Tại khu vực khảo sát chúng tơi đã tiến hành đo đạc bằng ph−ơng pháp điện đa cực và radar xuyên đất.
Hình 3.25: Khảo sát địa chất khu vực sơng Nhà Bè bằng ph−ơng pháp địa vật lý
Kết quả của 2 ph−ơng pháp sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng nh− sau:
Hình 3.27: Kết quả khảo sát bằng ph−ơng pháp radar xuyênđất.
Tuyến khảo sát dọc bờ sơng Nhà Bè thuộc địa phận huyện Cần Giờ chiều dài tuyến đo là 81m. Kết quả minh giải tài liệu dọc theo mặt cắt cĩ thể chia làm 2 lớp.
- Lớp 1 cĩ chiều dày từ 243,5m, điện trở suất của lớp này nằm trong khoảng từ 249,5ơm m.
- Lớp 2 cĩ độ sâu bề mặt lớp thay đổi từ 243,5m , chiều dày khoảng 7410m. Lớp này cĩ điện trở suất rất thấp d−ới 2ơmm. Đây là lớp sét bùn.
Nhận xét về kết quả từ ph−ơng pháp địa vật lý:
So sánh với tài liệu lỗ khoan trong khu vực khảo sát, kết quả đo đạc bằng ph−ơng pháp Georadar kết hợp bổ trợ với ph−ơng pháp ảnh điện và đo sâu điện tại khu vc Thanh Đa đã xác định đ−ợc 2 lớp trầm tích:
1. Các khối bột sét tất giàu hữu cơ nằm trong trầm tích Holoxen, độ sâu từ 2,5ữ
13m; dày từ 2 ữ 9m, trung bình 5,2m.
Về mặt địa vật lý cĩ thể coi các khối bột sét rất giàu hữu cơ là các dị th−ờng đ−ợc phát hiện bằng ph−ơng pháp Georadar và ảnh điện. Cĩ thể cho rằng dọc bờ sơng Sài Gịn KVTĐ, trong lớp sét bùn tồn tại các khối bột sét rất giàu hữu cơ. Đây là thành tạo dễ bị sạt lở.
2. Lớp cát trung thơ nằm trong trầm tích Pleixtoxen, bắt đầu từ độ sâu nhỏ nhất là 24m; lớn nhất là 35m.
Nh− vậy dựa trên kết quả khảo sát rađa và địa điện đa cực sẽ hỗ trợ đắc lực thêm việc dự báo xĩi lở bờ sơng.
III.3. dự báo biến đổi lịng dẫn theo ph−ơng pháp phân tích tài liệu khơng ảnh, ảnh viễn thám
III.3.1. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu thời điểm 20034 2004 đ−ờng bờ khu vực cửa sơng Sài Gịn - Đồng Nai (Cần Giờ). Nối tiếp các thời điểm 1966 - 1989 -1994 - 2002 đã xây dựng giai đoạn tr−ớc;
- Xây dựng cơ sở dữ liệu đ−ờng bờ sơng Sài Gịn khu vực bán đảo Thanh Đa tại hai thời điểm năm 1990 - 2004;
- Phân tích biến đổi đ−ờng bờ, qua đĩ xác định phạm vi bồi xĩi trong khoảng thời gian này.
III.3.2. Khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu (Hình 3.28) đ−ợc giới hạn nh− sau:
Hình 3.29: Ph−ơng pháp thu thập dữ liệu viễn thám
Phản xạ phổ ứng với từng loại lớp phủ mặt đất cho thấy cĩ sự khác nhau do sự t−ơng tác giữa bức xạ điện từ và vật thể (hình 3.30: trục ngang thể hiện b−ớc sĩng, trục đứng thể hiện phần trăm năng l−ợng điện từ phản xạ). Điều này cho phép viễn thám cĩ thể xác định hoặc phân tích đ−ợc đặc điểm của lớp phủ thơng qua việc đo l−ờng phản xạ phổ.
Hình 3.30: Phổ phản xạ của thực vật, đất và n−ớc
Thực vật cĩ sự phản xạ rất cao trong vùng gần hồng ngoại (ba vị trí minimum của đ−ờng cong phản xạ phổ ứng với thực vật thể hiện sự hấp thụ mạnh t−ơng ứng với b−ớc sĩng). Đất cho sự phản xạ khá cao đối với hầu hết các vùng phổ, nh−ng n−ớc hầu nh− khơng phản xạ trong vùng hồng ngoại (hấp thụ hồn tồn năng l−ợng sĩng hồng ngoại).
1. Dữ liệu ảnh Landsat
Trong số các vệ tinh quan sát tài nguyên mặt đất thì vệ tinh LANDSAT là vệ tinh viễn thám đầu tiên đ−ợc phĩng lên quỹ đạo vào năm 1972. Cho đến nay đã cĩ 7 thế hệ vệ tinh Landsat đã đ−ợc phĩng lên quỹ đạo và dữ liệu đ−ợc sử dụng rộng rãi trên tồn thế giới đ−ợc cung cấp từ 15 trạm thu phục vụ quản lý tài nguyên và giám sát mơi
Bảng 3.4: Thơng số kỹ thuật của vệ tinh Landsat
Hình 3.31: Vệ tinh Landsat và một số thơng số cơ bản
a. Quỹ đạo vệ tinh Landsat 4, 5, 6 và 7 đ−ợc đặc tr−ng bởi các thơng số sau:
♦ Độ cao bay: 705 km, gĩc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98 độ
♦ Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại (chu kỳ lặp 17 ngày)
♦ Thời điểm bay qua xích đạo 9:39 sáng
♦ Bề rộng tuyến chụp: 185km
b. Bộ cảm: MSS (multispectral scanner) và TM (thematic mapper)
Cả hai bộ cảm biến này đều là máy quét quang cơ. Đối với vệ tinh Landsat7 cĩ bộ cảm là ETM+ và cĩ thêm kênh tồn sắc (panchromatic) với độ phân giải mặt đất là 15m.
Dữ liệu cung cấp bởi bộ cảm TM và MSS đ−ợc chia thành các cảnh phủ một vùng trên mặt đất 185x170km đ−ợc đánh số theo hệ quy chiếu tồn cầu gồm số liệu của tuyến và hàng (path, row). Các giá trị của pixel đ−ợc mã 8 bit tức là cấp độ xám ở trong khoảng 0-255.
2. Dữ liệu ảnh Quickbird
ảnh Quickbird là dữ liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao nhất từ tr−ớc đến nay trên thế giới, độ phân giải đối với kênh tồn sắc là 0,61m và các kênh đa phổ là 2,44m, cụ thể nh− sau.
Vệ tinh Kênh phổ/ chiều dài b−ớc sang (àm) Độ phân giải
Landsat 4&5 -
TM
Kênh 1 (Visible Blue) : 0.45 – 0.52
Kênh 2 (Visible Green) : 0.52 – 0.60
Kênh 3 (Visible Red) : 0.63 – 0.69
Kênh 4 (Near Infrared) : 0.76 – 0.90
Kênh 5 (Middle Infrared) : 1.55 – 1.75
Kênh 7 (Middle Infrared) : 2.08 – 2.35
Kênh 6 (Thermal Infrared) :10.40 -12.50
30m 30m 30m 30m 30m 30m 120m Landsat 7
- ETM+ KênhKênh 1 (Visible Blue) : 0.45 – 0.52 2 (Visible Green) : 0.52 – 0.60
Kênh 3 (Visible Red) : 0.63 – 0.69
Kênh 4 (Near Infrared) : 0.76 – 0.90
Kênh 5 (Middle Infrared) : 1.55 – 1.75
Kênh 7 (Middle Infrared) : 2.08 – 2.35
30m 30m 30m 30m 30m 30m
Kênh Đỏ : 0.63 4 0.69 2,44m
Kênh Hồng ngoại gần:0.7640.90 2,44m
Kênh Tồn sắc : 0.4540.90 0,61m
Quỹ đạo vệ tinh Quickbird đ−ợc đặc tr−ng bởi các thơng số sau: - Độ cao bay: 450 km, gĩc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98 độ
- Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại (chu kỳ lặp từ 1 - 3.5 ngày) - Bề rộng tuyến chụp: 16,5km
III.3.4. Ph−ơng pháp thực hiện
1. T− liệu và trang thiết bị sử dụng
Các t− liệu và trang thiết bị sử dụng trong nghiên cứu phân tích biến đổi đ−ờng bờ sơng nh− sau.
a. Bản đồ
Số hiệu các mảnh bản đồ tỷ lệ 1/50.000 xuất bản năm 1965-1970 thuộc hệ tọa độ Indian54 đ−ợc sử dụng làm thời điểm 1 gồm 02 mảnh số hiệu C6329i,C6330ii. Hai mảnh này đ−ợc ghép lại và chuyển sang hệ tọa độ VN-2000 múi chiếu 6o, kinh tuyến trung −ơng 105o.
Bản đồ khu vực bán đảo Thanh Đa tỷ lệ 1/2.000 hệ tọa độ HN-72 xây dựng trong giai đoạn 1989 - 1990 đã đ−ợc chuyển đổi theo hệ tọa độ quốc gia hiện hành VN-2000, múi chiếu 6o, kinh tuyến trung −ơng 105o.
b. ảnh viễn thám
Đ−ờng bờ khu vực cửa sơng SG-ĐN sử dụng ảnh Landsat ETM+ độ phân giải khơng gian 30m (đa phổ) và 15m (tồn sắc).
Đ−ờng bờ khu vực bán đảo Thanh Đa sử dụng ảnh QuickBird độ phân giải 2,4m (đa phổ).
Loại và đặc tính của ảnh viễn thám trong dạng số đ−ợc thu thập cho mục đích xữ lý ảnh số đ−ợc liệt kê trong bảng 3.6 d−ới đây:
Bảng 3.6: Dữ liệu sử dụng
ảnh Kênh phổ Ngày thu Độ phân giải
(m) Ghi chú Landsat ETM+ Tồn sắc, 2, 4, 5 04.05.2003 15 và 30 Landsat ETM+ Tồn sắc, 2, 4, 5 19.06.2004 15 và 30 QuickBird 2, 3, 4 01.2004 2,4
2. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS
Cơ sở dữ liệu GIS gồm cơ sở dữ liệu nền và đ−ờng bờ trong định dạng phần mềm ArcView GIS của hãng ESRI (Environmental Systems Research Institute - Hoa Kỳ). Lý lịch dữ liệu và từ điển dữ liệu đ−ợc soạn thảo phục vụ cho việc xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu GIS.
Hệ tọa độ sử dụng cho cơ sở dữ liệu GIS là hệ VN-2000, múi chiếu 6o, kinh tuyến trung −ơng 105o. Dữ liệu nền đ−ợc xây dựng trên cơ sở các bản đồ địa hình bao
Để tách ra đ−ợc thơng tin về đ−ờng bờ, đối với ảnh quang học nh− Landsat thì kênh 4 (Infared) cho thấy các khác biệt về các đối t−ợng đất - n−ớc - thực vật rõ nhất. Ngồi ra, để phân biệt thêm các đối t−ợng mặt n−ớc và bãi bùn, các kênh phổ 5 và 2 cũng đ−ợc phối hợp sử dụng trong phân tích trích đ−ờng bờ, các ảnh Landsat này đã đ−ợc tăng c−ờng độ nét lên 15m. Việc tăng c−ờng này nhằm tăng thêm độ chính xác về khơng gian khi nắn chỉnh và cho việc trích thơng tin đ−ờng bờ.
Các đ−ờng bờ đ−ợc trích vẽ trực tiếp trên nền ảnh vệ tinh đã đ−ợc nắn chỉnh, trong quá trích thơng tin, từng khu vực đ−ợc tăng c−ờng độ t−ơng phản và độ nét nhằm tăng độ chính xác khi trích thơng tin.
Các b−ớc chính nh− sau:
- Chọn vùng nghiên cứu: Khu vực cửa sơng Sài Gịn - Đồng Nai, Thanh Đa;
- Số hố bản đồ nền khu vực Thanh Đa;
- Chuyển đổi hệ tọa độ các dữ liệu GIS về hệ tọa độ VN-2000;
- Tăng c−ờng độ phân giải khơng gian các kênh đa phổ theo kênh tồn sắc (kênh 8 của ảnh Landsat 7 ETM+);
- Nắn chỉnh ảnh vệ tinh theo hệ thống l−ới chiếu của bản đồ nền;
- Trích thơng tin đ−ờng bờ;
- Chuyển kết quả qua GIS, phân tích thay đổi;
III.3.6. Phân tích kết quả
1. Khu vực hạ l−u sơng Đồng Nai - Sài Gịn (khu vực Cần Giờ)
Phân tích đ−ờng bờ đã đ−ợc trích từ dữ liệu ảnh vệ tinh năm 2002, 2003 và 2004 cho khu vực Cần Giờ thuộc hạ l−u sơng Đồng Nai - Sài Gịn cho thấy chỉ cĩ vài đoạn thay đổi nhỏ nh− đ−ợc chỉ trong hình 3.32. Tại các vị trí số 1 và 3 cĩ bị xĩi lở ở mức độ thấp; cịn ở vị trí số 2 và 4 cĩ hoạt động bồi tụ. Tại hai vị trí này bồi tụ đ−ợc thấy rõ do ngay khu vực rừng ngập mặn, bãi bồi phát triển và RNM cũng đã phát triển theo (hình 3.33).
2. Khu vực sơng Sài Gịn đoạn bán đảo Thanh Đa
Đ−ờng bờ đoạn sơng Sài Gịn khu vực bán đảo Thanh Đa đựợc phân tích từ dữ liệu ảnh vệ tinh QuickBird năm 2004 và bản đồ nền năm 1988-1989 cho thấy cĩ nhiều thay đổi cả về bồi tụ lẫn xĩi lở (hình 3.34).
Trên kênh Thanh Đa cĩ 3 đọan xĩi lở chính ở mức độ trung bình 10m (từ năm 1990 đến 2004) và kéo dài cho mỗi đoạn khoảng 150 – 200m (hình 3.35), phân bố ở hai đầu kênh (bờ phía bán đảo) và ngay giữa (cả hai bờ). Trên kênh Thanh Đa cịn cĩ các điểm khác nh−ng mức độ nhỏ hơn và cần cĩ dữ liệu chi tiết hơn nh− ảnh hàng khơng và ảnh vệ tinh độ phân giải cao hơn (1m hoặc d−ới 1m) để xác định.
Dọc sơng Sài Gịn phía bắc bán đảo Thanh Đa cĩ 2 điểm xĩi lở và 4 điểm bồi tụ (hình 3.36). Sau đoạn bán đảo thì trên sơng Sài Gịn cĩ các điểm xĩi lở phân bố phía bờ quận 2 (đối diện khu cảng, sau cầu Sài Gịn). Tại 3 vị trí này mức độ xĩi lở mạnh hơn (trung bình 20-25m) và kéo dài cho cả ba đọan này tới trên 1.000m nh− trên hình 3.37.
Hình 3.33: SGDN_04_01
Hình 3.35: Thanhda_02
III.3.7. Kết luận và kiến nghị 1. Kết luận
Thay đổi đ−ờng bờ hạ l−u sơng Sài Gịn-Đồng Nai khu vực Cần Giờ từ 2002 đến 2004 khơng cĩ những thay đổi lớn, đặc biệt về xĩi lở bờ sơng.
Sơng Sài Gịn khu vực bán đảo Thanh Đa từ 1989-1990 đến 2004 cĩ những thay đổi xĩi lở và bồi tụ xen kẽ nhau. Về mặt qui mơ thay đổi khơng lớn nh−ng do đoạn sơng này tập trung nhiều cơng trình xây dựng ven bờ (nhà và các cơng trình khác) nên cần chú ý tại những điểm xĩi lở.
2. Kiến nghị
Tại khu vực Cần Giờ cần thiết phải cĩ các ảnh cĩ độ phân giải cao hơn mới cĩ thể xác định chi tiết hơn đ−ợc vì trong khoảng thời gian 2002-2004 các thay đổi nhỏ thì độ phân giải của ảnh sử dụng cho nghiên cứu này khơng phát hiện đ−ợc.
Để đánh giá đúng diễn biến thay đổi đọan sơng khu vực Thanh Đa cần cĩ những t− liệu khác hỗ trợ nh− ảnh hàng khơng và ảnh vệ tinh cĩ độ phân giải 1m hoặc d−ới 1m. Đặc biệt để đánh giá thay đổi theo thời gian một cách cĩ hệ thống cần cĩ những t−
iv.1.1. Giới thiệu mơ hình tốn MIKE 21C
Mơ hình MIKE21C là mơ hình hai chiều với hệ tọa độ l−ới cong cho phép mơ phỏng chi tiết các yếu tố thủy lực và hình thái hai chiều, đặc biệt là cĩ tính tốn dịng chảy xoắn, là yếu tố thủy lực quan trọng trong tính tốn xĩi bồi lịng dẫn. Lịng dẫn thay đổi cĩ thể mơ phỏng theo ph−ơng đứng (chiều sâu) và ph−ơng ngang (xĩi lở bồi lắng bờ sơng). Mơ hình MIKE 21C đ−ợc xây dựng dựa trên việc giải hệ ph−ơng trình Saint Vernant cho dịng chảy 2 chiều (h−ớng dọc và h−ớng ngang sơng ), theo chiều sâu dịng chảy các yếu tố thuỷ lực và bùn cát đ−ợc lấy trung bình.
MIKE 21C gồm đầy đủ các phản hồi về sự thay đổi cao trình đáy sơng và sự vận động của đ−ờng bờ trong tính tốn dịng chảy. Nĩ thực sự là một mơ hình động học về hình thái sơng. Đối với mơ phỏng thời đoạn dài, những giả thiết về dịng đều đ−ợc chấp nhận. Đơn vị tính tốn này đ−ợc ứng dụng để khảo sát sự thay đổi hình thái sơng, bao gồm những tác động của các cơng trình trên sơng nh− kè, đập mỏ hàn, đập dâng, mố trụ cầu và việc nạo vét lịng sơng. Những nghiên cứu điển hình bao trùm khảo sát hình thái sơng ngắn hạn, trung hạn, và dài hạn, từ hàng tuần cho đến hàng năm trên tồn bộ các nhánh sơng dài từ 5 đến 100 km.
Mơ hình gồm 3 mơ đun chính: mơ đun tính thuỷ lực, mơ đun tính bùn cát và mơ đun tính tốn hình thái. Ngồi ra cịn nhiều mơ đun nhỏ mơ phỏng các cơng trình sơng, bãi giữa...
Nh−ợc điểm của mơ hình này là : (1) yêu cầu số liệu dùng để hiệu chỉnh mơ hình t−ơng đối cao về tr−ờng phân bố vận tốc hai chiều, về dịng chảy xoắn, tốc độ xĩi lở bờ (2) yêu cầu dung l−ợng của máy tính là khá lớn, tùy thuộc vào mức độ chi tiết cần phải mơ phỏng.
1. Tổng hợp l−ới cong
Phiên bản chuẩn của mơ hình MIKE 21 dựa trên l−ới tính tốn hình chữ nhật. Đối với việc mơ phỏng vùng biển mở và phần lớn những ứng dụng vùng bờ, vùng cửa sơng, những l−ới nh− vậy cho độ chính xác vừa đủ. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng trong sơng, yêu cầu phải cĩ sự mơ phỏng chính xác đ−ờng biên và điều đĩ địi hỏi việc
sử dụng l−ới cong hoặc l−ới phi cấu trúc. L−ới cong cĩ những −u điểm v−ợt trội so với l−ới phi cấu trúc ở điểm sơ đồ tính tốn nhanh hơn rất nhiều.
ích lợi của việc sử dụng l−ới cong so với việc sử dụng l−ới chữ nhật là số điểm l−ới ít hơn, mơ phỏng đ−ờng bao tốt hơn và do đĩ kết quả tính tốn cĩ độ chính xác cao hơn. Trong mơ hình l−ới cong, b−ớc thời gian dài hơn cĩ thể đ−ợc sử dụng và độ phân giải của đ−ờng dịng chảy đ−ợc cải thiện nhiều hơn bởi vì đ−ờng l−ới luơn bám sát theo đ−ờng dịng chảy. Và cuối cùng, khi chạy mơ hình l−ới cong, do số điểm đ−ợc định nghĩa và l−u trữ ít hơn nên hạn chế đ−ợc dung l−ợng trữ.
L−ới cong trực giao đ−ợc sử dụng trong MIKE 21 C cĩ đ−ợc từ việc giải hệ ph−ơng trình:
(4.1)
Trong đĩ:
x, y Toạ độ Đề các
s, n Toạ độ cong (ng−ợc chiều kim đồng hồ) g Hàm tỉ trọng
Hàm tỉ trọng là tỉ lệ giữa độ dài ơ l−ới theo ph−ơng s và độ dài ơ l−ới theo ph−ơng n. Hàm này đ−ợc xác định nh− sau:
(4.2)