Tại khu vực khảo sát chúng tôi 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 sông 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 sông Nhà Bè thuộc địa phận huyện Cần Giờ chiều dài tuyến đo là 81m. Kết quả minh giải tài liệu dọc theo mặt cắt có thể chia làm 2 lớp.
- Lớp 1 có chiều dày từ 243,5m, điện trở suất của lớp này nằm trong khoảng từ 249,5ôm m.
- Lớp 2 có độ sâu bề mặt lớp thay đổi từ 243,5m , chiều dày khoảng 7410m. Lớp này có điện trở suất rất thấp d−ới 2ômm. 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 có 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. Có thể cho rằng dọc bờ sông Sài Gòn 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 thô 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 xói lở bờ sông.
III.3. dự báo biến đổi lòng dẫn theo ph−ơng pháp phân tích tài liệu không 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 sông Sài Gòn - 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 sông Sài Gòn khu vực bán đảo Thanh Đa tại hai thời điểm năm 1990 - 2004;
- Phân tích biến đổi đ−ờng bờ, qua đó xác định phạm vi bồi xói 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 có 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 sóng, trục đứng thể hiện phần trăm năng l−ợng điện từ phản xạ). Điều này cho phép viễn thám có thể xác định hoặc phân tích đ−ợc đặc điểm của lớp phủ thông qua việc đo l−ờng phản xạ phổ.
Hình 3.30: Phổ phản xạ của thực vật, đất và n−ớc
Thực vật có 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 sóng). Đất cho sự phản xạ khá cao đối với hầu hết các vùng phổ, nh−ng n−ớc hầu nh− không phản xạ trong vùng hồng ngoại (hấp thụ hoàn toàn năng l−ợng sóng 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 phóng lên quỹ đạo vào năm 1972. Cho đến nay đã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat đã đ−ợc phóng lên quỹ đạo và dữ liệu đ−ợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới đ−ợc cung cấp từ 15 trạm thu phục vụ quản lý tài nguyên và giám sát môi
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của vệ tinh Landsat
Hình 3.31: Vệ tinh Landsat và một số thông số cơ bản
a. Quỹ đạo vệ tinh Landsat 4, 5, 6 và 7 đ−ợc đặc tr−ng bởi các thông số sau:
♦ Độ cao bay: 705 km, góc 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 có bộ cảm là ETM+ và có thêm kênh toàn 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 toàn 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 toàn 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 Toàn sắc : 0.4540.90 0,61m
Quỹ đạo vệ tinh Quickbird đ−ợc đặc tr−ng bởi các thông số sau: - Độ cao bay: 450 km, góc 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 sông 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 sông SG-ĐN sử dụng ảnh Landsat ETM+ độ phân giải không gian 30m (đa phổ) và 15m (toàn 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+ Toàn sắc, 2, 4, 5 04.05.2003 15 và 30 Landsat ETM+ Toàn 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 thông 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. Ngoài 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 không gian khi nắn chỉnh và cho việc trích thông 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 thông tin, từng khu vực đ−ợc tăng c−ờng độ t−ơng phản và độ nét nhằm tăng độ chính xác khi trích thông tin.
Các b−ớc chính nh− sau:
- Chọn vùng nghiên cứu: Khu vực cửa sông Sài Gòn - Đồng Nai, Thanh Đa;
- Số hoá 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 không gian các kênh đa phổ theo kênh toàn sắc (kênh 8 của ảnh Landsat 7 ETM+);
- Nắn chỉnh ảnh vệ tinh theo hệ thống l−ới chiếu của bản đồ nền;
- Trích thông 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 sông Đồng Nai - Sài Gòn (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 sông Đồng Nai - Sài Gòn cho thấy chỉ có vài đoạn thay đổi nhỏ nh− đ−ợc chỉ trong hình 3.32. Tại các vị trí số 1 và 3 có bị xói lở ở mức độ thấp; còn ở vị trí số 2 và 4 có 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 sông Sài Gòn đoạn bán đảo Thanh Đa
Đ−ờng bờ đoạn sông Sài Gòn 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 có nhiều thay đổi cả về bồi tụ lẫn xói lở (hình 3.34).
Trên kênh Thanh Đa có 3 đọan xói 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 còn có các điểm khác nh−ng mức độ nhỏ hơn và cần có dữ liệu chi tiết hơn nh− ảnh hàng không và ảnh vệ tinh độ phân giải cao hơn (1m hoặc d−ới 1m) để xác định.
Dọc sông Sài Gòn phía bắc bán đảo Thanh Đa có 2 điểm xói lở và 4 điểm bồi tụ (hình 3.36). Sau đoạn bán đảo thì trên sông Sài Gòn có các điểm xói lở phân bố phía bờ quận 2 (đối diện khu cảng, sau cầu Sài Gòn). Tại 3 vị trí này mức độ xói 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 sông Sài Gòn-Đồng Nai khu vực Cần Giờ từ 2002 đến 2004 không có những thay đổi lớn, đặc biệt về xói lở bờ sông.
Sông Sài Gòn khu vực bán đảo Thanh Đa từ 1989-1990 đến 2004 có những thay đổi xói lở và bồi tụ xen kẽ nhau. Về mặt qui mô thay đổi không lớn nh−ng do đoạn sông này tập trung nhiều công trình xây dựng ven bờ (nhà và các công trình khác) nên cần chú ý tại những điểm xói lở.
2. Kiến nghị
Tại khu vực Cần Giờ cần thiết phải có các ảnh có độ phân giải cao hơn mới có 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 không phát hiện đ−ợc.
Để đánh giá đúng diễn biến thay đổi đọan sông khu vực Thanh Đa cần có những t− liệu khác hỗ trợ nh− ảnh hàng không và ảnh vệ tinh có độ phân giải 1m hoặc d−ới 1m. Đặc biệt để đánh giá thay đổi theo thời gian một cách có hệ thống cần có những t−
iv.1.1. Giới thiệu mô hình toán MIKE 21C
Mô hình MIKE21C là mô hình hai chiều với hệ tọa độ l−ới cong cho phép mô phỏng chi tiết các yếu tố thủy lực và hình thái hai chiều, đặc biệt là có tính toán dòng chảy xoắn, là yếu tố thủy lực quan trọng trong tính toán xói bồi lòng dẫn. Lòng dẫn thay đổi có thể mô phỏng theo ph−ơng đứng (chiều sâu) và ph−ơng ngang (xói lở bồi lắng bờ sông). Mô hình MIKE 21C đ−ợc xây dựng dựa trên việc giải hệ ph−ơng trình Saint Vernant cho dòng chảy 2 chiều (h−ớng dọc và h−ớng ngang sông ), theo chiều sâu dòng 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 sông và sự vận động của đ−ờng bờ trong tính toán dòng chảy. Nó thực sự là một mô hình động học về hình thái sông. Đối với mô phỏng thời đoạn dài, những giả thiết về dòng đều đ−ợc chấp nhận. Đơn vị tính toán này đ−ợc ứng dụng để khảo sát sự thay đổi hình thái sông, bao gồm những tác động của các công trình trên sông nh− kè, đập mỏ hàn, đập dâng, mố trụ cầu và việc nạo vét lòng sông. Những nghiên cứu điển hình bao trùm khảo sát hình thái sông ngắn hạn, trung hạn, và dài hạn, từ hàng tuần cho đến hàng năm trên toàn bộ các nhánh sông dài từ 5 đến 100 km.
Mô hình gồm 3 mô đun chính: mô đun tính thuỷ lực, mô đun tính bùn cát và mô đun tính toán hình thái. Ngoài ra còn nhiều mô đun nhỏ mô phỏng các công trình sông, bãi giữa...
Nh−ợc điểm của mô hình này là : (1) yêu cầu số liệu dùng để hiệu chỉnh mô hình t−ơng đối cao về tr−ờng phân bố vận tốc hai chiều, về dòng chảy xoắn, tốc độ xói lở bờ (2) yêu cầu dung l−ợng của máy tính là khá lớn, tùy thuộc vào mức độ chi tiết cần phải mô phỏng.
1. Tổng hợp l−ới cong
Phiên bản chuẩn của mô hình MIKE 21 dựa trên l−ới tính toán hình chữ nhật. Đối với việc mô phỏng vùng biển mở và phần lớn những ứng dụng vùng bờ, vùng cửa sông, những l−ới nh− vậy cho độ chính xác vừa đủ. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng trong sông, yêu cầu phải có sự mô phỏng chính xác đ−ờng biên và điều đó đòi hỏi việc
sử dụng l−ới cong hoặc l−ới phi cấu trúc. L−ới cong có những −u điểm v−ợt trội so với l−ới phi cấu trúc ở điểm sơ đồ tính toán 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, mô phỏng đ−ờng bao tốt hơn và do đó kết quả tính toán có độ chính xác cao hơn. Trong mô hình l−ới cong, b−ớc thời gian dài hơn có thể đ−ợc sử dụng và độ phân giải của đ−ờng dòng chảy đ−ợc cải thiện nhiều hơn bởi vì đ−ờng l−ới luôn bám sát theo đ−ờng dòng chảy. Và cuối cùng, khi chạy mô 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 có đ−ợc từ việc giải hệ ph−ơng trình:
(4.1)
Trong đó:
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 ô l−ới theo ph−ơng s và độ dài ô l−ới theo ph−ơng n. Hàm này đ−ợc xác định nh− sau:
(4.2)