Các hoạt động nhân sinh thƣờng gây ảnh hƣởng vừa trực tiếp vừa gián tiếp tới vùng cửa sông. Chúng có thể gây thay đổi tới quá trình xâm nhập mặn, điều hòa lại dòng chảy giữa các nhánh sông, chi phối tốc độ phát triển lòng dẫn và khả năng lắng đọng bùn cát và xói lở bờ. Việc khai thác các vùng cửa sông có thể phá vỡ cảnh quan tự nhiên do thiên nhiên tạo lập trong thời gian dài. Kết quả là gây ra vận động “tự điều hòa” một cách tự nhiên hƣớng về trạng thái cân bằng mới.
Các hoạt động gây ảnh hưởng trực tiếp
- Hoạt động quai đê lấn biển, đắp đê tạo các diện tích đầm nuôi thủy hải sản, làm thu hẹp diện tích cửa sông và diện tích lắng đọng vãi triều cao, thay đổi hình dạng bờ, đẩy lấn nhanh đƣờng bờ ra phía biển gây ra các hiện tƣợng xói lở bồi tụ phức tạp. Điển hình là việc đắp đê đƣờng 14 năm 1981.
- Đắp đập ngăn sông Cấm, mở luồng Đình Vũ, đắp đê bao bán đảo Đình Vũ, đê bao Cát Hải… gây thay đổi cấu trúc dòng chảy và sự phân bố bồi tích, thay đổi tƣơng quan bồi xói theo các khu vực bờ.
- Nạo vét luồng tàu với quy mô và khối lƣợng nạo vét lớn gây mất cân bằng cán cân bồi tích, gây thiếu bồi tích và tái phan bố trầm tích quy mô lớn. Khồi lƣợng nạo vét hàng năm khoảng 2 -3 triệu m3
.
- Chặt phá rừng ngập mặn gây mất ổn định khu vực bãi bồi cao, thiếu nhân tố giữ và bẫy bồi tích, đồng thời tăng cƣờng xói lở bờ và xâm thực bào mòn bề mặt bãi triều lầy.
Các hoạt động gây ảnh hưởng gián tiếp
Các hoạt động này gây ảnh hƣởng tới lƣu lƣợng nƣớc và lƣợng bồi tích, qua đó làm thay đổi quá trình biến động địa hình bờ và đáy biển ven bờ VCS Bạch Đằng. Các hoạt động này gồm có:
- Chặt phá rừng đầu nguồn làm tăng lƣu lƣợng nƣớc và vật chất rắn. Lƣợng bồi tích và lƣu lƣợng nƣớc tăng làm thay đổi sự ổn định của cán cân bồi tích (hình 2.10).
- Xây dựng đập thủy điện Hòa Bình làm tăng lƣợng nƣớc mùa kiệt thêm 5 – 10%, giảm lƣợng bùn cát trong mùa lũ xuống 30 – 40%.
- Phát triển kinh tế và tăng dân số, nhiễm bẩn do chất thải sinh hoạt và công nghiệp gây ô nhiễm môi trƣờng vùng cửa sông.
Hình 2.10. Cấu trúc các mối liên hệ tự nhiên trong điều kiện có các tác động nhân sinh[8]
CHƢƠNG 3
ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỚI KHU VỰC CỬA SÔNG
BẠCH ĐẰNG 3.1. Cơ sở dữ liệu và quy trình đánh giá
3.1.1. Cơ sở dữ liệu
3.1.1.1. Cơ sở dữ liệu đánh giá hiện trạng biến đổi địa hình bờ và đáy biển
Dữ liệu phục vụ nghiên cứu đánh giá hiện trạng biến đổi địa hình bờ và đáy biển ven bờ khu vực cửa sông Bạch Đằng bao gồm:
- Tƣ liêu ảnh vệ tinh: Ảnh Landsat TM chụp tháng 11/1989, 11/2001, và ảnh Spot chụp tháng 11/2005, ảnh Alos chụp tại thời điểm tháng 11/2008. Dữ liệu về ảnh chất lƣợng tốt, đảm bảo yêu cầu xác định rõ các đối tƣợng cần quan tâm nhƣ hệ thống luồng lạch, đƣờng bờ, bãi biển.
- Hải đồ tỷ lệ 1:100.000 số hiệu IA-100-03 do Hải Quân nhân dân Việt Nam biên vẽ năm 1974 theo tài liệu nƣớc ngoài tỷ lệ 1:100.000 xuất bản năm 1965. Hải đồ sử dụng lƣới chiếu Mercator, elipsoid Krassovsky. Độ sâu ghi bằng mét tại thời điểm thủy triều thấp nhất.
- Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:50.000 các mảnh F48 82 A, F48 82 B, F48 82 C, F48 82 D, tọa độ VN2000, thành lập tại trung tâm trắc địa biển năm 2003, phần địa hình đáy biển liên biên từ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10.000 đo vẽ năm 2003 và đƣợc xuất bản năm 2004.
- Số liệu khảo sát và đo sâu hồi âm khu vực Đồ Sơn – Cát Bà do Liên đoàn địa chất Biển thi công tháng 10/2007
- Các tài liệu, công trình nghiên cứu về địa chất – địa động lực, biến động địa hình đới bờ biển, đặc điểm thủy – hải văn, bồi tích, trầm tích trong khu vực nghiên
Tƣ liệu ảnh vệ tinh đƣợc sử dụng để xác định đƣờng bờ biển tại thời điểm chụp ảnh. Bản đồ địa hình đáy biển và hải đồ đƣợc sử dụng để thành lập mô hình số độ cao. Số liệu độ sâu đáy và bờ biển trên các bản đồ địa hình và hải đồ đƣợc sử dụng kết hợp, bổ sung, tạo ra dữ liệu về địa hình đáy biển và bờ biển. Số liệu khảo sát đo sâu năm 2007 sử dụng làm cơ sở cho việc đánh giá tốc độ biến đổi địa hình do các hoạt động nhân sinh.
3.1.1.2. Cơ sở dữ liệu xây dựng bản đồ dự báo ngập lụt
- Bản đồ nền địa lý TP. Hải Phòng tỷ lệ 1: 10.000, tọa độ VN2000 thành lập tại Cục đo đạc và Bản đồ, Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng năm 2009
- Bản đồ địa hình TP. Hải Phòng tỷ lệ 1:10.000, tọa độ VN2000, thành lập Cục đo đạc và Bản đồ, Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng năm 2009
- Số liệu thống kê diện tích, dân số TP. Hải Phòng năm 2009, số liệu công bố của Tổng cục Thống kê.
- Kịch bản biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho Việt Nam, do Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng công bố tháng 6/2009 và số liệu cập nhật bổ sung tháng 10/2011.
3.1.2. Quy trình đánh giá
a. Xác định biến động đường bờ
Bản đồ địa hình đáy biển năm 2004 và hải đồ 1965, ảnh vệ tinh năm 1989, 2001, 2005 và 2008 đƣợc quét thành dữ liệu ảnh trong máy tính, sau đó đƣợc nắn chỉnh về cùng hệ tọa độ VN2000 theo bản đồ địa hình đáy biển năm 2004.
Sau khi nắn chỉnh, thực hiện số hóa đƣờng bờ biển: đƣờng lấy theo mực triều trung bình nhiều năm từ bản đồ địa hình và theo ranh giới đất – biển trên ảnh viễn thám. Việc xác định chi tiết căn cứ vào xám độ của ảnh để phân biệt vùng đất – biển, các dấu hiệu gián tiếp nhƣ bãi triều, rừng ngập mặn, hệ thống đê bao để xác định đƣờng bờ. Các thế hệ đƣờng bờ này sau đó đƣợc đƣa vào trong cơ sở dữ liệu GIS để tính toán sự thay đổi về không gian và diện tích, tốc độ.
b. Xác định biến động địa hình đáy biển
Tƣơng tự nhƣ việc xác định đƣờng bờ, hải đồ 1965 và bản đồ địa hình đáy biển 2004 đƣợc quét thành dữ liệu ảnh, sau đó nắn chỉnh về cùng hệ tọa độ VN2000 theo bản đồ 2004 theo phƣơng pháp Geotiepoints trong phần mềm ILWIS. Các điểm khống chế đƣợc sử dụng là điểm giao nhau của các trục đƣờng giao thông có từ năm 1965, các điểm cố định từ 1965 đến nay. Sau khi nắn chỉnh, các giá trị độ sâu từ hải đồ và địa hình đƣợc số hóa, làm cơ sở dữ liệu để nội suy mô hình số độ cao DEM. Để xác định sự biến đổi của địa hình trong thời gian giữa 2 năm, 2 mô hình số độ cao này đƣợc tích hợp với nhau.
c. Xác định kịch bản ngập theo kịch bản nước biển dâng
Bản đồ địa hình 2009 đƣợc tăng dày điểm độ cao và đƣờng bình độ sau đó đƣợc nội suy mô hình số độ cao DEM thời điểm năm 2009 và DEM theo các kịch bản nƣớc biển dâng năm 2020, 2050, 2060, 2100. Tích hợp các mô hình số độ cao này xác định đƣợc các khu vực ngập lụt theo các kịch bản nƣớc biển dâng.
Quy trình thực hiện đƣợc thể hiện nhƣ hình sau:
Hình 3.1. Quy trình xác định biến đổi đƣờng bờ, địa hình đáy và kịch bản ngập theo kịch bản NBD
- Bản đồ địa hình đáy biển 2004 - Ảnh Landsat 1989, 2001, 2005, Ảnh Alos 2008 - Hải đồ 1965 - Số liệu khảo sát tháng 10/2007
- Bản đồ địa hình 2009
- Nắn chỉnh, số hóa - Nội suy và tăng dày
đƣờng bình độ đáy
- Bình đồ đáy biển 2003
Nội suy mô hình số độ cao (DEM) - Bình đồ đáy biển 1965 DEM 1965 (2) DEM 2003(1) Bề dày lớp trầm tích bị thay đổi Tốc độ bồi/xói Khu vực bị bồi/xói DEM 1 – DEM 2 Bình sai - Đƣờng bờ 1989 - Đƣờng bờ 2001 - Đƣờng bờ 2005 - Đƣờng bờ 2008 Tốc độ thay đổi Diện tích thay đổi - Bình đồ 2009 - DEM 2009 (0)
Nội suy mô hình số độ cao theo kịch bản NBD Mực nƣớc 2020(1) (1)((1) Mực nƣớc 2050 (2) ((((2)(2) Mực nƣớc 2060 (3) (3) Mực nƣớc 2100 (4) (4) Kịch bản ngập 2020 (1) – (0) Kịch bản ngập 2050 (2) – (0) Kịch bản ngập 2026 (3) – (0) Kịch bản ngập 2100 (4) – (0)
3.2. Hiện trạng biến đổi địa hình (xói lở - bồi tụ) và nguyên nhân
3.2.1. Hiện trạng biến đổi địa hình bờ
Đoạn bờ biển từ Cát Bà đến Đồ Sơn nằm hoàn toàn ở vùng duyên hải thành phố Hải Phòng. Địa hình đƣờng bờ ở đây tƣơng đối đa dạng. Đây là khu vực duy nhất của đồng bằng có đá gốc (đá lục nguyên và carbonat) ở sát đƣờng bờ tạo nên các các dạng đƣờng bờ mài mòn trên đá gốc, các cliff, thềm mài mòn ở khu vực đảo Cát Bà và bán đảo Đồ Sơn. Bờ cấu tạo bởi đất đá trầm tích bở rời đệ tứ chiếm tỷ lệ lớn trên đoạn đƣờng bờ của Hải Phòng. Địa hình trên trầm tích này chủ yếu là các bãi biển, cồn đụn chạy song song với đƣờng bờ ở những nơi bờ cấu tạo bởi cát, các dạng bãi triều bùn, bãi triều có rừng ngập mặn thƣờng đặc trƣng cho bờ có cấu tạo bởi bột sét. Do tốc độ đô thị hóa nhanh, nên đƣờng bờ có nhiều biến động do chính hoạt động của con ngƣời tạo nên. Bên cạnh những đoạn bờ bị xói lở còn có những đoạn bờ đƣợc bồi tụ tự nhiên hoặc đƣợc quai lấn biển để nuôi trồng thủy sản cũng nhƣ để xây dựng các hệ thống cầu cảng, kho bãi, khu công nghiệp. . .
a) Giai đoạn 1965-2001
Các kết quả phân tích bản đồ và ảnh viễn thám cho thấy bờ biển khu vực cửa sông Bạch Đằng thay đổi đáng kể trong giai đoạn 1965-2001 với tốc độ bồi tụ - xói lở bờ có xu hƣớng ngày càng tăng nhanh (Bảng 3.1, hình 3.2).
Bảng 3.1.Biến đổi bờ biển giai đoạn 1965-2001
Biến đổi bờ Giai đoạn
1965-1989 1989-2001
Diện tích bồi tụ (ha) 1142.4 1387.2
Tốc độ bồi trung bình (ha/năm) 47,6 115,6
Diện tích xói lở (ha/năm) 348,0 153.6
Tốc độ xói trung bình (ha/năm) 14,5 12,8
Tỷ lệ xói - bồi 1 - 3 1 - 9
Đồ Sơn
Hiện tƣợng xói lở trong giai đoạn sau năm 1965 xảy ra chủ yếu tại bờ biển đảo Cát Hải, bãi Phù Long và bãi biển phía tây nam của đảo Đình Vũ với tốc độ trung bình là 16,8ha/năm và tổng diện tích bị xói là 670,4ha (hình 3.3). Sự dịch chuyển về phía bờ ở cả phần bờ và đáy có sự biến đổi đáng kể qua các thời kì.
Hình 3.2. Biến động đƣờng bờ VCS Bạch Đằng giai đoạn 1965 – 2001 [16]
Thời gian năm 1965-1988, bờ biển đảo Cát Hải bị xói lở trên chiều dài 6,4km từ Bến Gót tới Hoàng Châu (Hình 3.3). Do có kè đá bảo vệ, nên đoạn bờ thị trấn Cát Hải từ Đôn Lƣơng đến Gia Lộc đã hạn chế đƣợc tốc độ xói lở. Chiều rộng vùng xói ở thị trấn Cát Hải từ 20-45m, lấn vào khu dân cƣ đông đúc, có nhiều chùa chiền, các công trình văn hoá và di tích lịch sử. Trên đoạn bờ Gia Lộc - Hoàng
lớn nhất tới 400m. Tốc độ xói ngang từ 10 - 15m/năm [4]. Có thể nói đây là giai đoạn xói lở nghiêm trọng của đảo Cát Hải, ảnh hƣởng trực tiếp tới an toàn các khu dân cƣ, các công trình văn hoá và di tích lịch sử.
Hình 3.3. Biến động đƣờng bờ khu vực Cát Hải giai đoạn 1965 - 1988
Các khu vực khác ở Cát Hải: bờ đảo thuộc cửa Nam Triệu và cửa Lạch Huyện bị xói lở trên các đoạn có chiều dài từ 1,7 đến 2,3km. Đoạn bờ đảo Cát Hải thuộc cửa Nam Triệu bị xói mạnh, một phần do nƣớc sông Cấm chuyển hoàn toàn sang sông Bạch Đằng khi đập Đình Vũ chặn lấp cửa Cấm năm 1978. Dòng nƣớc vùng cửa sông Nam Triệu chảy tập trung và xiên góc với bờ đảo, gây xói lở đoạn bờ từ cửa kênh Cái Tráp tới Hoàng Châu. Ngoài ra, hiện tƣợng xói nhân tạo diễn ra tại khu vực xây dựng kênh Cái Tráp (năm 1985), nối liền cửa Nam Triệu và cửa Lạch Huyện phục vụ giao thông thuỷ nội địa. Ngoài việc đào kênh, đắp đập này, thì các hoạt động nhân tạo khác nhƣ nạo vét duy tu luồng tầu vào cảng, sóng rẽ đuôi tầu và
Bờ nam đảo Cát Hải và bờ tây nam đảo Đình Vũ bị xói lở ra mạnh trong giai đoạn 1965 – 1989 (Hình 3.4). Đây là khu vực biển hở, bờ biển chịu tác động trực tiếp rất mạnh của sóng. Trong mùa hè, sóng gió ở đây có hƣớng chủ yếu là ĐN, Đ và NĐN với tần suất cao (trên 70%). Vào thời kì triều cƣờng, thời gian triều lên cao sóng vỗ trực tiếp vào thân đê kè và bờ biển với áp lực lớn từ 0,4T/m2
đến 7,4T/m2, trong bão áp lực này có thể tăng lên tới 20T/m2. Sóng vỡ ngay sát chân đê kè tạo thành dòng chảy sóng với tốc độ khá lớn, từ 0,35m/s đến 1,28m/s làm rửa trôi trầm tích hạt mịn thậm chí cả cát trung. Lƣợng sa bồi thiếu hụt hàng năm ở đoạn bờ biển Đình Vũ và Cát Hải vào khoảng 10 triệu m3/năm [4]. Tuy nhiên, sau năm 1989, cƣờng độ xói lở đã giảm mạnh ở các khu vực này nhờ việc xây dựng các tuyến đê kè chống xói lở.
Hình 3.4. Biến đổi đƣờng bờ kv Cửa Cấm – Đình Vũ giai đoạn 1965-1989
Đoạn bờ biển đảo Đình Vũ dài khoảng 4,2km thuộc loại bờ tích tụ – mài mòn, nằm kẹp giữa hai cửa sông lớn là Cửa Cấm và Nam Triệu. Thời gian năm 1965-1988, xói lở bờ phía đông đảo trên chiều dài hơn 4km, chiều rộng vùng xói
trung bình 150m và tối đa 290m, tốc độ xói lở từ 6-12m/năm. Hiện tƣợng xói lở bờ diễn ra chủ yếu do sóng hƣớng Nam và Đông Nam hoạt động trong thời gian mùa hè.
Năm 1978, khi xây đập Đình Vũ, cửa Cấm bị chặn lấp, nƣớc sông Cấm chuyển hoàn toàn sang cửa Nam Triệu qua kênh Đình Vũ. Do đó ảnh hƣởng trực tiếp của dòng chảy từ sông Cấm tới đoạn bờ này không còn. Đoạn bờ cửa Cấm – cửa Lạch Tray đƣợc bồi tụ mạnh trên suốt chiều dài 4,6km. Vùng bồi rộng trung bình 400m, tối đa tới 600m. Hiện tƣợng bồi tụ mạnh còn do hoạt động nhân tạo, đó là việc quai đê lấn đất, trồng rừng ngập mặn và xây dựng các vùng nuôi thuỷ sản ven biển.
Bên cạnh các nhân tố tự nhiên (thuỷ triều lớn, bão mạnh, gió mùa…) thì hoạt động nhân tạo đã góp phần đáng kể làm thay đổi địa hình đảo Cát Hải. Đoạn bờ đảo Cát Hải thuộc cửa Nam Triệu bị xói mạnh, một phần do nƣớc sông Cấm chuyển hoàn toàn sang sông Bạch Đằng khi đập Đình Vũ chặn lấp cửa Cấm năm 1978. Dòng nƣớc vùng cửa sông Nam Triệu chảy tập trung và xiên góc với bờ đảo, gây xói lở đoạn bờ từ cửa kênh Cái Tráp tới Hoàng Châu. Ngoài ra, hiện tƣợng xói nhân tạo diễn ra tại khu vực xây dựng kênh Cái Tráp (năm 1985), nối liền cửa Nam Triệu và cửa Lạch Huyện phục vụ giao thông thuỷ nội địa. Ngoài việc đào kênh, đắp đập này, thì các hoạt động nhân tạo khác nhƣ nạo vét duy tu luồng tầu vào cảng, sóng rẽ đuôi tầu và dòng chảy do tầu biển qua lại có ảnh hƣởng ít nhiều tới khả năng bồi tụ – xói lở ven biển đảo Cát Hải. Sự xuất hiện của các công trình bảo vệ bờ (đê, kè mỏ hàn) đã phần nào làm giảm bớt xói lở trong khu vực. Tuy nhiên, mặc dù có đê, song