Trong hầu hết trường hợp có thể quan sát thấy hai mực bãi bồi dọc theo lịng sơng là: bãi bồi cao - chỉ bị nước lũ tràn ngập vài năm một lần, hoặc thậm chí, mấy chục năm một lần; bãi bồi thấp - bị nước lũ tràn ngập hằng năm và bao giờ cũng hẹp hơn bãi bồi cao. Bề mặt bãi bồi thấp thường xun bị dịng sơng tái trầm tích, nên có tuổi trẻ hơn aluvi của bãi bồi cao.
b. Đê cát ven lịng sơng
Bãi cát ven lịng sơng có dạng bán nguyệt, phát triển ở phần lồi của bờ sơng. Cứ mỗi mùa lũ nó lại được bồi thêm một bậc nhỏ hình lưỡi liềm lấn sâu vào lịng sơng. Các đê cát ven bờ được tạo thành sau mỗi kì nước lũ (tức là những bậc nhỏ được nhắc
tới ở trên) bắt đầu chồng phủ lên nhau. Do vậy mà các đê cát ở vị trí đó mỗi năm một cao thêm và có thể đạt tới độ cao của nước lũ lớn nhất. Những đê cát ven lịng sơng có vị trí và độ cao như vậy được gọi là đê thiên nhiên. Khi đê cát ven lịng sơng đã tương đối cao thì quá trình bồi đắp tiếp theo tăng tốc độ khá nhanh, bởi vì khi nước lũ tràn qua đê cát, tốc độ dòng chảy bị giảm đi rất đột ngột. Tại đây, trước hết tích tụ những hạt vụn cỡ lớn nhất. Quá trình này lại được thúc đẩy thêm do lớp thực vật bắt đầu phát triển mạnh ở đây làm cản trở dịng chảy và tăng cường độ tích tụ.
Hình 1.13: Gờ cao ven lịng (đê thiên nhiên) và hồ móng ngựa
c. Hồ móng ngựa: là các hồ sót lại sau hiện tượng cắt cổ khúc uốn của quá trình
uốn khúc lịng sơng. Ở chỗ cổ khúc uốn vừa bị cắt đứt, xuất hiện đoạn lịng sơng mới thẳng và dốc hơn, vì vậy, đáy của nó bị xâm thực mạnh hơn, nhiều nước chảy qua hơn so với lịng sơng cũ. Dần dần, nó trở thành lịng sơng chính, cịn lịng sơng cũ bị bồi lấp dần, thậm chí bị lấp kín hai đầu rồi trở thành lịng sơng chết gọi là hồ móng ngựa.
1.3. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu lịng sơng cổ tại thành phố Hà Nội
Do vị trí địa lý và tiềm năng to lớn, đồng bằng châu thổ sơng Hồng nói chung và khu vực Hà Nội nói riêng là nơi được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học từ lâu đời. Tuy nhiên, việc nghiên cứu thực sự khoa học và hệ thống chỉ vào đầu thế kỷ XX. Có thể nói cho tới thời điểm này, đồng bằng Sông Hồng là một trong những nơi
Trước mùa lũ
Trước mùa lũ
được nghiên cứu kỹ nhất cả nước. Với vị thế của sông Đáy, sông Nhuệ trong quá khứ cũng như hiện nay, đây đều là những con sông quan trọng, được sự chú ý của nhiều nhà khoa học và các nhà quản lý, quy hoạch thủ đô Hà Nội. Ngay từ thời Lý Công Uẩn, ông đã chọn khu vực nội thành Hà Nội làm kinh đô với sự hội tụ đủ các điều kiện về tự nhiên, con người tại nơi đây. Hoàng thành Thăng Long được chọn làm kinh đô nằm ở ngã ba sông Tô – Nhị, “tiện hướng nhìn sơng, tựa núi, địa thế rộng mà bằng, đất đai cao mà thống” (theo “Chiếu rời đơ” của Lý Cơng Uẩn, năm 1010). Qua đó, chúng ta cũng có thể nhận thấy sự chú ý tới điều kiện tự nhiên, sông nước nơi đây đã được chú ý từ lâu đời. Để nhận rõ được đặc điểm và xu hướng biến động của các dịng sơng, cần phải phân tích các tài liệu chung về khoa học Trái đất như địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn,… [7]
Xét theo tiến trình của lịch sử, có thể chia thành hai thơì kỳ nghiên cứu với quy mơ và tính chất khác hẳn nhau: thời kỳ trước và thời kỳ sau năm 1954.
1.3.1. Thời kỳ trước năm 1954
Trước năm 1954, công việc nghiên cứu trong khu vực đều do người Pháp tiến hành, các nghiên cứu mới chỉ ở các bước sơ bộ. Khu vực nghiên cứu là một phần của đồng bằng châu thổ sơng Hồng rộng lớn, các cơng trình nghiên cứu về địa chất - địa lý chỉ tập trung vào các thực thể của đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh nghiên cứu địa lý, địa chất khu vực Đông Dương. Các kết quả mới chỉ được đề cập tới trong cơng trình đo vẽ bản đồ địa chất 1 : 500 000 của Dusault L. (1930), cơng trình của Fromaget J. và cơng trình của Gourou P.
Vào năm 1926, Chassigneat đã nghiên cứu, đưa ra nhận định về sự chìm lún của châu thổ ở phía bắc và nâng lên ở phía nam sau đó, quan điểm này được Formage ủng hộ do ơng đã tìm được chứng cứ về sự vắng mặt của các bậc thềm aluvi cao do chuyển động lún chìm ở khu vực phía Bắc đồng bằng. Đặc biệt thời gian này các nhà địa chất Pháp đã phân chia một cách khái quát và sơ bộ các thành tạo aluvi cổ và hiện đại của đồng bằng châu thổ sông Hồng trên bản đồ địa chất tồn Đơng Dương tỷ lệ 1:500.000. Đến năm 1936 Gvurov với tác phẩm "Những người nông dân châu thổ Bắc Bộ" của
mình đã bước đầu đánh giá được đặc điểm địa mạo, tân kiến tạo tương đối chi tiết và bước đầu phân định được ranh giới của vùng đồng bằng cho dù là chưa thật hợp lý vì ơng chỉ dựa vào bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ nhỏ 1:500.000, đường đồng mức 25m trên bản đồ địa hình và các đặc tính canh tác phát triển nơng nghiệp của người dân mà chưa chú ý tới sự tồn tại của các bậc thềm sông cổ ở cao hơn.
Mặc dù còn ở mức độ sơ bộ, song có thể nói các cơng trình nghiên cứu của người Pháp về khu vực đồng bằng Sông Hồng là cơ sở ban đầu giúp cho chúng ta phát triển nghiên cứu sau này.
1.3.2. Thời kỳ sau 1954
Từ sau năm 1954, đồng bằng Sông Hồng được nghiên cứu ngày càng tỷ mỷ chi tiết, ban đầu là do các chun gia Liên Xơ cũ và sau đó là các cán bộ Việt Nam thực hiện. Các bản đồ địa chất và khoáng sản khu vực lần lượt được đo vẽ ở tỷ lệ 1:200000 rồi ở tỷ lệ 1: 50 000. Đi kèm với nó là các bản đồ địa mạo, địa chất thuỷ văn, địa chất cơng trình tỷ lệ tương ứng lần lượt ra đời.
Về mặt địa tầng các trầm tích trẻ bở rời Đệ tứ mà các tác giả người Pháp đã nêu ra ở giai đoạn trước thì đến giai đoạn này lại được xem xét và phân chia một cách chi tiết hơn. Điều này có thể thấy trong các cơng trình của Golovenok V.K. và Lê Văn Chân, Nguyễn Đức Tâm [1968], Hồng Ngọc Kỷ [1973], Vũ Đình Chỉnh (1977), Trần Nghi [2004], Ngơ Quang Tồn [1989] v.v. Bằng hàng loạt các phương pháp tiếp cận hiện đại, khối lượng, thành phần, nguồn gốc và tuổi của các thể địa chất trong khu vực ngày một rõ ràng hơn, bức tranh tiến hoá địa chất trong khu vực ngày càng chi tiết cụ thể hơn. Tuy nhiên số liệu phân tích tuổi tuyệt đối khơng có nhiều làm hạn chế bớt phần nào các kết quả nghiên cứu nói trên.
Khu vực cũng đã được nghiên cứu dưới góc độ các chuyên ngành địa chất khác như : kiến tạo, địa chấn, địa vật lý, địa hố, trầm tích... v.v. Sự tái hoạt động của đứt gãy sâu Sông Hồng trong Kainozoi đã thu hút khá nhiều học giả trong và ngoài nước thuộc nhiều chuyên sâu địa chất khác nhau tới quan tâm nghiên cứu. Dần dần ngày càng có nhiều cơng trình nghiên cứu chuyên sâu về khu vực. Bên cạnh đó cũng xuất
hiện ngày càng nhiều cơng trình có tính chất ứng dụng góp phần vào việc khai thác, bảo vệ tài nguyên, sử dụng lãnh thổ, phát triển khu vực.
Về mặt địa mạo, khu vực đồng bằng Sông Hồng cũng đã được nhiều người quan tâm nghiên cứu. Đồng hành với các loạt bản đồ địa chất, các loạt bản đồ địa mạo được ra đời ở tỷ lệ 1:200 000 và 1:50 000. Xuất hiện nhiều cơng trình nghiên cứu khác như : của Huỳnh Ngọc Hương và Nguyễn Đức Chính (1960), Lê Bá Thảo (1964), Đỗ Tuyết (1968), Nguyễn Đức Tâm (1976, 1981), Đào Đình Bắc, Nguyễn Vi Dân (1988), Vũ Văn Phái (2006,)... v.v.
Trong thời gian gần đây xuất hiện ngày càng nhiều cơng trình nghiên cứu chuyên đề mang tính ứng dụng cho khu vực nhằm giải quyết các vấn đề bức xúc của thực tiễn như: các vấn đề sử dụng đất, xây đào thuỷ lợi, quản lý lãnh thổ, các vấn đề về xói lở đường bờ, bồi lấp luồng lạch giao thơng thuỷ, tìm kiếm khống sản trong khu vực.
Đối với nghiên cứu biến động lịng sơng, các báo cáo đã được công bố trước đây chủ yếu tập trung vào sông Hồng và sông Đáy. Đặc biệt với nghiên cứu biến động và khơi phục hệ thống lịng cổ Hồng, các nhà khoa học như GS. Trần Nghi, PGS. Đặng Văn Bào, đồn địa chất Hà Nội (2003) về q trình biến đổi dịng sơng Hồng trong giai đoạn Holocen muộn … hay những báo cáo về nghiên cứu biến động lịng sơng của Nguyễn Thị Hồng Anh về sơng Hồng trong giai đoạn Holocen và Pleistocen (2009) và rất nhiều các báo cáo khác. Tuy nhiên các báo cáo chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu lịng cổ tại các con sơng Hồng và sơng Đáy.
Nghiên cứu, khôi phục lịng cổ sơng Đáy và đới biến động của con sông này hiện nay vẫn chưa được rõ ràng. Bên cạnh đó, hệ thống lịng cổ và đới biến động của sơng Nhuệ vẫn cịn là một câu hỏi của nhiều nhà khoa học cũng như các nhà sử học trong cơng tác tìm kiếm khảo cổ,… bởi đây là khu vực bị q trình đơ thị hóa làm biến mất nhiều dấu tích của q trình biến đổi dịng sơng. Đồng thời, các báo cáo đều chỉ dựa trên các chỉ tiêu còn hiện hữu trên ảnh để giải đốn các yếu tố lịng cổ hay các yếu tố đơn lẻ, chưa có sự kết hợp nhiều chỉ tiêu để khơi phục một cách chính xác các lịng cổ trong khu vực này.
1.4. Cơ sở dữ liệu và các phƣơng pháp nghiên cứu
1.4.1. Cơ sở dữ liệu
Các tài liệu bản đồ, ảnh khu vực Hà Nội trong báo cáo bao gồm:
- Ảnh Landsat gồm 7 kênh, độ phân giải 30m, chụp vào các năm 1989, 1994, 1996, 1999, 2000, 2005, 2007, 2009 được hiệu chỉnh về hệ toạ độ UTM, lưới chiếu WGS84, múi 48N.
- Bản đồ địa hình được thành lập vào
+ Năm 1971, tỷ lệ 1: 50 000, nắn chỉnh về hệ toạ độ HN72
+ Năm 2007, tỷ lệ 1: 25 000 và 1: 50 000, nắn chỉnh về hệ toạ độ VN2000. - Bản đồ ảnh năm 1873 do người Pháp thành lập, tỷ lệ 1: 12 500
- Các bản đồ liên quan bao gồm: bản đồ hành chính các năm 1980, 1991 và 2008, bản đồ địa chất, bản đồ địa mạo, bản đồ ngập lụt, hệ thống đê, sử dụng đất, phân bố dân cư… của thành phố Hà Nội mới.
1.4.2. Các phương pháp nghiên cứu
1.4.2.1. Phương pháp kết hợp nghiên cứu địa mạo và công nghệ viễn thám - GIS trong đánh giá biến đổi lịng sơng trong đánh giá biến đổi lịng sơng
Công nghệ viễn thám và GIS đang ngày càng phát triển và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, trong đó có khoa học địa mạo. Các ảnh viễn thám trở thành nguồn tài liệu quý giá, mang lại độ chính xác và hiệu quả cao trong công tác nghiên cứu, đo vẽ địa hình.
Đối với nghiên cứu lịng sơng cổ, thơng qua các phép phân tích, xử lý ảnh, có thể làm nổi rõ được các đối tượng, như các dải trũng ngập nước, hồ móng ngựa…, giúp các nhà địa mạo có được những thơng tin ban đầu về sự phân bố của hệ thống các lịng sơng cổ. Tuy nhiên, theo nguyên lý, ảnh viễn thám chỉ giúp nhận biết hay tách được thông tin về các đối tượng hiện nay còn đang tồn tại và hiển thị rõ ràng. Việc giải đốn cũng gặp khó khăn bởi các dải đất trũng thấp thường dễ bị lẫn với các đối tượng có biểu hiện tương tự do yếu tố sử dụng đất. Việc nhận biết các lịng cổ càng khó khăn
hơn khi chúng bị các yếu tố nhân sinh che lấp. Để giải quyết vấn đề, cần phải có sự kết hợp của các thông tin địa mạo và trầm tích để kiểm chứng và tái hiện lại được chúng.
Ảnh 1.14: Dấu vết các các dải trũng và các gờ cao ven lòng trên ảnh viễn thám
Việc xác định các lịng sơng cổ dựa trên tư liệu ảnh viễn thám và GIS được thực hiện trên cơ sở sự hiểu biết về phổ phản xạ của các đối tượng trên ảnh, đặc biệt là phổ phản xạ của nước và các vùng đất có độ ẩm cao,…:
- Đối với các bề mặt tích tụ aluvi hiện đại, các khu vực như bãi bồi giữa sông, bãi bồi thấp hay các tích tụ aluvi - đầm hồ có những dấu hiệu nhận biết rõ ràng trên ảnh. Các bãi nổi cao giữa sơng thường nằm giữa, dọc theo lịng sơng, là bề mặt thay đổi thường xuyên, có tơn ảnh sáng bởi vật liệu của bãi chủ yếu là cát, khả năng phản xạ tốt. Các tích tụ aluvi - đầm hồ thường xuất hiện ngồi đê, thường có tơn màu xám đen do tích tụ này thực chất là những dải trũng, dấu vết để lại do hoạt động của sơng và đang được lầy hố bởi các vật liệu mịn, vật liệu hữu cơ….
- Đối với các bề mặt tích tụ cổ, chúng đã bị biến đổi nhiều bởi các quá trình địa mạo, cũng thường là nơi tập trung dân cư, vườn tược… nên rất dễ bị nhầm lẫn. Trên ảnh là những ô vuông nhỏ, sáng màu xen kẽ các chẫm sẫm màu, rất khó phân biệt với các yếu tố lịng sơng cổ, trừ khi phân tích thêm các yếu tố về hình thái và trầm tích… Bên cạnh đó, các tích tụ đầm hồ cổ có tuổi Holocen cũng thường được tìm thấy tại những khu vực trong đê. Đây là dấu hiệu của những lịng sơng hay những lạch cũ mà nay ở dạng đầm lầy hoá. Bề mặt kéo dài dạng dải và tôn ảnh xám đen.
Bên cạnh đó, cịn rất nhiều các đối tượng khác có đặc điểm hình thái, cấu trúc giống với các thành tạo cổ, tạo ra sự nhầm lẫn giữa những thành tạo cổ, hiện đại hay những thành tạo nhân sinh…
Trên cơ sở đó, chúng ta cần nhận biết rõ các đối tượng tích tụ, dải trũng dựa trên những đặc điểm riêng nhất của từng đối tượng. Các khu vực là hồ sót, hồ móng ngựa, dải trũng phần lớn là những nơi được tách ra khỏi các lịng sơng sau khi bị cắt cổ khúc uốn, dấu vết của chúng trên địa hình là các khu vực có khả năng tích nước cao, độ ẩm lớn, là các dải trũng… hình dáng của chúng có dạng hình móng ngựa - do là khu vực trũng thấp nên có khả năng tích nước, khả năng phản xạ kém, tone màu sẽ tối. Các đối tượng chạy dọc theo chúng là các hệ thống dải nổi cao chạy dọc theo hai bên bờ sơng, Đây là những gờ cao ven lịng (hay đê thiên nhiên), thành tạo vật liệu trầm tích hạt thơ, khả năng phản xạ tốt nên tone màu thường sáng hơn.
Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các lịng sơng cổ còn được nhận diện trên ảnh qua nghiên cứu các hồ sót có dạng tuyến, kéo dài có quy luật. Điều này hết sức quan trọng đối với những khu vực mà q trình dân sinh đã làm xóa nhịa đi dấu vết của q trình biến động lịng sơng. Đặc biệt, đối với những khu vực dân cư sống rải rác thì điều này giúp ích rất nhiều cho cơng tác xác lập lại các lịng sơng cổ.
Thông thường các dấu vết để lại của lịng sơng cổ được biểu hiện rõ trên ảnh và ngoài thực địa. Tuy nhiên, do hoạt động sử dụng đất của người dân khiến chúng bị xóa nhịa dần khỏi vị trí nó trên địa hình. Lúc này, việc tìm kiếm lại các dấu vết sẽ trở nên khó khăn bởi sự phân bố rời rạc của các đối tượng lòng hồ, dải trũng hay các gờ cao ven lịng. Phân tích độ đậm nhạt của các đối tượng trên ảnh, liên kết các hệ thống lòng hồ đứt đoạn, rời rạc với nhau sẽ tạo điều kiện cho việc xác định đường biên, tránh ảnh