3.1. Ứng dụng viễn thám và GIS trong phân tích hệ thống lịng sơng cổ
3.1.2.1. Lọc và bổ sung dữ liệu lịng sơng cổ bằng các đơn vị địa mạo
Các dấu hiệu về địa mạo quan trọng để nhận biết các lịng sơng cổ là các dải trũng kéo dài, hồ móng ngựa, các gờ cao ven lịng sơng.
a. Các hồ móng ngựa và dải trũng kéo dài
Các khu vực hồ sót có dạng hình móng ngựa là dấu hiệu đặc trưng để xác định các lịng sơng cổ. Nhiều nơi, chúng tạo thành các hồ lớn có dạng hình móng ngựa hoặc được sắp xếp một cách liên tục, tạo thành một dải các hồ móng ngựa, các hồ sót có mặt lõm quay về phía lịng sơng cổ. Quan sát cấu trúc các hồ này, chúng ta có thể xác định được xu hướng biến đổi của dịng sơng theo các thời kỳ (hình 3.19).
Bên cạnh đó, việc nghiên cứu đai khúc uốn lịng sơng, hướng di chuyển chung của lịng sơng cũng là một dấu hiệu quan trọng trong nghiên cứu lịng sơng cổ. Nghiên cứu xác lập các đai uốn khúc lịng sơng sẽ giúp cho việc nhận biết phạm vi ảnh hưởng và đới biến đổi, dịch chuyển của lịng sơng sau một khoảng thời gian dài. Việc nghiên cứu, tìm ra đai uốn khúc lịng sơng địi hỏi phải tìm ra các lịng sông cổ bên trong trước, từ đó mở rộng, tổng hợp các lịng sơng này lại và mang tới nhận định cho đai uốn khúc lớn của lịng sơng.
b. Các gờ cao ven lòng: Các gờ cao ven lòng được nhận thấy trên thực địa là
những khu dân cư phân bố có quy luật và thường tồn tại từ lâu đời bởi đây là những nơi có địa hình nổi cao trên đồng bằng, được cấu tạo bởi vật liệu hạt thơ hơn và kích thước hạt giảm dần tương ứng sự nghiêng thoải khi xa dần lịng sơng. Do có địa hình cao, các gờ cao ven lòng là nơi định cư đầu tiên và lâu đời của người dân. Yếu tố nhân văn này trở thành dấu hiệu gián tiếp quan trọng khi xác định lịng sơng cổ.
Hình 3.19: Nhận biết các lịng sơng cổ dựa trên sự phân bố các hồ sót, dải trũng kéo
dài với lớp than bùn (ví dụ tại khu vực xã Mễ Trì)
Hình 3.20: Lịng sơng cổ khơng bị ngập nước tại phía tây bắc Canh
Các gờ cao ven lịng thường có dạng cong theo khúc uốn lịng sơng và thường phân bố ở phần của bờ lồi của khúc uốn sông. Dọc theo gờ cao này này thường xuất
LK
hiện các địa hình trũng thấp, dạng tuyến kéo dài có định hướng, chính là dấu vết cịn lại của lịng sơng cổ. Trong một số trường hợp, các cơng trình dân sinh được xây dựng ngay trên các lịng sơng cổ (hình 3.21). Điều này khiến cho việc xác định chúng trên ảnh viễn thám không thể thực hiện được. Song, nhờ các phân tích địa mạo và sự liên kết giữa các phần cịn sót lại trên thực địa, giúp cho sinh viên có thể tái hiện lại được các đoạn lịng sơng cịn thiếu.
Hình 3.21: Nhận biết các lịng sơng cổ dựa trên sự phân bố các gờ cao ven lòng
là các dải sáng màu chạy dọc các dải trũng và hồ móng ngựa (tại khu vực cửa sơng Đáy (a) và phía nam Quốc Oai(b))
3.1.2.2. Lọc và bổ sung dữ liệu lịng sơng cổ bằng các yếu tố nhân sinh
Các hoạt động sử dụng đất cũng là một nhân tố quan trọng trong việc khoanh vẽ các dải trũng, lịng sơng cổ. Tương tự như phân tích hệ thống gờ cao ven lòng, dựa trên hoạt động sử dụng đất, các đối tượng lòng hồ rời rạc thành dạng tuyến phân bố theo quy luật hoạt động sơng trong q khứ cũng có thể được khoanh vẽ. Con người từ xưa đến nay luôn sử dụng bề mặt địa hình một cách có lựa chọn. Điều này được thể hiện qua tập quán định cư, quá trình hình thành và phát triển các kinh thành, đô thị hay chính sự phân bố của cư dân hiện tại… Đối với những cư dân trồng lúa nước ở vùng đồng bằng, họ thường sinh sống ở những nơi cao ráo, dọc theo những triền sông mà
nghiên cứu địa mạo đã chỉ ra những dạng địa hình đó là thềm sơng, gờ cao ven lòng… Do vậy, các hoạt động trồng cây nông nghiệp tại khu vực đồng bằng ngập lụt cũng gắn liền với sự phân bố có quy luật của các bãi bồi, gờ cao hay các bậc thềm sơng. Ví dụ như tại khu vực phía tây cửa sơng Nhuệ hiện nay (Hình 3.22), xuất hiện rất nhiều các thửa ruộng được phân bố uốn khúc đúng theo hướng chảy của sông Hồng và sông Nhuệ. Điều này cho thấy tại đây đã từng là lòng cổ của sông Hồng hoặc sông Nhuệ trước đây, hoặc đây là khu vực bãi bồi chân bậc thềm [Theo GS. TS. Đào Đình Bắc]. Thơng tin này có thể được nhận biết ngồi thực địa khi nhìn thấy sự phân bố, diện ơ thửa biến dạng ngồi thực địa (hình 3.23).
Hình 3.22: Các thửa ruộng được phân bố uốn khúc đúng theo hướng chảy của sơng
Hình 3.23: Ảnh Landsat
năm 1989 khu vực phía nam sông Đáy thể hiện rõ sự phân bố các thửa ruộng phân bố theo tính chất uốn khúc lịng sơng
Tuy nhiên, để có thể nhìn được một cách tổng qt nhất, giúp ích tốt cho quá trình khoanh vẽ thì việc khoanh ra các diện ô thửa này tự động trên ảnh qua phương pháp phân tích định hướng đối tượng là hết sức cần thiết. Chính sự phân bố dân cư có quy luật như vậy giúp chúng ta phát hiện được những khoanh vi phân bố làng cổ, chạy dọc theo các đối tượng lịng sơng cổ. Theo điều tra thực tế cho thấy, khu vực dân cư và các dải trũng, lịng sơng cổ thường cách nhau khoảng 300 – 500m. Do vậy, việc lấy buffer khoảng cách từ đối tượng dân cư phù hợp là rất quan trọng trong việc loại bỏ các đối tượng khơng liên quan đến lịng sơng cổ. Tuy nhiên, sau khi lọc bỏ các đối tượng dân cư, việc kiểm tra lại các khu vực gờ cao ven lịng khơng liên quan tới sự phân bố dân cư hoặc những khu vực phát triển đô thị mới khơng gắn liền với lịng hồ, dải trũng.
Bên cạnh đó, việc phân tích yếu tố sử dụng đất khơng chỉ dừng lại ở việc phân tích cấu trúc, hình dạng, phương thức canh tác của đối tượng trên ảnh mà cịn dựa trên đặc tính sử dụng đất đó trên các khoanh vi khác nhau để từ đó xác định được ở đâu phù hợp với loại cây trồng nào. Đối với từng loại đất, loại hình canh tác trên đó cũng sẽ khác nhau. Tại những khu vực là thềm sông, hàm lượng phù sa cổ cao nên phù hợp với việc trồng các loại cây lương thực (lúa, ngô,…). Đối tượng này cần đặc biệt chú ý về ranh giới vì có sự chuyển tiếp với khu vực gị đồi ở phía tây khu vực nghiên cứu. Thềm
sông là khu vực đã từng chịu ảnh hưởng của hoạt động dòng chảy, được nâng lên và không chịu ngập nước vào mùa lũ. Vậy nên khu vực này thường thể hiện màu xám độ đậm hơn so với khu vực lịng sơng hiện đại. Thông thường việc xác định ranh giới ngoài thực địa khá dễ dàng nhờ sự phân bậc khá rõ trên bề mặt địa hình. Tuy nhiên trên ảnh thì việc khoanh vẽ diện rộng cần dựa trên sự chênh lệch xám độ ảnh của lớp phủ thực vật và lớp phủ thổ nhưỡng trên bề mặt. Đối với những vùng hiện đang chịu ảnh hưởng của sơng (ví dụ như khu vực giữa 2 đê sơng Đáy hoặc sơng Nhuệ) (hình 3.25)
Hình 3.24: Sơ đồ các đối
tượng dải trũng, lòng hồ được lọc qua các yếu tố nhân sinh
thì sử dụng đất cũng là trồng cây lương thực nhưng diện phân bố rải rác hơn, phụ thuộc vào động lực dịng chảy sơng thường xun.
Hình 3.25: Bản đồ địa mạo và ảnh Landsat
khu vực huyện Hoài Đức, Đan Phượng, Từ Liêm []
Đặc biệt, xen giữa những thửa đất tập trung trồng lúa, thường xuất hiện các gờ cao, có nền đất rắn chắc hơn thì thường được sử dụng để trồng các cây hoa màu. Các loại cây này thường có thể hiện theo luống thẳng hàng nên rất dễ nhận biết trên ảnh để khoanh vẽ. Đây là những khối đất cịn sót lại của hệ tầng Hà Nội và Vĩnh Phúc (hình 3.25), khơng bị lịng sơng cắt qua, phân bố khơng theo quy luật. Chính vì vậy, việc sử dụng yếu tố sử dụng đất, hoạt động dân cư sinh sống để khoanh vẽ các dải đất này ở mức độ chi tiết cao là hết sức cần thiết. Đây là những vùng ít có khả năng bị ngập úng vào mùa lũ nên thường được loại bỏ khá nhiều qua bước xử lý ảnh ở trên. Mặc dù vậy, cơng tác phân tích này vẫn rất cần thiết để kiểm chứng độ chính xác của q trình phân tích ảnh.
3.1.2.3. Phân tích dấu hiện lịng sơng qua tài liệu địa chất, lỗ khoan địa tầng
Bên cạnh những nghiên cứu trên bề mặt địa hình, lớp phủ thực vật hay hoạt động sử dụng đất con người là những vấn đề được nghiên cứu, nhận dạng qua ảnh viễn thám, ngoài thực địa, tài liệu địa chất, lỗ khoan và lát cắt địa tầng cũng hết sức cần thiết trong việc tái hiện lại hệ thống lịng cổ các con sơng đã bị lụi tàn theo thời gian. Trong q trình phát triển của con người, các cơng trình được xây dựng ngay trên các lịng
Hình 3.26: Mặt cắt địa chất đệ tứ theo tuyến khoan từ Nhổn đến Đơng Anh [23]
Hình 3.27: Nhận biết lịng sơng cổ dựa trên yếu tố trầm tích (a) Bản đồ địa hình khu
vực Nhân Chính; (b) Mặt cắt trầm tích tại điểm có lỗ khoan LK; (c) Ảnh khu vực có mặt cắt là lớp cát sạn tướng lịng sơng
Ảnh 3.28: Tầng trầm tích sét than tại hồ Đống Đa và dấu vết cây đang hoá than
[ảnh Đặng Văn Bào, 2010] LK (a ) (b) LK (c )
sông cổ mà thiếu đi sự chú ý về thành phần vật chất nền móng khiến rất nhiều trong số đó xảy ra các hiện tượng sụt lún, rạn nứt nhà ngay sau khi hoàn thành.
Như đã phân tích ở phần đặc điểm địa chất khu vực, vùng đất Hà Nội đã được định hình từ cuối chu kỳ thứ tư. Do đó có thể nói, chu kỳ này là q trình tiếp tục bồi đắp phù sa, tạo nên diện mạo ngày nay. Q trình đó đã để lại nhiều dấu vết cảnh quan mơi trường như hiện nay. Đặc biệt trên địa bàn Hà Nội, từ khi có cơng trình đắp đê ven các sông (sông Hồng và sông Đáy) khoảng 700 trăm năm trước đây thì các diện tích trong đê hầu như đoạn tuyệt với q trình lắng đọng trầm tích (trừ những diện tích nhỏ bị phủ thêm bởi các đợt vỡ đê), nên có hiện tượng bề mặt lịng sơng Hồng ngày càng nâng cao, nhiều chỗ còn cao hơn bề mặt ruộng đồng ở trong đê. Chính vì khu vực nghiên cứu có thành tạo từ cuối chu kỳ thứ tư (tuổi Holocen giữa) nên dấu vết trầm tích lịng sơng có thể dễ dàng giúp chúng ta vẽ lại được các tuyến lịng sơng cổ tại đây.
Phân tích tài liệu địa chất trên mặt cắt địa chất từ Nhổn đến Đơng Anh có thể nhận thấy độ sâu của lịng sơng thường đâth trên 15m. Lịng sông được đặc trưng bởi tầng trầm tích hạt thơ như cát, cuội, sỏi. Tại khu vực Nhổn, lớp phủ trầm tích hệ tầng Thái Bình chỉ tồn tại lớp phủ mỏng, từ 2m đến 4-5m. Đó là lớp phủ kiểu bãi bồi khi nước lũ tràn bờ. Ở phía Đơng Anh, nơi phân bố chủ yếu các thành tạo trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc thì lớp phủ mỏng của trầm tích hệ tầng Thái bình tại đầm Vân Trì chỉ là các dịng suối nhỏ chảy trong phạm vi thềm sông.
Để xác định lịng sơng bằng phương pháp này địi hỏi có sự tổng hợp tài liệu của nhiều lỗ khoan. Trong khuôn khổ của luận văn và các tài liệu thu thập được, sinh viên chỉ vẽ các lịng sơng cổ tại những nơi mà có tài liệu chắc chắn về thành tạo trầm tích tướng lịng sơng (như các khu vực xã Quốc Oai, đoạn Trung Kính – Cầu Giấy, hồ Đống Đa, xã Mễ Trì,….), (hình 3.26).
Các trầm tích hồ móng ngựa thường dễ dạng được quan sát bởi các hố đào và cơng trình. Trong mặt cắt trầm tích tại các hồ móng ngựa, phía trên các trầm tích tướng lịng sơng thường xuất hiện lớp trầm tích sét than, có thể có xen các dấu tích của cây
đang trong q trình hố than (gặp được ở hồ Đống Đa, hình 3.28). Tại khu vực Từ Liêm, theo các tài liệu lỗ khoan Dịch Vọng, tầng than bùn có nơi dày tới 4m, nằm từ độ cao sấp xỉ mực nước biển trở xuống.
3.2. Đặc điểm hệ thống lịng cổ sơng Đáy, sơng Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội phố Hà Nội
3.2.1. Hệ thống lịng cổ sơng Đáy, sơng Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội
Trên cơ sở phân tích các tiêu chí và dấu hiệu để nhận biết các lịng sông cổ ở trên, học viên tiến hành khoanh vẽ, liên kết lại các lòng hồ, dải trũng nằm trong khu vực. Kết quả cho thấy các lịng cổ của sơng Đáy, sơng Nhuệ ở phía tây Hà Nội phân bố một cách có quy luật và chủ yếu tập trung dọc theo tuyến sông Đáy, sông Nhuệ, sông Ngũ Huyền Khê và sơng Hồng. Dọc theo hệ thống lịng cổ các con sông là hệ thống các gờ cao ven lòng hay những khu dân cư từ lâu đời. Sự phân bố của các lòng cổ phù hợp với quy luật dòng chảy. Hầu hết các lòng cổ đều chạy theo hướng tây bắc xuống đông nam, dọc theo trục động lực dòng chảy qua các thời kỳ. Phân tích hệ thống lịng sơng cổ đã được xác lập, có thể đưa ra một só nhận xét sau đây:
- Kết quả phân tích cho thấy hệ thống lịng sơng cổ phát triển theo hướng kéo dài tây bắc – đông nam, phù hợp với rãnh địa hào Hà Đơng – Khối Châu, nơi tập trung của 3 con sơng chính chảy qua thành phố Hà Nội (sơng Hồng, sông Đáy và sông Nhuệ). Hệ thống lịng sơng cổ tập trung chính tại một số khu vực như vùng cửa sơng Đáy, đoạn sông Đáy tại xã Ứng Hịa, đoạn sơng Hồng ở khu vực Hồng Mai, Thanh Trì và đoạn sơng Ngũ Huyền Khê đổ ra từ sông Hồng. Xen kẽ với những khu vực tập trung mật độ tương đối cao lịng sơng cổ là những vùng nổi cao của gờ cao ven lịng, có nền móng vững chắc có tuổi Pleistocen. Kết hợp với dữ liệu địa chất – địa mạo, việc phân định thời gian hình thành, phát triển và tàn lụi của từng lịng sơng cổ sẽ trở nên rõ ràng hơn. Báo cáo sẽ tập trung phân tích điều này ở các phần tiếp theo với những vùng nghiên cứu ở tỷ lệ lớn hơn.
Hình 3.29: Bản đồ hệ thống lịng sơng cổ khu vực thành phố Hà Nội
Người lập: Đặng Kinh Bắc GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hiệu
Hình 3.30: Hệ thống máng xói tại khu vực Đơng Anh, Hà Nội [ảnh Đặng Kinh Bắc]
- Trong khu vực nghiên cứu tồn tại nhiều khu vực trũng thấp, ngập nước thường xuyên, đặc biệt vào thời gian mưa liên tục (như trận ngập tháng 11/2008). Qua kết quả phân tích ảnh và khảo sát nghiên cứu thực địa cho thấy: trong khu vực thành phố Hà Nội tập trung 6 khu vực có mức độ ngập cao, trũng thấp, khơng biểu hiện rõ được sự biến đổi dịng chảy bao gồm: phía bắc huyện Ba Vì, phía đơng núi Chân Chim, phía tây huyện Mê Linh, huyện Chương Mỹ, quận Hoàng Mai – Thanh Trì, phía nam huyện Ứng Hòa. Mặc dù chúng ta vẫn thấy sự xuất hiện của dịng chảy sơng theo các hướng khác nhau nhưng sự phân bố không theo quy luật nên khiến cho việc xác định lịng sơng cổ trong khu vực này là khó khăn. Khi phỏng vấn người dân đều được biết vào thời điểm mưa lớn năm 2008, những khu vực này đều bị ngập ở mức độ nghiêm trọng.
- Các hệ thống lịng sơng phát triển ngược với hệ thống dịng chảy thường xuyên ngày nay được phát hiện tại nhiều nơi như khu vực phía tây đê sơng Đáy, khu vực Cổ Loa, đầm Vân Trì,…. Những khu vực này đều được phân tích, kiểm chứng có nguồn gốc Pleistocen. Hoạt động phát triển dòng chảy theo quy luật của các hệ thống sông đã già, tạo thành những khu vực ao, đầm trũng chia cắt mạnh bề mặt thềm, tạo thành các khe rãnh – máng xâm thực ven rìa trong thời kỳ biển thối. Các khe rãnh này phát triển kế thừa trên những dải trũng cổ và sau này thành các dải trũng đầm lầy.