các năm 1990, 2002 và 2013 Stt Loại lớp phủ Năm 1990 (m2 ) Năm 2002 (m2 ) Năm 2013 (m2 ) 1 Lịng sơng 8.821.800 9.176.400 52.706.700 2 Bãi bồi 2.332.800 1.444.500 2.617.200 3 Đất nông nghiệp 5.219.100 11.527.200 1.086.300
4 Cây công nghiệp 5.136.300 4.554.900 0
5 Rừng 33.699.600 17.895.600 0
6 Đất trống 1.755.000 12.366.000 554.400
Hình 3-27: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 1990 trên diện tích sơng cực đại trên diện tích sơng cực đại
Qua bản đồ hình 3-27 có thể nhận thấy ở thời điểm năm 1990 rừng vẫn là loại lớp phủ chiếm đa số trên khu vực lịng sơng cực đại (59%). Đất nơng nghiệp và cây công nghiệp phân bố đều với số lượng không đáng kể (khoảng 9%). Đây là thời điểm chưa xây dựng các coong trình đập thủy điện ở khu vực nghiên cứu. Lịng sơng chiếm 15% với diện tích là 8.821.800 m2
Hình 3-28: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2002 trên diện tích sơng cực đại trên diện tích sơng cực đại
Với việc xây dựng thủy điện Yaly (từ năm 1993), đến năm 2002, diện tích rừng đầu nguồn và cây lâu năm giảm đi một lượng đáng kể trên phần diện tích nghiên cứu (chiếm khoảng 31% tổng diện tích), giảm hơn 50% diện tích so với năm 1990. Trong khi đó, diện tích đất nơng nghiệp gia tăng đáng kể (tăng gấp đơi diện tích năm 1990), đất trống và đồi núi trọc mở rộng, diện tích lịng sơng cũng tăng khoảng 10% so với năm 1990.
Hình 3-29: Bản đồ phân loại lớp phủ năm 2013 trên diện tích lịng sơng cực đại trên diện tích lịng sơng cực đại
Từ năm 2009, thủy điện Pleikong đi vào vận hành chính thức, tồn bộ phần diện tích phía trên của vùng nghiên cứu biến thành lịng hồ. Do đó, lớp phủ ở bản đồ hiện trạng năm 2013 chứa phần lớn diện tích là đối tượng nước.
3.3.2. Kết quả biến động lớp phủ qua các giai đoạn
Sau khi tiến hành phân loại lớp phủ trên diện tích sơng cực đại dựa trên thông tin từ các ảnh viễn thám được chụp vào các năm 1990, 2002 và 2013, phương pháp tính biến động sau phân loại như đã trình bày ở chương 2 được sử dụng để tính biến động lớp phủ mỗi giai đoạn bằng công cụ ArcGis. Hai bản đồ hình 3-30 và 3-31 chỉ ra bản đồ biến động lớp phủ của từng giai đoạn và số liệu ở hai bảng 3-3 và bảng 3-4 thể hiện các kết quả tính tốn chi tiết về diện tích biến động của từng loại lớp phủ.
Hình 3-30: Bản đồ biến động lớp phủ trên diện tích lịng sơng cực đại giai đoạn 1990 - 2002 lịng sơng cực đại giai đoạn 1990 - 2002
Hình 3-31: Bản đồ biến động lớp phủ trên diện tích lịng sơng cực đại giai đoạn 2002 - 2013
Bảng 3-3: Ma trận biến động các loại lớp phủ trong giai đoạn 1990 – 2002 Stt Diện tích năm 2002 (m2) Diện tích năm 1990 (m2) Lịng
sơng Bãi bồi Đất nông nghiệp Cây công nghiệp Rừng Đất trống
1 Lịng sơng 7.088.400 1.395.000 338.400 0 0 0
2 Bãi bồi 728.100 49.500 905.400 0 0 649.800
3 Đất nông
nghiệp 649.800 0 4.139.100 0 0 430.200
4 Cây công nghiệp 0 0 0 4.654.800 79.200 402.300
5 Rừng 462.600 0 5.353.200 4.475.700 13.240.800 10.167.300
6 Đất trống 247.500 0 791.100 0 0 716.400
Bảng 3-4: Ma trận biến động các loại lớp phủ trong giai đoạn 2002 – 2013
Stt Diện tích năm 2013 (m2) Diện tích năm 2002 (m2)
Lịng sơng Bãi bồi Đất nông nghiệp Cây công nghiệp Rừng Đất trống 1 Lịng sơng 7.117.200 1.010.700 678.600 0 0 369.900 2 Bãi bồi 756.000 501.300 164.700 0 0 22.500 3 Đất nông nghiệp 10.891.800 496.800 76.500 0 0 62.100
4 Cây nghiệp công 9.129.600 0 0 0 0 900
5 Rừng 13.279.500 11.700 2.700 0 0 26.100
6 Đất trống 11.532.600 0 163.800 0 0 669.600
Kết quả ở bảng 3-3 và bảng 3-4 chỉ ra rằng, trong giai đoạn 1990 – 2002, lịng sơng biến động tăng về diện tích (khoảng 8% tổng diện tích). Diện tích rừng biến động mạnh, từ năm 1990 đến năm 2002 theo tính tốn có khoảng 10.167.300 m2 rừng chuyển thành đất trống, và một diện tích tương đương như vậy chuyển thành đất nông nghiệp và vùng trồng cây công nghiệp. Việc suy giảm diện tích rừng tự nhiên nghiêm trọng này được cho là do quá trình quy hoạch xây dựng các hồ thủy điện Yaly và thủy điện Pleikrong ở khu vực nghiên cứu. Quá trình xây
dựng các đập thủy điện dẫn tới việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất (từ trồng cây lâu năm sang trồng cây nông nghiệp ngắn ngày hoặc chặt phá rừng lấy gỗ để lại đất trống và đồi núi trọc). Việc bị mất đi một diện tích đáng kể của rừng tự nhiên đầu nguồn là nguyên nhân gây biến đổi lịng sơng do khi rừng bị mất, các dịng chảy nhanh chóng đổ vào sơng khiến mực nước sơng dâng cao nhanh làm gia tăng áp lực lên hai bờ nên dễ gây lũ lụt và sạt lở, đặt biệt trong mùa mưa [20], [32]. Kết quả này phù hợp với các luận giải về những ảnh hưởng của việc tàn phá rừng liên quan tới biến động lịng sơng ở mục 3.2. và giải thích cho xu hướng gia tăng về diện tích lịng sơng trong giai đoạn 1990 – 2002.
3.4. Dự báo biến động trong tƣơng lai đoạn sông Pô Kô
Qua việc thống kê dữ liệu biến động bồi tụ, sạt lở ở hai đoạn sơng Đăk Bla và Pơ Kơ được trình bày ở mục 3.2, các số liệu biến động trên đoạn sông Pô Kô thể hiện xu hướng rõ rệt hơn so với kết quả ở đoạn sơng Đăk Bla. Vì vậy, chúng tơi lựa chọn đoạn sông Pô Kô để dự đốn sự biến động lịng sơng trong tương lai. Hai mốc thời gian được lựa chọn trong tương lai là năm 2018 (5 năm sau) và năm 2023 (10 năm sau).
Các dữ liệu đường bờ trái đoạn sông Pô Kô trong 8 năm 1990, 1994, 1997, 2002, 2004, 2008, 2010, 2013 được lựa chọn để tính tốn. Sử dụng phương pháp tính biến động đường bờ để tính khoảng cách giữa đường baseline và đường bờ của 8 năm tương ứng nêu trên. Tổng số 171 đường transect được tạo ra theo phương pháp của mục 3.2. Từ các số liệu về điểm giao giữa transect và đường bờ xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính để dự đốn vị trí đường bờ sau 5 năm (đến năm 2018) và sau 10 năm (đến năm 2023) tại mỗi điểm. Cơng thức hồi quy tuyến tính sau được sử dụng:
y = ax + b (7)
Trong đó:
y: là khoảng cách từ đường baseline tới đường bờ tại thời điểm x x: là mốc thời gian dự đoán (năm)
a: tốc độ biến đổi (m/năm) b: tham số hồi quy (hằng số)
Ví dụ về cách tính tốn để dự đốn biến động đường bờ dựa vào phương pháp xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính tại điểm giao giữa đường bờ và transect có số thứ tự 24 được trình bày trong hình 3-32 dưới đây:
Hình 3-32: Phƣơng trình hồi quy khoảng cách từ một điểm đến đƣờng baseline (tại transect thứ 24)
Phương trình hồi quy tính ứng với transect thứ 24 là:
y = - 0,8793x + 1852,6 (8)
Áp dụng công thức (8), tại điểm transect thứ 24, ta có thể xác định được khoảng cách từ đường bờ tới đường baseline là 78,17 m vào năm 2018, và khoảng cách này là 73,77 m vào năm 2023. So sánh hai giá trị dự đoán với giá trị hiện tại của khoảng cách từ đường bờ năm 2013 năm 2013 là 79,792 m từ đó nhận thấy tại vị trí này đường bờ có xu hướng sạt lở, tốc độ sạt lở trung bình là 0,8793 m/năm.
Tính tốn tương tự với tất cả các transect còn lại để lập dữ liệu khoảng cách từ đường baseline tới đường bờ ở các năm 2018 và 2023 sẽ thu được sơ đồ về mức độ và tốc độ bồi tụ trên của đoạn bờ sơng Pơ Kơ như trong hai hình 3-33 và 3-34 được thể hiện dưới đây:
y = 0.8793x - 1852.6 R² = 0.9086 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 1980 1990 2000 2010 2020 K h o ản g c ác h Năm Khoảng cách Linear (Khoảng cách)
Hình 3-33: Biểu đồ mức độ biến động đƣờng bờ tại đoạn sơng Pơ Kơ các năm 2018 và 2023
Hình 3-34: Biểu đồ tốc độ biến động đƣờng bờ tại đoạn sông Pô Kô các năm 2018 và 2023
Qua dữ liệu tính tốn thống kê và số liệu thể hiện ở biểu đồ hình 3-33 và 3- 34, đến năm 2018 khu vược đường bờ đoạn Pơ Kơ có 147 điểm sạt lở và 34 điểm bồi tụ, mức độ sạt lở nằm trong khoảng từ 0,08 đến 15,67 m, tốc độ sạt lở nằm trong khoảng 0,016 đến 3,13 m/năm, tốc độ sạt lở trung bình là 5,04 m/năm. Mức
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 10 0 10 9 11 8 12 7 13 6 14 5 15 4 16 3 Tố c độ b iế n độn g (m /n ăm ) Vị trí transect 2013 - 2018 2013 - 2023
độ bồi tụ nằm trong khoảng từ 0,17 đến 9,84 m, tốc độ bồi tụ nằm trong khoảng từ 0,035 đến 1,96 m/năm, tốc độ bồi tụ trung bình tồn đoạn là 0,67 m/năm.
Trong khi đó, tính đến năm 2023, số điểm sạt lở tăng lên thành 142 điểm, số điểm bồi tụ chỉ còn là 29 điểm. Mức độ sạt lở tính đến năm 2023 nằm trong khoảng từ 0,02 đến 30,01 m, tốc độ sạt lở nằm trong khoảng từ 0,002 đến 3 m/năm, tốc độ sạt lở trung bình toàn đoạn là 1,02 m/năm. Mức độ bồi tụ nằm trong khoảng từ 0,01 đến 20,58 m, tốc độ bồi tụ nằm trong khoảng từ 0,0018 đến 2,05 m/năm, tốc độ sạt lở trung bình tồn đoạn là 0,88 m/năm.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Qua quá trình thực hiện luận văn, dựa trên kết quả đã đạt được của luận văn, chúng tôi đưa ra một số kết luận như sau:
- Về tính hiệu quả của phƣơng pháp sử dụng đối với đối tƣợng nghiên cứu
Qua nghiên cứu có thể nhận thấy việc kết hợp giữa phương pháp viễn thám và GIS rất hữu ích cho việc tính tốn mức độ và tốc độ biến động lịng sơng trong q khứ. Việc đưa ra được quy trình thành lập sơ đồ về mức độ và tốc độ biến động lịng sơng thể hiện tính ưu việt khơng thể thay thế của sự kết hợp công nghệ viễn thám và GIS ứng dụng trong lĩnh vực quản lý và giám sát tài nguyên. Đồng thời với các kết quả đạt được nêu ra ở chương 3 mục tiêu thứ nhất và thứ hai của luận văn đã đạt được.
Việc tính tốn được mức độ và tốc độ biến động lịng sơng trong tương lai (khơng giới hạn thời điểm dự đốn) đã cho thấy các số liệu thu được từ quy trình và kỹ thuật xây dựng sơ đồ biến động lịng sơng trong quá khứ không chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá và phân tích hiện trạng mà cịn có thể ứng dụng rộng rãi và hữu ích cho các quy hoạch liên quan tới khu vực ven sông trong tương lai. Mục tiêu thứ ba của nghiên cứu đã đạt được.
Mặc dù, ảnh hàng không là nguồn tư liệu chính cho việc quản lý và giám sát biến động đường bờ trong quá khứ [19], nghiên cứu này đã chứng minh rằng việc sử dụng ảnh vệ tinh đa phổ với độ phân giải trung bình có thể được sử dụng một cách hữu ích để giám sát, phân tích các đường bờ dài và ln biến động ở khu vực. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vùng thượng lưu sông Sê San nhưng phương pháp này hồn tồn có thể được áp dụng cho các khu vực khác.
- Về mức độ và tốc độ biến động lịng sơng khu vực nghiên cứu trên cơ sở phân tích ảnh viễn thám qua các thời kỳ
Lịng sơng ở khu vực thượng lưu sơng Sê San đang có xu hướng biến động mạnh thể hiện qua các kết quả và số liệu thống kê thu được ở chương 3, trong đó biến động sạt lở gia tăng cả về mức độ và tốc độ trên chi lưu Đăc Bla khu vực nằm trong thị xã Kon Tum (tốc độ sạt lở hiện tại trung bình tồn đoạn là 2,96 m/năm ở
hiện tại). Tốc độ sạt lở trung bình trên chi lưu Pô Kô là 1,31 m/năm và tốc độ bồi tụ trung bình là 1,17 m/năm tính đến thời điểm hiện tại. Các xu hướng trên tiếp tục được thể hiện trong tương lai qua kết quả dự đoán biến động sau 5 và 10 năm tại khu vực nghiên cứu. Các kết quả tính tốn về biến động lớp phủ của khu vực lịng sơng cực đại trong q khứ cũng góp phần củng cố và mơ tả chi tiết hơn về nguyên nhân và những diễn biến trong quá trình biến đổi khu vực lịng sơng nghiên cứu.
2. Kiến nghị
Trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi mới chỉ dừng lại ở cách tiếp cận bằng phương pháp viễn thám sử dụng ảnh quang học đa phổ. Tuy nhiên, việc phối hợp sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong một nghiên cứu có thể đem lại kết quả dự đốn chính xác và đáng tin cậy hơn. Trong đó, việc sử dụng một số loại dữ liệu viễn thám khác như ảnh rada, ảnh siêu phổ… có thể là những lựa chọn hữu hiệu khác giúp đánh giá một cách đầy đủ hơn về sự biến động về địa chất, địa mạo lịng sơng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Chi cục Thuỷ lợi và Phòng chống Lụt bão tỉnh Kon Tum (2010), Báo cáo Hiện trạng môi trường tỉnh Kon Tum.
2. Cục thống kê tỉnh Kon Tum (2010), Niên giám Thống kê tỉnh Kon Tum năm 2009, Nhà xuất bản thống kê.
3. Cục thống kê tỉnh Kon Tum (2012), Niên giám Thống kê tỉnh Kon Tum năm 2011, Nhà xuất bản thống kê.
4. Đặng Đình Đoan (2005), “Đánh giá biến động bờ biển khu vực cửa sông thu bồn bằng công nghệ viễn thám – GIS”, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Thủy lợi. 5. Đặng Văn Bào, Bùi Thị Lê Hoàn, Nguyễn Thị Hoàng Anh, (2004), Đặc điểm
biến động lịng sơng hồng và các chi lưu từ holocen tới nay, Hội nghị Khoa học
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ngành Địa lý - Địa chính, Hà Nội.
6. UBND tỉnh Kon Tum (2005), Kon Tum trên đường phát triển, NXB Chính trị
quốc gia, Hà Nội.
7. UBND tỉnh Kon Tum (2010), Kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng -
an ninh tỉnh Kon Tum giai đoạn 2011-2015.
8. Viện Quy hoạch thủy lợi (2006), Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ nguồn
nước lưu vực sông Sê San.
Tài liệu tiếng Anh
9. Archana, S., Garg, R.D. and Nayan S. (2012), “RS-GIS Based Assessment of River Dynamics of Brahmaputra River in India”, Journal of Water Resource and
Protection, vol. 4(2), pp. 63-72.
10. Alesheikh, A. A., Ghorbanali, A. and Nouri, N. (2007), “Coastline Change Detection Using Remote Sensing”, International Journal of Environmental Science and Technology. vol. 4 (1), pp. 61-66.
11. Anders, F. J., and Byrnes, M. R. (1991), “Accuracy of Shoreline Change Rates as Determined from Maps and Aerial Photographs”, Shore and Beach, vol. 59,
pp. 17 - 26.
12. Appeaning, A., Walkden, M. and Mills (2008), “Detection, Measurement and Prediction of Shoreline Recession in Accra, Ghana”, Journal of Photogrammetry
& remote Sensing, vol. 63, pp. 543–558.
13. Bennett, M. W. A. (1987), Rapid monitoring of wetland water status using density slicing, Proceedings of the 4th Australasian Remote Sensing Conference, Adelaide, pp. 682-691.
14. Berlanga, R. C. A. and Ruiz, L. A. (2002), “Land Use Mapping and Change Detection in the Coastal Zone of Northwest Mexico Using Remote Sensing Techniques”, Journal of Coastal Research, vol. 18(3), pp. 514-522.
15. Camfield, F. E. and Morang, A. (1996), “Defining and Interpreting Shoreline Change”, Ocean and Coastal Management, vol. 32(3), pp. 129 - 151
16. Chen, C.H. (2003), Frontiers of remote sensing information processing, vol. 628, World scientific publishing.
17. Chu, Z. X., Sun, X. G., Zhai, S. K. and Xu, K. H. (2006), “Changing Patter of Accretion/Erosion of the Modern Yellow River (Huanghe) sub aerial delta, China: Based on Remote Sensing Images”, International Journal of Marine Geology, Geochemistry and Geophysics, vol. 227, pp. 13-30.
18. Fu, J., Wang, J., Li, J. (2008), “Study on the automatic extraction of water body