Luận văn: Nghiên cứu dịch chuyển lòng sông Hồng tại Hà Nội bằng viễn thám

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sự dịch chuyển lòng sông Hồng tại Hà Nội bằng ứng dụng viễn thám và địa chất qua thời kỳ Holocen và hiện đại.

• Tác giả: Trần Linh Lan
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Tư
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám – Hệ thông tin Địa lý
• Đề tài: Ứng Dụng Viễn Thám Và Địa Chất Trong Nghiên Cứu Sự Dịch Chuyển Lòng Sông Hồng Thời Kỳ Holocen Và Hiện Đại Khu Vực Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu dịch chuyển lòng sông Hồng

Viễn thám là một công nghệ hiện đại cho phép chúng ta quan sát và theo dõi sự dịch chuyển lòng sông Hồng mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Thông qua các ảnh vệ tinh, các nhà khoa học có thể phát hiện những thay đổi địa hình, nhận diện các lòng cổ sông và theo dõi quá trình bồi tích ven sông theo thời gian. Phương pháp xử lý ảnh viễn thám kết hợp với GIS giúp chiết xuất thông tin chi tiết về biến động dòng chảy trong suốt giai đoạn Holocen và hiện đại. Dữ liệu từ viễn thám cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để hiểu rõ hơn về lịch sử hình thành đồng bằng châu thổ sông Hồng và những ảnh hưởng của nó đến Hà Nội.

1.1. Nguyên lý và phương pháp viễn thám GIS

Công nghệ viễn thám – GIS sử dụng dữ liệu từ vệ tinh để xây dựng các mô hình địa hình và cấu trúc địa chất. Phương pháp này cho phép nhận diện các lòng cổ sông, phân tích thay đổi bề mặt địa hình và xác định các dấu hiệu địa chất liên quan đến dịch chuyển lòng sông. Tiếp cận đa quy mô giúp chúng ta hiểu được cơ chế chuyển động của dòng sông từ toàn cảnh đến chi tiết cụ thể.

1.2. Tiêu chí nhận diện các lòng cổ sông

Các lòng cổ sông Hồng để lại những dấu ấn đặc trưng trên bề mặt, bao gồm các hồ móng ngựa, dải trũng và gờ cao ven lòng. Thông qua ảnh viễn thám, chúng ta có thể nhận biết những đặc điểm này dựa trên màu sắc, kết cấu và các yếu tố địa mạo khác. Các dấu hiệu địa chất như thành phần đất yếu, độ cao nước ngầm cũng hỗ trợ quá trình xác định chính xác các vị trí lòng cổ.

II. Đặc điểm địa chất và địa mạo ảnh hưởng đến dịch chuyển lòng sông

Điều kiện địa chất của Hà Nội là kết quả của quá trình tiến hóa kéo dài hàng nghìn năm, đặc biệt là các giai đoạn biển tiến và biển lùi trong lịch sử Địa Tứ. Cấu trúc địa chất phức tạp với nhiều lớp đất yếu, trầm tích vũng hồ đầm lầy, tạo nên địa mạo đặc thù của đồng bằng châu thổ sông Hồng. Quá trình dịch chuyển lòng sông không chỉ phụ thuộc vào lực động của nước mà còn vào điều kiện tự nhiên như độ dốc, lượng bồi tích, cấu trúc nền đất. Sự tương tác giữa kiến tạo và địa động lực hiện đại với hoạt động của sông tạo nên những đặc thù riêng biệt trong biến động dòng chảy.

2.1. Cấu trúc và thành phần đất yếu hình thành từ dịch chuyển sông

Các đất yếu được hình thành do quá trình trầm tích lâu dài khi sông liên tục dịch chuyển lòng. Những lớp đất này có độ chặt chứ kém, khả năng chịu tải yếu, gây ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của các công trình như đê điều. Địa chất nền đê tại Hà Nội chứa nhiều lớp đất yếu này, làm tăng rủi ro tai biến địa chất.

2.2. Địa mạo dòng chảy và yếu tố ổn định lòng sông

Địa mạo dòng chảy của sông Hồng được định hình bởi các yếu tố tự nhiên như độ dốc, lượng nước, khối lượng bồi tích. Sự ổn định của lòng sông phụ thuộc vào cân bằng giữa sức xói lở và sức bồi tích. Các hoạt động nhân sinh như xây dựng công trình, khai thác cát sỏi làm thay đổi cân bằng này, tạo nên những bất ổn mới.

III. Sự hình thành và biến động đồng bằng châu thổ sông Hồng

Sông Hồng và các sông nhánh của nó đã tạo ra đồng bằng châu thổ rộng lớn thông qua quá trình bồi tích kéo dài hàng nghìn năm. Quá trình hình thành đồng bằng liên quan chặt chẽ đến biến động lòng sông, những lần dịch chuyển lòng sông tạo ra các mẫu hình địa mạo đặc trưng. Tại Hà Nội, hiện trạng cho thấy nhiều vị trí bờ sông đang trải qua hiện trạng và cơ chế phá hủy cục bộ, nơi lực xói lở mạnh mẽ. Sự hiểu biết về quá trình này có ý nghĩa cấp thiết trong việc hoạch định phát triển đô thị bền vững và bảo vệ môi trường.

3.1. Khôi phục các vết cổ lòng sông Hồng

Thông qua viễn thám và nghiên cứu địa chất, các nhà khoa học có thể khôi phục các vết cổ sông Hồng để tái hiện lịch sử dịch chuyển lòng sông. Các dấu hiệu như hồ móng ngựa, dải trũng cổ, và gờ cao ven lòng cung cấp bằng chứng về những lần dịch chuyển quá khứ, giúp ta hiểu rõ hơn về độ ổn định của sông.

3.2. Các dấu hiệu địa chất xác định lòng sông cổ

Các dấu hiệu địa chất như thành phần hạt, độ rỉa rỏ, độ sâu nước ngầm, nồng độ muối trong đất là những chỉ thị quan trọng để xác định lòng sông cổ. Các đất yếu và trầm tích đặc biệt chỉ định những khu vực cũng có nước chảy qua, hỗ trợ việc xác định con đường cũ của sông.

IV. Ảnh hưởng của dịch chuyển sông đến độ ổn định đê điều và các biện pháp phòng chống

Sự dịch chuyển lòng sông Hồng có những ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của đê điều tại Hà Nội. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của đê bao gồm đặc tính của địa chất nền đê, sự biến động nước, áp lực từ dòng chảy. Các tai biến địa chất như sạt lở bề mặt, vỡ đê, thâm thấu nước là những hậu quả trực tiếp từ quá trình xói lở và biến động lòng sông. Để bảo vệ công trình đê điều và dân cư, cần phải áp dụng các biện pháp phòng chống và xử lý dựa trên hiểu biết sâu sắc về điều kiện địa chất địa phương. Sự kết hợp giữa nghiên cứu địa chất và viễn thám – GIS giúp xác định những vị trị rủi ro cao.

4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định đê điều

Độ ổn định của đê phụ thuộc vào cường độ xói lở, lực áp lực nước, thành phần và tính chất các đất yếu nền đê. Khi lòng sông dịch chuyển, độ sâu và vị trí của các lớp đất yếu sẽ bị tác động mạnh, làm tăng rủi ro sạt lở. Địa chất nền đê tại Hà Nội có nhiều lớp trầm tích lặng, rất nhạy cảm với sự thay đổi môi trường nước ngầm.

4.2. Biện pháp phòng chống tai biến địa chất đê điều

Các biện pháp phòng chống tai biến địa chất cần dựa trên nghiên cứu địa chất chi tiết, bao gồm cải thiện thành phần nền đê, xây dựng công trình chắn sóng, giảm áp lực nước bằng thoát nước. Sử dụng viễn thám – GIS để theo dõi sự dịch chuyển lòng sông giúp phát hiện sớm những vị trị nguy hiểm và đưa ra giải pháp kịp thời.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ DỊCH CHUYỂN LÒNG SÔNG HỒNG 1. Điều kiện tự nhiên 1. Vị trí địa lý Thủ đô Hà Nội nằm ở trung tâm vùng đồng bằng sông Hồng, trong phạm vi từ 20º34’ đến 21º18’ vĩ độ Bắc và từ 105º17’ đến 106º02’ kinh độ Đông. Diện tích tự nhiên toàn thành phố là 3.344,7 km2, gồm 10 quận, 18 huyện và 1 thị xã.

Bản đồ hành chính thành phố Hà Nội 1. Địa hình Địa hình Hà Nội thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông với độ cao trung bình 5 - 20m so với mực nước biển. Nhờ phù sa bồi đắp, 3/4 diện tích tự nhiên của Hà Nội là đồng bằng, nằm ở hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các con sông khác. Phần diện tích đồi núi phần lớn thuộc các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai, Mỹ Đức, với các đỉnh như Ba Vì cao 1.281 m, Gia Dê 6 707 m, Chân Chim 462 m, Thanh Lanh 427 m, Thiên Trù 378 m.

Khu vực nội thành có một số gò đồi thấp, như gò Đống Đa, núi Nùng. Địa hình khu vực Hà Nội mang tính phân bậc rõ rệt, bao gồm: địa hình đồi và núi thấp, địa hình đồng bằng - đồi, đồng bằng tích tụ "cao" kiểu tam giác châu, đồng bằng tích tụ thấp. Khí hậu Khí hậu Hà Nội tiêu biểu cho vùng Bắc Bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa. Lượng mưa Tổng lượng mưa hàng năm từ 1169,8mm (năm 2000) đến 2254,70mm (năm 2001), trung bình 1576.

Vào mùa khô, lượng mưa trung bình tháng dao động từ: 12,30 mm (tháng 1) đến 67,51mm (tháng 11). Tháng có lượng mưa cao nhất vào mùa khô đạt 254,7mm (11/1996), nhỏ nhất 2,2mm (1/2000). - Vào mùa mưa, lượng mưa trung bình tháng dao động từ: 182,30mm (tháng 5) đến 292,64mm (tháng 6). Tháng có lượng mưa cao nhất vào mùa mưa lên tới 614,4 mm (6/1998) và nhỏ nhất là: 30,4 mm (4/1998).

Có những ngày lượng mưa lên tới 169,8 mm (3/8/2001). Lượng mưa khu vực Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003 (mm) (Theo tài liệu quan trắc trạm Láng- Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003) Tháng Tổng cả I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm năm 1996 5,9 88 154 82,8 100 189 308 275,6 92,8 119,2 254,7 22 1692 1997 2,9 68 78,8 52,8 220 179 278 375,6 91,8 102,8 117,9 32 1599,6 1998 4,3 7,7 32,9 30,4 156,5 614,4 116,9 124 129,3 106,6 2,4 12,7 1338,1 1999 25 7,3 13,9 67,2 168,8 283,3 336,6 166,2 105,4 201,4 89,4 83,1 1547,6 2000 2,2 32,7 34,6 151,6 104,6 187,1 260,1 139,9 48 206,8 2,2 0 1169,8 2001 15,7 41,9 139,7 73,4 223,5 374,7 487,4 576,7 74,9 183,4 21,9 41,5 2254,7 2002 8,6 17,8 11,3 59,4 214,2 239,6 261,7 201,7 178,6 127,5 51,2 60,2 1431,8 2003 40 36,8 12,9 59,5 270,8 274 250,9 375 243,1 13,4 0,4 5,7 1582 TB 12,3 36,60 58,07 82,06 182,3 292,6 287,4 279,3 120,5 132,6 67,51 32,15 1576,9 7 b. Lượng bốc hơi Tổng lượng bốc hơi hàng năm thay đổi từ 825,5 mm (2002) đến 1120 mm (2003) trung bình 931,6 mm. - Lượng bốc hơi trung bình tháng từ năm 1996 đến tháng 12 năm 2003 thay đổi từ 50,20mm đến 94,85 mm.

- Tháng bốc hơi nhiều nhất : 114,4 mm (10/1998). - Tháng bốc hơi ít nhất : 40,6 mm (2/1996). Tổng lượng bốc hơi trung bình năm chiếm 59,1% tổng lượng mưa trung bình năm. Lượng bốc hơi khu vực Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003(mm) (Theo tài liệu quan trắc trạm Láng- Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003) Tháng Cả I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm năm 1996 67,8 40,6 51,3 58,9 89,5 87,9 82,1 76,3 61,5 95,6 78,2 63,1 852,8 1997 58,7 42,6 49,4 47,8 87,6 98,2 87,5 78,6 96,8 113,8 82,9 86,5 930,4 1998 67,8 61,2 46 81,2 100 94,9 113,4 95,6 94,9 114,4 100,2 99,6 1069,2 1999 73,2 73,3 72,5 77,7 83,2 84,6 100,7 80,7 96,9 80,3 63,4 82,9 969,4 2000 71,6 50,4 46,1 64,4 93,5 93,6 101,3 83,7 99 80,6 108 96,1 988,3 2001 68,2 53,2 55,8 52,2 89,9 84 78,3 74,4 93 80,6 93 63 885,6 2002 68,2 44,8 63 78 86,8 84,1 78 69 69 72 63 49,6 825,5 2003 57 61,6 84 90 111,6 126 106,8 81,2 87,2 121,5 99,4 88,6 1120 TB 59,36 47,68 52,20 61,31 92,76 94,16 93,51 79,94 87,29 94,85 86,01 78,68 955,15 c.

Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí trung bình năm dao động từ 77,75% (1998) đến 81,08%, trung bình 79,476 %. Độ ẩm không khí trung bình tháng dao động từ : 74,1 % (tháng12) đến 83,1% (tháng4), trung bình 79,47 %. Có những ngày độ ẩm không khí lên tới 99 % (3/1/1998) và có ngày xuống thấp nhất là: 22 % (3/2/1999). Nhìn chung độ ẩm không khí khu vực Hà Nội tương đối cao.

Độ ẩm không khí khu vực Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003 (mm) (Theo tài liệu quan trắc trạm Láng- Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 4/2004) Tháng Trung I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm bình 1996 81 73 84 84 80 79 79 83 80 77 76 72 79,00 1997 77 80 87 85 79 76 82 81 83 79 74 76 79,92 1998 79 80 86 81 79 79 77 80 77 73 72 70 77,75 1999 77 76 79 80 80 80 78 82 77 81 81 74 78,75 2000 78 81 86 84 80 80 80 82 78 82 71 71 79,42 2001 79 81 85 86 80 81 83 84 79 82 74 79 81,08 2002 78 85 82 82 84 80 79 81 76 78 79 81 80,41 2003 76 82 77 81 78 75 80 82 81 72 71 70 78,92 TB 78,2 80,1 83,0 83,1 80,0 78,8 79,8 81,9 78,9 78,0 74,8 74,1 79,476 d. Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí trung bình năm dao động từ 23,570C (1996) đến 25,110C (1998), trung bình 24,290C. Nhiệt độ không khí trung bình tháng dao động từ 17,710C đến 29,770C. Nhiệt độ không khí của ngày cao nhất lên tới : 39,6 0C (15/6/1998) Nhiệt độ không khí của ngày thấp nhất: 6,20C (24/12/1999).

Nhiệt độ không khí khu vực Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003 (oC) (Theo tài liệu quan trắc trạm Láng- Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 4/2002) Tháng Trung I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm bình 1996 16,2 16,4 20,1 21 27,4 29,2 29,6 28,4 27,8 25,8 22,9 18 23,57 1997 18,4 17 20,7 24,5 28,1 29,8 28,8 29,1 26 26,4 23,8 19,2 24,32 1998 17,8 19,2 20,7 26,5 28,6 30,3 30,7 29,7 28,3 26,2 23 20,3 25,11 1999 17,9 19,8 21,7 25,4 26,4 29,4 30,1 28,7 28,4 25,4 22 16,3 24,29 2000 18,4 16,2 20,3 25,2 27,5 28,6 29,7 29,2 27,7 25,4 21,8 20,6 24,22 2001 18,6 17,5 21,3 24,3 27,2 29 29,3 28,7 28,5 26,1 21,2 17,8 24,13 2002 17,7 19,5 22,5 25,9 27,7 29,6 29,4 28,4 27,6 25,2 21,2 18,9 24,47 TB 17,7 18,3 21,1 24,8 27,7 29,5 29,7 28,9 27,8 25,9 22,5 18,7 24,29 9 350 90 80 300 70 250 60 200 50 150 40 30 100 20 50 10 0 0 Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Th¸ Hình 1. Biểu M• ađồ biểu diễnBèc (mm) sựH¬i thay đổi các yếu (mm) tố (%) § é Èm khí tượngNhiÖt khu ®é vực Hà Nội 1. Thủy văn Hà Nội có khá nhiều sông chảy qua, gồm các sông: sông Hồng, sông Cầu, sông Đà, sông Đáy, sông Đuống,. Các sông nhỏ chảy trong khu vực nội thành có sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu.

đây là những đường tiêu thoát nước thải của thành phố. Sông Hồng bắt đầu chảy vào Hà Nội ở huyện Ba Vì và ra khỏi thành phố ở khu vực huyện Phú Xuyên tiếp giáp Hưng Yên. Đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài 163 km, chiếm khoảng một phần ba chiều dài của con sông này trên lãnh thổ Việt Nam. Sông Đà là ranh giới giữa Hà Nội với Phú Thọ, hợp lưu với sông Hồng ở phía Bắc thành phố tại huyện Ba Vì.

Hà Nội có nhiều đầm hồ, dấu vết còn lại của các dòng sông cổ. Trong khu vực nội thành, Hồ Tây có diện tích lớn nhất, khoảng 500 ha, đóng vai trò quan trọng trong điều hòa thủy văn; ngoài ra còn có các hồ: Hồ Gươm, Trúc Bạch, Thiền Quang, Thủ Lệ, Kim Liên, Linh Đàm, Ngải Sơn - Đồng Mô, Suối Hai, Mèo Gù, Xuân Khanh, Tuy Lai, Quan Sơn. Sông Hồng 10 Sông Hồng là một trong những con sông lớn ở Việt Nam, nó bắt nguồn từ Trung Quốc chảy qua phía Bắc khu vực nghiên cứu trên một đoạn dài 20km. Theo các tài liệu nghiên cứu đã được công bố thì nước sông Hồng là nguồn bổ cập quan trọng cho nước dưới đất vùng đồng bằng Bắc Bộ nói chung và khu vực Hà Nội nói riêng.

Mực nước sông Hồng thay đổi theo mùa rõ rệt, phụ thuộc vào lượng mưa rơi trên lưu vực. Các giá trị đặc trưng cho động thái sông Hồng cụ thể như sau : Mực nước: Mực nước trung bình tháng trong các năm dao động từ 275,8 cm (tháng 2) đến 845cm (tháng 7). Mực nước cao nhất thường vào các tháng 7 và tháng 8 hàng năm, có ngày mực nước lên đến 1243 cm (ngày 21/8 /1996). Ngược lại, vào các tháng 2 và tháng 3 hàng năm mực nước lại xuống thấp, có ngày mực nước chỉ đạt 200 cm (20/2/1999).

Mực nước trung bình tháng - trạm Hà Nội - Sông Hồng (cm) (Theo tài liệu quan trắc trạm Hà Nội từ tháng 1/1996 đến 12/2003) Tháng TB Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII năm 1996 278 268 302 376 486 614 877 990 690 538 530 348 526 1997 325 320 360 490 427 410 876 844 694 663 402 349 515 1998 310 300 295 361 356 578 970 784 502 349 303 248 448 1999 250 232 255 300 391 592 831 764 745 504 559 348 482 2000 301 286 302 320 390 560 763 732 483 521 352 298 443 2001 268 266 306 308 452 760 914 821 529 455 507 332 495 2002 295 286 293 302 491 679 819 979 488 397 343 315 476 2003 345 285 300 308 378 461 710 661 638 398 294 258 421 TB 289,1 275,8 268,5 307,7 375,1 517,8 752,0 731,3 530,6 425,5 411,3 312,0 543,7 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong các năm từ 1996 đến 2003 thay đổi từ 984,1m3/s đến 6733,8 m3/s. Còng như mực nước, lưu lượng dòng chảy thường lớn nhất vào các tháng 7 và tháng 8 hàng năm có ngày lưu lượng dòng chảy đạt 14800m3/s (ngày 20/8/1996). Vào mùa khô, lưu lượng dòng chảy giảm đi đáng kể, thấp nhất vào các tháng 2 và 3 hàng năm, có ngày lưu lượng dòng chảy chỉ đạt 11 540 m3/s (20/2/1999). Nhìn chung lưu lượng, mực nước của sông Hồng trong những năm gần đây biến đổi phức tạp do có sự điều tiết trực tiếp của đập Hoà Bình.