Đặt vấn đề Đồng bằng sông Cửu Long có vai trò đặc biệt quan trọng trong sản xuất lúa gạo của cả nước. Kết quả sản xuất lúa gạo ở khu vực này quyết định an ninh lương thực quốc gia và duy trì vị trí xuất khẩu gạo của Việt Nam [1]. Hằng năm, ĐBSCL sản xuất hơn 50% sản lượng lương thực, cung cấp hơn 90% lượng gạo xuất khẩu của cả nước [2]. Xét riêng cho tỉnh Đồng Tháp, Đồng Tháp là một trong những địa phương sản xuất lúa lớn nhất Việt Nam.
Năm 2017, diện tích gieo trồng lúa toàn tỉnh đạt khoảng 545.987 ha với năng suất bình quân 6,2 tấn/ha [3]. Hoạt động sản xuất lúa 03 vụ/năm với sản lượng tăng hàng năm. Bên cạnh những đóng góp mạnh mẽ về lĩnh vực an ninh lương thực cho quốc gia, Đồng Tháp trong những năm gần đây phải thường xuyên đối mặt với tình trạng sạt lở diễn biến phức tạp. Đồng Tháp ở đầu nguồn sông Cửu Long, có nguồn nước mặt khá dồi dào.
Trong đó, sông Tiền là con sông lớn nhất và đi qua nhiều huyện, thành phố thuộc tỉnh Đồng Tháp. Tình trạng sạt lở thường xuyên xuất hiện tại các khu vực thuộc huyện Hồng Ngự, Thanh Bình, Cao Lãnh, Lấp Vò, Tam Nông, Tp.Hồng Ngự và Tp. Vì lẽ đó cần tăng cường công tác quản lý, giám sát sạt lở vùng ven sông. Trong số các phương pháp nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã áp dụng thì việc ứng dụng công cụ GIS và viễn thám được sử dụng phổ biến ngày nay.
Đã có rất nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ thay đổi đường bờ, đặc biệt là trên phạm vi lưu vực sông. Xét riêng tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long cũng đã có rất nhiều chuyên gia và học giả đã áp dụng phương pháp này. Tuy nhiên, vì hạn chế công nghệ, sử dụng các ảnh vệ tinh với tần suất quan sát thưa hoặc chịu ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết nên kết quả nghiên cứu còn hạn chế. Chính 2 vì vậy, cần có một nghiên cứu áp dụng công nghệ xử lý ảnh vệ tinh mới với nhiều tính năng có thể khắc phục những hạn chế trước và có thể đánh giá được diễn biến sạt lở, bồi tụ cho khu vực đồng bằng, thí điểm trên sông Tiền thuộc tỉnh Đồng Tháp bằng ảnh radar.
Đó là mục tiêu chính của đề tài nhằm hướng đến. Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng viễn thám Radar để giám sát sạt lở trên đoạn sông Tiền đi qua địa phận tỉnh Đồng Tháp. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: sạt lở. - Về không gian: các huyện có sông Tiền chảy qua trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp gồm 06 huyện và 02 thành phố: Huyện Hồng Ngự, Tam Nông, Thanh Bình, Cao Lãnh, Lấp Vò, Châu Thành, Tp.Cao Lãnh và Tp.
- Thời gian nghiên cứu: từ 2018 – 2023 (các tháng mua khô từ tháng 1 đến tháng 4 hàng năm). Nội dung nghiên cứu Để hoàn thành mục tiêu chính của luận văn, học viên cần thực hiện ba nội dung cụ thể như sau: + Nội dung 1: thu thập, tổng hợp dữ liệu và số liệu, bao gồm: o Ảnh vệ tinh: Sentinel -1, Sentinel-2A o Mô hình số độ cao SRTM 30m o Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Tháp + Nội dung 2: Giải đoán ảnh Sentinel-1 kết hợp phương pháp Fuzzy mờ để làm nổi bật đối tượng nước trong giai đoạn (2018 – 2023). So sánh với kết quả phân tích bằng Sentinel 2A. 3 + Nội dung 3: Ứng dụng công cụ DSAS (Digital Shoreline Analysis System) trong phân tích tốc độ sạt lở trong phạm vi nghiên cứu cho giai đoạn (2018 – 2023).
Phương pháp nghiên cứu (i) Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu để đánh giá hiện trạng bồi xói. Rà soát, thu thập và tổng hợp các tài liệu liên quan đến hướng nghiên cứu và khu vực nghiên cứu. Từ đó, đánh giá sự ảnh hưởng của hiện tượng bồi xói đến đời sống sinh hoạt và sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Việc thu thập và tổng hợp tài liệu đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu đề tài.
- Thu thập các tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, đặc biệt là về thủy văn và khí tượng từ những báo cáo tổng hợp của địa phương và các nghiên cứu đã được nghiên cứu trước đây; Tài liệu về hiện trạng xói lở bờ sông. - Thu thập các tài liệu về chính sách, hoạch định chiến lược ứng phó với các hiện tượng cực đoan từ môi trường và các thông tin liên quan. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến hướng nghiên cứu và khu vực nghiên cứu nhằm tổng kết kinh nghiệm và tiếp thu kết quả nghiên cứu khoa học tiên tiến. Các tài liệu thu thập phục vụ cho thực hiện luận văn: (ii) Thống kê và xử lý số liệu Phương pháp thống kê và xử lý số liệu được áp dụng sau khi thu thập, tham khảo các tài liệu liên quan.
Giai đoạn này giúp tổng quan và chuẩn bị số liệu, dữ liệu cần thiết cho phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu. (iii) Phương pháp GIS và viễn thám Đây được xem là phương pháp quan trọng nhất của luận văn. Mục tiêu xây dựng đường bờ dựa trên ảnh vệ tinh thông qua các công cụ và phần mềm 4 như QGIS, ArcGIS và SNAP trong phân tích, phân loại ảnh. Ngoài ra sử dụng công cụ DSAS để phân tích những biến động đường bờ qua các năm.
Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học - Về mặt khoa học: Đề tài này sẽ làm cơ sở phương pháp luận, định hướng cho những nghiên cứu sâu hơn về đánh giá diễn biến sạt lở bằng phân tích ảnh radar. Ý nghĩa thực tiễn - Trong quá trình thực hiện mục tiêu nghiên cứu, đề tài sẽ thành lập được các bản đồ diễn biến quá trình sạt lở của tỉnh. Đây chính là một nguồn dữ liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu sau này trong lĩnh vực quản lý quy hoạch đất tại khu vực nghiên cứu. - Góp phần hỗ trợ tích cực cho công tác tuyên truyền, truyền thông đến cộng đồng về an ninh sinh kế của người dân sống ven khu vực sông Tiền thuộc địa phận tỉnh Đồng Tháp.
Tính mới của đề tài Thông qua quá trình xác định đối tượng, mục tiêu và đề ra các nội dung nghiên cứu, cùng với quá trình tham khảo các tài liệu có liên quan, luận văn có một số tính mới sau: - Ứng dụng công nghệ viễn thám với ảnh vệ tinh radar có chất lượng ảnh tốt, khắc phục tình trạng dữ liệu bị ảnh hưởng bởi mây của các ảnh quang học. - Ứng dụng phương pháp Fuzzy mờ để tăng cường khả năng phân biệt đối tượng mặt nước. - Sử dụng lồng ghép với công cụ DSAS trong phân tích tốc độ sạt lở. 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về hiện tượng sạt lở 1.1 Định nghĩa đường bờ Đường bờ được định nghĩa đơn giản là ranh giới giữa vùng đất và vùng nước [5].
Đối với đường bờ sông, thì đường biên này sẽ thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đường bờ vào mùa mưa và mùa khô, đường bờ vào thời điểm triều cường và triều kiệt,. Theo điểm b khoản 1 Điều 2 Luật Luật Phòng, chống thiên tai và Luật Đê điều sửa đổi 2020 thì định nghĩa bờ sông là ranh giới giữa mái dốc của lòng sông với mặt đất tự nhiên của bãi sông.2 Các nguyên nhân gây ra sự biến động đường bờ Xói lở bờ sông là một quá trình tự nhiên [6], nhưng các hoạt động thường xuyên của con người có thể có tác động đáng kể đến tốc độ thay đổi hình thái. Những thay đổi về lòng sông, chẳng hạn như xói mòn bờ, cắt bớt và bồi đắp bờ, là các quá trình tự nhiên đối với một dòng sông phù sa. Sự phát triển như khai thác cát, xây dựng cơ sở hạ tầng trên bờ sông, đường cắt nhân tạo, kè bờ, xây dựng hồ chứa và thay đổi sử dụng đất đã làm thay đổi động lực địa mạo tự nhiên của các dòng sông [7], [8].
Sạt lở gây nguy hại đến cấu tạo địa chất, tài sản, sức khỏe và an ninh sinh kế của người dân [9], [10]. Sông Mê Kông cũng là một trong số những con sông đang phải đối mặt với tình trạng sạt lở nghiêm trọng [11], [12]. Quá trình hoạt động của các đập thủy điện trên nhánh chính thượng nguồn kèm với quá trình khai thác cát là những nguyên nhân tiềm ẩn khiến cho lưu vực hạ lưu sông Mê Kông đến gần với nguy cơ mất ổn định bờ sông [13]. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sạt lở phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên (địa hình sông, chế độ thủy triều, tính chất của đất,…) và các yếu tố tác động của con người (khai thác cát, lấn chiếm bờ sông, di chuyển của phuowgn tiện giao thông đường thủy, neo đậu tàu bè,…).
Sạt lở được hình thành do sự kết hợp 6 của nhiều yếu tố chứ không do một nguyên nhân gây nên [14]. Theo [15] nguyên nhân cơ học dẫn đến sạt lở gồm: Tải trọng trên bờ và neo đậu, sóng vỗ, thủy triều lên xuống, dòng chảy thay đổi do xói mòn ngầm cơ học. Ảnh hưởng do hình thái sông: Hình thái sông là nhân tố khống chế, chi phối và tạo nên kết cấu dòng chảy của từng mặt cắt cũng như cho toàn bộ dòng chảy trên sông. Những đoạn sông cong, đoạn sông gấp khúc mặt cắt ngang sông có dạng không đối xứng.
Phía bờ lõm sâu hơn nhiều so với phía bờ lồi. Vận tốc dòng chảy trên mặt cắt ngang phân bố không đồng đều, vận tốc dòng chảy phía bờ lõm lớn hơn nhiều so với vận tốc dòng chảy phía bờ lồi. Vì thế thường xảy ra hiện tượng phía bờ lõm bị xói lở còn phía bờ lồi được bồi lắng. Ảnh hưởng dòng chảy: Nguyên nhân gây ra xói lở bờ là do sự tác động cơ học, lý học, hóa học của dòng nước tác dụng vào lòng dẫn làm bùn cát, một bộ phận tạo thành lòng dẫn bị lôi cuốn đi theo dòng nước.
Kết quả là lòng dẫn bị bào mòn dần, có khi lòng sông sâu thêm, bờ sông mở rộng ra một bên hoặc cả hai diễn ra tùy thuộc vào đặc điểm địa hình, địa chất của vùng cửa biển, cửa sông ven biển. Tốc độ xói lở nhanh hay chậm, nhiều hay ít là do dòng nước tại vị trí đó có khả năng công phá, lôi cuốn được nhiều hay ít bùn, cát và thời gian dòng nước duy trì được khả năng đó.