- Tăng gấp đôi số lƣợng các khu vực khô hạn kể từ năm 1970.
1.4.2. Các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của đới bờ biển
1.4.2.1. Phương pháp chỉ số dễ bị tổn thương của bờ biển do mực nước biển dâng
Phƣơng pháp Chỉ số dễ bị tổn thƣơng của đới bờ biển đối với mực nƣớc biển dâng (Coastal Vulnerability index for sea level rise – CVIslr) do Ozyurt (2007) phát triển nhằm tính chỉ số CVI đối với từng tác động do mực nƣớc biển dâng gây ra. Theo đó, phƣơng pháp này xác định chỉ số CVI tổng hợp thơng qua 5 nhóm chỉ số phụ, trong đó mỗi nhóm chỉ số xác định một tác động gây ra do mực nƣớc biển dâng gồm: xói lở bờ biển, nƣớc dâng do bão, ngập nƣớc thƣờng xuyên, xâm nhập mặn vào dòng chảy mặt và xâm nhập mặn vào nƣớc ngầm. Các chỉ số phụ đƣợc xác định bằng cách đánh giá bán định lƣợng cho các nhân tố tự nhiên và nhân sinh có ảnh hƣởng đến nó. Nguyên mẫu phƣơng pháp áp dụng cho đồng bằng Goksu (Thổ Nhĩ Kỳ) sử dụng 12 nhân tố tự nhiên và 7 nhân số nhân sinh [35]. Do khu vực nghiên cứu nằm trên phần cuối của đồng bằng Tuy Hịa cũng có các đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội tƣơng đồng với đồng bằng Goksu nên việc áp dụng công thức nguyên mẫu sẽ không xảy ra sai số lớn.
Phƣơng pháp CVIslr có cơng thức tính nhƣ sau: - Đối với chỉ số CVI thành phần (CVIimpact)
Trong đó: PP = Physical Parameter = các tham số tự nhiên
HP = Human Influence Parameter = các tham số nhân sinh n, m – số lƣợng tham số tự nhiên và nhân sinh
Wn, Wm – trọng số của mỗi tham số
CVIa = chỉ số CVI thành phần nhỏ nhất lý thuyết (tƣơng đƣơng khi tất cả các tham số là bằng 1).
Trƣờng hợp CVIa đƣợc tính nhƣ sau:
Trong trƣờng hợp ứng dụng ở khu vực nghiên cứu, tƣơng tự với vùng đồng Goksu, chỉ số CVI thành phần có 5 chỉ số tƣơng ứng với 5 tác động chính của mực
nƣớc biển dâng đến đới bờ biển. Khi đó chỉ số CVIslr tồn khu vực đƣợc tính nhƣ sau:
Phƣơng pháp CVI(slr) đƣợc Ozyurt (2010) cập nhật, bổ sung các giá trị trọng số cụ thể cho từng tham số, trong đó cũng có bổ sung trọng số cho chính từng tác động, cụ thể nhƣ sau:
Bảng 1.7. Trọng số các tác động do mực nước biển dâng [37]
Tác động Trọng số Xói lở bờ biển 0.36 Nƣớc dâng do bão 0.18 Ngập nƣớc thƣờng xuyên 0.13 Xâm nhập mặn vào nƣớc ngầm 0.16 Xâm nhập mặn vào nƣớc mặt 0.17
Nhƣ vậy chỉ số CVI(slr) tổng cho tồn khu vực nghiên cứu lúc đó sẽ đƣợc tính nhƣ sau:
n
Trong đó CVIimpactn là chỉ số CVI phụ tính cho tác động n; Wn là trọng số cho tác động n.
Quy trình đánh giá cho điểm từng tham số đƣợc thực hiện nhƣ sau. a – Các tham số điều kiện tự nhiên của khu vực [35]:
Mực nước biển dâng (P1): đại diện cho tốc độ dâng tƣơng đối của mực nƣớc biển
địa phƣơng tại khu vực nghiên cứu. Sự dao động lên của nƣớc biển tại mỗi khu vực không chỉ do dao động mực nƣớc đại dƣơng thế giới mà còn liên quan đến các hoạt động kiến tạo nâng sụt của móng địa phƣơng, cũng nhƣ phải tính đến các dao động mực nƣớc cục bộ gây ra do sóng, dịng chảy, thủy triều…
Địa mạo (P2): đại diện cho các đặc điểm địa chất, địa hình của khu vực nghiên
nhằm thể hiện tính bền vững của địa hình trƣớc các nhân tố động lực. Tham số đƣợc đánh giá cho điểm dựa trên khả năng tồn tại của các dạng địa hình trƣớc quá trình xói lở. Thang điểm cho tham số theo nghiên cứu của USGS (2000) nhƣ sau: (1) vách đá và bờ biển dạng fjord/fiard; (2) mũi đá ven biển; (3) thềm mài mòn trên đá gốc, bãi biển băng hà và thềm lũ tích; (4) bãi biển cấu tạo cuội sỏi, cửa sơng hình
phễu, lagoon và (5) bãi biển barrier, cấu tạo từ cát sạn trở xuống, đầm lầy nƣớc mặn, bãi triều lầy, đồng bằng delta, rừng ngập mặn, rạn san hô.
Độ dốc bờ biển (P3): tham số cho biết về nguy cơ ngập của khu vực nghiên cứu
và mức độ giật lùi của đƣờng bờ (khu vực có độ dốc thấp thì tốc độ đƣờng bờ di chuyển về phía bờ nhanh hơn). Tham số đƣợc đánh giá theo thang điểm của Woodroffe (2002) nhƣ sau: (1) >10%; (2) 5 –10%; (3) 3–5%; (4)2–3% và (5) dƣới 2%.
Độ cao sóng (P4): đại diện cho mức năng lƣợng của sóng cũng nhƣ khả năng di
chuyển bồi tích dọc bờ và khả năng ngập do bão. Các mức điểm đánh giá cho tham số (Ergin and Ozhan, 1986) nhƣ sau: (1) sóng cao dƣời 0,5m; (2) 0,5–3m; (3) 3–6m, (4) 6–8m; (5) trên 8m. Tuy nhiên trong nghiên cứu này sẽ sử dụng thang điểm của USGS cho tham số độ cao sóng, tƣơng ứng với các mức (1) dƣới 0,55m; (2) 0,55– 0,85m; (3) 0,85–1,05m; (4) 1,05–1,25m; (5) trên 1,25m.
Cán cân bồi tích (P5): đại diện cho xu hƣớng dịch chuyển chung của đƣờng bờ với các mức bồi tụ - cân bằng – xói lở, từ đó cho thấy trạng thái chung của đƣờng bờ trong mối quan hệ với nguy cơ tổn thƣơng. Điểm cho tham số này đƣợc đánh giá bởi xu hƣớng biến động chung của đƣờng bờ, bao gồm (1) trên 50% đoạn bờ bồi tụ; (2) 10–30% đoạn bờ bồi tụ; (3) dƣới 10% đoạn bờ bồi tụ hoặc xói lở; (4) 10-30% đoạn bờ xói lở; (5) trên 50% đoạn bờ xói lở.
Dao động triều trung bình (P6): tham số đại diện cho các tác động do ngập nƣớc
thƣờng xuyên hay tạm thời, bao gồm nƣớc dâng do bão và xâm nhập mặn vào nƣớc mặt. Thang điểm đánh giá nhƣ sau: (1) dao động triều trên 6m; (2) 4,1–6m; (3) 2– 4m; (4) 1–1,9m và (5) dƣới 1m.
Chiều sâu xâm nhập mặn vào nước ngầm (P7): tham số thể hiện tình trạng xâm nhập mặn vào nƣớc ngầm. Thang điểm cho tham số (Chachadi, 2003) nhƣ sau: (1) trên 1000m; (2) 700–1000m; (3) 400–700m; (4) 100–400m và (5) dƣới 100m.
Tầng chứa nước ngầm (P8): trong tự nhiên, tầng chứa nƣớc ngầm đƣợc phân ra 3
loại là có áp, khơng áp và áp nhẹ liên quan đến các đặc điểm địa chất chứa nó, từ đó ảnh hƣởng đến khả năng xâm nhập của nƣớc mặn. Thang điểm áp dụng cho tham số này tƣơng ứng có (1) nƣớc có áp nhẹ; (3) nƣớc có áp và (5) nƣớc không áp.
Hệ số thấm (P9) : tham số đại diện cho khả năng di chuyển của nƣớc trong các tầng đất đá. Thang điểm cụ thể (theo Chachadi, 2003) nhƣ sau: (1) 0-12m/ngày đêm; (2) 12–28m/ngày đêm; (3) 28–41m/ngày đêm; (4) 41–81m/ngày đêm; (5) trên 81m/ngày đêm.
Độ sâu mực nước ngầm trên mực nước biển (P10): tham số đại diện cho khả năng
áp suất thủy tĩnh đẩy ngƣợc lƣỡi nƣớc mặn. Thang điểm cụ thể (theo Chachadi, 2003) nhƣ sau: (1) trên 2m; (2) 1,25–2m; (3) 0,75–1,25m; (4) 0–0,75m; (5) thấp dƣới 0m (thấp hơn mực nƣớc biển).
Lưu lượng nước trên sông (P11): tham số đại diện cho năng lƣợng dòng chảy rối
trên sông. Thang điểm cụ thể (theo Bashar and Hossain – 2006) nhƣ sau: (1) trên 500m3/s; (2) 250–500m3/s; (3) 150–250m3/s; (4) 50–150m3/s; (5) dƣới 50m3
/s.
Độ sâu dòng chảy (P12): tham số thể hiện liên hệ vận tốc dòng chảy nƣớc ngọt tại
cuối dòng với lƣu lƣợng nƣớc. Thang điểm cụ thể nhƣ sau: (1) dƣới 1m; (2) 1-2m; (3) 2-3m; (4) 3-5m; (5) >5m.
b - Các tham số nhân sinh
Suy giảm bồi tích (H1): tham số đại diện cho tỉ lệ bồi tích bị giữ lại do can thiệp
của con ngƣời lên dòng chảy sông thông qua hệ thống các đập, hồ chứa nƣớc và khai thác cát vùng bờ và biển nông ven bờ. Tham số này tính bằng tỉ lệ bồi tích hiện tại so với tỉ lệ bồi tích tự nhiên của dịng chảy, theo đó tỉ lệ này càng nhỏ thì mức độ ảnh hƣởng đến cán cân bồi tích vùng ven biển càng lớn. Thang điểm cụ thể theo EUROVISION (2004) nhƣ sau: (1) trên 80%; (2) 60–80%; (3) 40–60%; (4) 20– 40%; (5) dƣới 20%.
Chế độ dòng chảy (H2): Tham số đại diện cho tỉ lệ tác động của con ngƣời lên dịng chảy sơng thơng qua việc xây dựng các cơng trình thủy lợi, thủy điện hay bất kì cơng trình nào mang tính chỉnh trị dịng sơng. Thang điểm cho tham số gồm 3 mức: (1) không bị ảnh hƣởng; (3) ảnh hƣởng trung bình và (5) ảnh hƣởng mạnh (Bảng 1.8)
Các cơng trình ven biển (H3): tham số thể hiện tỉ lệ các đoạn bờ có cơng trình khơng bao gồm cơng trình bảo vệ bờ biển. Thang điểm cho tham số lấy theo nghiên
cứu của EUROVISION (2004) gồm các mức (1) dƣới 5%; (2) 5–20%; (3) 20–30%; (4) 30–50% và (5) trên 50%.
Bảng 1.8. Đánh giá tác động thay đổi chế độ dịng chảy [35] Tính phân mảnh (dịng chính + phụ lưu) Chế độ dịng chảy (%) Không bị ảnh hƣởng Ảnh hƣởng trung bình Ảnh hƣởng mạnh 0 + 0 0 0 + 1 ≤ 2 > 2 0 + 2 ≤ 1 > 1 1 + 0 ≤ 30 > 30 1 + 1 ≤ 25 > 25 1 + 2, 2 + 0 ≤ 20 > 20 2 + 1 ≤ 15 > 15 2 + 2, 3 + 0 ≤ 10 > 10 3 + 1 ≤ 5 > 5 3 + 2, 4 + 0, 1, 2 ≥ 0
Khai thác nước ngầm (H4): Tham số thể hiện tỉ lệ khai thác, sử dụng nƣớc ngầm
hàng năm so với trữ lƣợng nƣớc ngầm. Thang điểm cho tham số này lấy theo chỉ số bền vững nƣớc ngầm (Groundwater sustainability indicators) của UNDP (2003) [40] nhƣ sau (1) dƣới 20%; (2) 20–30%; (3) 30–40%; (4) 40–50% và (5) trên 50%.
Hiện trạng sử dụng đất (H5): tham số thể hiện mức độ sử dụng đất đai trong khu
vực, qua đó chỉ thị áp lực khai thác, sử dụng lên tài nguyên nƣớc ngầm. Hoạt động nông nghiệp đƣợc coi là nhóm ngành kinh tế gây áp lực lên nƣớc ngầm nhiều nhất. Nhóm ngành cơng nghiệp và khai thác sử dụng dân dụng đƣợc coi là loại hình gây áp lực đứng thứ hai đối với tài nguyên nƣớc ngầm. Thang điểm cụ thể cho tham số nhƣ sau: (1) khu vực bảo tồn; (2) đất hoang; (3) khu dân cƣ; (4) khu công nghiệp; (5) canh tác nông nghiệp. Tuy nhiên do đặc điểm kinh tế khu vực nghiên cứu, nông nghiệp chủ yếu là canh tác lúa nƣớc và một phần nuôi trồng thủy hải sản nên phụ thuộc vào nguồn nƣớc mặt nhiều hơn, trong khi áp lực của thành phần cơng nghiệp có phần giảm nhẹ hơn. Vì vậy thang điểm cho tham số này có điều chỉnh nhƣ sau: (4) canh tác nơng nghiệp và (5) khu cơng nghiệp.
Suy giảm phịng hộ tự nhiên (H6): tham số thể hiện hiện trạng các giải pháp phịng hộ tự nhiên (ví dụ hệ thống đụn cát, đầm phá hay đất ngập nƣớc) dọc bờ
biển. Tham số đƣợc đánh giá bằng tỉ lệ các khu vực còn nguyên vẹn/bảo tồn tốt vào thời điểm đánh giá so với trong quá khứ. Thang điểm cụ thể nhƣ sau: (1) trên 80%, (2) 60-80%, (3) 40–60%; (4) 20-40% và (5) dƣới 20%.
Hệ thống cơng trình bảo vệ bờ biển (H7): tham số thể hiện tỉ lệ phần đƣờng bờ có
cơng trình bảo vệ biển nhƣ đê biển, tƣờng, kè chắn sóng. Thang điểm cụ thể là (1) trên 50% đoạn bờ; (2) 30–50%; (3) 20–30%; (4) 5–20% và (5) dƣới 5%.
Các tham số ảnh hƣởng đến tính dễ bị tổn thƣơng nói trên đƣợc phân thành vào các nhóm tác động cục bộ nhƣ sau:
Bảng 1.9. Tác động của mực nước biển dâng đến đới bờ [37]
Tác động Tham số tự nhiên Trọng số Tham số nhân sinh Trọng số
Xói lở bờ biển Tốc độ dâng mực nƣớc biển 0,09 Suy giảm bồi tích 0,40
Địa mạo 0,17 Chế độ dòng chảy 0,13
Độ dốc bờ biển 0,11 Cơng trình ven biển 0,20
Độ cao sóng 0,18 Suy giảm phòng hộ tự nhiên 0,12
Dao động triều 0,37 Cơng trình bảo vệ bờ biển 0,15
Bồi tích 0,08
Nước dâng do bão
Tốc độ dâng mực nƣớc biển 0,08 Cơng trình ven biển 0,32
Độ dốc bờ biển 0,18 Suy giảm phòng hộ tự nhiên 0,48
Độ cao sóng 0,57 Cơng trình bảo vệ bờ biển 0,20
Chênh lêch triều 0,16
Ngập nước
thường xuyên
Tốc độ dâng mực nƣớc biển 0,35 Suy giảm phòng hộ tự nhiên 0,64
Độ dốc bờ biển 0,47 Cơng trình bảo vệ bờ biển 0,36
Dao động triều 0,18
Xâm nhập
mặn vào nước ngầm
Tốc độ dâng mực nƣớc biển 0,04 Sử dụng nƣớc ngầm 0,70
Chiều sâu xâm nhập mặn 0,09 Hiện trạng sử dụng đất 0,30
Tầng chứa nƣớc ngầm 0,60 Độ thấm nƣớc 0,08 Độ sâu mực nƣớc ngầm 0,19 Xâm nhập mặn vào nước mặt
Tốc độ dâng mực nƣớc biển 0,12 Chế độ dòng chảy 0,72
Dao động triều 0.09 Cơng trình ven biển 0,34
Độ sâu dòng chảy 0,34 Hiện trạng sử dụng đất 0,14
Lƣu lƣợng nƣớc 0,45
1.4.2.2. Phương pháp Chỉ số dễ bị tổn thương của bờ biển (CVI)
Phƣơng pháp Chỉ số dễ bị tổn thƣơng của bờ biển (Coastal Vulnerability Index – CVI) do Gornitz (1991) phát triển nhằm xác định các khu vực nằm trong nguy cơ bị xói lở bờ biển và các biến cố thời tiết tạm thời/vĩnh viễn nhƣ lũ, bão… Theo đó, một khu vực có các đặc điểm gồm địa hình thấp, cấu tạo từ các vật liệu bở rời,
đƣờng bờ biển có xu hƣớng di chuyển về phía lục địa, có đặc điểm trƣờng năng lƣợng sóng và thủy triều cao sẽ có chỉ số tổn thƣơng cao, đồng nghĩa với dễ bị tổn thƣơng hơn các khu vực khác.
Phƣơng pháp CVI nguyên gốc sử dụng 7 tham số đại diện cho đặc trƣng tự nhiên của bờ biển gồm (x1) độ cao trung bình, (x2) dao động mực nƣớc biển địa phƣơng, (x3) đặc điểm địa chất, (x4) đặc điểm địa mạo, (x5) tốc độ dịch chuyển bờ biển (trung bình), (x6) độ cao sóng cực đại, (x7) dao động triều trung bình.
Cơng thức CVI về cơ bản có dạng:
Cơng thức CVI nguyên gốc dựa trên giá trị căn bậc hai của trung bình nhân các nhân tố ảnh hƣởng đến bờ biển, vì vậy có thể thay đổi các tham số dựa trên mục tiêu nghiên cứu. Nhằm mục đích đơn giản q trình đánh giá để áp dụng cho đa số đánh giá ở nhiều cấp độ từ cấp khu vực đến địa phƣơng, Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) đã thực hiện biến đổi công thức (1) sử dụng 6 tham số đơn giản hơn gồm có (a) địa mạo, (b) tốc độ dịch chuyển bờ biển, (c) độ dốc bờ biển, (d) tốc độ dâng nƣớc biển tƣơng đối, (e) độ cao sóng trung bình và (f) dao động triều trung bình. Cơng thức CVI (1) biến đổi nhƣ sau:
Đối với khu vực nghiên cứu là đới bờ biển phía nam tỉnh Phú Yên, dựa trên những đặc điểm tự nhiên và các tài liệu sẵn có thì việc sử dụng cơng thức (2) vào đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng đƣợc cho là phù hợp với mục tiêu ban đầu đặt ra.
Trong công thức (2), mỗi tham số đại diện cho một đặc trƣng tự nhiên của đới bờ biển sẽ đƣợc đánh giá bán định lƣợng và cho điểm từ 1 – 5. Nhƣ vậy giá trị CVI lý thuyết của khu vực sẽ dao động từ 0,4 – 51 tƣơng ứng với mức khơng bị tổn thƣơng (<6,37) tới cực kì dễ bị tổn thƣơng (37-51). Trên thực tế do các mức giá trị này rất khó đạt đƣợc nên kết quả CVI cụ thể sẽ đƣợc phân bố theo đƣờng cong tích lũy để xác định các khoảng giá trị tƣơng ứng với 4 mức tổn thƣơng là Thấp – Trung Bình – Cao – Rất Cao.
Chƣơng 2