CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ 1. Khái niệm về đường bờ Theo tài liệu của Bộ TNMT về “Ký hiệu Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10 000” năm 2009 có định nghĩa: • Đường bờ là đường giới hạn của mức nước cao nhất trung bình nhiều năm của sông, biển, hồ, đầm, ao. • Ký hiệu đường mép nước dùng để thể hiện vị trí đường mép nước tại thời điểm đo vẽ hoặc chụp ảnh hàng không.
• Trong thực tế đường bờ ổn định thường là giới hạn của lòng sông, hồ, đầm, ao, bãi biển với khu vực mà con người cư trú và canh tác ổn định. • Đối với những sông sâu, lòng hẹp và có độ dốc lớn thì mặt chiếu phẳng của đường bờ và đường mép nước thường rất gần nhau, trường hợp này đường mép nước và đường bờ coi như trùng nhau và chỉ thể hiện đường bờ. Khái niệm về sạt lở bờ sông Sạt lở bờ sông là hiện tượng bờ sông bị xói mòn, dịch chuyển hoặc sụp đổ. Hiện tượng này làm mất đi diện tích đất, thay đổi địa hình bờ sông, gây ảnh hưởng đến môi trường sống của các loài sinh vật, thiệt hại về kinh tế, thậm chí nguy hiểm đến sức khỏe, tính mạng cho cộng đồng sống ven sông.
Sạt lở bờ sông có thể xảy ra tự nhiên do sự biến đổi của các yếu tố tự nhiên như dòng chảy, mưa, lũ, gió, sóng, hoặc do những hoạt động nhân tạo như khai thác cát, quá trình tăng dân số, phát triển đô thị ven sông và canh tác nông nghiệp không bền vũng. Từ đó, làm gia tăng áp lực và giảm khả năng chống chịu lên bờ sông, dẫn đến hiện tượng sạt lở (Thorne, 1990). Nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Nguyên nhân sạt lở bờ sông Nguyên nhân sâu xa Nguyên nhân trực tiếp Các tiến hóa Biến động Các hoạt Lượng bồi Phân bổ lại tự nhiên bất thường động nhân tích di bồi tích để về khí hậu, sinh chuyển đến tạo nên cân thủy văn nhỏ hơn bằng trắc lượng di diện mới Động lực Động lực chuyển đi nội sinh ngoại sinh Hình 1. Nguyên nhân gây xói lở đường bờ (Nguồn: Trần và cộng sự, 2008) Nguyên nhân sâu xa sạt lở thường được chia làm ba nhóm (Trần Đức Thạnh và cộng sự, 2008): + Tiến hóa tự nhiên bao gồm cả vai trò của chuyển động kiến tạo hiện đại.
+ Biến động bất thường về khí hậu, thủy văn. + Tác động nhân sinh ở cả lưu vực và ven bờ, thậm chí ở quy mô toàn cầu như biến đổi khí hậu. Động lực nội sinh đóng vai trò phông nền và có thể là nguyên nhân sâu xa. Một trong những nguyên nhân gây sạt lở bờ sông là do tốc độ ngập chìm vượt quá tốc độ bồi tụ.
Vì thế, sự thiếu hụt bồi tích là yếu tố cực kỳ nhạy cảm gây sạt lở bờ sông. Động lực ngoại sinh là nguyên nhân chủ yếu và trực tiếp gây sạt lở , thông qua các tác nhân sóng, thủy triều và dòng chảy, đóng vai trò di chuyển gây thiếu hụt bồi tích và trực tiếp phá hủy bờ. Tuy nhiên, ở mỗi điểm sạt lở, có thể là mỗi yếu tố sóng, thủy triều, hoặc dòng lũ đóng vai trò chủ đạo. Nhiễu động về khí hậu thủy văn có vai trò quan trọng đối với gia tăng sạt lở.
Đó là sự thay đổi về phân bố, gia tăng về số lượng, cường độ và tính thất thường của 6 bão, lũ gây sóng lớn và nước dâng. Dao động mực nước là tác nhân quan trọng gây sạt lở bờ sông do tạo ra cơ chế di chuyển ngang bồi tích ra sâu và tái tạo trắc diện ngang bờ do quá trình trọng lực. Đó là các dạng dâng cao mực nước sông do biến đổi khí hậu, các pha kỳ dao động triều, nước dâng trong bão, lũ, nước dâng gió mùa. Sạt lở bờ sông tăng lên gần đây còn do chịu tác động lớn của việc xây dựng cấu trúc thủy lợi như đập, bờ bao, và hệ thống đào mương để kiểm soát dòng chảy nước.
Những công trình này thay đổi lưu lượng nước và áp lực lên bờ sông, dẫn đến tình trạng mất cân bằng và sạt lở. Ngoài ra, hoạt động khai thác tài nguyên như cát, đá, và các tài nguyên khác trên bờ sông cũng góp phần làm tăng nguy cơ sạt lở. Sự phát triển đô thị không được quản lý hiệu quả cũng tạo ra áp lực lớn đối với môi trường bờ sông, góp phần vào sự gia tăng sạt lở. Các biện pháp quản lý môi trường và tài nguyên tự nhiên không hiệu quả cũng là một nguyên nhân đáng lưu ý khác.
Những thay đổi này đã tạo ra một môi trường không ổn định, dễ bị xói mòn và gây ra sạt lở bờ sông. Tóm lại, sự gia tăng sạt lở bờ sông chủ yếu là do các hoạt động nhân tạo không cân nhắc và không được quản lý hiệu quả, đặc biệt là trong bối cảnh phát triển đô thị và khai thác tài nguyên ngày càng tăng. Nguyên nhân trực tiếp gây ra sạt lở bờ sông hết sức phức tạp, tùy điều kiện cụ thể, về bản chất liên quan đến hai dạng thiếu hụt bồi tích. Thứ nhất, do bồi tích thiếu hụt khi lượng di chuyển đến nhỏ hơn lượng di chuyển đi và cơ chế di chuyển chủ yếu là dọc bờ.
Thứ hai, do phân bố lại bồi tích để tạo nên cân bằng trắc diện mới, thường là do di chuyển ngang phân tán bồi tích ra sâu. Có khi, cả vai trò di chuyển dọc bờ và di chuyển ngang xa bờ đều có vai trò rất quan trọng (Trần và cộng sự, 2008). Tác hại của sạt lở bờ sông Sạt lở bờ sông gây ra những tác hại nghiêm trọng đối với môi trường, kinh tế, và xã hội. Đầu tiên, nó dẫn đến mất mát đất đai quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng canh tác và sản xuất nông nghiệp.
Sự hỏng hóc cơ sở hạ tầng như đường giao thông, đường ống dẫn nước, và dây truyền điện là những tác hại khác của hiện tượng sạt lở, gây ra gián đoạn trong việc cung cấp dịch vụ cơ bản và tăng chi phí sửa chữa. 7 Thiệt hại môi trường là một vấn đề khác, khi sạt lở bờ sông làm mất đi môi trường sống của các loài động, thực vật sống ven sông, gây ra suy giảm đáng kể đa dạng sinh học và có thể gây ra suy giảm nguồn lợi tự nhiên. Không chỉ tác động đến môi trường và kinh tế, sạt lở bờ sông còn có tác động xã hội nghiêm trọng. Cộng đồng sống ven sông, đặc biệt là những cộng đồng phụ thuộc nhiều vào nguồn lợi từ sông, có thể chịu thiệt hại về kinh tế và phát triển xã hội, thậm chí là ảnh hưởng sức khỏe và tính mạng do sạt lở bờ sông trong các trường hợp không phản ứng kịp thời.
Do đó, việc quản lý và ứng phó hiệu quả với vấn đề này là cực kỳ cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực và bảo vệ môi trường, kinh tế, và xã hội địa phương. TỔNG QUAN VIỄN THÁM VÀ GIS 1. Tổng quan viễn thám 1. Khái niệm Viễn thám (Remote Sensing) được định nghĩa như một khoa học nghiên cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin của đối tượng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực tiếp với chúng (Lê, 2015).
Cơ sở tư liệu của viễn thám là sóng điện từ được phát xạ hoặc bức xạ từ các vật thể, các đối tượng trên bề mặt trái đất, trong những điều kiện khác nhau thì khả năng phản xạ hoặc bức xạ của sóng điện từ sẽ có những đặc trưng riêng. Sóng điện từ có 4 tính chất cơ bản: bước sóng, hướng lan truyền, biên độ và mặt phân cực. Mỗi một thuộc tính cơ bản này sẽ phản ánh nội dung thông tin khác nhau của vật thể, phụ thuộc vào thành phần vật chất và cấu trúc của chúng, làm cho mỗi đối tượng được xác định và nhận biết một cách duy nhất. Sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể trên bề mặt trái đất sẽ được thu nhận bằng các hệ thống thu ảnh coi là bộ cảm (sensor).
Các bộ cảm được lắp đặt trên các phương tiện (platform) kinh khí cầu, máy bay hoặc vệ tinh. Xử lý, phân tích, giải đoán (interpretation) các tấm ảnh viễn thám sẽ cho ra các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu (Lê, 2015). Đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng 8 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện chiếu sáng, môi trường khí quyển và bề mặt đối tượng, đặc biệt là bản thân các đối tượng đó (độ ẩm, lớp nền - bề mặt nhám, thực vật, chất mùn, cấu trúc bề mặt,. Đối với các đối tượng khác nhau sẽ có khả năng phản xạ phổ khác nhau, với mỗi đối tượng sự phản xạ, hấp thụ lại thay đổi theo bước sóng.
Phương pháp viễn thám chủ yếu dựa trên nguyên lý này để nhận biết, phát hiện các đối tượng, hiện tượng trong tự nhiên. Các thông tin về đặc trưng phổ phản xạ của các đối tượng tự nhiên sẽ giúp các nhà chuyên môn lựa chọn các phép xử lý ảnh để có được kênh tối ưu, chứa nhiều thông tin về đối tượng nghiên cứu, đây chính là cơ sở để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng (Lê, 2015). * Dấu hiệu phổ Phương tiện chủ yếu để nhận biết một bề mặt hoặc một đối tượng thông qua việc phản xạ và phát năng lượng. Nó bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lí hoặc hoá học của vật thể trong trường năng lượng điện từ và thay đổi theo bước sóng.
* Phổ phản xạ của thực vật, đất và nước Mỗi một vật thể đều phản xạ, bức xạ, hấp thụ và phân tách sóng điện từ bằng các cách thức khác nhau. Các đặc trưng này được gọi là đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng và chính chúng là tín hiệu để nhận biết đối tượng trong kỹ thuật viễn thám. Năng lượng bức xạ mặt trời sau khi chiếu xuống mặt đất, tiếp cận với vật thể sẽ được chia làm 3 phần: • Năng lượng bị hấp thụ. • Năng lượng truyền qua vật thể và phản xạ trở lại.
• Năng lượng phản xạ ngay từ bề mặt tiếp xúc. Trong 3 phần trên thì năng lượng phản xạ, bao gồm phản xạ trực tiếp từ bề mặt đối tượng và phản xạ sau khi truyền qua vật thể là nguồn tư liệu, là phương tiện truyền tin trong kỹ thuật viễn thám.