CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ 1. Trên thế giới Theo quan niệm của địa mạo học, biến động hay tiến hóa địa hình bờ biển là một quá trình tự nhiên, luôn tồn tại và góp phần tạo ra các cảnh quan ven bờ.
Nghiên cứu biến động đường bờ chính là đánh giá diễn biến của quá trình xói lở - bồi tụ (cả phần trên cạn và dưới nước) của hệ bờ biển. Xói lở và bồi tụ là hai mặt đối lập trong một quá trình (hay cũng có thể gọi là hai quá trình địa mạo đối lập trong hệ bờ biển), hình thành nên một dạng địa hình nào đó (quá trình xây dựng) và sự phá hủy một thành tạo địa hình khác đang tồn tại (quá trình phá hủy) dưới tác động của nhiều nhân tố động lực khác nhau từ phía biển cũng như từ phía lục địa, cả các nhân tố tự nhiên cũng như tác động của con người (Vũ Văn Phái, 2013) [16-22]. Nghiên cứu sự biến đổi của đường bờ hay xu thế xói lở - bồi tụ bờ biển là vấn đề thu hút các nhà khoa học, quản lý. Việc quản lý bờ biển và quy hoạch các hoạt động kinh tế, xây dựng công trình ở vùng ven biển yêu cầu thông tin về xu thế biến đổi quá trình xói lở - bồi tụ (Boak và Tuner, 2005 ) [40].1 Trước năm 1970 Trước hết, cần khẳng định nghiên cứu biến động hay tiến hóa địa hình dọc đường bờ biển không phải là vấn đề mới trong địa mạo học.
Gilbert (1896) [55] đã đưa ra và phân tích các học thuyết về nguồn gốc và tiến hóa của địa hình. Zencovich (1962) [100] đã phân tích về tiến hóa của bờ biển trong mối quan hệ với các nhân tố hình thành và biến đổi địa hình bờ biển. Tác giả Chorley (1962) [42] với công trình “Địa mạo và tổng quan về học thuyết hệ thống” đã đánh giá sự biến đổi của địa hình trong một hệ mở dựa trên mối quan hệ giữa hình dạng và quá trình. Các tác giả Hack (1960) [56] và Strahler (1952) [85] đã công bố các nghiên cứu quan trọng về tiến hóa địa hình, phân tích các quá trình xói lở, bồi tụ hình thành và biến đổi địa hình dựa trên động lực hình thái, mở ra hướng nghiên cứu về địa mạo động lực hay nhiều nhà khoa học gọi là địa mạo quá trình.
Trước năm 1970, việc sử dụng các tư liệu viễn thám còn rất hạn chế, chủ yếu vẫn là các phương pháp điều tra thực địa truyền thống, kết hợp với thiết lập các trạm quan trắc cố định, trạm mặt rộng và trạm liên tục. Hà Lan là quốc gia đi đầu 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trong thiết lập hệ thống quản lý đường bờ biển. Chương trình quan trắc đường bờ của Hà Lan được thực hiện một cách có hệ thống từ năm 1963, kết quả đo đạc trực tiếp cập nhật thường xuyên theo các mặt cắt vuông góc với bờ và hình thành nên bộ số liệu độc đáo duy nhất trên thế giới về giám sát bờ biển quốc gia. Đây chính là lý do Hà Lan trở thành quốc gia đầu tiên công bố chỉ giới hạn chế phát triển cho mọi hành động ra quyết định ở vùng bờ dựa trên đường bờ pháp lý quốc gia 1990 [27].2 Sau năm 1970 Từ năm 1972, sau khi vệ tinh LANDSAT đầu tiên được đưa lên quỹ đạo, các thế hệ vệ tinh quan trắc trái đất khác lần lượt được phóng lên quỹ đạo không gian trong đó có VNRedSat-1 của chính Việt Nam.
Ảnh chụp từ các vệ tinh đã cung cấp những dữ liệu hỗ trợ quan trọng cho nghiên cứu bờ biển khi được kết hợp với thực địa ngoại nghiệp, cho phép phân tích xu thế biến động tương đối chính xác. Mặc dù viễn thám không thể thay thế hoàn toàn các phương pháp truyền thống nhưng nó cho phép có cái nhìn tổng thể cho lập quy hoạch và quản lý vùng bờ. Việc sử dụng ảnh vệ tinh trong nghiên cứu cho phép phát hiện xu thế chung, hỗ trợ tốt cho ra quyết định quản lý bờ biển, nhất là khi những biến động được tích lũy là đáng kể (khi thời gian đánh giá đủ dài). Tuy nhiên, cũng cần khẳng định các kết quả phân tích viễn thám cần được khảo sát kiểm chứng bởi mô hình và thực địa bổ sung cho định hướng quản lý bờ do hạn chế về tính đồng bộ thời gian và chất lượng ảnh, nhất là với điều kiện nghiên cứu ở nước ta.
Từ sau năm 1990, việc kết hợp các phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống và công nghệ địa tin học (geomatics), mô hình hóa trong nghiên cứu biến động địa hình đã mở ra một thời kỳ mới, với rất nhiều công trình đã được công bố trên thế giới. Tác giả này đã phân tích tương đối chi tiết những hạn chế, tính không chắc chắn của các kỹ thuật đánh giá biến động, thành lập bản đồ xu thế biến động bờ biển trong lịch sử dựa trên ảnh hàng không, các chỉ thị bờ biển trong mối quan hệ với các giá trị mực nước biển cao, mực nước trung bình nhiều năm. Weide (1993) [94] đã đưa ra những quan điểm cơ bản về tiếp cận hệ thống cho quản lý tổng hợp bờ biển. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Những nghiên cứu đáng lưu ý được Woodroffe (1992, 2002) công bố về quá trình tiến hóa của địa hình bờ biển, đánh giá sự thay đổi về cung cấp trầm tích và các đặc trưng địa mạo bờ biển kết hợp cả các phương pháp điều tra truyền thống và sử dụng các tư liệu vệ tinh như là những chỉ thị cho phát hiện xu thế xói lở bờ biển [95, 96].
Một số tác giả như Cook và Doornkamp (1990) [44], Panizza (1996) [76] đã xếp nghiên cứu biến động đường bờ là nội dung trong địa mạo môi trường, một hướng nghiên cứu mới và phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý môi trường và bảo tồn đa dạng sinh học vùng ven biển. Nghiên cứu của Kay (1990) [59] đã đánh giá xói lở bờ biển dưới tác động của nước biển dâng và ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính là nền tảng cho nhiều nghiên cứu về tổn thương dựa trên chỉ số CVI sau này. Tiếp đó, năm 1999, Kay và Alder đã có nghiên cứu đưa ra nhưng nội dung cơ bản của quản lý bờ biển và tập hợp xuất bản cuốn sách “Quy hoạch và quản lý bờ biển” [64]. Một số tác giả đã đi sâu nghiên cứu về các hướng cụ thể liên quan đến địa mạo sinh vật, thay đổi môi trường, thay đổi địa mạo và phát triển bền vững, địa chất môi trường như Rohdenburg (1989) [79], Tuner (1990) [92], Jones (1995) [60], Montgomery (1992) [74], Meadowcroft và nnk (1999) [73] cho mục tiêu quản lý bờ biển trong các thang thời gian khác nhau (ngắn hạn, trung hạn, dài hạn) tương ứng với các quy mô không gian khác nhau phụ thuộc vào mục tiêu đánh giá và quản lý tài nguyên và tai biến.
Các nghiên cứu này đều khẳng định, đánh giá biến động hay tiến hóa bờ biển là vấn đề phức tạp trong mối quan hệ với các quá trình địa mạo vùng bờ. Tuy nhiên, lại rất quan trọng và cần thiết cho quản lý bờ biển nói chung và giảm nhẹ thiệt hại do tai biến địa mạo, nhất là xói lở bờ biển nhằm bảo vệ cơ sở hạ tầng và dân sinh vùng bờ. Từ sau năm 2000, bên cạnh các nội dung truyền thống như đã phân tích, đã xuất hiện một xu thế mới và liên tục được phát triển về lý luận và thực tiễn. Các quốc gia tiên tiến trên thế giới hướng đến việc phân vùng, thiết lập các chỉ giới pháp lý, hành lang cảnh báo nguy cơ tai biến, sử dụng các chỉ số đánh giá tổn thương nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định với các hành động phát triển tại vùng bờ.
Bên cạnh đó, các nghiên cứu đánh giá biến động bờ biển đã hình thành các phương pháp 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đánh giá biến động khác nhau cho từng kiểu bờ với độ ổn định (stability) khác nhau từ bờ đá, bờ cát đến các bờ thực vật, bùn sét. Các nội dung liên quan đến bờ biển bùn sét bao phủ bởi rừng ngập mặn nhiệt đới tương tự với khu vực STCM cũng sẽ được phân tích dưới đây nhằm lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu phù hợp. a) Các nghiên cứu về phân vùng quản lý bờ biển dựa trên đánh giá tổn thương, thiết lập và quản lý các ranh giới hạn chế phát triển ở vùng ven biển Năm 2010, Pendleton và nnk [77] đã có nghiên cứu quan trọng về xác lập những tham số quan trọng trong đánh giá tổn thương bờ biển do nước biển dâng. Các biến số này được nhiều tác giả phát triển trong các chỉ số tổn thương tổng hợp, tổn thương với biến đổi khí hậu và dâng cao mực nước biển trên thế giới.
Thieler và Hammar (2000) đã đưa ra phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của bờ biển với nước biển dâng [48]. Trong đó, chỉ số CVI được tính toán bán định lượng dựa trên tích hợp các tham số địa mạo, độ nghiêng, tốc độ dâng mực nước biển, tốc độ biến đổi bờ biển, triều và độ cao sóng, xây dựng biểu đồ đường cong lũy tích và phân cấp rủi ro, lập bản đồ khả năng tổn thương bờ biển theo các mặt cắt vuông góc với đường bờ được thiết lập. Các tác giả Gulizar Ozyurt và Aysen Ergin (2009, 2010, 2012) đã phát triển nhiều kỹ thuật khác nhau để đánh giá tổn thương bờ biển [51,52,53]. Các chỉ số tổn thương tổng hợp dựa trên phân tích nhóm các nhân tố tác động, các nhân tố thể hiện mức độ nhạy cảm và nhóm các nhân tố thể hiện khả năng thích ứng và đưa ra phân cấp tổn thương dựa vào hàm phân bố đều.
Tuy nhiên, các phương pháp này chủ yếu được sử dụng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và tính dễ bị tổn thương cho từng lĩnh vực kinh tế, xã hội cụ thể. Đối với quản lý bờ biển, việc đánh giá dựa vào chỉ số CVI là phương pháp hiệu quả cho mục tiêu phân vùng định hướng quản lý bờ biển, nhất là khi được kết hợp với công cụ hành lang cảnh báo tai biến. Cambers (1998) [41] đã nghiên cứu về giật lùi bờ biển phục vụ quy hoạch vùng bờ và đưa ra phương pháp tính toán thay đổi vị trí bờ biển dựa trên thiết lập các mặt cắt vuông góc với bờ biển (kéo dài cả về phía biển và đất liền), là cơ sở cho phép đánh giá tốc độ biến động (giật lùi hay tiến ra biển) của đường bờ.