Phân tích lịch sử diễn biến đường bờ biển Đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn từ năm 1903-1904 đến năm 2017

Roman Sorgenfrei & Stefan Groenewold

Dựa trên các bản đồ lịch sử từ Lưu trữ Quốc gia Pháp ở nước ngoài (1903-1953), Cục Bản đồ Quân đội Hoa Kỳ (đợt bản đồ L7014, 1965-1993), ảnh vệ tinh (Landsat, 1988-2017) và vết GPS, một bộ sưu tập gồm tổng cộng 131 đường bờ biển trong lịch sử có thể được tái hiện lại sau khi số hóa và hiệu chỉnh dữ liệu cẩn thận. Như vậy, diễn biến của đường bờ biển từ năm 1903 cho đến năm 2017 có thể được quan sát và tốc độ thay đổi tính theo mét mỗi năm có thể tính toán được tương đối chính xác. Bộ sưu tập tạo thành một tập dữ liệu duy nhất với thời gian thu thập quay lại xa hơn so với dữ liệu được sử dụng chủ yếu chỉ từ ảnh vệ tinh. Tỷ lệ thay đổi này trong những thập kỷ qua (10 và 30 năm) và những xu hướng chỉ ra trong thế kỷ qua là tiêu chuẩn chính để phân loại 71 Phân đoạn (CPSs) của Công cụ bảo vệ vùng ven biển (CPMD). Chỉ có khoảng 10% bờ biển vẫn còn đang bồi tụ hơn 20 m mỗi năm, đặc biệt là ở các mũi đất Tây Nam Cà Mau. Trong khi đó, hơn 50% bờ biển dài 720 km hiện đang bị xói lở, trong đó hơn 70 km đang bị xói lở với tốc độ từ 20 đến 50 mét mỗi năm.

Hình 1: Đường bờ biển bị suy thoái từ năm 1904 đến năm 2014 ở phía Đông tỉnh Cà Mau, dựa trên những bản đồ lịch sử đã được tham chiếu địa lý và các ảnh vệ tinh gần đây. Giữa năm 1904 và 2014, khoảng 5,8 km đất ven biển bị mất (trung bình 52 m mỗi năm).
  1. Giới thiệu

Phân tích các thay đổi trong lịch sử của đường bờ biển là một trong những công cụ chính để lập kế hoạch bảo vệ vùng ven biển. Đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống địa chất tương đối trẻ và phát triển khoảng 7.500 năm trước với tốc độ tiến ra biển tăng mạnh mẽ trong 3.000 năm qua cùng với mực nước biển hạ thấp. Trong hai thập kỷ qua, đã có một số nghiên cứu được tiến hành về những thay đổi về cân bằng trầm tích và các quá trình ven biển.

      2. Hiện trạng hiểu biết về sự thay đổi đường bờ biển ở Đồng bằng sông Cửu Long

  • Khoảng 80% lưu lượng trầm tích của sông Cửu Long vào biển Đông được giữ lại ở vùng đồng bằng châu thổ nằm dưới mực thủy triều thấp (đồng bằng ngập nước) trong khoảng 20-30 km ra phía ngoài khơi.
  • Lưu lượng trầm tích cao nhất diễn ra trong khoảng từ tháng 8 đến tháng 11 trong khi trong suốt thời kỳ có bão từ tháng 1 đến tháng 4 trầm tích tích được tái lơ lửng và phân bố chủ yếu qua hệ thống sông ngầm dưới nước gần bờ (trong khoảng 20 km) (Nittrouer và cộng sự, 2017).
  • Khoảng một phần ba khối lượng trầm tích này được lắng đọng gần phía Bắc và phía Nam đồng bằng là các vùng lân cận, phía đông của các tỉnh Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng và phía bắc tỉnh Bạc Liêu. Khoảng 40-66% trầm tích được vận chuyển xa hơn theo hướng Đông Nam và lắng đọng phía Đông Nam gần mũi Cà Mau và một số khu vực nhỏ hơn gần vịnh Kiên Giang ở độ sâu mực nước từ 5-20 m (Unverricht, 2014; Liu và cộng sự, 2017a, b).
  • Đối với việc cung cấp trầm tích về phía bờ dọc theo bờ biển Tây, các quá trình tái lơ lửng và vận chuyển theo dòng chảy ngang bờ cũng đóng một vai trò, mặc dù chưa thể định lượng được đầy đủ (LMDCZ, 2017).
  • Việc giảm nguồn cung trầm tích cho các vị trí lắng đọng trầm tích đề cập trên đây sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu trầm tích của bờ biển (Nittrouer và công sự, 2017).
  • Lưu lượng trầm tích của hệ thống sông Cửu Long đổ vào biển Đông ước tính khoảng 150-160.000 tấn/năm trước thời kỳ xây dựng đập và hồ chứa, và hiện đang giảm dần. Tuy nhiên, có sự bất đồng về lưu lượng vì thời gian trễ của các tác động và dữ liệu không nhất quán cản trở việc phân tích. Hiện nay, lượng trầm tích được ước tính đã giảm xuống còn 110.000 tấn / năm (Milliman & Fainsworth, 2011) và dự kiến sẽ giảm mạnh hơn sau khi công trình xây dựng đập ở thượng nguồn sông Cửu Long được hoàn thành.
  • Việc bẫy trầm tích không chỉ là một quá trình vật lý mà còn được xác định vững chắc bởi các quá trình tích tụ sinh học và hóa học. Một quá trình tích tụ quan trọng diễn ra trong chu trình cửa sông, là nơi con sông Cửu Long xả nước ngọt ra biển tạo nên dòng chảy ngược vận chuyển nước biển và trầm tích về phía bờ. Do mực nước biển ngày càng tăng, hiệu ứng kết hợp này bị giảm đi và hiệu suất bẫy trầm tích ngày càng giảm. Mực nước biển tăng và sụt lún đất cũng dẫn đến các đáy kênh sâu hơn dẫn đến hiệu suất bẫy trầm tích thậm chí thấp hơn (Allison và cộng sự, 2017).
  • Nhiều nguồn nghiên cứu thực tiễn khác nhau đều đồng thuận là xu hướng xói lở dọc theo bờ biển ĐBSCL càng ngày càng tăng (Anthony và cộng sự, 2015). Trong khi trong giai đoạn 1973-95 vẫn có bồi tụ với tốc độ trung bình 7,2 m mỗi năm, tốc độ bồi tụ giảm xuống còn khoảng 2,8 m mỗi năm trong giai đoạn 1995-2005 và thậm chí trở thành số âm (có nghĩa là xói lở) từ năm 2005-2015, ước tính khoảng -1,4 m mỗi năm (Liu và cộng sự, 2017a, b). Xói lở xảy ra trên khoảng một nửa tổng chiều dài đường bờ biển. Điều này phù hợp với các phân tích sau đây sử dụng dữ liệu về các đường bờ biển trong lịch sử từ năm 1904. Tốc độ xói lở là một trong những tiêu chuẩn chính cho việc phân loại bờ biển trong Kế hoạch bảo vệ vùng ven biển.
  • Các tài liệu nghiên cứu cũng thống nhất khi trích dẫn về nguyên nhân chính của hiện tượng gia tăng xói lở theo thời gian, bao gồm: giảm lưu lượng trầm tích của sông Cửu Long, khai thác cát ở giữa và hạ lưu sông Cửu Long, sụt lún đất ở các khu vực ven biển do khai thác nước ngầm, nước biển dâng và sử dụng đất một cách tiêu cực trong đai rừng ngập mặn.
  1. Việc sử dụng các bản đồ lịch sử và ảnh vệ tinh để phát hiện các thay đổi đường bờ biển

Để hiểu được sự phát triển hình thái của các đường bờ biển, dữ liệu thủy văn gốc của các khu vực ven biển cũng như phân bố rừng ngập mặn trước đây, phân tích các bản đồ lịch sử, ảnh hàng không và ảnh vệ tinh có giá trị cao nhất (Albers và cộng sự, 2013). Kỹ thuật này được thử nghiệm ở Sóc Trăng và được nhân rộng ra toàn bộ bờ biển ĐBSCL. Các bản đồ và ảnh vệ tinh đã thu thập được sử dụng để số hoá các đường bờ biển từ năm 1903 cho đến năm 2017. Sau đó, chúng được sử dụng để phân tích thay đổi đường bờ biển để tính toán tốc độ lùi vào và tiến ra cũng như biến động diện tích xói và bồi. Tốc độ được tính toán bằng cách sử dụng ArcGIS 10 mở rộng DSAS – Hệ thống phân tích đường bờ kỹ thuật số (Khảo sát địa chất Hoa Kỳ, 2018a).

Để loại bỏ tình trạng không rõ ràng liên quan đến các thuật ngữ đường bờ biển và đường bờ, sau đây là định nghĩa ngắn gọn của cả hai thuật ngữ. Mặc dù có ý nghĩa khác nhau, hai thuật ngữ này thường bị sử dụng nhầm lẫn trong các tài liệu khoa học:

  • Đường bờ được quốc tế định nghĩa chủ yếu là mực nước cao trung bình, mặc dù thông thường đường bờ di chuyển lên và xuống cùng với thủy triều.
  • Tùy thuộc vào ngữ cảnh, đường bờ biển thường được xác định là ranh giới phân bố của thực vật trên cạn và biển, hoặc đường thủy triều cao thông thường trên bãi biển hoặc chân vách đá ở bờ biển đá. Các định nghĩa này chưa được sử dụng một cách nhất quán giữa các nhà hoạch định chính sách và trong khung pháp lý ở Việt Nam.

Các thông tin kỹ thuật sau đây về cách tiến hành từ các bản đồ gốc sang phân tích theo chuỗi thời gian đường bờ biển chủ yếu hướng đến các chuyên gia GIS. Mô tả chi tiết hơn về quy trình thực hiện có thể được tìm thấy trong thư viện Kế hoạch Bảo vệ vùng ven biển (Sorgenfrei, 2016). Người đọc ít quan tâm đến các thủ thuật kỹ thuật về GIS có thể tiếp tục tham khảo ở phần 10, nơi có minh họa một số kết quả được chọn.

  1. Bộ sưu tập bản đồ lịch sử Các bản đồ được thu thập trong kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc có tỷ lệ ít nhất là 1/100 000.

Nếu tỷ lệ nhỏ hơn, các chi tiết bản đồ như đường bờ biển, kênh, cửa sông, vv. quá thiếu chính xác và thường phải tổng hợp quá nhiều tài liệu để có thể sử dụng cho phân tích về biến động đường bờ biển.

Các bản đồ lịch sử từ kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc bao trùm thời gian nửa đầu thế kỷ 20 và được xuất bản trong các hệ thống tham chiếu tọa độ khác nhau (CRS). Bảng 1 đưa ra tổng quan về các thuộc tính của các bản đồ này.

Bảng 1: Thuộc tính của các bản đồ lịch sử được chọn

Ngoài các bản đồ này, các bản đồ địa hình của Việt Nam do Cơ quan Bản đồ Quân sự Hoa Kỳ xuất bản đã được sử dụng (Thư viện Đại học Texas, 2018a), đặc biệt là đợt bản đồ “mới” L7014 được xuất bản cho toàn bộ Việt Nam. Đối với đợt bản đồ này, bản đồ địa hình cũ của Pháp đã được cập nhật bởi một số đoàn công tác chụp không ảnh và tăng tỷ lệ lên 1/50 000 bởi Cơ quan Bản đồ Quân sự Hoa Kỳ (Dang & Le, 2001). Các bản đồ này là bản đồ quét chính xác nhất và chi tiết nhất được sử dụng cho việc biên tập này. Phần lớn các bản đồ trong chuỗi này hiển thị khu vực ĐBSCL từ năm 1965, nhưng một số bản đồ từ những năm sau đó (xem Bảng 2). Rất ít bản đồ được cập nhật lần cuối trong năm 1989 hoặc thậm chí năm 1993, mà các bản đồ này không có phiên bản cũ hơn có sẵn trực tuyến nữa. Một bản đồ hiển thị một phần của đảo Phú Quốc là từ năm 1957, trong khi bản đồ hiển thị biên giới giữa Việt Nam và Campuchia là từ năm 1993. Bản đồ thứ hai là bản đồ duy nhất của Cơ quan Lập bản đồ và Ảnh Quốc gia Hoa Kỳ, Đợt L7015, Bản đồ địa hình Campuchia (Đại học Thư viện Texas, 2018b).

Bảng 2: Các bản đồ địa hình của Việt Nam từ Cơ quan Bản đồ Quân sự Hoa Kỳ, Đợt L7014 (Đại học Thư viện Texas, 2018a).

Để đảm bảo rằng việc phân tích và so sánh dữ liệu địa lý từ các nguồn khác nhau, và trong trường hợp hiện tại đặc biệt là được đo từ thời gian khác nhau, cần thiết sử dụng một hệ tham chiếu tọa độ chung (CRS). Hệ CRS quốc tế thường được sử dụng để trao đổi dữ liệu địa lý là hệ tọa độ địa lý WGS 84 (EPSG: 4326). Hầu hết các CRS khác thường được áp dụng trong lập các bản đồ vùng, các thuật toán chuyển đổi thành WGS 84 tồn tại và thường được cung cấp với phần mềm GIS. Do đó WGS 84 là hệ tham chiếu tọa độ chung (CRS) để chọn làm cho dữ liệu địa lý có sẵn cho càng nhiều người sử dụng càng tốt.

  1. Xử lý các bản đồ lịch sử từ kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc và loạt bản đồ L7014

Thật không may, các bản đồ cũ thiếu thông tin về dữ liệu trắc địa cần thiết để gắn tham chiếu địa lý vào bản đồ được quét vào CRS ban đầu và sau đó chuyển vào WGS 84. Do đó, loạt bản đồ L7014 được cung cấp ở định dạng GeoPDF được xử lý trước và dựa vào kết quả này, các bản đồ cũ được gắn tham chiếu địa lý trực tiếp vào WGS 84. Quá trình gắn tham chiếu địa lý vào loạt bản đồ L7014 được thể hiện trong bảng 3. Các bản đồ lịch sử từ kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc đã gắn tham chiếu địa lý bằng QGIS. Khi tham chiếu các bản đồ từ loạt ảnh L7014 được sử dụng kết hợp với ảnh vệ tinh của Google Maps (plugin QuickMapServices cho QGIS). Từ 19 đến 61 GCP được sử dụng để gắn tham chiếu địa lý cho mỗi bản đồ lịch sử tập trung vào các điểm trong khu vực ven biển.

Tất cả các bản đồ lịch sử được tham chiếu địa lý hiện có sẵn trong WGS 84 tại một cơ sở dữ liệu địa lý lưu trữ cục bộ. Trước khi xuất bản, chúng nên được chiếu vào UTM 48N (WGS 84 / UTM 48N = EPSG: 32648).

Bảng 3: Tiến trình gắn tham chiếu địa lý cho loạt bản đồ L7014.
Bảng 4: Quy trình gắn tham chiếu địa lý cho bản đồ lịch sử từ kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc
  1. Những hạn chế do chất lượng bản đồ

Cần phải đề cập là loạt ảnh L7014 có độ chính xác cao nhất theo nhiều khía cạnh. Nếu so sánh với các bản đồ cũ hơn ví dụ như thông tin về thủy văn, kênh rạch thủy lợi, thì bản đồ này chính xác hơn. Do đó, các bản đồ từ năm 1953 cần được xử lý cẩn thận, vì chúng đòi hỏi độ chính xác cho các nội dung chi tiết, nhưng quá trình gắn tham chiếu địa lý lại có mức độ khái quát hóa cao các đặc điểm của bản đồ thủy văn. Các khu vực ven biển, đặc biệt là đường bờ biển, từ các ranh giới bản đồ gần với ranh giới của tỉnh Kiên Giang và Cà Mau, có thể xem là không chính xác cho tất cả các bản đồ của kho lưu trữ từ thời Pháp thuộc. Cũng giống như vậy đối với các bản đồ từ năm 1953, nằm giữa các ô bản đồ của phía Tây Cà Mau và phía Nam Cà Mau.

  1. Ảnh vệ tinh Google Earth

Các máy chủ của Google lưu trữ một bộ sưu tập lớn các hình ảnh vệ tinh sắp xếp cho khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, một số khu vực trước năm 2000 và vẫn tiếp tục được cập nhật. Những hình ảnh này thì tốt, và cũng ở độ phân giải cao trong những năm gần đây, cung cấp nhiều thông tin về sự phát triển của các khu vực ven biển. Tuy nhiên, chúng phải được xử lý cẩn thận vì tham chiếu địa lý của chúng không phải lúc nào cũng chính xác (sai số khoảng 20 m). Vì thế kết quả các sai số nhỏ do quá trình tham chiếu địa lý thủ công được xuất ra từ các hình ảnh Google Earth (ảnh chụp màn hình) có thể bỏ qua.

Nói chung, bản đồ Google Earth có thể được chia thành các hình ảnh vệ tinh gần đây, thường được hiển thị khi sử dụng GUI của Google Earth và các hình ảnh vệ tinh lịch sử được cung cấp bổ sung. Do Google chọn thời gian hình ảnh hiển thị ở chế độ xem chuẩn dựa trên thời gian cũng như chất lượng của chúng (ví dụ: lượng mây che phủ), một số hình ảnh vệ tinh có sẵn thể hiện chế độ xem theo thời gian và cập nhật thời gian gần hơn so với các ảnh thông thường.

Các hình ảnh vệ tinh gần đây có thể được tải xuống trực tiếp từ các máy chủ của Google bằng phần mềm ‘Google Satellite Maps Downloader’. Nó tải tất cả các ô được lưu trữ cho hình chữ nhật được chọn được mở rộng từ các máy chủ Google và cung cấp tùy chọn để kết hợp các ô vào một tệp BMP đơn giản đã được tham chiếu sẵn (CRS = WGS 84, EPSG: 4326).

Hình ảnh lịch sử của Google Earth có thể được trích xuất tốt nhất dưới dạng ảnh chụp màn hình có độ phân giải cao, một chức năng có sẵn miễn phí trong ‘Google Earth Pro’ (Google Earth Pro, 2018). Để tham chiếu những hình ảnh này dễ dàng hơn và nhanh hơn, khi xem trong Google Earth Pro cần định hướng phía bắc, không nghiêng và địa hình cần phải được tắt để loại bỏ sự phóng đại theo chiều đứng làm thay đổi hình ảnh. Bằng cách thêm ‘Placemarks” như là các điểm kiểm soát mặt đất (GCPs) ở ba góc của khu vực được chọn trước khi xuất ảnh chụp màn hình, có thể tham chiếu dễ dàng bằng công cụ ‘Georeferencer’ của QGIS, một phần mềm GIS nguồn mở miễn phí (QGIS, 2018). Các tọa độ có thể được trích xuất từ các thuộc tính Đánh dấu vị trí của Google Earth, do đó hình ảnh vệ tinh hiện tại cũng như lịch sử từ Google Earth có thể được định vị tham chiếu một cách chính xác. Các hình ảnh từ Google Earth được sử dụng trong phân tích này là do hai nhà cung cấp bản quyền. Các hình ảnh cho đến năm 2013 do DigitalGlobe cung cấp, trong khi các hình ảnh từ năm 2014 là do CNES / Astrium cung cấp. Trước khi xuất bản bản đồ với hình ảnh vệ tinh trên nền do Google cung cấp, cần phải làm rõ các vấn đề về giấy phép. Để biết thêm thông tin, hãy xem mục Trợ giúp của Google Earth (2018) và mục Bản quyền của Google (2015). Việc sử dụng dữ liệu, như trong trường hợp chúng ta số hóa đường bờ biển với phạm vi xác định bởi ranh giới của rừng về phía biển, đã được cấp phép đầy đủ.

  1. Ảnh vệ tinh Landsat bổ sung dữ liệu

Để bổ sung khoảng trống giữa các dữ liệu từ bản đồ lịch sử và hình ảnh Google ở trên, 40 hình ảnh vệ tinh miễn phí từ Landsat (Landsat 5 TM, Landsat 5 TM C1 Cấp 1 và Landsat 8 OLI / TIRS) được bao gồm dưới dạng nguồn dữ liệu trong vòng hai năm qua. Chúng bao gồm toàn bộ vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long trong những năm 1988, 1995, 2000, 2005, 2010, 2015 và 2017. Trong tương lai, các hình ảnh từ Landsat 8 OLI / TIRS hoặc Sentinel, một nguồn ảnh vệ tinh miễn phí khác có thể được sử dụng để mở rộng tập dữ liệu. Những hình ảnh này có thể được tải xuống, trong số các dữ liệu vệ tinh khác, thông qua phần mềm EarthExplorer (Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, 2018c).

Đối với hình ảnh của Google Earth, đường bờ biển cho ảnh vệ tinh Landsat được xác định như là ranh giới của rừng về phía biển. Để làm cho việc nhận dạng trở nên dễ dàng hơn, thông tin hình ảnh đa hướng của các ảnh Landsat được sử dụng để tính toán các “cạnh đỏ”, tận dụng các bước sóng hồng ngoại gần được ghi lại bởi các vệ tinh. Do đó, thực vật dễ dàng được xác định trong các hình ảnh và được số hóa.

  1. Áp dụng chương trình “Hệ thống phân tích thay đổi đường bờ biển (DSAS)”

Việc áp dụng DSAS được mô tả chi tiết trong phần ‘Giới thiệu Cài đặt và Hướng dẫn Sử dụng’, có sẵn trên trang web của Sở Địa chất Hoa Kỳ (U.S. Geological Survey, 2018b). Ngoài ra, Madore (2014) cung cấp một hướng dẫn từng bước rất tốt cho quy trình làm việc DSAS hoàn chỉnh. Một tập dữ liệu chung với một tập hợp các đường bờ biển kéo dài trong suốt khoảng thời gian từ năm 1903/04 đến năm 2017 và bao gồm toàn bộ ĐBSCL được tạo ra cho các phân tích tổng quan. Do đó, các đường bờ biển của các bản đồ lịch sử được tham chiếu địa lý từ năm 1903/04và năm 1951/53, và chuỗi bản đồ L7014 đã được số hoá.

Bản đồ từ năm 1923/24 chỉ khác với bản đồ năm 1903/04 về thông tin không ảnh của hoạt động sử dụng đất và thủy văn nhưng có đường bờ biển giống với bản đồ cũ. Do đó, chúng không được số hóa và được loại khỏi các phân tích.

Bởi vì các đường bờ biển được số hóa từ 1903/04 và 1951/53 kém chính xác hơn so với những đường bờ biển gần đây hơn trong các bản đồ vệ tinh L7014 và Google Earth nên kết quả tính toán với chúng cần được xử lý cẩn thận. Chúng ít chính xác hơn so với kết quả của các đường bờ biển sau đó và do đó chỉ có thể được sử dụng làm các chỉ số cho sự tiến triển đường bờ biển trong thời gian dài.

Trong giai đoạn từ năm 1988 đến năm 2017, các đường bờ biển, được xác định như là ranh giới của rừng về phía biển, được số hóa dựa trên các hình ảnh vệ tinh. Hình ảnh vệ tinh Google Earth gần đây đã được số hóa cho toàn bộ vùng đồng bằng. Để phân tích sâu các khu vực trọng điểm, các hình ảnh vệ tinh lịch sử có sẵn từ Google Earth cũng được số hóa và bổ sung với các đường bờ biển sẵn có từ các khảo sát và giám sát ven bờ do các dự án GIZ tại Bạc Liêu và Sóc Trăng thực hiện cũng như bản đồ lịch sử số hóa từ cơ sở dữ liệu địa lý của Sóc Trăng. Ngoài ra, hình ảnh vệ tinh Landsat đã được số hóa để bổ sung cho cơ sở dữ liệu đến năm 2017. Tất cả các số hóa được thực hiện theo chiều kim đồng hồ, giúp đơn giản hóa việc sử dụng một số công cụ của ArcGIS. Bạn có thể tải xuống toàn bộ tập dữ              liệu qua CPMD trực tuyến. Một bộ sưu tập gồm 14 đường bờ biển trải dài trong thời gian hoàn chỉnh có thể được hiển thị trong CPMD trực tuyến trong mục Khảo sát -> Đường bờ biển lịch sử.

Cần thiết có ít nhất hai đường bờ biển từ các mốc thời gian khác nhau để tính toán tỷ lệ thay đổi bằng DSAS qua việc cung cấp một số phương pháp tính toán thống kê (U.S. Khảo sát địa chất Mỹ, 2018b). Các phương pháp được trích dẫn thường xuyên nhất là phương pháp EPR (tỷ lệ điểm cuối) và phương pháp LRR (hồi quy tuyến tính) (Thi et al., 2014). Điều này được thực hiện là vì các phương pháp đòi hỏi ít nhất về dữ liệu đầu vào. EPR được tính bằng cách chia khoảng cách của đường bờ biển theo thời gian trôi qua giữa đường bờ biển cũ nhất và mới nhất trong một tập dữ liệu nhất định. Ưu điểm chính của nó là tính toán dễ dàng và yêu cầu tối thiểu chỉ có hai kỳ hạn đường bờ biển. Điểm bất lợi lớn nhất là trong trường hợp có nhiều dữ liệu có sẵn hơn, các thông tin bổ sung sẽ bị bỏ qua (Sở Địa chất Hoa Kỳ, 2018b). Phương pháp này được sử dụng cho tỷ lệ thay đổi đường bờ biển tổng quan giữa dữ liệu từ bản đồ lịch sử và hình ảnh vệ tinh Google Earth mới nhất được sử dụng trong phân tích này (2014/15).

LRR là kết quả của việc ước tính tốc độ thay đổi trung bình bằng cách sử dụng một số vị trí bờ biển theo thời gian, với thống kê thay đổi phù hợp với đường hồi qui bình phương tối thiểu cho tất cả các điểm bờ biển cho mỗi tuyến. Tốc độ hồi quy tuyến tính là độ dốc của đường thẳng (Thi et al., 2014). Phương pháp này sử dụng tất cả dữ liệu có sẵn không kể những thay đổi về xu hướng hoặc độ chính xác và dễ sử dụng. Tuy nhiên nó dễ bị ngoại lệ và có xu hướng đánh giá thấp tỷ lệ thay đổi so với các phương pháp thống kê khác, giống như EPR (Sở Địa chất Hoa Kỳ, 2018b). Cả hai phương pháp đều được sử dụng để phân tích đường bờ biển (Sorgenfrei, 2016).

Mặc dù không thể xác định giá trị về độ chính xác cho các bản đồ lịch sử cũ, nhưng lại có thể xác định cho các hình ảnh vệ tinh của Google Earth cũng như cho chuỗi bản đồ L7014. Bởi vì vậy, và bởi vì cả hai phương pháp tính toán này đã không sử dụng thông tin chính xác trong quá trình tính toán, nên độ chính xác của các đường bờ biển đơn lẻ không được tính đến trong các phân tích đã tiến hành. Để phân tích sâu hơn về dữ liệu gần đây hơn, có thể phân bổ độ chính xác, các phương pháp thống kê khác như hồi quy tuyến tính trọng số (WLR), có thể được sử dụng trong phương pháp DSAS (Sở Địa chất Hoa Kỳ, 2018b).

Tính toán thay đổi đường bờ bổ sung từ sử dụng ảnh vệ tinh Landsat được tiến hành bao gồm toàn bộ đồng bằng sông Cửu Long cho các tuyến điều tra cách nhau 100 mét dọc theo bờ biển. Chỉ những phần bờ biển được phân loại là đoạn đặc biệt trong CPMD mới được loại trừ, có tổng cộng 20 km bờ biển, đó là các đoạn có sự phát triển bến cảng ở Sông Đốc, Cà Mau, lấn biển ở Rạch Giá, Kiên Giang và kênh và nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh. Tính toán đầu tiên là EPR dựa trên các đường bờ biển 1988 và 2015 (30 năm), lần thứ hai EPR dựa trên năm 2005 và 2015 (10 năm). Kết quả cho tất cả các tuyến điều tra xung quanh bờ biển Đồng bằng sông Cửu Long có thể được hiển thị trong CPMD trực tuyến (các lớp nằm trong mục Khảo sát -> Thay đổi bờ biển hơn 10/30 năm). Tỷ lệ thay đổi được phân loại thành 6 lớp.

  1. Một số kết quả lựa phân tích biến động đường bờ ở Đồng bằng sông Cửu Long

Kết quả phân tích tốc độ xói lở nói trên (EPR) trong suốt hơn 10 năm cho mỗi 100m dọc bờ biển ĐBSCL cho thấy chỉ có 10% bờ biển được bồi lắng trong khi có hơn 50% bị xói lở. Hơn 70km bị xói lở với tốc độ từ 20 đến 50m mỗi năm (bảng 5).

Bảng 5: Kết quả tổng quan về phân tích biến động đường bờ biển sử dụng EPR (tỷ lệ điểm cuối) trong DSAS trong giai đoạn 2005 – 2015. * Trong tổng số 720km đường bờ có các cảng ở Sông Đốc, Cà Mau, khu lấn biển ở Rạch Giá, Kiên Giang và các kênh và nhà máy nhiệt điện ở Duyên Hải, Trà Vinh chiểm khoảng 20km đã được loại trừ.
Bảng 6: Tổng quan về kết quả phân tích biến động đường bờ biển sử dụng EPR (tỷ lệ điểm cuối) trong DSAS giai đoạn 1988-2015. * Trong tổng số 720km đường bờ có các cảng ở Sông Đốc, Cà Mau, khu lấn biển ở Rạch Giá, Kiên Giang và các kênh và nhà máy nhiệt điện ở Duyên Hải, Trà Vinh chiểm khoảng 20km đã được loại trừ.

Sau đây là một số địa điểm được lựa chọn xung quanh ĐBSCL được minh họa như là ví dụ, cũng như các địa điểm khác cũng có thể được thể hiển trong CPMD (Khảo sát -> biến động bờ biển trên 10/30 năm và Khảo sát -> Lịch sử biến động đường bờ biển).

Hình 2. Ví dụ này cho thấy sự thay đổi của đường bờ biển trong khu vực ranh giới giữa Bạc Liêu và Cà Mau (từ CPMD trực tuyến) cho thấy sự thoái trào một cách ổn định. Đường bờ biển từ năm 1904 (đường trắng) đến năm 2017 (đường màu xanh) với các xu hướng thay đổi trong 10 năm được chỉ ra là đường thẳng được thể hiện trong CPMD trực tuyến. Dữ liệu đã xử lý cho đường bờ biển bắt nguồn từ bản đồ lịch sử và hình ảnh vệ tinh có thể tải xuống (dưới dạng định dạng shapefile GIS) trên CPMD trực tuyến.
Hình 3. Bờ biển Cà Mau khoảng năm 1889. Nguồn: Cơ quan Lưu trữ quốc gia (Archives nationales d’outre-mer or ANOM), tiền thân là Trung tâm Lưu trữ nước ngoài (Centre des archives d’outre-mer), ở tỉnh Aix-en, CH Pháp.
Hình 4. Mũi phía Nam của Cà Mau là một trong số ít các khu vực còn lại ở đồng bằng sông Cửu Long cho thấy sự bồi tụ tiếp diễn từ năm 1903. Tại thời điểm đó, từ sự hình thành một mũi ‘nhô’ điển hình, tới nay trầm tích đã bồi rộng thêm tới 5 km về phía Bắc. Sự diễn tiến này có thể được coi là một chỉ thị quan trọng cho nguồn cung cấp trầm tích tới các vị trí lắng đọng ngoài khơi phía Tây Nam mũi Cà Mau. Phần phía Tây của rừng ngập mặn là Vườn quốc gia Mũi Cà Mau được bảo vệ. Phía bên phải (bờ biển phía Đông Nam Cà Mau) có thể bị xói mòn lâu dài.
Hình 5. Phạm vi không gian lớn hơn bao gồm khu vực được mô tả trong Hình 4. Có thể thấy rất rõ sự mất đất do xói lở từ năm 1904 dọc theo bờ Biển Đông (Cà Mau và phía Nam Bạc Liêu) ngược lại với sự bồi tụ mạnh mẽ dọc theo bờ Biển Tây nhô ra ở phía Bắc. Mặc dù vẫn còn những nghi hoặc, có thể giả định rằng xu hướng này sẽ tiếp tục và cho thấy sự thiếu trầm tích liên tục dọc theo bờ biển Tây Nam (CPR 5). Phân tích GIS cũng đưa ra ước tính diện tích đất bị mất và tăng lên, và dải ven biển phía Nam dọc theo Biển Đông bị mất đất liên tục suốt từ năm 1904.
Hình 6. Vùng ven biển phía Nam vùng cửa sông. Một mô hình điển hình là sự xói mòn nổi bật ở phần phía Bắc của đầu bờ biển được mô tả ở đây (Vĩnh Hải, tỉnh Sóc Trăng) và bồi đắp vào cuối phía Nam. Mô hình này được tìm thấy rõ ràng hơn ở tất cả các cồn/cù lao sông. Các thay đổi trong khoảng thời gian từ năm 2006 đến năm 2016 được chỉ ra ở đây.
Hình 7. Thay đổi bờ biển ở Cù Lao Dung (Sóc Trăng) từ năm 1904 đến năm 2012 ở nhánh phía Nam của hệ thống sông Cửu Long. Kết quả phân tích GIS, bản đồ nền do ESRI cung cấp, hình ảnh vệ tinh từ DigitalGlobe 2008 & 2011, GeoEye 2000 & 2009 và i-cubed 1999 (Roman Sorgenfrei, xuất bản trong SCHMITT & ALBERS 2014). Tâm của cù lao này hẹp hơn nhiều vào năm 1904 và đất đai được mở rộng chủ yếu về phía Nam và phía Đông vào Biển Đông. Đối với phân tích này, đường bờ biển được xác định là mép rừng ngập mặn ven biển, dù không chính xác theo các định nghĩa chính thức của bờ biển hoặc đường bờ biển nhưng lại thực tế hơn nếu làm việc với các bản đồ lịch sử. Tỷ lệ bồi tụ dao động từ 6,2 đến 68,2 m mỗi năm trong khoảng thời gian 108 năm.
Hình 8. Chi tiết lịch sử đường bờ biển vịnh Kiên Giang tại ranh giới giữa huyện An Minh và An Biên. Đường màu trắng cho thấy đường bờ biển được giả định vào khoảng năm 1904. Nhìn chung, bờ biển đang tiến triển theo hướng Tây Bắc kể từ đó. Tuy nhiên, ở phía Tây (phía bên trái của hình) bờ biển có xu hướng thụt lùi từ sau năm 1988. Xu hướng này có thể nhận biết được dọc theo toàn bộ đoạn kéo dài về phía Nam điểm này đến Phú Tân ở tỉnh Cà Mau.
Hình 9. Thay đổi đường bờ biển ở đồng bằng sông Cửu Long từ 1903/4 đến 2015. Tỷ lệ thay đổi lớn khoảng 60 m/năm xói lở cũng như bồi tụ 100 m/năm có thể được thấy trong phân tích này. Bồi tụ trong thế kỷ trước là dọc theo bờ biển của tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng và Bạc Liêu. Trong giai đoạn này, trong khi bờ biển phía Đông của tỉnh Cà Mau có tỷ lệ xói lở cao nhất thì bờ biển phía Tây lại có tỷ lệ bồi tụ cao nhất. Ở phía Tây Cà Mau gần và qua ranh giới với Kiên Giang, không quan sát thấy có thay đổi lớn nào trong suốt 110 năm qua, ngoài sự mất đất trong hai thập kỷ gần đây.
  1. Kết luận và kiến nghị

Mặc dù khá phức tạp về chuyên môn kỹ thuật nếu áp dụng cho các đoạn đường bờ biển dài hơn, việc phân tích các đường bờ biển lịch sử bổ sung thêm giá trị rõ ràng vào quy hoạch bảo vệ bờ biển. Xu hướng có thể bắt nguồn từ cơ sở dữ liệu rộng hơn trong không gian và thời gian để nhận biết các khu vực không thể nhìn thấy từ các điểm nóng xói lở ngắn hạn và khảo sát một lần. Bờ biển trầm tích rất năng động bởi liên tục được tiếp xúc với các tác động không ngừng thay đổi về mặt thủy văn một cách tự nhiên. Toàn bộ ĐBSCL vẫn đang trong quá trình hình thành như là kết quả của các tác động này. Bằng cách bao gồm không chỉ hình ảnh vệ tinh mà còn bản đồ lịch sử (ít nhất từ 1903/4 trở lại đây), cái nhìn sâu sắc hơn về thay đổi được cung cấp. Các xu hướng về quy mô không gian và thời gian lớn hơn được phản ánh trong việc phân loại các bờ biển ở ĐBSCL thành 7 “Vùng bảo vệ bờ biển (CPR)”. Sự hiểu biết về động thái ven biển và sự phân loại thành các vùng tương ứng giúp chuyển từ bảo vệ bờ biển theo hướng ứng phó khẩn cấp theo hướng bảo vệ bờ biển chiến lược. Chúng tôi khuyên bạn nên mở rộng bộ sưu tập đường bờ biển bằng sử dụng các hình ảnh vệ tinh trong tương lai đang được xuất bản miễn phí (ví dụ: hình ảnh vệ tinh Sentinel).

Tài liệu tham khảo

Albers, T., Dinh, C. S. & K. Schmitt (2013): Hướng dẫn quản lý bờ biển – Bảo vệ bờ biển ở đồng bằng sông Cửu Long.

Allison, M.A., C.A. Nittrouer, A.S. Ogston, J.C. Mullarney and T.T. Nguyen (2017): Trầm tích và sự sống còn của đồng bằng sông Cửu Long: Một nghiên cứu trường hợp về suy giảm nguồn cung cấp trầm tích và tỉ lệ gia tăng nước biển dâng. Hải dương học 30 (3):98-109, https://doi.org/10.5670/oceanog.2017.318.

Anthony, E.J., G.Brunier, M. Besset, M. Goichot, P. Dussouillez and V.L. Nguyen (2015): Những liên kết xói mòn nhanh ở đồng bằng sông Cửu Long với hoạt động của con người. Báo cáo khoa học 5:14745, Doi:10.1038/srep14745. http://www.Nature.com/scientificreports.

Dang, H. V. & Q. T. Le (2001): Sự phát triển về công nghệ khảo sát và lập bản đồ ở Việt Nam. – <http://www.fig.net/resources/proceedings/fig_proceedings/korea/fullpapers/pdf/session3/dang-le.pdf&gt; (accessed: 02.07.2018).

Trợ giúp Google Earth (2018): Sử dụng ảnh Google Earth. –<https://support.google.com/earth/search?q=Use+of+Google+Earth+Imagery > (accessed: 02.07.2018).

Google Earth chuyên nghiệp (2018): Tải Google Earth Pro cho PC, Mac, hoặc Linux. –<https://www.google.com/earth/download/gep/agree.html&gt; (accessed: 02.07.2018).

Cấp phép Google (2015): Sử dụng bản đồ Google và Google Earth. –<http://www.google.com/permissions/geoguidelines.html&gt; (accessed: 02.07.2018).

Liu, J.P., D.J. DeMaster, T.T. Nguyen, Y. Saito, V.L. Nguyen, T.K.O. Ta, and X. Li. (2017a): Hình thành địa tầng của ĐBSCL và sự thay đổi đường bờ gần đây. Oceanography 30(3):72–83, https://doi.org/10.5670/oceanog.2017.316.

Lui, J.P., D.J. DeMaster,, C. Nittrouer, A. Nittrouer, E.F. Eidam, and T.T. Nguyen (2017b): Nghiên cứu đại chấn của ĐBSCL ngập nước – Tích tụ trầm tích gần so với xa. Continental Shelf Research, Vol 147, pp 197-212.

LMDCZ, (2017). Vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long, trang web dự án và báo cáo cuối cùng, Liên minh châu Âu, Cơ quan phát triển Pháp (AFD) và Viện khoa học thủy lợi miền Nam (SIWRR). http://lmdcz.siwrr.org.vn.

Madore, B. (2014): Thay đổi bờ biển từ quy trình các sự kiện bão bằng cách sử dụng Hệ thống phân tích bờ biển kỹ thuật số. –<http://sandy.ccom.unh.edu/publications/library/Shoreline_change_procedural_2014_11_18.pdf&gt; (28.09.2015).

Milliman, J.D. and K.L. Fainsworth, (2011): Sự xả ra đại dương: Một tổng hợp toàn cầu. Tạp chí đại học Cambridge, New York, trang 1-394.

Nguyen, V.L., T.K.O. Ta, M. Tateishi, I. Kobayashi and Y. Saito (2005): Sự tiến hóa Holocen của đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Tạp chí của Hội Địa chất Nhật Bản 111(11):XXI. https://dol.org/10.5575/geosoc.111.11.XXI.

Nittrouer, C.A., D.J. DeMaster, E.F. Eidam, T.T. Nguyen, J.P. Liu, A.S. Ogston and P.V. Phung (2017): Thềm lục đại Mê Công: Sụt lún sơ cấp của các hạt trầm tích. Hải dương học 30 (3):60-70, https://doi.org/10.5670/oceanog.2017.314.

Nittrouer, C.A., J.C. Mullarney, M.A. Allison, and A.S. Ogston. (2017b): Giới thiệu về các vấn đề đặc biệt về quá trình bồi lắng trầm tích tại đồng bằng nhiệt đới hôm qua, hôm nay và ngày mai: Hệ thống Mekong. Oceanography 30(3):10–21, https://doi.org/10.5670/oceanog.2017.310.

QGIS (2018): QGIS – Phần mềm hệ thống thông tin địa lý mã nguồn mở và miễn phí. –<https://qgis.org/&gt; (accessed: 02.07.2018).

Schmitt, K. & T. Albers (2014): Bảo vệ vùng ven biển và sử dụng kè phá sóng tre ở đồng bằng sông Cửu Long. – In: Nguyen, D. T.; Takagi, H. & M. Esteban [eds.] (2014): Thiên tai ven biển và biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Quan điểm kỹ thuật và quy hoạch. 107-132. Amsterdam, Boston, Heidelberg.

Sorgenfrei, R. (2016): Báo cáo về dịch vụ tư vấn cho việc tạo ra một cơ sở dữ liệu địa lý liên quan đến khu vực ven biển bao gồm các bản đồ lịch sử đã được xử lý từ lưu trữ của Pháp cũng như tài liệu GIS gần đây và ước tính hồi quy bờ biển từ năm 1904 ở đồng bằng sông Cửu Long. – <http://coastal-protectionmekongdelta.com/download/library/8.R.Sorgenfrei2016_Coastal_geodatabase_estimation_coastline_regressionsince1904_southernMekongDelta.pdf&gt; (accessed: 02.07.2018).

Thi, V. T., Xuan, A. T. T., Nguyen, H. P., Dahdouh-Guebas, F. & N. Koedam (2014): Ứng dụng viễn thám và GIS để phát hiện các thay đổi bờ biển ngập mặn lâu dài ở Mũi Cà Mau, Việt Nam. – Biogeosciences 11:3781-3795.

Thư viện đại học Texas (2018a): Dịch vụ bản đồ quân đội Mỹ, Đợt bản đồ L7014, Vietnam Bản đồ địa hình 1/50 000. – <http://www.lib.utexas.edu/maps/topo/vietnam/&gt; (accessed: 02.07.2018).

Thư viện đại học Texas (2018b): Cơ quan lập bản đồ và hình ảnh quốc gia Mỹ, Đợt bản đồ L7015, Bản đồ địa hình Campuchia 1/50 000. –<http://www.lib.utexas.edu/maps/topo/cambodia/&gt; (accessed: 02.07.2018).

Sở Địa chất Hoa Kỳ (2018a): DSAS – Hệ thống phân tích bờ biển kỹ thuật số. Phần mềm máy tính để tính toán thay đổi bờ biển. – <http://woodshole.er.usgs.gov/projectpages/DSAS/&gt; (accessed: 02.07.2018).

Sở Địa chất Hoa Kỳ (2018b): Hệ thống phân tích bờ biển kỹ thuật số (DSAS) phiên bản 4.0 -một phần mở rộng ArcGIS để tính toán thay đổi bờ biển. –<http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/DSAS/version4/index.html&gt; (02.07.2018).

Sở Địa chất Hoa Kỳ (2018c): Thám hiểm trái đất. – <http://earthexplorer.usgs.gov/&gt; (02.07.2018).

Cơ quan Lưu trữ quốc gia nước ngoài (Archives nationales d’outre-mer or ANOM), tiền thân là Cơ quan lưu trữ quốc gia nước ngoài (Centre des archives d’outre-mer), mở ra ở tỉnh năm 1966.

Unverricht, D, (2014): Các quá trình thủy văn, hình thái và trầm tích học ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, miền Nam Việt Nam, Luận văn, Christian-Albrechts University Kiel.

Nguồn:

http://coastal-protection-mekongdelta.com/download/Tools/TOOLS%20CPMD%20Coastline%20change%20analysis_VN.pdf

 

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s