Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu tai biến xói lở, bồi tụ đới ven biển Hải Phòng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Thị Thu Thủy ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÕNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Thị Thu Thủy ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÕNG Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60.44.55 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng LỊCH SỬ VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung đới ven biển Hải Phòng 1.2 Lịch sử nghiên cứu 1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975 1.2.2 Giai đoạn sau năm 1975 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu 1.3.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 10 1.3.3 Phương pháp phân tích hệ thống 11 1.3.4 Phương pháp viễn thám GIS 12 1.3.5 Phương pháp thành lập đồ sử dụng ArcGIS 14 Chƣơng CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÒNG 16 2.1 Các yếu tố tự nhiên 16 2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 16 2.1.2 Thủy văn, hải văn 17 2.1.3 Đặc điểm địa chất 20 2.1.4 Đặc trưng khí hậu 21 2.1.5 Các tài nguyên ven biển 22 2.2 Các hoạt động nhân sinh 31 2.2.1 Mở rộng khu đô thị, khu dân cư 31 2.2.2 Xây dựng khu nuôi trồng thủy, hải sản 33 2.2.3 Khai hoang nông nghiệp 35 2.2.4 Xây dựng khu công nghiệp du lịch 36 2.2.5 Khai thác khoáng sản ven biển 40 2.2.6 Giao thông vận tải thủy 41 Chƣơng BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÒNG 43 3.1 Biến động đới ven biển theo hình thái, cấu tạo đƣờng bờ 43 3.1.1 Biến động khu vực đường bờ cấu tạo đá rắn 43 3.1.2 Biến động khu vực đường bờ bãi bồi 46 3.1.3 Biến động đường bờ khu vực cửa sông 48 3.2 Biến động đƣờng bờ biển theo ranh giới hành 49 3.2.1 Huyện Cát Hải 49 3.2.2 Quận Hải An 50 3.2.3 Quận Dương Kinh 50 3.2.4 Quận Đồ Sơn 50 3.2.5 Huyện Kiến Thụy 51 3.2.6 Huyện Tiên Lãng 51 3.3 Biến động đƣờng bờ biển theo giai đoạn nghiên cứu 52 i 3.3.1 Giai đoạn 1989 - 1995 52 3.3.2 Giai đoạn 1995 - 1999 53 3.3.3 Giai đoạn 1999 - 2003 54 3.3.4 Giai đoạn 2003 - 2007 55 3.3.5 Giai đoạn 2007 - 2011 56 Chƣơng HIỆN TRẠNG TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÒNG 57 4.1 Tổng quan trạng xói lở - bồi tụ đới ven biển Hải Phòng nghiên cứu trƣớc 57 4.2 Hiện trạng xói lở-bồi tụ đới ven biển Hải Phịng giai đoạn 1989 - 2011 58 4.2.1 Tai biến xói lở đới ven biển Hải Phòng giai đoạn 1989 - 2011 58 4.2.2 Tai biến liên quan đến bồi tụ gây biến động luồng lạch đới ven biển Hải Phòng 60 4.2.3 Bồi tụ mở rộng quỹ đất 62 Chƣơng CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TAI BIẾN 69 5.1 Giải pháp kinh tế - kỹ thuật 69 5.2 Các giải pháp quy hoạch 74 5.3 Các giải pháp sách 74 5.4 Các giải pháp tuyên truyền giáo dục 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số ảnh Landat sử dụng 15 Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái số sơng đổ vào vùng nghiên cứu phụ cận 17 Bảng 2.2 Độ muối trung bình tháng (‰) vùng nghiên cứu phụ cận 18 Bảng 2.3.Tổng kết mực nước triều trạm đo Hòn Dấu (từ 1956-1985) 19 Bảng 2.4 Nhiệt độ trung bình (oC) tháng, năm trạm vùng nghiên cứu phụ cận 21 Bảng 2.5 Lượng mưa trung bình (mm) tháng năm số trạm vùng nghiên cứu 21 Bảng 2.6 Hiện trạng sử dụng đất quận, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 (km2) 25 Bảng 2.7 Diện tích đất ngập nước đới ven biển Hải Phòng 26 Bảng 2.8 Diện tích, dân số huyện đới ven biển Hải Phòng năm 2009 32 Bảng 2.9 Cơ cấu dân số khu vực nghiên cứu phân theo giới tính khu vực năm 2010 32 Bảng 2.10 Sản lượng thủy sản quận, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 33 Bảng 2.11 Diện tích sản lượng lương thực có hạt, lúa địa phương năm 2010 35 Bảng 4.1 Diễn biến xói lở bờ Cát Hải giai đoạn 1930 - 1990 (Trầ n Đức Thạnh, 2000 [30]) 57 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu Hình 1.2 Ảnh Landsat vùng nghiên cứu chụp ngày 7/7/2001 15 Hình 2.1 Khai thác đá vơi Hải Phịng 23 Hình 2 Vị trí chiến lược đảo Bạch Long Vĩ việc khoanh định đường biên giới quốc gia biển 24 Hình Cảng Hải Phịng 24 Hình 2.4 Rừng ngập mặn xã Đại Hợp, huyện Kiến Thụy, Hải Phòng 27 Hình 2.5 Rừng ngập mặn huyện Tiên Lãng, Hải Phòng 27 Hình 2.6 San hơ lỗ đỉnh xù xì (Acropora aspera) phân bố vùng biển Cát Bà, Bạch Long Vỹ 29 Hình 2.7 San hơ lỗ đỉnh hạt (Acropora cerealis) có mặt vùng biển đảo Bạch Long Vỹ 29 Hình 2.8 Trong Vườn quốc gia Cát Bà 30 Hình 2.9 Thuyền ngư dân Cát Hải, 34 Hình 2.10 Thu hoạch tôm nuôi công nghiệp xã Phù Long, huyện Cát Hải, Hải Phòng 34 Hình 2.11 Dây chuyền đóng chai sở chế biến nước mắm Cát Hải 34 Hình 2.12 Làm muối huyện Kiến Thụy 34 Hình 2.13 Thu hoạch lúa máy gặt đập liên hợp xã Hùng Thắng huyện Tiên Lãng 35 Hình 2.14 Trồng rau vụ xuân xã Đoàn Xá, huyện Kiến Thụy 35 Hình 2.15 Cầu cảng khí hóa lỏng vạn khu cơng nghiệp Đình Vũ 37 Hình 2.16 Đường vào khu cơng nghiệp Đồ Sơn 37 Hình 2.17 Vịnh Lan Hạ, Cát Bà, Hải Phòng 38 Hình 2.18 Hang Quả Vàng đảo Cát Bà 38 Hình 2.19 Lễ hội chọi trâu Đồ Sơn 39 Hình 2.20 Khu nghỉ dưỡng Hịn Dáu resort 39 Hình 2.21 Khai thác cát tràn lan sông Văn Úc 40 Hình 2.22 Một góc cảng Chùa Vẽ, Hải Phịng 41 Hình 3.1 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phịng từ năm 1989 đến năm 2011 43 Hình 3.2 Sơ đồ đường bờ khu vực đảo Cát Hải đảo Cát Bà năm 1989 năm 2011 45 Hình 3.3 Sơ đồ đường bờ khu vực mũi Đồ Sơn năm 1989 năm 2011 46 Hình 3.4 Sơ đồ đường bờ biển khu vực bãi bồi từ tây nam Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc năm 1989 năm 2011 47 Hình 3.5 Sơ đồ đường bờ biển khu vực cửa Cấm - đảo Đình Vũ năm 1989 năm 2011 49 Hình 3.6 Sơ đồ đường bờ khu vực quận Đồ Sơn năm 1989 năm 2011 50 Hình 3.7 Sơ đồ đường bờ khu vực huyê ̣n Tiên Lãng năm 1989 năm 2011 51 Hình 3.8 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phòng năm 1989 1995 53 Hình 3.9 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phòng năm 1995 1999 54 Hình 3.10 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phịng năm 1999 2003 55 Hình 3.11 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phòng năm 2003 2007 55 Hình 3.12 Sơ đồ đường bờ biển Hải Phòng năm 2007 2011 56 Hình 4.1 Sơ đồ diện tích khu vực ven biển từ tây nam mũi Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc giai đoạn từ năm 1999 năm 2003 59 Hình 4.2 Sơ đồ diện tích khu vực ven biển cửa Cấm năm 1989 năm 2011 60 Hình 4.3 Sơ đồ diện tích khu vực ven biển Hải Phòng năm 1989 năm 2011 61 Hình 4.4 Sơ đồ diện tích bồi tụ khu vực bãi bồi cửa sơng Văn Úc giai đoạn 1995-1999 62 Hình 4.5 Sơ đồ diện tích bồi tụ khu vực bãi bồi từ cửa sông Văn Úc từ năm 1989 đến năm 2011 63 Hình 4.6 Một đoạn đê biển Cát Hải bị sóng biển 65 Hình 4.7 Sóng bão đánh bay kè đá mái đê huyện Cát Hải 65 Hình 5.1 Thi cơng kè mỏ hàn thuộc dự án đê biển khu vực quận Dương Kinh 70 Hình 5.2 Rừng ngập mặn trồng tuyến đê biển 1, khu vực Đồ Sơn 70 Hình 5.3 Tấm cừ thép sử dụng làm rào cản chắn sóng 71 Hình 5.4.Kè chống xói lở bờ hữu sơng Lạch Tray, Hải Phịng 72 Hình 5.5.Đê mềm chắn sóng sử dụng cơng nghệ Geotube 72 Hình 5.6 Kè ven biển Hoàng Châu - Văn Chấn tu sửa 73 Hình 5.7 Kè chắn sóng bến cá Ngọc Hải, Đồ Sơn, Hải Phòng 73 iv MỞ ĐẦU Đới ven biển Việt Nam trải dài 3.200km, giàu có tài nguyên thiên nhiên người khai thác từ lâu đời để tạo nên tranh trù phú phát triển ngày Hải Phòng trung tâm kinh tế ven biển lớn nước, đầu mối giao thơng quan trọng có vị trí chiến lược phát triển kinh tế - xã hội an ninh quốc phòng khu vực Bắc Bộ Đới ven biển Hải Phòng dài 132km với cửa sông lớn tạo nên nhiều cảnh quan hệ sinh thái đa dạng, có nhiều tiềm năng, mạnh cho phát triển kinh tế - xã hội Trong 30 năm trở lại đây, Việt Nam bắt đầu áp dụng sách Đổi (1986), đới ven biển Hải Phịng có nhiều chuyển biến quan trọng Các khu công nghiệp, khu đô thị, khu du lịch ven biển phát triển nhanh chóng Hoạt động giao thơng vận tải biển - mạnh Hải Phòng có nhiều biến chuyển Nơng nghiệp ni trồng thủy sản mặn lợ trải qua nhiều thời kỳ phát triển biến động Theo đó, đới ven biển Hải Phòng khai thác tối đa để phục vụ cho hoạt động phát triển kinh tế - xã hội Có thể nói, kinh tế - xã hội Hải Phòng gắn liền với biến động đới ven biển Do đó, nghiên cứu biến động đới ven biển để từ xác định tiềm năng, mạnh nguy tiềm ẩn mối quan tâm hàng đầu Thành phố Hải Phòng nhằm quản lý tốt đới ven biển hướng tới phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi trường thành phố Để đáp ứng nhu cầu thực tiễn cấp bách này, đề tài nghiên cứu“Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS nghiên cứu tai biến xói lở - bồi tụ đới ven biển Hải Phòng” lựa chọn nhằm đưa sở khoa học xác cho biến động mặt khơng gian đường bờ biển Hải Phịng, qua đánh giá trạng, tiềm tai biến xói lở, bồi tụ gây biến động luồng lạch khu vực phục vụ cho công tác quy hoạch xây dựng sách phát triển thành phố Hiện nay, có nhiều phương pháp cách tiếp cận lựa chọn để nghiên cứu biến động không gian đới ven biển tai biến xói lở - bồi tụ kèm Song viễn thám GIS phương pháp đại, cơng cụ mạnh có khả giải vấn đề tầm vĩ mô thời gian ngắn nên lựa chọn cho nghiên cứu Mặt khác, nghiên cứu trước tai biến xói lở - bồi tụ đới ven biển Hải Phịng chủ yếu tập trung mơ tả đánh giá tai biến mà chưa có sở định lượng chúng Như việc lượng hóa nghiên cứu đánh giá tai biến xói lở - bồi tụ đới ven biển sử dụng công nghệ viễn thám GIS hợp lý có ý nghĩa Với sở nêu trên, nghiên cứu thực nhằm mục tiêu làm rõ đánh giá biến động đường bờ biển Hải Phịng tai biến xói lở - bồi tụ kèm từ năm 1989 đến năm 2011 thông qua việc lập sơ đồ biến động diện tích khu vực ven biển nghiên cứu theo khơng gian thời gian Từ đề xuất giải pháp quản lý bảo vệ đới ven biển, phịng tránh giảm thiểu tai biến xói lở bồi tụ khu vực Luận văn hoàn thành Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ hướng dẫn TS Nguyễn Thị Thu Hà Các tài liệu phần mềm sử dụng luận văn lưu trữ Trung tâm nghiên cứu Biển Đảo, Đại học Quốc gia Hà Nội Chƣơng LỊCH SỬ VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung đới ven biển Hải Phòng Đới ven biển Hải Phòng từ Bắc xuống Nam bao gồm huyện Cát Hải, quận Hải An, quận Dương Kinh, quận Đồ Sơn, huyện Kiến Thụy huyện Tiên Lãng Với tổng chiều dài đường bờ biển khoảng 125 km, đới ven biển Hải Phịng có cửa sơng thuộc hệ thống sơng Hồng - Thái Bình, cụ thể cửa Nam Triệu, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc Thái Bình (hình 1.1) Phạm vi khu vực nghiên cứu dải đường bờ biển giới hạn tọa độ: Từ 20°35' đến 20°52' vĩ độ Bắc Từ 106°35' đến 107° 5' kinh độ Đơng Hình 1.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho phát triển mạnh kinh tế - xã hội Đây cịn vùng có vị trí quan trọng an ninh quốc phòng, thuận lợi cho xây dựng cơng trình phịng thủ, hậu cần kinh tế biển Hơn nữa, vùng nghiên cứu nằm tam giác trọng điểm phát triển kinh tế Hà Nội - Hải Phịng - Quảng Ninh nên có nhiều khu cơng nghiệp tập trung, cụm cảng quan trọng đầu mối giao lưu hàng hóa khu vực phía Bắc nước ta với giới Các khu vực Đồ Sơn, Cát Bà từ lâu điểm du lịch tiếng, hàng năm thu hút nhiều khách du lịch nước, góp phần vào phát triển kinh tế - xã hội tỉnh khu vực Bắc Bộ Trong gần 30 năm qua, với phát triển kinh tế - xã hội nước ta, đới ven biển Hải Phịng có nhiều biến động Các biến động kết hoạt động tự nhiên, kết hoạt động nhân sinh Việc nghiên cứu định lượng biến động không gian đới ven biển để từ đánh giá tai biến tiềm ẩn kèm nguyên nhân sâu xa biến động việc vô cần thiết nhằm cung cấp sở khoa học cho việc quy hoạch xây dựng sách phát triển kinh tế - xã hội Thành phố Hải Phòng, hướng tới phát triển bền vững khu vực quốc gia 1.2 Lịch sử nghiên cứu 1.2.1 Giai đoạn trƣớc năm 1975 Trước năm 1975, vùng ven biển thành phố Hải Phịng nhắc tới số cơng trình nghiên cứu tổng hợp địa chất - khoáng sản số nhà địa chất người Pháp như: Colari M (1913, 1928), Patte E (1924, 1927, 1931, 1934), Mansuy H (1925), Bouret R (1925), Frontain J (1927, 1928, 1937, 1938), Lacraix A (1928, 1932, 1934), Blondel F (1929), Breton Le (1931,1934), Saurin E (1935, 1937) Trong cơng trình đó, nét địa chất cấu trúc vùng nghiên cứu đưa vào phần Bắc Đông Dương Từ năm 1954 đến 1975, công nghiên cứu địa chất đẩy mạnh vùng nghiên cứu đề cập đến công bố Saurin E (1957) thành tạo trẻ dọc ven biển mức thềm biển vùng đảo Bạch Long Vỹ Cũng nghiên cứu này, nhận định dao động mực nước biển Pleistocen chế độ tân kiến tạo ảnh hưởng đến đới ven biển đề cập Năm 1965, toàn miền Bắc tiến hành đo vẽ lập đồ địa chất tỉ lệ 1:500.000 (Dovjikov A E chủ biên) khu vực nghiên cứu đề cập đồ Tiếp theo đó, đặc trưng địa chất vùng chi tiết hóa đồ địa chất 1:200.000 nhà địa chất Việt Nam tiến hành từ 1963 đến 1975, tiêu ... TRẠNG TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÒNG 57 4.1 Tổng quan trạng xói lở - bồi tụ đới ven biển Hải Phòng nghiên cứu trƣớc 57 4.2 Hiện trạng xói lở -bồi. .. lở -bồi tụ đới ven biển Hải Phòng giai đoạn 1989 - 2011 58 4.2.1 Tai biến xói lở đới ven biển Hải Phòng giai đoạn 1989 - 2011 58 4.2.2 Tai biến liên quan đến bồi tụ gây biến động luồng lạch đới. .. ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Thị Thu Thủy ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU TAI BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ ĐỚI VEN BIỂN HẢI PHÕNG Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60.44.55