháchquan va là một hợp phần không thể thiếu của các tổng thé tự nhiên Địa hình mặtđất và hệ sinh thái có quan hệ mật thiết với nhau Về mặt sinh thái, địa hình đượcxem là nền tảng rắn đề các hệ sinh thái phát triển, là yếu tố quyết định tính phân dịlãnh thé của các hệ sinh thái, ngược lại lớp phủ sinh vật của hệ sinh thái đóng mộtvai trò khá lớn vào quá trình địa mạo dé hình thành bề mặt địa hình Theo dònglịch sử, địa mạo học chủ yếu nghiên cứu các quá trình nội sinh và ngoại sinh tạo rađịa hình mà rất ít quan tâm tới vai trò của sinh vật vào quá trình địa mạo Đến cuốithế kỷ XIX vấn đề này mới được đưa vào văn liệu khoa học Mặc dù vậy, gần đâyhướng nghiên cứu này mới được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và được

gọi là địa mạo sinh thái Các kết quả nghiên cứu theo hướng địa mạo sinh thái làmột trong những cơ sở khoa học theo hướng liên ngành phục vụ cho quản lý tải

nguyên và môi trường Vùng ven biển (VVB) là vùng năm giữa lục địa và biểnchính vì vậy vùng này chịu nhiều yếu tổ tác động lên quá trình địa mao và tạo ra

nhiều dạng địa hình khác nhau, trên mỗi dạng địa hình tồn tại một hoặc nhiều hệ

sinh thái đi kèm đặc trưng VVB còn là trọng tâm của nhiều ngành kinh tế quốcgia, là nơi mà phần lớn các hoạt động về kinh tế - xã hội diễn ra và cũng là nơi màtác động của các hoạt động này nhiều nhất Đối với những nước có vùng ven biên,

hơn một nửa dân số sống tại đây và tầm quan trọng của vùng này còn tăng trong

tương lai do sự gia tăng không ngừng của việc di dân từ các vùng sâu trong lãnh

thổ tới đây Do vậy, không ngạc nhiên khi có sự xung đột sâu sắc giữa nhu cầu sử

dungtai nguyén hiện nay va việc dam bao cho việc tiêu thu tài nguyên đó trong tương lai Rất nhiều hoạt động phát triển đô thị, công nghiệp và nông nghiệp nằm trong vùng đất ngập nước ven biển đang làm biến đổi địa hình ảnh hưởng lớn đến các hệ sinh thái.

Về mặt tự nhiên, VVB tỉnh Quảng Ninh bao gồm 2 vùng địa hình: Đồng bằnghẹp ven biển, thực chat là các đồng bằng và thềm biển cổ được khai phá từ lâu đời.Mặc dù chiếm một diện tích không lớn nhưng lại có ý nghĩa rất lớn về mặt dân sinh

và kinh tế Đây là nơi tập trung phần lớn dân cư với các đô thị lớn của tỉnh như cácthành phố Uông Bí, Hạ Long, Câm Phả và Móng Cái Vùng triều là nơi có các hệsinh thái cửa sông ven biển khá phong phú và đa dạng, trong đó có các hệ sinh thái

đặc trưng như hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển, bãi triều bùn - cát và bãi cát biến,

v.v Về mặt hành chính, VVB tinh Quảng Ninh bao gồm 10 huyện, thị và thành phố:Thành phố Móng Cái, Hạ Long va Cam Phả, huyện Hải Hà, Dam Hà, Tiên Yên,Hoành Bồ và thị xã Quảng Yên, huyện đảo Vân Đồ và Cô Tô Trong những năm gầnđây, kinh tế của tỉnh Quảng Ninh đã phát triển nhanh chóng, từ năm 2006 đã trởthành một trong 10 tỉnh, thành có mức thu ngân sách lớn nhất của cả nước Thành tựu

này có sự đóng góp rất lớn từ các hoạt động kinh tế tại khu vực VVB như khai thác

và chế biến than, công nghiệp, cảng và giao thông thủy, du lịch - dịch vụ, nuôi trồng,

khai thác và chế biến thủy sản, v.v Tuy nhiên, việc khai thác, sử dụng tài nguyên

thiên nhiên vùng nhằm phát triển kinh tế -xã hội, xóa đói giảm nghèo đã làm biến

động mạnh địa hình vùng ven biển, gây ra nhiều rủi ro và hiểm họa như: sự xâm nhập

nước biển sâu vào đất liền, trượt lở, xói lở bờ biển và sa bôi, bão lũ, ô nhiễm môitrường, đặc biệt là mat dần diện phân bố của các hệ sinh thái Chính vì vậy, van dé

khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường VVB Quảng Ninh được

đặt ra hết sức cấp bách, đòi hỏi phải có những nghiên cứu khoa học dé đề xuất nhữngđịnh hướng, giải pháp và biện pháp với các cơ quan quản lý của tỉnh nhằm giảm thiểu

suy thoái tài nguyên và bảo vệ môi trường.Nghiên cứu biến động địa hình trong mốiquan hệ với các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh được tiếp cận theo hướng địa mạo

sinh thái sẽ góp phần làm rõ thêm đặc điềm địa hình, quá trình địa mạo và các hệ sinh

thái đặc trưng đi kèm, định lượng biến động địa hình tác động đến hệ sinh thái và vai

trò của hệ sinh thái đối với địa hình Kết quả nghiên cứu là nguồn dit liệu quan trọng

dé xây dựng cơ sở khoa học nhằm điều chỉnh các qui hoạch phát triển và bảo vệ môi

trường, là căn cứ khoa học bảo vệ bờ biển, chống bồi lấp luồng lạch, bảo tồn và phục

hồi các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh Công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý là

công cụ hữu ích trong nghiên cứu địa mạo, sinh thái VVB bởi những lợi thế của

chúng mà các công cụ khác không có được như đồng nhất thông tin của một vùnghay toàn lãnh thé trong cùng một thời gian, tính da thời gian, đa phổ với các dai phốngày càng mở rộng và độ phân giải không gian rất đa dạng, thời gian xử lý thông tin

nhanh và đảm bảo độ chính xác, đặc biệt là giá thành rẻ.

Mục tiêu

Đánh giá được biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái làm

cơ sở dé xuât định hướng sử dụng hợp ly tai nguyên vùng ven biên Quang Ninh.

Nội dung nghiên cứu

1) Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của biến động địa hình trong mối

quan hệ với các hệ sinh thái vùng ven biên.

2) Nghiên cứu đặc điểm địa mạo, các hệ sinh thái và mối quan hệ của chúng

tại vùng ven biên Quảng Ninh.

3) Nghiên cứu biến động địa hình tác động đến các hệ sinh thái trên cơ sở sử

dụng công nghệ viễn thám và công cụ GIS theo các giai đọan khác nhau.

4) Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển

Quảng Ninh trên cơ sở đặc điêm địa mạo - sinh thái và biên động địa hình - hệ

sinh thái.

Pham vi nghiên cứu

Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi VVB Quảng

Ninh, từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch Đằng Giới hạn phía lục địa là ranhgiới các vùng đồng bằng ven biển, về phía biển đến mực triều thấp nhất trung bình

(OmHD) không bao gồm các dao Vì các hoạt động khai thác khoáng sản than và vật

liệu xây dựng gây ra biến động địa hình rất mạnh ở hai thành phố Hạ Long và CamPhả, nên phạm vi nghiên cứu lấy hết địa giới hành chính của hai thành phố này(hình 1.1).

Van dé nghiên cứu: mối quan hệ giữa địa mạo với hệ sinh thái, biến động địa

hình và lớp phủ sinh vật của hệ sinh thái.

Đối tượng nghiên cứu: các dạng địa hình, các hệ sinh thai và các nhân tố tác

động đến biến động địa hình và hệ sinh thái

Cơ sở tài liệu thực hiện luận án

Các đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước (10 đề tài), bộ, tỉnh và hợp tácquốc tế (8 dé tài) do nghiên cứu sinh tham gia hoặc chủ trì trong gần 20 năm qua.Kết qua của một số nghiên cứu được công bố trên tap chí khoa học, các ấn phẩm

trong và ngoài nước, trong các hội nghị, hội thảo quốc gia và quốc tế Cụ thể là:

+ Nghiên cứu xây dựng phương án quản lý tổng hợp vùng biển Việt Nam, góp

phần bảo đảm an toàn môi trường và phát triển bền vững, 1996 - 2000

+ Thiết lập, sử dụng cơ sở đữ liệu hệ thông tin địa lý và kết hợp ứng dụng viễn

thám phục vụ qui hoạch môi trường bền vững các tỉnh ven biển Hải Phòng - QuảngNinh, 2000 - 2002.

+ Dự án số 14 Điều tra cơ bản và đánh giá tài nguyên vị thế, kỳ quan sinh

thái, địa chất vùng biên và các đảo Việt Nam, 2007-2010

+ Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản, địa chất môitrường và dự báo tai biến địa chất các vùng biển Việt Nam, 2007 -2010

+ Lập luận chứng khoa học kỹ thuật về mô hình quản lý tổng hợp và phát triển

bền vững dai ven biển Tây vịnh bắc Bộ, 2008 - 2010

+ Nghiên cứu, đánh giá tác động của các công trình hồ chứa thượng nguồn đến

diễn biến hình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông ven biển đồng bằngBắc Bộ, 2009 - 2011

+ Đánh giá mức độ suy thoái các hệ sinh thái vùng ven bờ biển Việt Nam và

đề xuất các giải pháp quản lý bền vững, 2009 - 2011

Các dé tài dự án cấp Bộ, tỉnh và hợp tác quốc tế:

+ Ứng dựng viễn thám dé đánh giá tác động của khai hoang lấn biên đến tiến

hóa dai ven biển châu thé sông Hồng, 1999 - 2000

+ Tác động của các đập thuỷ điện lớn trên lưu vực sông Hồng đối với tài

nguyên, môi trường vùng cửa sông và ven biên, 2004 - 2005.

+ Xây dựng hệ thống cơ sở khoa học hỗ trợ quản lý đới bờ biển để bảo tồn

đa dạng sinh học và tài nguyên biển, 2004 -2005

+ Xây dựng mô hình lan truyền chất ô nhiễm vịnh Hạ Long - Bái Tử Long,

2006 - 2007.

+ Đánh giá sức tải môi trường vịnh Hạ Long - Bái Tử Long, 2008 - 2009.

+ Nghiên cứu khả năng phục hồi hệ sinh thái rạn san hô và triển khai mô hình

quản lý cộng đồng tại quần đảo Cô Tô, 2008 - 2010

+ Nghiên cứu sự biến đổi của quá trình dia mạo va xu thế phát triển địa hình

bờ biển Đông Bắc bộ (từ Móng Cái đến Ninh Bình) do sự dâng lên hiện nay của

mực nước biên Đông, 2010 - 2011

+ Xây dựng kế hoạch hành động đa dạng sinh học tỉnh Quảng Ninh đến năm

2020, 2011 - 2012.

Các nguồn tài liệu khác:

Các nguồn tài liệu khác liên quan đến vùng nghiên cứu do Viện Tài nguyên vaMôi trường biển và các cơ quan chuyên ngành khác thực hiện cũng được khai thác,

bao gồm:

+ Các anh Landsat TM, SPOT, AVNIR-2 thu năm 1973, 1975, 1990, 1996,

1998, 2000, 2004, 2008 và 2013 khu vực ven biển Quảng Ninh

+ Các bản đồ địa hình, hải đồ tỷ lệ 1:50000 và nhỏ hơn, bản đồ địa chất và

khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:200000.

+ Các sô liệu khảo sát, đo đạc vê điêu kiện tự nhiên, tài nguyên, môi trường và sinh thái liên quan đên vùng nghiên cứu.

+ Các sô liệu thông kê về kinh tê - xã hội và qui hoạch phát triên của khu vực

nghiên cứu.

Các luận điêm bảo vệ

Luận điểm 1: Da dạng địa hình tao ra bởi quá trình địa mạo là cơ sở cho phát

triên các hệ sinh thái của vùng ven biên Quảng Ninh tiêu biêu như rừng ngập mặn,

cỏ biên, bãi triêu bùn - cát, bãi cát biên và các hệ sinh thái nhân sinh.

Luận diém 2: Trong giai đoạn hiện dai, địa hình và hệ sinh thai vùng ven

biển Quảng Ninh có sự biến động mạnh mà nguyên nhân chủ yếu là do hoạt độngnhân sinh.

Những điểm mới của luận án

- Làm rõ được mối quan hệ giữa đặc điểm địa mạo và các hệ sinh thái, bướcđầu lượng hóa được vai trò của sinh vật với địa mạo tại VVB Quảng Ninh

- Đánh giá được biến động địa hình tác động đến các hệ sinh thái vùng ven

biên Quảng Ninh theo các giai đoạn 1975 - 1990 và 1990 - 2013 trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học:

- Nghiên cứu góp phần làm rõ thêm mối quan hệ giữa địa mạo với sinh vật tại

VVB Quảng Ninh.

- Nghiên cứu chỉ rõ các đặc trưng, giai đoạn và nguyên nhân làm biến động địa

hình và các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh.

- Đóng góp vào việc phát triển các công cụ và sử dụng tư liệu không gian trong

nghiên cứu lượng hóa những biên động tài nguyên và môi trường VVB.

Ý nghĩa thực tiễn:

Góp phan trong việc xây dựng cơ sở khoa học điều chỉnh các qui hoạch phát

triên và bảo vệ môi trường phù hợp với đặc điêm tự nhiên và kinh tê - xã hội tỉnh

Quảng Ninh Kêt quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ công tác quản lý và khai thác hiệu quả

tai nguyên vùng ven biển, định hướng cho chiến lược phát triển bền vững của tỉnh Quảng Ninh về quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội như các khu công nghiệp,

vùng kinh tế trọng điểm, khu du lịch, khu nuôi trồng thủy sản, khu bảo tồn hệ sinh

thái và an ninh quôc phòng.

Câu trúc của luận án

Luận án được trình bày trong 3 chương, ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến

nghị và tải liệu tham khảo.

Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Đặc điểm địa mạo và các hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh

Chương 3: Đánh giá biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển

Quảng Ninh.

uệÁn 1916 yuey —-—- —

yun Lọ|B yuey —=—=—

e16 ognb 1016 que —-——

ueT yeu, Πu09 90 G4

Ue) HOG UAN #q 'Œ " uag ueg "qd ueg 91L 'Œ wan 8uoq'q 503A ?1L'Œ Ạ f/f#⁄ \Ắ eo ưÈA'q SunA 9ö8N 'Œ Pa Suyoy suonyd 'q 1.09 NIHĐN ONDA IA WVHd OG OS ‘TT UI 00000ÿ:T 31 49.23 0u nụ

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh

thái vùng ven biển

e Ngoai nước

Nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái thực ra lànội dung chính của địa mạo - sinh vật Đó là nghiên cứu quá trình địa mạo và các

dạng địa hình tạo ra các lớp phủ sinh vật và ngược lại vai trò của sinh vật đối với

quá trình địa mạo Theo J Anthony Stallins (2006) tương tác giữa quá trình địa mạo

và sinh vật là một vòng tròn đan quyện vào nhau, nghĩa là sự tương tác này thuộcdạng môi quan hệ tương hỗ Trong hơn hai thập kỷ qua, địa mạo - sinh vật đã pháttriển giống như những nghiên cứu tại hiện trường dé đánh giá mối quan hệ giữa các

tổ chức sinh vật và quá trình địa mạo trong một sự đa dạng của môi trường cả trên

biển và lục địa [102] Địa mạo - sinh vật vùng ven biển nghiên cứu mối tương tácgiữa các tô chức sinh vật vùng ven biển với quá trình dia mạo của vùng nay [102]

Dia mạo sinh vật nghiên cứu sự tương tác không chỉ của các vi sinh vật, thực vật,

động vật bậc cao và kế cả con người với quá trình địa mạo Sự tương tác này là yếu

tố rất quan trọng trong sự tiến hóa của môi trường giống như quá trình phát triển

của các đầm lầy muối, thực vật ngập mặn và các kiêu loại tài nguyên khác của vùng

ven biên cũng như quá trình bồi tụ - xói lở bờ biển [107] Có ba quá trình chính liên

quan đến địa mạo - sinh vật vùng ven biên là quá trình xói lở sinh vat (bioerosion),

bảo vệ sinh vật (bioprotection) và xây dựng sinh vat (bioconstruction) [102] Quá

trình xói lở sinh vật được gắn với su xói lở chất đáy của đới bờ biển bởi đời sốngcủa các tô chức sinh vật Quá trình bảo vệ sinh vật được hiểu như là sự bảo vệ chấtđáy từ các dạng xói lở khác nhau bởi vai trò của các tô chức sinh vật (như vai tròcủa thực vật ngập mặn và san hô chống lại sự xói lở bờ biển trong điều kiện của

sóng, dòng chảy và đặc biệt khi có bão) Quá trình xây dựng sinh vật được hiểu như

là quá trình xây dựng các yếu tố vật ly của cấu trúc sinh thái lên chất đáy của đới bờbởi sinh vật [102] Các tổ chức sinh vật vùng ven bờ tương tác với quá trình địamạo bởi xây dựng các kết cấu chất đáy, tích lũy trầm tích cabonat, day nhanh sự xói

lở bởi sự khoan đào hoặc khuấy đục chat day, và đời sống của các thực vật biển gópphan bảo vệ bờ biển [84] Sự tương tác giữa sinh vật vùng triều với quá trình địa

mạo là rất quan trọng dé bảo vệ bờ biến, đặc biệt là những vùng có bờ biển đượccấu tạo bởi su gan kết yêu như kiểu bờ tích tụ Sinh vật đáy, thực vật phù du cũng

như động vật hai mảnh vỏ đóng gói và giữa chặt trầm tích dưới tác động của sóng

va dong chảy tại vùng triều Nếu các hoạt động của con người như đánh bắt sinh vậthai mảnh vỏ, lạo vét luồng lạch hoặc dùng hóa chất đánh bắt hải sản sẽ làm cho môitrường suy thoái nhanh dẫn đến các tổ chức sinh vật bị chết hoặc chúng phải dichuyên đến nơi khác lúc đó xói lở sẽ diễn ra cũng như sự phá hủy của sóng đối với

vùng bờ tăng lên [84].

Trước những năm 1970, nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái

vùng ven biển đã được thực hiện ở nhiều quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan,

Ấn Độ, Nhật Bản và các Tước châu Âu Phương pháp nghiên cứu biến động địa

hình vùng ven biển chủ yếu sử dụng các phương pháp địa mạo truyền thống, đó là

sử dụng các số liệu quan trắc ở các trạm có định, khảo sát đo đạc tại thực địa và kếthợp với xử lý ảnh máy bay để tính toán chiều đài, tốc độ và diện tích bồi tụ - xói lở

bờ biên, hướng di chuyên của các cồn cát, bãi ngầm, biến động phân bố các hệ sinh

thái Vì vùng ven biển chịu nhiều tác động từ nội sinh, ngoại sinh và đặc biệt là các

tác động từ hoạt động khai thác tài nguyên của con người nên địa hình và hệ sinh

thái của vùng biến động khá nhanh, ít theo qui luật Các tài liệu về địa chất, địa hình

và ảnh máy bay không được thường xuyên cập nhật vì chi phí rất lớn, điều này gây

ảnh hưởng lớn đến công tác nghiên cứu về tài nguyên và môi trường nói chung và địa hình và hệ sinh thái nói riêng tai vùng ven biển Chính vì vậy, để cập nhật những số liệu mới về địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển phục vụ các nghiên cứu và quản ly tai nguyên môi trường vùng ven biên cần phải thường xuyên tô chức khảo sát thực địa Điều này thường gây tốn công sức, tài chính và thời gian Đồng

thời, kết quả nghiên cứu đưa ra thiếu tính đồng bộ nếu khu vực nghiên cứu có diệntích lớn và biến động nhanh vì rất khó quan trắc đồng thời dẫn đến kết quả tính toánkhông đồng nhất và thiếu tính thuyết phục Từ 1970 đến nay việc các vệ tỉnh quantrắc tai nguyên môi trường trải đất lần lượt được phóng như Landsat, SPOT,RADASAT, ENVISAT, ALOS, v.v đã cung cấp những dữ liệu viễn thám rất quan

trọng trong nghiên cứu biến động địa hình vùng ven biển nói riêng và tài nguyên

môi trường đới bờ biển nói chung Công nghệ viễn thám cho phép cung cấp cái nhìn

khái quát và toàn cầu của môi trường biển và lục địa cả về không gian và thời gian.

Ảnh vệ tinh khi được kết hợp với dé liệu mặt đất có thé lấp vào các phần trống quan

trọng của hệ thống cơ so dt liệu Cac thông tin thu nhận từ dữ liệu vệ tinh va đượckết hợp với GIS cung cấp nguồn thông tin với hiệu quả và nhanh hơn từ các nguồn

truyền thống Cùng với sử dụng công nghệ viễn thám, GIS cung cấp và một công cụtiềm năng đáng lưu ý cho qui hoạch và quản lý vùng ven biển Các ảnh vệ tinh được

sử dụng để giám sát biến động bồi tụ - xói lở bờ sông, bờ biển, các bãi cát ngầm,

các hệ sinh thái theo chu kỳ rất ngắn và trong mọi điều kiện thời tiết, đặc biệt có ýnghĩa khi giám sát bằng dữ liệu vệ tỉnh có thê đạt đến tỷ lệ 1:5000 phục vụ đắc lực

cho thiết kế thi công các công trình kinh tế lớn Thêm nữa, sử dụng dữ liệu ảnh vệ

tinh trong nghiên cứu biến đổi địa hình vùng cửa sông ven biển bởi dữ liệu đồng

nhất về thời gian, giá thành thấp, thời gian xử lý dữ liệu rút ngắn và độ chính xác

khá cao.

Các nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và công cụ GIS nghiên cứu biếnđộng địa hình tập trung vao các kiểu biến đổi cụ thể của địa hình như trượt lở đất,

xói lở - bồi tụ bờ sông, bờ biển, biến đổi hình thái địa hình sau thảm họa động đất

và núi lửa, sự di chuyển của các cồn cát ngầm, bãi ngầm vùng cửa sông ven biển

Ngoài ra, còn rất nhiều nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám đánh giá biến động

phân bố các hệ sinh thái ven biển như rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô, bãi triều cát, vùng đất ngập nước triều, v.v Đã có nhiều nghiên cứu điển hình trên thế giới sử

bùn-dụng dữ liệu ảnh vệ tính Landsat, SPOT, RADASAT, ENVISAT, AVNIR,

IKONOS, ASTER, v.v nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven

biển tiêu biểu như nghiên cứu của Roland Doerffer, 1989; Yiman Wang, 1995;

E.Ghanavati, 1999; Kevin White, 1999; Won, J.S, 1999; Xiaoge Zhu, 2001; Shailesh Nayak, 2001; Thomas E Dahl, 2004; Chalabi, 2006; Charles Galdies, 2006; Alesheikh, 2007; W Wu, 2007; Sergey Victorov, 2007; BeharaSatyanarayana, 2011 tién hanh tai My, Iran, Trung Quốc, Tây Ban Nha, Ấn Độ,

Tanzania, Malaysia, Thái Lan, Banglades, v.v Những nghiên cứu trên đều đánh giárất cao hiệu quả sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp với công cụ GIS

e Trong nước

Tại Việt Nam, nghiên cứu địa mao - sinh vat nói chung va dia mạo sinh vật

vùng ven biển nói riêng còn khá mới mẻ, chưa được quan tâm nghiên cứu đúng

mức Các công trình nghiên cứu về vai trò của sinh vật đối với quá trình địa mạo

chưa đặt trong khuôn khổ của địa mạo - sinh vật mà thường nghiêng về sinh thái

học nên kết quả nghiên cứu chưa đánh giá được hết vai trò, quá trình tương tác giữa

sinh vật và quá trình địa mạo Đã có một số công trình nghiên cứu về vai trò của

thực vật ngập mặn đối với việc giảm năng lượng của sóng, bảo vệ bờ biển và lưu

giữ trầm tích [41, 42, 43] Hay vai trò của san hô đối với việc bảo vệ bờ biển (71,

75, 76, 77] Vai trò của cỏ biển đối với bảo vệ chat đáy [13, 68] Các nghiên cứu về vai trò của các loài sinh vật khác như sinh vật đáy, thực vật phù du đối với quá trình

địa mạo còn rất hạn chế và chủ yếu nghiêng về nghiên cứu sinh thái học nhiều hơn.Đối với vai trò của con người với quá trình địa mạo vùng ven biển cũng còn rất hạnchế, các nghiên cứu chưa định lượng được các tác động của con người lên biến đổi

địa hình và các hệ sinh thái mà chỉ mang tính định tính Nghiên cứu của Nguyễn

Đức Cự (2011) về tác động của các công trình hồ chứa thượng nguồn đến diễn biếnhình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông ven biển đồng bằng Bắc Bộ,hay nghiên cứu của Trần Đức Thanh (2000) về đánh giá tác động của khai hoanglan biển đến tiến hóa dai ven biển châu thổ sông Hồng mới chỉ đưa ra kết luận địnhtính về vai trò của con người đối với biến động hình thái địa hình vùng ven biểnBac Bộ.

Các nghiên cứu về địa mạo sinh vật vùng ven biển trên thế giới và tại Việt

Nam đã góp phần làm sáng tỏ thêm vai trò của sinh vật đối với quá trình địa mạocủa vùng ven bờ và ngược lại quá trình địa mạo tác động lên các tô chức sinh vật.Tuy nhiên, các tương tác giữa quá trình địa mạo và sinh vật tại vùng bờ biển là cảmột quá trình diễn ra liên tục, kéo dài và kết quả ít gây đột biến Ngược lại, tác độngcủa con người đối với quá trình địa mạo diễn ra mạnh mẽ, kết quả sẽ gây ra biến

động mạnh về địa hình và các hệ sinh thái trong một thời gian ngắn Chính vì vậy

cần phải kết hợp nghiên cứu cả vai trò của con người và sinh vật đối với quá trìnhđịa mạo vùng ven biển, có như vậy mới đánh giá được hết sự tương tác này Hiệnnay, dưới sức ép về dân số, đô thị hóa, cũng như nhu cầu sử dụng các dạng tảinguyên đề phát triển kinh tế - xã hội thì vai trò của con người đối với quá trình địamạo ngày càng lớn Vì vậy, nghiên cứu về địa mạo - sinh vật vùng ven biển càng có

ý nghĩa trong việc định hướng khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven

biển, hạn chế tác động tiêu cực từ quá trình địa mạo lên đời song con nguoi

Các nghiên cứu về bồi tụ xói lở, biến động các hệ sinh thái ở vùng ven biển sử

dụng đữ liệu vệ tinh đã được các Viện nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học

Việt Nam như Viện Địa lý, Viện Tài nguyên và Môi trường biển; Khoa Địa lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Trung tâm Viễn thám, v.v, tiến hành từ nhữngnăm 1990 Cho đến nay, công nghệ viễn thám và GIS đã được sử dụng rộng rãi đểnghiên cứu tài nguyên môi trường nói chung, nghiên cứu biến động địa hình và hệsinh thái vùng ven biển nói riêng tại nhiều Viện nghiên cứu, trường đại học, trungtâm nghiên cứu, các cơ quan quản lý nhà nước, v.v Đã có nhiều nghiên cứu về ứngdụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá biến động địa hình và các hệ sinh thái

-vùng ven biển được công bồ trên các tạp chí, kỷ yếu hội thảo và hội nghị trong vàngoài nước, các báo cáo tổng kết đề tài, dự án lưu tại các Viện nghiên cứu, trungtâm nghiên cứu, trường đại học và các cơ quan quản lý nhà nước Một số nghiên

cứu tiêu biểu như nghiên cứu của Nguyễn Đức Cự (1996) đã sử dụng ảnh máy baykết hợp với khảo sát thực địa để kiểm kê, đánh giá biến động đất ngập nước venbiển Bắc Bộ Tô Quang Thịnh (1996) về ứng dụng công nghệ viễn thám thành lậpbản đồ nhậy cảm ven biển Việt Nam tỷ lệ 1:100000 Nguyễn Tứ Dần (2000) sửdụng dữ liệu lịch sử kết hợp với dit liệu vệ tinh để xác định các đê cô và đánh giátiến hóa vùng cửa sông châu thé sông Hồng Trần Đức Thạnh (2000) sử dụng dữliệu vệ tinh dé đánh giá tác động của khai hoang lấn biển đến tiến hóa dai ven bién

châu thé sông Hồng Tran Văn Điện (2003) sử dụng các bản đồ địa hình những năm

1930 và 1965 kết hợp với dữ liệu vệ tinh dé đánh giá biến động bôi tụ xói lở biểnbiển Bắc Bộ Trần Đức Thạnh (2004) đã sử dụng dữ liệu viễn thám đánh giá tổngquan tiềm năng sử dụng, quản lý đất ngập nước ven biển Hải Phòng Trần ĐứcThạnh (2005) nghiên cứu về tác động của các đập thuỷ điện lớn trên lưu vực sôngHồng đối với tài nguyên, môi trường vùng cửa sông và ven biển đã sử dụng ảnh vệtinh dé lập bản đồ phân bố độ duc, các cồn cát ngầm vùng cửa sông ven biến

Nguyễn Ngọc Thạch (2007) nghiên cứu tính nhạy cảm của các hệ sinh thái khu vực

ven biên Hải Phòng trên cơ sở ứng dụng dữ liệu viễn thám va GIS Trương Thị Hòa

Bình (2008) sử dụng dữ liệu vệ tinh dé nghiêu cứu quan lý hệ sinh thái rừng ngập

mặn Bắc Bộ phục vụ các qui hoạch phát triển và phòng chống thiên tai Gần đây,Nguyễn Văn Thảo (2009) đã xây dựng các ban đồ biến động bồi tụ xói lở, sử dụng

đất vùng cửa sông ven biển Bắc Bộ giai đoạn 1998 đến 2008 sử dụng dữ liệu vệ

tinh Nguyễn Văn Thao (2013) giám sát biến động bờ biển châu thổ sông Hồngbằng tư liệu viễn thám Ngoài ra còn có nghiên cứu của Trần Thị Vân và Trịnh ThịBình (2009) ứng dụng tư liệu viễn thám đánh giá biến động đường bờ khu vực châuthé sông Mê Kông Vũ Thị Thu Thủy (2012) ứng dụng công nghệ viễn thám va GISnghiên cứu tai biến xói lở, bồi tụ đới ven biển Hải Phòng, v.v Các nghiên cứu trên

đã khang định dữ liệu viễn thám là rất quan trong trong nghiên cứu thay đổi địahình vùng cửa sông ven biển bởi tính không gian rộng, chu ky lặp lại ngắn, thờigian xử lý đữ liệu nhanh và đảm bảo độ chính xác so với phương pháp truyền thống

10

e Tại vùng ven biển Quang Ninh

Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến biến động địa hình và các hệsinh thái tại vùng ven biên Quảng Ninh Các nghiên cứu trước đã chỉ ra được các đặcđiểm cơ bản về điều kiện tự nhiên bao gồm địa chất, địa hình, tài nguyên khoáng sản,khí hậu, hải văn, thủy văn, thực vật và động vật và thổ nhưỡng của vùng ven biển tỉnh

Quảng Ninh [6, 7, 20, 34, 44, 52, 55] Tuy nhiên, đây không phải là mục tiêu chính

của các nghiên cứu này, đó chỉ là các yêu tố đầu vào đề đánh giá những van dé cụ thê

như xói lở bồi tụ bờ biển, biến động luồng lạch, v.v Một vài nghiên cứu đã đề cậpđến các nhân tố chính tác động đến biến đổi địa hình và các hệ sinh thái ở vùng venbiển Quảng Ninh nhưng ở mức độ định tính, không phải là kết quả nghiên cứu chính

[47, 62, 69] Cũng có một số kết quả nghiên cứu chỉ ra được tốc độ bồi lăng tram tích

đối với vùng triều và đáy các vịnh Hạ Long và Bái Tư Long dưới dạng định lượng [55] Các nghiên cứu về địa mạo và biến đôi địa hình chỉ mang tính chất cục bộ, chưa

bao phủ hết vùng ven bờ Quảng Ninh hoặc chỉ nghiên cứu ở vùng biển ven bờ Thêm

nữa, các nghiên cứu về địa mao và biến đổi địa hình thường ở tỷ lệ nhỏ, không có ý

nghĩa nhiều cho quản lý tài nguyên [46, 62] Đối với các nghiên cứu về phân bố vàbiến động hệ sinh thái vùng ven biển Quang Ninh đã cung cấp một bức tranh khá đầy

đủ về các hệ sinh thái, các nguyên nhân tác động đến các hệ sinh thái Tuy nhiên, kết

quả các nghiên cứu này vẫn nặng về định tính, hoặc phạm vi nghiên cứu rộng do đó

các kết quả nghiên cứu chưa thuyết phục [14, 34] Đối với vùng ven biển QuảngNinh, các nghiên cứu về biến động địa hình và các hệ sinh thái sử dụng công nghệviễn thám và GIS công bố trên các tạp chí, kỷ yếu hội thảo trong và ngoài nước còn

hạn chế Nồi bật hơn cả có nghiên cứu của Nguyễn Văn Thảo (2009) về đánh giá biếnđộng đất ngập triều ven bờ bắc bộ giai đoạn 1998 - 2008 bằng tư liệu viễn thám trong

đó bao gồm cả vùng Quảng Ninh Gần đây có nghiên cứu của Nguyễn Văn Thảo(2013) về biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng ven biển Quảng Ninh trên cơ sở

xử lý đữ liệu viễn thám và công cụ GIS.

Nghiên cứu biến động địa hình vùng ven biển với mục đích là đánh giá và tìm rađặc trưng của các dạng biến động địa hình vùng ven biển như bồi tụ xói lở bờ biển,

biến động các hệ sinh thái, thay đôi luồng lạch, xâm nhập mặn, phân bố các cồn cát

ngầm, v.v Các nghiên cứu trước đây ở vùng ven biển Quảng Ninh chủ yếu tập trung vào giải quyết một van dé cụ thé như bồi tụ - xói lở bờ biển hoặc biến động các hệsinh thái hoặc phân bố các đê cát cổ, biến động các bãi cát ngầm, v.v trên cơ sở sử

dụng dữ liệu viễn thám va công nghệ GIS Vì vậy, bức tranh tông thé về biến đổi địa

hình vùng ven biển của các nghiên cứu này chưa đầy đủ Thêm nữa, các nghiên cứu

trước chưa lượng hóa được các thay đổi địa hình vùng ven bién do các hoạt động củacon người như đắp đập ở thượng nguồn, khai hoang lấn biển, nuôi trồng thủy sản, sanlấp mặt bằng, v.v Đây chính những dir liệu quan trọng dé xác định các giai đoạn biến

động cũng như đặc trưng của mỗi giai đoạn làm cơ sở giúp cho các nhà hoạch định

chính sách, quản lý, sử dụng vùng đất xây dựng qui hoạch phát triển vùng, ngành va

địa phương Mặc khác, trong nghiên cứu về bồi tụ xói lở bờ biển sử dung di liệu viễnthám, việc xác định đường bờ biển trên ảnh vệ tinh là rất khó và phức tạp đối với

11

những vùng có dao động mực triều lớn, bãi triều rộng và khá bằng phẳng Các nghiêncứu trước chưa tính đến mực nước lúc thu ảnh dẫn đến việc xác định đường bờ biển

còn thiếu thuyết phục Thêm nữa, việc sử dụng các loại dữ liệu vệ tinh có độ phân

giải không gian khác nhau để phân tích biến đồng đường bờ biển phải có phươngpháp xử lý ảnh dé qui về cùng một độ phân giải, có như vậy mới tăng được độ chínhxác Tuy nhiên, điều này ít được chú trọng trong các nghiên cứu dẫn đến kết quả có

độ tin cây chưa cao.

Một hạn chế rất lớn của các nghiên cứu trước về biến động địa hình và hệ sinhthái vùng ven biển Quảng Ninh là chưa làm rõ được đặc điểm mối quan hệ giữa dia

hình và các hệ sinh thái cũng như sự biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ

sinh thái, tức là chưa đánh giá được tác động của biến động địa hình đến các hệ sinh

thái và ngược lại.

1.1.2 Biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái

1.1.2.1 Đới bờ biển và vùng ven biển

e Quan niệm về đới bờ biển, vùng ven biển và đường bờ biển

Hiện nay có nhiều quan niệm về phạm vi không gian đới bờ biển (Coastal

zone) và vùng ven biển (Coastal land) của các tổ chức quốc tế, các nhà khoa học

trong và ngoài nước, trong các văn bản hành chính quản lý Nhìn chung, các quan

điểm đều thống nhất, đới bờ biển là vùng giao hội giữa đất liền và biển, vùng ven

biển là vùng đất tiếp giáp với biển và nằm trong đới bờ biển Phạm vi không giancủa đới bờ biển và vùng ven biển phụ thuộc vào các mục đích nghiên cứu, quan lý

và sử dụng tài nguyên Theo IUCN (1986) đới bờ biển là vùng ở đó đất và biểntương tác với nhau, trong đó ranh giới về đất liền được xác định bởi giới hạn các

ảnh hưởng của biên đến đất liền và ranh giới về biển được xác định bởi giới hạn các

ảnh hưởng của dat và nước ngọt đến biển Nguyễn Chu Hồi (2000, 2006) cho rằng

đới bờ biển là vùng giao hội của biến và đất liền Đó là nơi các quá trình sinh thái

phụ thuộc vào sự tương tác lẫn nhau khá phức tạp giữa đất liền và biển Đới bờ biểnbao gồm hai phần: vùng đất ven biển và vùng biển ven bờ Phạm vi lớn nhỏ của

vùng bờ tuỳ thuộc vào nhu cầu và khả năng quản lý Đới bờ biển là một dải tiếp

giáp giữa đất liền và biển, diện tích không lớn lắm, có bản chất độc đáo tạo nên mộtphần lớp vỏ cảnh quan trái đất và là nơi xảy ra môi tương tác rất phức tạp giữa các

quyền của trái dat: thủy quyền, thạch quyên, khí quyền và sinh quyền, mà trong đó

có vai trò của con người Trong đới bờ biển các tác động tương hỗ giữa các quyền

diễn ra quá trình địa mao rất phức tap và mạnh mẽ, làm biến đổi địa hình và vật chất

của thạch quyên, đây chính là quan điểm của Lê Xuân Hong (2007) Theo nghị định

25 của Chính phủ về Quản lý tổng hợp tài nguyên và bảo vệ môi trường biển, hải

dao ban hành ngày 6/3/2009 đã chỉ rõ: “đới bờ biên là vùng chuyên tiếp giữa lục địa

và biển, bao gồm vùng biên ven bờ và vùng đất ven biển (vùng ven biển) được xácđịnh theo ranh giới hành chính dé quản lý”

Nhiéu nha dia mao hoc quan điêm rang đới bờ biên năm trong miên bờ biên,

nó bao gôm 04 phụ đới là phụ đới vùng bờ cô được nâng lên, bờ cao, bờ thâp và

12

sườn bờ ngầm Vùng ven biển nằm trong đới bờ biển bao gồm phụ đới vùng bờ cổđược nâng lên, bờ cao và bờ thấp (hình 1.2) Vùng bờ cô được nâng lên được tạo rabởi sự nâng nên của bề mặt địa đình đã từng ngập chìm trong nước biển, bao gồm

các dạng địa hình dạng thêm tích tụ, đồi núi thấp, v.v Bờ cao là các dang địa hình

tích tụ trẻ như đồng bang ven biến, cồn cát, bãi cát, v.v Bờ thấp chính là địa hình

dạng vùng triều gồm bãi triều, vùng cửa sông, đầm lầy nước mặn, đầm phá, rừng ngập mặn, v.v Đây cũng chính là quan điểm của Leontyev O K.(1961) [129], Nguyễn Hũu Xuân va Phan Thái Lê, (2010) Với quan điểm này thi phạm vị không

gian của đới bờ biển và vùng ven biển đã mô tả được các dạng địa hình và quá trình

địa mạo của chúng.

Đường bờ biến là ranh giới tiếp xúc giữa biên và đất liền Đường này luôn dịchchuyên theo sự dao động của mực nước biển theo chu kỳ ngắn (thủy triều), chu kỳdài (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 Tuy nhiên để nghiên cứubiến động đường bờ biển cần phải xác định rõ 2 đường bờ: đường bờ trong và

đường bờ ngoài Đường bờ trong (coastline) là ranh giới tác động cao nhất của sóngtrong năm (thường là sóng bão) với đất liền; hoặc đơn giản hơn, là đường ranh giới

giữa bờ và bãi, hoặc giữa đất và nước Đường bờ ngoài (shoreline) là đường giao

nhau giữa mặt nước với bãi biển nằmở vị trí mực nước cao trung bình [90]

— VEN BIỂN VÙNG VEN BỜ

H ìna là SIT Nàng: nhất trung bình :

' được nang lên Qo, H

13

e Đặc trưng của đới bờ biển và vùng ven biển

Đới bờ biển là một đới động lực và thường xuyên biến đổi, vì vậy nghiên cứuđới bờ biển bắt buộc phải dựa trên các đặc thù của nó Có như vậy các dữ liệu thuđược mới phản ánh đầy đủ bản chất tự nhiên và đặc thù tài nguyên của vùng này

để có đủ cứ liệu phù hợp phục vụ hoạch định các giải pháp sử dụng hợp lý tàinguyên của vùng này Đới bờ biển là một khu vực nhạy cảm với các tác động của

tự nhiên cũng như các tác động của con người tại chỗ và trên lưu vực và ngoài

biển Mọi hoạt động ngoài biển cũng như trên các lưu vực trong chừng mực nhất

định đều tác động trực tiếp hay gián tiếp tới đới bờ biển Đới này là nơi tiếp nhận

nguồn thải từ lục địa và từ biên (khoảng 75 - 90% tổng nguồn thải vào bién và đại

dương) Trong đới bờ biển có sự hiện diện đa dạng của các hệ sinh thái như rừng

ngập mặn, co biển, rạn san hô, cửa sông, bãi triều, đầm phá, v.v Chúng là các hệ

thống tự nhiên cấp nhỏ hơn đới bờ biển, có quan hệ tương hỗ lẫn nhau, một trong

các hệ bị tác động sẽ ảnh hưởng đến hệ còn lại Đây cũng là nơi dự trữ đa dạng

sinh học, nguồn lợi sinh vật và giá trị du lịch sinh thái cho các quốc gia có biến.Đới này chỉ chiếm khoảng 8% diện tích bề mặt trái đất nhưng cung cấp 26% tôngsản phẩm sinh học trên trái đất, ba phân tư tổng năng suất sinh học sơ cấp có được

từ các hệ sinh thái của đới bờ biển, số ít ỏi còn lại thuộc về thềm lục địa và đại

dương rộng lớn Ở vùng lục địa ven biển (vùng ven biển), trong phạm vi 60kmcách đường bờ biển có 60% của 5,5 tỷ người (1990) sinh sống và dự tính sẽ có

khoảng 75% trên 11 tỷ người sống Ở vùng này vào năm 2100 Đồng thời nơi đây

cũng tập trung các hoạt động kinh tế đa dạng như cảng, hàng hải, du lịch - giải trí, nghề cá, nuôi trồng thuỷ sản, nông nghiệp ven biển, công nghiệp ven biên, khai

mỏ, đô thị hoá, v.v [20, 21, 22].

1.1.2.2 Đặc trưng địa mạo vùng ven biển

Quá trình địa mạo của một vùng lãnh thé được chi phối bởi rất nhiều yếu tốđộng lực [1, 2] Các yếu tố động lực được phân vào hai nhóm chính là quá trìnhđộng lực nội sinh và ngoại sinh Qua trình địa mạo vùng ven biển cũng chịu chiphối của 2 quá trình động lực trên Các hoạt động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại

(chuyền động của các khối kiến trúc) cũng như cấu tạo địa chất (cau trúc địa chất và

thành phần thạch học) là những yêu tố động lực nội sinh chính tham gia vào quátrình địa mạo Các nhân tố ngoại sinh như điều kiện khí hậu, thủy văn, hải văn, lớpphủ sinh vật và hoạt động nhân sinh là những yếu tố động lực ngoại sinh chủ yếu

tác động lên quá trình địa mạo vùng ven biển Các yếu tô động lực nội sinh nóichung nếu không có những hoạt động bat thường (động đất, hoạt động của núi lửa,

trượt lở đất, sụt lún kiến tạo, v.v.) thì trong khoảng thời gian ngắn tác động của nólên quá trình địa mạo là không lớn Chính vì vậy, quá trình địa mạo vùng ven biểndưới tác động của các yếu tố động lực ngoại sinh đóng vai trò rất quan trọng Tạimỗi vùng ven biển khác nhau thi vai trò của mỗi yếu tố động lực ngoại sinh tácđộng lên quá trình địa mạo cũng sẽ khác nhau, có những yeu tố tác động mạnh va

có những yếu tô động lực tác động yếu Trên cơ sở quan điểm về động lực - hình thái, quá trình địa mạo vùng ven biển đo yếu tố động lực ngoại sinh tác động được

14

vùng do sinh vật thống trị (vùng Tiên Yên - Hà Cối nơi có diện tích rừng ngập mặn

nhất miền Bắc) [37, 50] Thêm nữa các hoạt động nhân sinh ngày càng lớn như mở

rộng đô thị, phát triển cảng biển, khai thác khoáng sản, khai hoang nông nghiệp,nuôi trồng thủy sản, v.v cũng đóng một vai trò rất lớn đến quá trình địa mạo vùng

ven biên Địa hình là sản phẩm của quá trình địa mạo, vì vậy các dạng địa hình

được hình thành và phát triển phụ thuộc vào quá trình địa mao Tại vùng ven biển, các dạng địa hình được hình thành và phát triển trên cơ sở các yếu tô động lực ngoại

sinh là chủ yếu nếu không có các yếu tố động lực nội sinh đột biến Theo đó, cácdạng địa hình vùng ven biển được phân thành các nhóm theo các yếu tố động lựcngoại sinh (hình 1.3) Đây chính là quan điểm của nghiên cứu sinh sử dụng đểnghiên cứu đặc điểm địa mạo vùng ven biển Quảng Ninh

Vùng ven biên

"men ce ie ne ce ree gee te san rsmsengíCemnee=~=—ammnmnn Sm an ene mem nan erg ee ene eens ay

1! Nhóm do sóng Nhóm do sông Nhóm do triều Nhóm do hỗn hợp Nhóm do nhân - Nhóm do hôn hợp

Ị chiếm ưu thể chiêm ưu thê chiêm wa thê triểu - sinh vật sinh chiêm ưu thê sông-biên

TT — Nnnnnonnnnnnnnsnnn Tmaonnnnnni

1a: | Ene eae 7 i ng CỐ cv Tế và cncsl

I | Bat cát biển | ! Côn nôi cửa sông! ‘Lach tiểu lBa triểu lẫy RNM| | Đầm nuôi thủy san} Bai boi va thém sông!

Hình 1.3 So đồ mô tả đặc trưng địa mạo vùng ven biển theo quan điểm động lực

ngoại sinh của quá trình địa mạo

1.1.2.3 Các hệ sinh thái vùng ven biển

Tập hợp các sinh vật, cùng với các mối quan hệ khác nhau giữa các sinh vật và

các môi tác động tương hỗ giữa chúng với môi trường, với các yêu tố vô sinh, tạo

thành một hệ thống sinh thai, gọi tắt là hệ sinh thái Hệ sinh thái là hệ chức nănggồm có quần xã, các cơ thể sống và môi trường của nó dưới tác động của nănglượng mặt trời Hệ sinh thái là một hệ thống tác động qua lại giữa thực vật, động vật

và con người với môi trường vật lý bao xung quanh chúng thể hiện qua dòng năng

lượng từ đó tạo nên chu trình vật chất [118] Một hệ sinh thái bao gồm có 2 thànhphan chính: Thanh phan vô sinh, đó là các yếu tổ vật ly dé tạo nguồn năng lượng

như ánh sáng, nhiệt độ, độ ầm, ap suat, dong chay, v.v Cac yếu tố vô cơ gồm những

nguyên tố và hợp chất hóa học cần thiết cho tổng hợp chất sống Các chất vô cơ có

thé ở dạng khí (O>, CO», N»), thé lỏng (nước), dạng chất khoáng (Ca, PO,*, Fe,v.v.) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chat Các yếu tố hữu cơ gồm các chat

15

L

mùn, acid amin, protein, lipid, glucid đóng vai trò làm cầu nối giữa thành phần vôsinh và hữu sinh, chúng là sản phẩm của quá trình trao đổi vật chất giữa 2 thànhphần vô sinh và hữu sinh của môi trường Thành phần hữu sinh đó là các tập đoànsinh vật [16, 89, 124].

Theo Đỗ Công Thung (2004) vùng ven biển Việt Nam bị chia cắt bởi nhiềukiểu sinh cảnh khác nhau đã tạo ra nhiều hệ sinh thái đặc thù của một vùng ven biểnnhiệt đới Về mặt địa lý cảnh quan có thé chia vùng ven biển thành hai kiểu hệ sinhthái lớn: lục địa ven bờ và vùng triều Kiểu hệ sinh thái luc địa ven bờ gồm các hệsinh thái tiêu biểu như đồng ruộng, đô thị, rừng Kiểu hệ sinh thái vùng triều córừng ngập mặn, bãi triều bùn - cát, cỏ biên, bãi cát biển, v.v

Hệ sinh thái rừng ngập mặn: Là hệ sinh thái đặc trưng cho vùng biển nhiệt đới

và cận nhiệt đới, được hình thành trên nền các thực vật vùng triều với tô hợp động,thực vật đặc trưng Trong hệ sinh thái này, các động, thực vật, v1 sinh vật trong đất

và môi trường tự nhiên được liên kết với nhau thông qua quá trình trao đổi chat và

đồng hóa năng lượng Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu trong các vùng cửa sông,

ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới hai bên đường Xích dao (từ 25° Bắc đến 25°Nam) [18, 19] Môi trường thuận lợi cho hệ sinh thái rừng ngập mặn phát triển là

đất ngập nước, nguồn khoáng vô cơ được bồ sung cho hệ sinh thái thông qua quátrình trao đổi nước từ sông và biển, và quá trình phân hủy chất vô cơ do vi sinh vật

và các loài động vật Các quần xã rừng ngập mặn có nhiều lợi ích trong hệ sinh tháilớn hơn nơi chúng sống Điểm nổi bật nhất là sản xuất ra một lượng lớn sinh khối

và các chat mun bã hữu cơ làm giàu cho môi trường ven biển Những mảnh vụn này

sẽ là nguồn thức ăn cho nhiều loài động vật Hệ sinh thái rừng ngập mặn còn là nơitrú ân và phát triển của các loài động vật trên cạn và dưới nước, là lá chắn sóng, bãocho vùng đất liền, là “cỗ máy” lọc nước khổng 16 và có tác dụng lớn trong việc cân

bằng môi trường nước ven biến và khả năng bảo vệ nền đáy [42, 43]

Hệ sinh thái cỏ biển: thành phần chính là cỏ biển, nhóm thực vật bậc cao sống

trong môi trường nước biển và nước lợ Cỏ biển phân bố rộng ở nhiều vùng venbiển nhiệt đới và ôn đới ở độ sâu không lớn nền nước nông, nước trong và không

có sóng mạnh Cỏ biển ít gặp ở những vùng biển có năng lượng sóng mạnh đặc biệt

là trong và gần vùng biển có sóng cồn, sóng vỡ hoặc vùng cửa sông nhập lưu của nhiều dòng sông lớn có mang theo nhiều bùn cát [42, 67, 68] Cũng giống như hệ

sinh thái rừng ngập mặn, hệ sinh thái cỏ biển cũng tập trung phần lớn ở vùng nhiệt

đới và ôn đới Vai trò của của quần xã cỏ biển trong hệ sinh thái ven biển là cungcấp môi trường sống cho nhiều loài cá, động vật không xương sống và các động vật

khác, cung cấp nguồn thức ăn cho các sinh vật định cư vĩnh viễn hoặc tạm thời ở đó

[67, 68].

Hệ sinh thái bãi triéu bùn- cát: Vùng triều là vùng không ngập nước mộtkhoảng thời gian trong ngày theo chu kỳ thủy triều, với các yếu tô tự nhiên thay đổi

do nước và không khí chi phối Quan xã sinh vật thích nghi môi trường này và sự

liên kết giữa sinh vật và môi trường tạo nên hệ sinh thái bãi thủy triều Bãi thuỷ

16

triều là vùng không có thực vật vì thuỷ triều lên xuống theo chu kỳ bao gồm nhậttriều, bán nhật triều và hỗn hợp triều Thủy triều là yéu tố quan trọng nhất tác độnglên các sinh vật vùng triều Vùng này có thể là bãi bùn, bùn - cát tuỳ thuộc vào kíchthước hạt trầm tích Quần xã sinh vật đáy thường động vật đáy [42, 43].

Hệ sinh thai bãi cát biển: Hệ sinh thái này đa dạng từ bãi cuội, sỏi va catchiếm ưu thế với số lượng hạn chế thực vật và động vật Năng suất sinh học của hệsinh thái này không cao do hạn chế số lượng vi sinh vật sinh sống Đây là vùng đặcbiệt có ý nghĩa cho các loài rùa biển, nhạn biển, v.v [42]

1.1.2.4 Quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái

e Vai trò của địa hình đối với hệ sinh thái

Địa hình là sản phẩm của mối tác động tương hỗ phức tạp, lâu dai giữa cácquá trình nội, ngoại sinh Sự phát sinh, phát triển của chúng có mối liên hệ cụ thé

và chặt chẽ với đặc điểm của môi trường mà nó tồn tại Địa hình được xem như làmột hợp phần của môi trường vốn có khả năng tự điều chỉnh, nghĩa là nó luôn cóquan hệ tương hỗ va quan hệ chi phối nhân - quả với những hop phan khác [2] Bề

mặt Trái Đất chính là trường hoạt động của các lực đối lập nhau, nhưng tác động

của chúng lại có mối quan hệ mật thiết với nhau Chúng thường xuyên thay đổi vàlàm cho địa hình mặt đất cũng biến đổi không ngừng: có sinh ra, phát triển và bịmat đi, nghĩa là biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác Ở mỗi thời điểm và

không gian cụ thể, địa hình mặt đất có một trạng thái nhất định phụ thuộc vào mối

quan hệ giữa các nhân tổ động lực [2] Nói cách khác, chúng lại là chủ thể định

hướng và chịu động lực của các quá trình ngoại sinh hiện đại Địa hình mặt đất là một yếu t6 tự nhiên, một thực thé vật chất tồn tại khách quan và là một hop phan

không thể thiếu của các tổng thê tự nhiên; địa hình là một thành phần quan trọng

của môi trường và là một nhân tố không thể thiếu trong các hệ sinh thái cả trên

cạn lẫn dưới nước.

Địa hình mặt đất hiện nay là kết quả tác động tương hỗ của hàng loạt nhân tốnhư quá trình địa chất tạo ra độ bền vững của đất đá khác nhau đối với tác độngngoại sinh (gió, nhiệt độ, dòng chảy, sóng), cấu trúc kiến tạo và chuyển động nâng -

hạ làm biến động độ cao, hình thái và phân tách địa hình Khí hậu tạo ra chế độmưa, nhiệt độ, gió, v.v tác động trực tiếp đến lớp đất đá bề mặt và làm biếnđộnghình thái bề mặtđịa hình (tích tụ và xói mòn bề mặt địa hình) Chế độ thủy văn

và hải văn với động lực là lưu lượng nước bề mặt,đòng chảy, sóng, thủy triều, v.v.tác động đến lớp trầm tích bề mặt tạo ra các lạch triều và bãi tích tụ ven biển, v.v

Hệ sinh vật với mức độ che phủ khác nhau là nguồn cung cấp vật liệu trầm tích tại

chỗ cho bề mặt địa hình cũng như chống lại các ngoại lực tác động lên bề mặt địahình Tác động của con người như làm đường giao thông, đào kênh, san lấp mặtbằng, phá rừng, khai thác khoáng sản, v.v làm thay đổi mạnh hình thái địa hình.Như vậy, địa hình luôn nằm trong trạng thái cân bằng động, rất mong manh, dễ bịthay đổi do tác động của các nhân tố trên Về mặt môi trường, địa hình được xem

17

xét là một trong những yếu tố vô cùng quan trọng của tự nhiên Về mặt sinh thái,địa hình được xem là nền tảng rắn của các hệ sinh thái quyết định sự phân bố nănglượng và vật chất ra - vào đối với hệ [33, 34, 97].

HỆ SINH THÁI

VI KHÍ HẬU SINH VẬT

N ⁄

THỦY VĂN le——_— _»| THO NHƯỠNG

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả vai trò của dia hình với hệ sinh thái

Địa hình đóng vải trò quan trọng tạo ra vùng vi khí hậu, thủy văn và thổ

nhưỡng, do đó các yếu tô vật lý, vô cơ và hữu cơ thuộc thành phan vô sinh của hệ

sinh thái phụ thuộc vào đặc điểm địa hình Như vậy, đối với một hệ sinh thái bat kỳ,địa hình có chức năng tự nhiên là kiểm soát sự phân bố năng lượng và vật chat trong

đó Còn nước, không khí, băng, v.v là các tác nhân vận chuyền năng lượng-vật chấtvào hoặc ra khỏi hệ này Vì vậy, địa hình vừa là nhân tố trực tiếp vừa là nhân tố

gián tiếp quyết định tính phân di lãnh thé của các hệ sinh thái khác nhau như hệsinh thái núi cao, hệ sinh thái thung lũng, hệ sinh thái cửa sông, v.v Ở quy mô địa

lý, đó cũng chính là các đơn vị không gian Mặt khác, kích thước của địa hình

(chiều cao, diện tích, v.v.) là một nhân tố quyết định tính phi địa đới của lớp vỏ địa

ly Địa hình còn là một bộ phận không thé thiếu của cảnh quan, vì vậy nó vừa có giátrị sản xuất (thích nghỉ) vừa có giá trị thâm mỹ có sức hấp dẫn đối với những nhóm

người khác nhau đó chính là chức năng xã hội của địa hình Ngay từ thời nguyên

thuỷ, loài người hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên và chưa có sự khác biệt nhiềulắm giữa các lãnh thổ Trong quá trình phát triển và tiến hoá, tuỳ thuộc vào khả

năng của họ mà nhóm này sẽ chiếm được không gian sống thuận lợi hay phù hợp

hơn nhóm kia [32, 105].

Như vậy, địa hình và hệ sinh thái có quan hệ tương hỗ rất mật thiết, mỗi mộtdạng địa hình sẽ quyết định tồn tại một hoặc nhiều hệ sinh thái đặc trưng đi kèm.Với mỗi vùng lãnh thổ có đặc điểm địa hình và quá trình địa mạo khác nhau thìcũng có sự khác nhau về hệ sinh thái Đây chính là đặc trưng cơ bản nhất của mối

liên hệ giữa địa hình và các hệ sinh thái.

18

e Vai trò của sinh vật với địa mạo

Tại vùng bờ biển, mối tương tác giữa quá trình dia mạo và sinh vật được minh

chứng rõ ràng nhất tại các vùng triều và vùng nước nông Mối quan hệ giữa quá

trình địa mạo với sinh vật bao gồm sự phát triển của các cồn cát, bãi triều, đầm lầy,thực vật ngập mặn, cỏ biển va rạn san hô Các yếu tố địa mạo liên quan ở vùng ven

bờ là địa hình đáy, kết cấu nền đáy (đá, sỏi, cát, bùn) và sự vận chuyền trầm tích,các yếu tố điều khiến quá trình địa mạo như dòng chảy, sóng Sinh vật liên quan đếntương tác gồm vi sinh vật, thực vat (bậc thấp và bậc cao), động vật (bậc thấp đến

bậc cao) từ vi sinh (tảo) vật đến thú (cá voi) Tác động của quá trình địa mạo lên

sinh vật hầu hết là trực tiếp, đó là tác động lên nơi sinh cư của sinh vật Quá trình

địa mạo vùng bờ biển xác định các sự biến thiên địa hình giữa cao và thấp, giữa ướt

và khô và giữa tích tụ và Xói lở Những sự biến đổi này là nguyên nhân gây ra sự

khác nhau của kích thước cấp hạt của trầm tích, mức độ dinh dưỡng, mức độ hợp chất hữu cơ và độ ẩm Thực vật và động vật sẽ thích nghi để phát triển với những

điều kiện cụ thể của địa hình Tác động của sinh vật lên quá trình địa mạo là tạo ra,

duy trì hoặc chuyền đổi quá trình địa mạo xung quanh chúng Điều này được minh

chứng bởi tác động của thực vật lên điện trở của nước, sự ăn mòn và tích tụ, hoặc

tác động của động vật lên đặc trưng trầm tích thông qua độ gắn kết Trong nhiềutrường hợp quá trình địa mạo là thống trị quá trình sinh thái, lúc đó sinh vật tự điềuchỉnh dé thích nghi với môi trường của chúng Ngược lại có những trường hợp sinhvật thống trị quá trình địa mạo, lúc đó quá trình địa mao sẽ phụ thuộc vao điều kiện

sức khỏe của sinh vật [105, 117].

Theo John T Hack and John C Goodlett (1995), Naylor và Larissa A (2005),

Dov Corenblit and Johannes Steiger (2009), Stoffel M, et al (2013) vai trò của sinh

vật đối với địa hình được thé hiện qua 3 tương tác chính: bảo vệ, phat triển và phá

hủy (hình 1.5).

Trong địa mạo -sinh vật, tác động của con người lên quá trình địa mạo được thểhiện rất rõ Đó là các hoạt động của con người như xây dựng cơ cở hạ tầng (nhà,đường giao thông, nhà máy, bến cảng, v.v.), khai thác tài nguyên khoáng sản (khaithác than, vật liệu xây dựng, các loại quạng, dầu khí, v.v.), canh tác nông nghiệp vàlâm nghiệp, khai thác và nuôi thủy sản, v.v đã làm thay đổi và day mạnh quá trình

địa mạo tại vùng núi, cao nguyên, đồng bằng, vùng bờ biển Hậu quả của các hoạt

động của con người là đã làm biến động mạnh hình thái địa hình, cảnh quan sinh thái,mất nơi sinh cư của sinh vật, biến đổi môi trường nước, trầm tích và không khí ảnhhưởng rất mạnh đến sinh vật Quá trình tác động của sinh vật lên quá trình địa mạo là

một quá trình lâu dài, ít gây ra đột biến Ngược lại tác động của con người lên quátrình địa mạo diễn ra nhanh, đột biến Như vậy, khi đánh giá biến động địa hình trongmỗi quan hệ với hệ sinh thái ở một vùng địa lý cụ thể trong một khoảng thời gian

ngắn, vai trò của con người cần phải chú ý đặc biệt Ngược lại, tác động của quá trình

địa mạo lên con người được thé hiện bởi hậu quả về môi trường sinh thái do các hoạtđộng của con người gây ra Đó là các van đề ô nhiễm môi trường nước, trầm tích vàkhông khí làm giảm chất lượng sống của con người và sinh vật [1 17]

19

Vai trỏ của

sinh vật doi

- Rừng ngập mặn bao vũ

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả vai trò của sinh vật đối với địa hình

e Dac điêm môi quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thai vùng ven biên

Vùng ven biển là nơi có sự đa dạng về các yếu tố động lực của quá trình địamạo tạo ra nhiều dạng cảnh quan địa hình đồng nghĩa với việc có sự đa dạng về các

hệ sinh thái Mỗi một dạng địa hình ở vùng ven biển có một hoặc nhiều hệ sinh thái đặc trưng đi cùng bởi mối quan hệ mật thiết của chúng Mỗi một dạng địa hình là

một nơi thích nghi cho những loài sinh vật nhất định phát triển, mà sinh vật là một

hợp phan rất quan trọng của một hệ sinh thái [117]

Bảng 1.1 Mô tả mối quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

Nhóm

dạng Dạng địa Hé sinh | Vai trò của địa hình | Vai trò của sinh vật

địa hình thái đi kèm | với hệ sinh thái với địa hình

hình

Nơi sinh cư cho các Bảo về và xây dun

Vách biên | Đáy cứng | sinh vật: thân mêm,| ,,° y sung

tà địa hình

giáp xác, v.v.

Són Nơi sinh cư cho các

me Nên mai ở sinh vật: thân mêm, | Bảo vệ và xây dựng

chiêm ` Đáy cứng sở l " ay

R mòn giáp xác, rong biên, | địa hình

ưu thê

V.V.

we ¬ Nơi sinh cư cho các | Bảo vệ, xây dun

biên biên nd ¬

thân mêm, v.v địa hình

20

Nơi sinh cư: thân

Bãi triều ) " , , :

¬ he § Í mêm, giáp xác, các | Bảo vệ và xây dun

man v.v.

are Noi sinh cu: thuc vat 2 CA CA CA

Côn nôi ˆ 5 A x Bao vệ va xây dung

oa RNM ngập mặn, thân mêm, | ,,

cửa sông eo dia hinh

giáp xác, v.v.

Sông Nơi sinh cư: cỏ biên, Bảo về và xây dun

chiêm | Barngâm | Đáy mêm | giáp xác, thân mêm, địa hình y sung

Là môi trường sông: Bảo vệ, xây dựng

we tk Bãi tiêu |động vật giáp xác, |„ ,, 4

Bãi triêu ` l 2ˆ À có địa hình và phá hủy

" bùn -cát |thân mém, cá, giun| ,,

chiêm ———— - F

ưu thế Là môi trường sông:

x , x động vật giáp xác, | Bảo vệ và xây dun

Delta tiêu | Day mêm ñ š x š p cà a y une

thân mêm, cá, giun | địa hình

v.v., cỏ biên

Là môi trường sông: Bảo vệ, xây dựng

" ¬ động vật giáp xác, địa hì h 3 nhá hủ

Doi cát Day mêm, A À cà 1a hình và phá hủy

x ma" thân mém, cá, giun| ,, triêu cỏ biên otk dia hinh

v.v., cỏ biên

we ek Noi sinh cư: thực vat}, =

Bai triêu R 5 A x Bao vé va xay dung

À RNM ngập mặn, thân mêm, | ,,Sinh lây RNM oo dia hinh` giáp xác, cá, v.v.

vật ms , :

chiếm Nơi sinh cư: các loại

H Bãi triều ¬ cỏ, động vật thân | Bảo vệ và xây dựn

loài cá, giun, v.v.

21

Là môi trường sông:

Đâm nuôi | Đâm nuôi |động vật giáp xác, | Bảo vệ và xây dựng

thủy sản thủy san |thân mêm, cá, giun | địa hình

V.V.

Là nơi sông cua con | „, A VÀ

Bảo vệ, xây dựng

động | Đông băng one Š ons Ven 06 địa hình va phá hủyì ruộng cây lương thực, cây ăn | |,

địa hình

Là môi trường sông

Khu dân cư Đô thị , x

của con người

1.1.2.5 Biến động địa hình trong quan hệ với hệ sinh thái vùng ven biển

Theo John T Hack and John C Goodlett (1995) biến động địa hình trong mốiquan hệ với các hệ sinh thái được hiểu là sự biến động của địa hình (hình thái, trắclượng hình thái) dẫn tới biến động của hệ sinh thái và ngược lại Khi làm biến độngđịa hình thì các điều kiện vi khí hậu cũng thay đổi làm cho cán cân nhiệt âm cũng

thay đổi, từ đó dẫn đến thay đôi nguồn nước mặt và nước ngầm Khi cả địa hình, vi

khí hậu, thuỷ văn thay đổi, lớp thé nhưỡng cũng thay đổi thì lớp phủ sinh vật cũngthay đối theo nghĩa là hệ sinh thái thay đổi Ngược lại, khi làm biến đổi lớp phủ sinhvật sẽ tác động đến chế độ thô nhưỡng, thay đôi trầm tích bề mặt, dưới tác động củacác yếu tô thủy văn và khí hậu sẽ làm tăng khả năng biến đổi hình thái bề mặt địa

hình Như vậy, khi biến đổi địa hình dẫn đến biến đổi hệ sinh thái và ngược lại Một

điều rất rõ ràng là khi biến động địa hình thì lập tức lớp sinh vật phủ trên địa hình

cũng biến động theo, tức là lập tức hệ sinh thái biến động Ngược lại, khi biến động

lớp sinh vật của hệ sinh thái thi địa hình cũng biến đổi nhưng quá trình biến đổi diễn

ra từ từ Nghiên cứu nay tập trung đánh giá biến động địa hình trong mối quan hệvới hệ sinh thái dưới góc độ biến động hình thái hoặc trắc lượng hình thái của địahình dẫn tới biến động của lớp phủ sinh vật và ngược lại

Tại vùng ven biển biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái diễn

ra mạnh mẽ và được thé hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, đặc biệt là tại vùngtriều Quá trình bồi tụ và xói lở bờ biển do yếu tố tự nhiên và tác động của con

người đã làm biến động địa hình dẫn đến mất nơi sinh cư của sinh vật Vật liệu từ

lục địa đưa ra vùng ven biển, dưới tác động của các yếu tố hải văn tạo ra bôi tu Quátrình này diễn ra liên tục làm thay đổi hình thái địa hình (bồi tụ nổi cao) tại các bãi

triều cao và thấp, tác động mạnh đến các tô chức sinh vật sống thích nghỉ tại các bãi

22

triều Thực vật ngập mặn phát triển mở rộng sẽ đây nhanh quá trình bồi tụ nổi caotại vùng ven biển vì các vật liệu trầm tích thường lắng đọng trên các bãi có phủ thực

vật ngập mặn Ngược lại, thu hẹp diện tích rừng ngập mặn sẽ gây ra nguy cơ xói lở

bờ biển Khi con người quai đê để xây dựng các đầm nuôi trồng thủy sản sẽ làmbiến động quá trình địa mạo và hệ sinh thái tại khu vực đó Rừng ngập mặn trong

đầm nuôi sẽ ngày càng lui tan do chế độ thủy triều trong đầm nuôi và phía ngoài

khác nhau (thời gian phơi rễ của rừng ngập mặn trong đầm sẽ giảm đi), chất lượng

nước cũng thay đôi, khả năng lắng động tram tích cũng thay đổi San lap mặt bang

để mở rộng đô thị và xây dựng cơ sở hạ tầng sẽ làm biến động cảnh quan địa hình tại vùng triều dẫn đến phá hủy các hệ sinh thái bãi triều bùn - cát và rừng ngập mặn.

Quá trình xói lở (xói lở bờ bién, bãi biển, bãi triều) do yếu tô tự nhiên diễn ra sẽ pháhủy địa hình bờ, làm mất nơi sinh cư của các tô chức sinh vật Con người đảo kênh,nạo vét luồng lạch cũng làm biến động địa hình, phá hủy nơi sinh cư của sinh vật

Khi môi trường thay đổi, các quần xã sinh vật không thê thích nghi được chúng sẽ

chết hoặc di chuyền đi nơi khác lúc đó quá trình bồi tụ và xói lở sẽ biến động gây ra

những tác động lớn đến đời sống con người như tăng nhanh quá trình bôi tụ hoặc

xói lở Như vậy, đối với vùng ven biên, biến động địa hình trong mối quan hệ với

hệ sinh thái diễn ra đa dạng, khi địa hình biến động thì các quần xã sinh vật cũng

biến động theo và ngược lại khi quần xã sinh vật biến động thì địa hình cũng bị tácđộng mạnh Nghiên cứu này đánh giá vai trò của lớp phủ sinh vật đối với biến động

địa hình tại vùng ven biển Quảng Ninh và ngược lại

1.1.3 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biễn động địa hình và hệ sinh thái

vung ven biến

1.1.3.1 Viễn thám nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

e Những tiện ích của viễn thám

Công nghệ viễn thám là một bộ phận của công nghệ vũ trụ và là phương tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng

vùng, từng nước, từng khu vực và trong phạm vi toàn cầu Hiện nay công nghệ viễn thám vừa là công cụ vừa là một phương pháp nghiên cứu rất có hiệu qua và phô

biến trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường nói chung và tài nguyên và môi

trường biển nói riêng, đặc biệt là nghiên cứu địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

bởi những ưu thế vốn có của nó.

- Chi phí rẻ và thời gian thực hiện nhanh so với các phương pháp khảo sát mặt

đất bởi hệ thông xử lý dữ liệu hoàn toàn trên máy tính và dữ liệu viễn thám ngày

càng rẻ.

- Có thể tiếp cận các đối tượng mà dưới mặt đất khó có thé tới gần như các

vùng núi cao, vùng biên xa hay vùng tranh châp chủ quyên.

- Có khả năng phủ trên diện rất rộng trên một cảnh chụp từ hàng trăm dếnhàng chục nghìn km’ tuỳ tính chất đầu chụp nên đảm bảo được tính đồng thời của

các quá trình tự nhiên trên một diện rộng.

23

- Có khả năng cập nhật thông tin, tai liệu nghiên cứu mới nhất phục vụ chonhững nghiên cứu nhanh và đáp ứng yêu cầu bất thường nhờ đặt ảnh trên mạng từnhiều vệ tỉnh có quỹ đạo đã định luân đổi nhau bay trên khu vực nghiên cứu.

- Có tính chất đa thời gian (multi time) do vệ tinh có khả năng bay chụp lặp lại

quỹ đạo sau một thời khoảng nhất định, giúp ích cho theo dõi nghiên cứu biến độngcác đối tượng, các quá trình tự nhiên hay nhân tác

- Có tính chất đa dạng độ phân giải không gian (multi resolution) cho phép

nghiên cứu các đối tượng mặt đất ở các tỷ lệ khác nhau từ khái quát đến chỉ tiết

- Có tính chất đa phổ (multi spectral), do các cảnh chụp đồng thời ở nhiều

kênh phổ khác nhau, nhờ thế, có thé giải đoán và xác định nhiều đối tượng mặt

dat, mặt biển, dưới mặt biên và quan hệ không gian của chúng với nhau Các kênhphổ có thé trong dai nhìn thấy như lam và lục đỏ, có thể cận hồng ngoại - hồng

ngoại nhiệt.

- Có khả năng đặt đa đầu chụp (multi sensors) trên cùng một vệ tinh

(platform) với các tính chất khác nhau về độ phân giải không gian, độ phân giảiphổ, diện phủ va thời gian chụp lặp lại dé giải quyết đồng bộ nhiều van đề khácnhau Đó là các đầu chụp ảnh quang học ở các kênh sóng ánh sáng hoặc rađa ở các

dải tần khác nhau

e Viễn thám trong nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven

biên

+ Nghiên cứu địa hình và trầm tích dải ven bờ biển

Vùng ven biển là vùng giao hội giữa đất liền và biển, chính vì vậy vùng này

chịu sự tương tác của cả biển và đất liền, vùng này rất đặt biệt về các quá trình địa

mạo nên hình thành rất nhiều dạng địa hình khác nhau Tuy nhiên, vùng ven biển lànơi tập trung các hoạt động kinh tế đa dạng như cảng, hàng hải, du lịch - giải trí,nghề cá, nuôi trồng thuỷ sản, nông nghiệp ven biển, công nghiệp ven biển, khai mỏ,

đô thị hoá, v.v Do vậy, vùng ven bién là nơi các dạng địa hình biến động mạnh do

các hoạt động khai thác tài nguyên của con người Bằng kiến thức chuyên gia, các

ảnh đa phô kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải không gian cao có thé cho phép

xác định các kiểu bờ biên với đặc trưng về hình thái và vật chất cau tao (bờ cát, sinh

vat, đá gốc, bờ bùn sét, v.v.); có thé phân biệt rõ các đối tượng hình thái như bãi cat

biển, bãi triều, bãi cát ngầm, các thềm biển, cồn cát cô và hiện đại, hệ thống lạch

triều, cửa sông, đầm phá và vũng vịnh Kết hợp với số liệu thực địa có thể phân

định tram tích vùng triều với các thành phan cơ bản như bùn, bùn bột, bùn cát vàcát Trong những điều kiện thuận lợi (nước trong, sóng nhỏ), có thé giải đoán đượcđịa hình và trầm tích mặt đáy ở độ sâu nhỏ hơn vai chục mét [26] Với đặc tính đa

thời gian của dữ liệu viễn thám cho phép đánh giá được biến động của các dạng địa

hình tại vùng ven biển Ảnh hưởng phù sa sông ra vùng biển ven bờ theo mùa vàbiến động năm có thê nhận biết bằng cách xử lý anh đa phố dé tách triết phân bố độ

24

đục theo các thuật toán xử lý khác nhau như thuật thực nghiệm hoặc bán định

lượng Kết hợp với phân tích và quan trắc mặt đất có thê thành lập bản đồ phân bố

phù sa với hàm lượng bùn cát được định lượng [26, 39].

+ Kiểm kê và giám sát biến động phân bố các hệ sinh thái biển

Đất ngập nước ven bờ là một dạng tài nguyên quan trọng, sử dụng vào nhiềumục đích phát triển kinh tế - xã hội, là nơi cư trú của sinh vật, bãi đẻ, bãi giống và là

đối tượng bảo vệ tự nhiên Dat ngập nước ven bờ gồm bốn nhóm: đất phủ thực vật,

đất không phủ thực vật, đất ngập nước thường xuyên và đất do con người sử dụng.Rất đáng chú ý, trong đất phủ thực vật có rừng ngập mặn, trong đất ngập nước

thường xuyên có các ran san hô và thảm cỏ biển Do tự nhiên và nhân tac, qui đất

ngập nước thường xuyên thay đổi và cần được kiểm kê, giám sát Đối với các hệsinh thái rừng ngập mặn, bãi triều bùn - cát sử dụng ảnh đa phô như Landsat TM,SPOT, AVNIR, v.v để xác định hiện trạng và đánh giá biến động phân bố củachúng theo cách phân loại băng mắt kết hợp với tự động sẽ cho độ chính xác rất cao

[26, 57, 58, 59] Dé xác định hiện trạng phân bố các hệ sinh thái khác như rạn san

hô, thảm cỏ biển trên dữ liệu viễn thám cần có những phương pháp riêng biệt Dophân bố dưới mặt nước nên cần lựa chọn các dữ liệu đa phô có kênh phô bước sóngngắn có khả năng đâm xuyên trong nước lớn như kênh blue, đồng thời cần có cácthuật toán xử lý dữ liệu ảnh đa phổ riêng biệt Do là các thuật toán thực nghiệm, nộiSuy dé hiệu chỉnh cột nước nhằm loại bỏ ảnh hưởng của độ sâu cột nước đối với phophan xa của san hô và cỏ biển [57]

+ Đánh giá hiện trang, giám sat các hoạt động sử dung dat và tình hình khai

thác một số dang tài nguyên vùng ven biển

Tài liệu viễn thám được sử dụng có hiệu quả cho đánh giá hiện trạng, giám sát

các hoạt động sử dụng đất và tình hình khai thác một số dạng tài nguyên vùng ven

biển Xử lý các ảnh đa phố giúp cho đánh giá hiện trạng và biến động diện tích cácđầm nuôi thủy sản, đồng muối và khu vực khai hoang 14n biển làm nông nghiệp, mởrộng đô thị, xây dựng cơ sở hạ tang như xây dựng công trình, bến cảng, v.v dé từ

đó kịp thời có những giải pháp điều chỉnh quy hoạch phát triển nhằm khai thác hiệuquả tai nguyên vùng ven biển [26, 40]

+ Phát hiện va theo dõi các tai biến vùng ven biển

Đây là một ưu thế của ứng dụng công nghệ viễn thám Các tai biến như xói lở,

sa bôi, chuyển lấp cửa biển có thể được phát hiện, theo dõi và dự báo thông qua xử

ly di liệu viễn thám da thời gian Vì biến động đường bờ biển là kết quả của xói lở bồi tụ cả về chiều ngang lẫn chiều thăng đứng của bờ biển nên để đánh giá các taibiến xói lở, sa bồi và chuyên lấp cửa biển chính là đánh giá biến động đường bờ

-biển Sử dụng kết hợp cả anh đa phổ, toàn sắc va radar dé dé theo dõi, đánh giá và

dự báo xói lở, sa bồi, chuyên lap cửa biển thông qua việc xác định hiện trang phân

bố đường bờ bién tại các mốc thời gian khác nhau, kết hợp với các mô hình GIS déphân tích, đánh giá và dự báo sự biến động của các đường bờ biển

25

Đặc biệt khả năng của ảnh radar chụp được trong điều kiện mưa bão, trờinhiều mây mù cho phép nghiên cứu và giám sát lũ ngập ven bờ rất có hiệu quả Xử

lý anh radar có thé giám sát được diện phân bố ngập lụt, anh da phổ cho phép lậpbản đồ lớp phủ và sử dụng đất, ảnh lập thể độ phân giải không gian cao cho phép

xây dựng mô hình số độ cao Kết hợp các dữ liệu trên cho phép tính toán mức ngậplụt, thé tích khối nước, các thiệt hại do lụt và dự báo ngập lụt theo các kịch bản khác

nhau [26] Thêm nữa, công nghệ viễn thám còn được sử dụng để giám sát, cảnh báotai biến môi trường như tràn dầu Ảnh RADAR siêu cao tần có khả năng quan trắctrong mọi điều kiện thời tiết, ngày cũng như đêm cung cấp thông tin về mặt biển

trên một diện tích rộng lớn với độ phân giải không gian phù hợp và hữu ích cho

quan trắc 6 nhiễm dau, tràn dau trên biển [12]

1.1.3.2 GIS nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thải vùng ven biển

e Loi ích của GIS

GIS duoc su dung trong nhiều lĩnh vực: kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng,

nghiên cứu khoa học, v.v, trên thế giới và đã chứng tỏ là công cụ mạnh và hữu hiệutrong hầu hết các lĩnh vực này Đặc biệt trong việc xây dựng hệ thống hỗ trợ kỹ

thuật cho công tác quản lí, GIS đóng vai trò hết sức quan trọng, không thé thiếu bởiphương pháp trình bày dé hiểu, trực quan các dữ liệu trên các bản đồ, biéu đồ, hình

tượng mà không cần nhiều mô tả bằng van bản với các con số khó hiểu, khó hìnhdung, v.v Trong ứng dụng GIS, xây dựng hệ thống cơ sở đữ liệu là nhiệm vụ trung

tâm Cơ sở dữ liệu GIS với khả năng lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật, phân tích và hiển

thị các dữ liệu địa lý là một công cụ mạnh cho việc quản lý.

GIS có những chức năng cơ bản là cập nhật va lưu trữ dir liệu, tra cứu, đánh

giá biến động và phân tích - tổng hợp lựa chọn các phương án quản lý - quy hoạch

tối ưu [26, 58, 60, 95] GIS bao gồm các dữ liệu không gian và phi không gian.Nguồn tài liệu cho GIS bao gồm tư liệu ảnh vệ tinh và máy bay, tài liệu bản đồ,biểu bảng và tài liệu điều tra khảo sát GIS hình thành nên các bộ dữ liệu, ví dụ: Dữ

liệu tai nguyên thiên nhiên dai ven bờ, vùng biển; dữ liệu kinh tế xá hội dai ven

biển; dir liệu đánh bắt và nuôi trồng thuỷ sản, dir liệu về ô nhiễm môi trường, dữliệu về tai biến ven bờ, v.v

e GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển

+ Điều tra và nghiên cứu cơ bản

- Hệ thống cơ sở dit liệu về VVB giúp cho việc tham khảo, tra cứu nhanh

chóng, thuận tiện, đặc biệt là với các thông tin không gian Nhờ đó, có thê lập kếhoạch điều tra khảo sát với hệ thống trạm vị nhanh, khách quan, hợp lý và tiễn độnghiên cứu, phân tích tổng hợp số liệu nhanh Nhiều sản phẩm điều tra nghiên cứuđược GIS hoá tiện lợi cho sửa chữa, biên tập, tổng hợp và lưu trữ [26, 40, 58, 60]

- Đánh giá biến động nhờ GIS cho những kết quả định lượng, cho phép cónhững nhận định đúng đắn về biến động, xu thế diễn biến và đưa ra các dự báo

26

+ Quản lý tài nguyên và môi trường

- Hệ thông tai liệu được cập nhật cho phép quan ly có hiệu quả các nguôn tài nguyên thiên nhiên như các hệ sinh thái rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biên,

bãi tăm du lịch, luông vào cảng bên, các loại khoáng sản, các ngư trường, v.v.

- Những vấn đề về môi trường như tình trạng đồ thải, ô nhiễm, sự huỷ hoạinơi sinh cư, những diễn biến de doa các khu bảo tồn tự nhiên và các hệ sinh thái,

qui mô va diễn biến của các tai biến như ngập lụt, xói lở, sa bồi, lấp cửa sông cửa

đầm phá được đánh giá và theo dõi để kiểm soát và đưa ra phương án ứng sử [26,

40, 58, 60].

+ Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

Các lớp thông tin được chồng phủ và phân tích, tổng hợp đề tìm ra các phương

án tôi ưu cho quy hoạch lãnh thổ hoặc quy hoạch phát triển các ngành kinh tế, ví dụnhư làm muối, nuôi trồng thuỷ sản, khai hoang nông nghiệp, phòng chống ngập lụt,quy hoạch các khu làng cá, dịch vụ nghề cá [26, 40, 58, 60]

+ Quan lý tổng hợp vùng biển và dai ven biển

Quản lý tổng hợp dải ven biển là xu hướng đang được quan tâm vì những lợi

ích phát triển bền vững, bảo vệ tài nguyên và môi trường, bảo đảm lợi ích cộng

đồng và giảm thiểu - dung hoà các mẫu thuẫn lợi ích sử dụng GIS trở thành một

công cụ đắc lực cho quan lý tông hợp dải ven biển nhờ các thuộc tính và chức năng

quý giá của nó [26, 40, 58, 60].

1.1.3.3 Kết hợp Viễn thám va GIS

Viễn thám là một nguồn tư liệu quan trong cho GIS, thoả mãn được nhiều

thông tin không gian đông bộ vé thời gian và trên diện rộng, va có khả năng cập

nhật cao Tư liệu viễn thám sau khi phân tích được chuyên sang lưu trữ GIS sẽ làm

tăng giá trị và hiệu quả sử dụng, nhât là khả năng đánh giá biên động tài nguyên và

môi trường vùng ven biên vôn rât nhạy cảm Vì vậy, trong một sô phân mêm xử lý ảnh số viễn thám, người ta đưa vào một số modules GIS phục vụ tính toán đánh giá nhanh các mô hình biên động [26, 40, 58, 60].

1.2 Phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Cách tiếp cận

Tiếp cận hệ thống

Tất cả các hiện tượng tự nhiên hay xã hội, hoặc các hiện tượng tự nhiên - xã

hội đều diễn ra trong một tổ chức được gọi là hệ thống Khi sử dụng cách tiếp cận

này, vùng ven biên được xem là một hệ mở năm trong khoa học hệ thông Trái đât

-có sự trao đôi vật chât và năng lượng với các hệ khác (môi trường bên ngoài) trên đât liên cũng như ngoài đại dương hoặc vùng biên bên cạnh Trong hệ vùng ven biên lại được chia thành 2 phụ hệ: phụ hệ tự nhiên và phụ hệ nhân văn Cách tiép cận hệ thông phản ánh nhiêu môi quan hệ cả bên trong (chủ quan) và bên ngoài

27

(khách quan) của hệ Điều đó nói lên rằng, cách tiếp cận hệ thống đã bao trùm lên

nhiêu cách tiêp cận khác nhau, như cách tiép cận lãnh thô, cach tiêp cận liên ngành, cách tiép cận lịch sử, v.v [33].

Theo quan niệm chung, hệ thống bao gồm: 1) tập hợp các yếu tố/hợp phan dénhận ra đối tượng theo những dấu hiệu biến đổi nào đó; 2) tập hợp các mối quan hệ

giữa các dấu hiệu của đối tượng và 3) tập hợp các mối quan hệ giữa các dấu hiệu

của đối tượng và môi trường bên ngoài Như vậy, ở đây đối tượng nghiên cứu là địa

hình và các hệ sinh thái; các hợp phần của địa hình và hệ sinh thái là nước, đất-đá,hoạt động địa chất, khí hậu, sinh vật, con người, V.V.; còn dấu hiệu của nước là chấtlỏng, thay đổi lên xuống do thủy triều, sóng, dòng chảy, v.v và với môi trường bên

ngoài là những tác động từ lưu vực sông phía lục địa hay bão từ phía ngoài khơi.

Đất đá là chất rắn bị biến đổi đưới tác động của các nhân tố bên ngoài nhanh hay

chậm tùy thuộc vào mức độ gan kết và độ bền vững của chúng Các mối quan hệtrên đều chịu sự chỉ phối bởi luật NHAN-QUA và hoạt động tuân theo các nguyên

lý sau: 1) tính đồng dạng; 2) đột biến ngưỡng; 3) phản ứng liên hoàn và 4) thời gian.Một đặc trưng quan trọng của hệ thống là vận động không ngừng Theo các nguyên

ly nay, cứ sau một thay đổi theo kiểu tích lũy sẽ dẫn đến đột biến và hệ chuyền từ trạng thái này sang trạng thái khác [33].

Phân tích hệ thông được xem như là một công cụ thích hợp dé xây dựng các mốitương tác phức tạp giữa hệ thống tài nguyên thiên nhiên và hệ thống kinh tế-xã hội.Đối với hệ vùng ven biến, có thé chia thành 2 phụ hệ là: 1) Phụ hệ tự nhiên (có théchia nhỏ thành các hợp phần sinh vật và các hợp phần không sinh vật) và 2) Phụ hệkinh tế-xã hội bao gồm việc sử dụng tài nguyên và hạ tang cơ sở vùng ven biển [33]

Tiếp cận quản lý tổng hợp

Tiếp cận quản lý tổng hợp là nền tảng dé quan lý thống nhất các hợp phan tựnhiên và các hoạt động khai thác, sử dung của con người dé đảm bao phát triển bềnvững ở đới bờ biển Tiếp cận quản lý tổng hợp là sự thống nhất về không gian dia

lý, thống nhất về khoảng thời gian chiến lược phát triển, thống nhất về thé chế chínhsách, chiến lược và qui hoạch phát triển và thống nhất về quản lý sử dụng và khaithác tài nguyên đới bờ biên Đồng thời, đó cũng là sự thống nhất về cơ chế tài chính

bền vững cho hành động quản lý vùng lãnh thổ trên mọi phương diện khai thác, sử dụng, bảo vệ và phát triển tài nguyên và môi trường [51-54].

Quản lý tổng hợp trên cơ sở tiếp cận hệ sinh thái là một phương thức quản lý

khá mới mẻ mà Liên hợp quốc đang kêu gọi phát triển trong những năm đầu của thé

kỷ hai mốt Phương thức này đảm bảo cho sự kết hợp và liên kết giữa nhiều lực

lượng, trong đó các nhà khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc khái quát thực

tiễn thành lý luận cơ bản và quay trở lại áp dụng vào thực tiễn Với cách tiếp cận

quản lý trên cơ sở hệ sinh thái, các nhà quản lý và hoạch định chính sách sẽ sử dụng

tốt các kiến thức khoa học, kỹ thuật và đạt được sự ủng hộ cao của cộng đồng các

nhà khoa học, đồng thời cũng sẽ động viên và khai thác ngày càng triệt để kiến thứcbản địa của cộng đồng địa phương cũng như sự ủng hộ của họ

28