Nghiên cứu tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh

Luận văn thạc sĩ phân tích tích hợp viễn thám và gis trong quan trắc độ đục nước vịnh tiên yên quảng ninh, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực

• Tác giả: Phạm Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thu Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TÊ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.2.1.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo
• 1.2.1.2. Đặc điểm khí hậu
• 1.2.1.3. Đặc điểm địa chất
• 1.2.1.4. Đặc điểm trầm tích
• 1.2.1.5. Đặc điểm thủy văn, hải văn

Tóm tắt

I. Tổng quan về quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên bằng GIS

Vịnh Tiên Yên, một trong những vùng biển quan trọng của tỉnh Quảng Ninh, không chỉ nổi bật với giá trị đa dạng sinh học mà còn là nơi có nhiều hệ sinh thái phong phú. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế và hoạt động khai thác tài nguyên đã gây ra nhiều tác động tiêu cực đến chất lượng nước. Việc quan trắc độ đục nước là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước. Công nghệ GIS và viễn thám đã mở ra những phương pháp mới, hiệu quả hơn trong việc theo dõi và quản lý chất lượng nước tại khu vực này.

1.1. Độ đục nước và tầm quan trọng trong môi trường

Độ đục nước là một chỉ số quan trọng phản ánh chất lượng nước. Nó không chỉ ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật thủy sinh mà còn tác động đến các hoạt động kinh tế như nuôi trồng thủy sản. Việc theo dõi độ đục nước giúp phát hiện sớm các vấn đề ô nhiễm và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời.

1.2. Công nghệ GIS và viễn thám trong quan trắc môi trường

Công nghệ GIS và viễn thám đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu môi trường. Việc sử dụng ảnh vệ tinh MODIS giúp thu thập dữ liệu về độ đục nước một cách nhanh chóng và chính xác. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí so với các phương pháp truyền thống.

II. Thách thức trong việc quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên

Mặc dù công nghệ GIS và viễn thám mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc áp dụng chúng vào quan trắc độ đục nước. Các yếu tố như điều kiện thời tiết, sự biến động của môi trường và độ chính xác của dữ liệu đều có thể ảnh hưởng đến kết quả quan trắc.

2.1. Ảnh hưởng của điều kiện thời tiết đến độ chính xác

Điều kiện thời tiết như mưa, gió và độ ẩm có thể làm giảm độ chính xác của dữ liệu thu thập từ viễn thám. Việc hiệu chỉnh dữ liệu là cần thiết để đảm bảo tính chính xác trong các phân tích.

2.2. Sự biến động của môi trường và tác động đến dữ liệu

Môi trường biển thường xuyên thay đổi do các yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Sự biến động này có thể làm thay đổi độ đục nước, do đó cần có các phương pháp theo dõi liên tục để nắm bắt kịp thời các thay đổi.

III. Phương pháp tích hợp GIS và viễn thám trong quan trắc độ đục

Để thực hiện quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, các phương pháp tích hợp GIS và viễn thám đã được áp dụng. Các bước thực hiện bao gồm thu thập dữ liệu, xử lý ảnh và phân tích kết quả.

3.1. Thu thập dữ liệu từ ảnh vệ tinh MODIS

Dữ liệu từ ảnh vệ tinh MODIS được sử dụng để xác định độ đục nước. Các thông số phản xạ từ kênh 1 của ảnh vệ tinh sẽ được phân tích để tính toán độ đục nước một cách chính xác.

3.2. Xử lý ảnh và phân tích dữ liệu

Quá trình xử lý ảnh bao gồm hiệu chỉnh hình học và khí quyển để đảm bảo dữ liệu thu thập được chính xác. Sau đó, các phương pháp phân tích như Ordinary Kriging sẽ được áp dụng để tạo ra bản đồ phân bố độ đục nước.

IV. Kết quả nghiên cứu độ đục nước vịnh Tiên Yên

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động của độ đục nước vịnh Tiên Yên trong giai đoạn từ 2006 đến 2011. Các bản đồ phân bố độ đục nước đã được xây dựng, giúp nhận diện các khu vực có độ đục cao và nguyên nhân gây ra hiện tượng này.

4.1. Phân bố độ đục nước qua các năm

Phân tích dữ liệu cho thấy độ đục nước có sự biến động lớn theo thời gian. Các yếu tố như lượng mưa, hoạt động khai thác và sự thay đổi của môi trường đều ảnh hưởng đến độ đục nước.

4.2. So sánh độ đục giữa các khu vực

Kết quả so sánh cho thấy một số khu vực có độ đục cao hơn so với các khu vực khác. Điều này có thể liên quan đến các hoạt động kinh tế và sự phát triển đô thị trong khu vực.

V. Ứng dụng thực tiễn của kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị trong việc theo dõi chất lượng nước mà còn hỗ trợ cho các quyết định quản lý và bảo vệ môi trường. Việc áp dụng công nghệ GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên nước sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường biển.

5.1. Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp quản lý chất lượng nước cần được đề xuất. Việc xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường và nâng cao nhận thức cộng đồng là rất cần thiết.

5.2. Tương lai của nghiên cứu độ đục nước

Nghiên cứu độ đục nước sẽ tiếp tục được mở rộng với sự phát triển của công nghệ. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc quan trắc chất lượng nước.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai trong quan trắc độ đục nước

Việc tích hợp công nghệ GIS và viễn thám trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên đã chứng minh được hiệu quả và tính khả thi. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và các chính sách bảo vệ môi trường trong tương lai.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng công nghệ GIS và viễn thám là cần thiết để theo dõi chất lượng nước. Các kết quả đạt được sẽ giúp nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường biển.

6.2. Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, nghiên cứu sẽ tiếp tục được mở rộng với việc áp dụng các công nghệ mới và phương pháp tiên tiến hơn. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc quản lý và bảo vệ chất lượng nước tại vịnh Tiên Yên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Vịnh Tiên Yên, thuộc tỉnh Quảng Ninh, là một vùng biển ven bờ có diện tích ngập nước thường xuyên khoảng 400 km², với độ sâu trung bình 2 m và độ sâu lớn nhất lên đến 30 m. Đây là khu vực có giá trị đa dạng sinh học cao, đặc biệt với hệ sinh thái rừng ngập mặn và nguồn lợi thủy sản phong phú. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế và các hoạt động khai thác tài nguyên đã gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là chất lượng nước vịnh. Độ đục nước là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh chất lượng nước, đồng thời giúp xác định chu trình vận chuyển trầm tích và các chất ô nhiễm trong môi trường nước.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên trong giai đoạn 2006-2011, tập trung vào tháng 7 hoặc tháng 8 hàng năm. Cụ thể, nghiên cứu nhằm xác định mối quan hệ giữa độ đục nước và phổ phản xạ kênh 1 ảnh vệ tinh MODIS, xây dựng phương trình tính toán độ đục từ dữ liệu viễn thám, và thành lập bản đồ phân bố độ đục theo không gian. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ vùng vịnh Tiên Yên với các điểm đo thực địa và dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS có độ phân giải 250 m.

Việc ứng dụng viễn thám và GIS trong quan trắc môi trường nước không chỉ giúp giảm chi phí và thời gian so với phương pháp truyền thống mà còn cung cấp dữ liệu đa thời gian, đa không gian, hỗ trợ đánh giá xu hướng biến động độ đục nước trong dài hạn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ đa dạng sinh học, quản lý tài nguyên và phát triển bền vững vùng ven biển Quảng Ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết viễn thám và lý thuyết địa thống kê.

• Lý thuyết viễn thám: Viễn thám là khoa học thu nhận và xử lý các hình ảnh từ vệ tinh để phân tích các đặc tính bề mặt trái đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Ảnh vệ tinh MODIS cung cấp dữ liệu đa phổ với độ phân giải không gian 250 m, 500 m và 1000 m, cho phép quan trắc các thông số môi trường như độ đục, chlorophyll, nhiệt độ nước. Việc hiệu chỉnh hình học và khí quyển là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu ảnh.

• Lý thuyết địa thống kê (Kriging): Đây là phương pháp nội suy không gian dựa trên mô hình ngẫu nhiên, sử dụng semi-variogram để mô tả tương quan không gian của biến số. Phương pháp Kriging cho phép ước tính giá trị tại các vị trí chưa quan sát dựa trên dữ liệu đo đạc thực tế, với các biến thể như Ordinary Kriging (OK) và Co-Kriging (CK) được sử dụng để xây dựng bản đồ phân bố độ đục nước.

Các khái niệm chính bao gồm: độ đục nước (đơn vị NTU), phổ phản xạ kênh 1 ảnh MODIS, hiệu chỉnh hình học và khí quyển ảnh vệ tinh, semi-variogram, trọng số nội suy trong Kriging, và bản đồ phân bố độ đục.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu chính bao gồm ảnh vệ tinh MODIS/Terra level 1B với độ phân giải 250 m, thu thập vào các ngày tháng 7 từ năm 2006 đến 2011; số liệu đo đạc độ đục trực tiếp tại 40 điểm trên vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 bằng máy đo Horiba Water Quality Meter U-10 (đơn vị NTU); các tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, khí hậu, thủy văn, và tài nguyên vùng nghiên cứu.

• Phương pháp phân tích: Ảnh MODIS được xử lý qua các bước hiệu chỉnh hình học (sử dụng MODIS Conversion Toolkit, hệ tọa độ UTM WGS-84 N48) và hiệu chỉnh khí quyển (phương pháp Dark Object Subtraction). Phổ phản xạ kênh 1 được chiết xuất để xây dựng mô hình hồi quy với số liệu độ đục thực địa nhằm tính toán độ đục trên toàn vùng. Bản đồ phân bố độ đục được lập bằng phương pháp địa thống kê Kriging (OK và CK) trong phần mềm ArcGIS 10, với đánh giá độ chính xác qua các tham số semi-variogram.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập và tổng hợp tài liệu (tháng 1-3/2010), khảo sát thực địa và đo đạc độ đục (tháng 7/2010), xử lý ảnh và xây dựng mô hình (tháng 8-10/2010), phân tích dữ liệu và lập bản đồ (tháng 11/2010 - 3/2011), đánh giá kết quả và hoàn thiện luận văn (tháng 4-6/2011).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mối quan hệ giữa độ đục và phổ phản xạ kênh 1 MODIS: Phân tích hồi quy cho thấy phổ phản xạ kênh 1 ảnh MODIS có mối tương quan chặt chẽ với độ đục đo thực tế, với hệ số tương quan đạt khoảng 0.85. Phương trình tính toán độ đục từ phổ phản xạ được xây dựng với sai số chuẩn thấp, cho phép ước tính độ đục chính xác trên toàn vùng vịnh.

2. Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên tháng 7 các năm 2006-2011: Bản đồ phân bố độ đục cho thấy độ đục trung bình dao động từ khoảng 6 đến 16 NTU, với các vùng cửa sông và khu vực gần bờ có độ đục cao hơn (trên 12 NTU), trong khi vùng giữa vịnh có độ đục thấp hơn (dưới 8 NTU). So sánh các năm cho thấy xu hướng biến động độ đục tương đối ổn định, tuy nhiên năm 2010 có mức độ đục cao hơn trung bình khoảng 15%.

3. Đánh giá phương pháp Kriging: So sánh giữa phương pháp Ordinary Kriging và Co-Kriging cho thấy Co-Kriging có độ chính xác cao hơn, giảm sai số nội suy khoảng 10%, đặc biệt hiệu quả trong các khu vực có dữ liệu đo đạc thưa thớt.

4. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và nhân sinh: Độ đục nước chịu ảnh hưởng lớn từ dòng chảy sông, thủy triều, hoạt động nuôi trồng thủy sản và khai thác khoáng sản ven bờ. Các khu vực cửa sông Tiên Yên, Hà Cối và Đầm Hà có độ đục cao do tải lượng trầm tích và chất hữu cơ từ đất liền. Hoạt động nuôi tôm và khai thác titan cũng góp phần làm tăng độ đục tại một số vùng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy viễn thám MODIS kết hợp GIS là công cụ hiệu quả để quan trắc độ đục nước vùng ven bờ với chi phí thấp và khả năng giám sát đa thời gian. Mối tương quan cao giữa phổ phản xạ kênh 1 và độ đục phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về quan trắc chất lượng nước bằng viễn thám. Bản đồ phân bố độ đục thể hiện rõ sự phân hóa không gian, phản ánh ảnh hưởng của các cửa sông và hoạt động nhân sinh, phù hợp với đặc điểm thủy văn và địa hình vùng nghiên cứu.

Phương pháp Co-Kriging cải thiện độ chính xác so với Ordinary Kriging nhờ tận dụng thêm biến phụ trợ (phổ phản xạ), điều này đồng nhất với các nghiên cứu địa thống kê trong môi trường nước ven bờ. Các biểu đồ phân bố độ đục theo năm có thể được trình bày dưới dạng bản đồ nhiệt (heatmap) hoặc biểu đồ cột thể hiện biến động trung bình và độ lệch chuẩn, giúp nhận diện xu hướng và điểm nóng ô nhiễm.

So với các nghiên cứu trước đây sử dụng phương pháp truyền thống, ứng dụng viễn thám giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí khảo sát, đồng thời cung cấp dữ liệu liên tục và đồng bộ về không gian và thời gian, hỗ trợ quản lý tài nguyên hiệu quả hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống quan trắc viễn thám định kỳ: Thiết lập quy trình thu thập và xử lý ảnh MODIS hàng năm vào tháng 7-8 để theo dõi biến động độ đục nước vịnh Tiên Yên, nhằm phát hiện sớm các biến đổi bất thường. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh; Thời gian: bắt đầu từ năm 2024.

2. Phát triển bản đồ phân bố độ đục tích hợp GIS: Cập nhật và công bố bản đồ phân bố độ đục nước theo không gian để hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý môi trường ven biển. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Quan trắc Môi trường; Thời gian: 6 tháng/lần.

3. Kiểm soát và giảm thiểu nguồn gây ô nhiễm: Tăng cường quản lý hoạt động nuôi trồng thủy sản, khai thác khoáng sản và xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt tại các khu vực cửa sông có độ đục cao. Chủ thể thực hiện: UBND các huyện Tiên Yên, Đầm Hà, Hải Hà; Thời gian: liên tục.

4. Nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS: Đào tạo cán bộ kỹ thuật và cán bộ quản lý về công nghệ viễn thám, GIS và địa thống kê để nâng cao hiệu quả quan trắc và phân tích dữ liệu môi trường. Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, các viện nghiên cứu; Thời gian: hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường và tài nguyên ven biển: Sở Tài nguyên và Môi trường, các phòng ban quản lý ven biển có thể sử dụng kết quả để xây dựng chính sách bảo vệ môi trường, quy hoạch phát triển bền vững.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường, viễn thám, GIS: Luận văn cung cấp phương pháp ứng dụng viễn thám và địa thống kê trong quan trắc môi trường nước, làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu và đào tạo.

3. Doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản và khai thác khoáng sản: Hiểu rõ tác động của hoạt động sản xuất đến chất lượng nước, từ đó điều chỉnh quy trình sản xuất thân thiện môi trường.

4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng địa phương: Nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường nước, tham gia giám sát và bảo vệ hệ sinh thái ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Viễn thám MODIS có ưu điểm gì trong quan trắc độ đục nước?
   Ảnh MODIS cung cấp dữ liệu đa phổ với độ phân giải 250 m, phủ rộng và cập nhật liên tục, giúp quan trắc nhanh, tiết kiệm chi phí và theo dõi biến động không gian - thời gian của độ đục nước hiệu quả.

2. Phương pháp Kriging là gì và tại sao được sử dụng?
   Kriging là phương pháp địa thống kê nội suy dữ liệu không gian dựa trên mô hình ngẫu nhiên, giúp ước tính giá trị tại các điểm chưa đo đạc với độ chính xác cao, phù hợp để lập bản đồ phân bố độ đục nước.

3. Độ đục nước ảnh hưởng như thế nào đến môi trường vịnh Tiên Yên?
   Độ đục cao làm giảm ánh sáng xuyên thấu, ảnh hưởng đến quang hợp của thực vật phù du và cỏ biển, đồng thời phản ánh sự gia tăng trầm tích và ô nhiễm, gây nguy hại cho hệ sinh thái và nguồn lợi thủy sản.

4. Làm thế nào để hiệu chỉnh ảnh MODIS trước khi phân tích?
   Ảnh MODIS được hiệu chỉnh hình học để đảm bảo tọa độ chính xác và hiệu chỉnh khí quyển (phương pháp Dark Object Subtraction) để loại bỏ ảnh hưởng của bức xạ khí quyển, giúp dữ liệu phản ánh chính xác đặc tính bề mặt nước.

5. Ứng dụng của nghiên cứu này trong quản lý môi trường là gì?
   Nghiên cứu cung cấp công cụ giám sát nhanh và chính xác chất lượng nước, hỗ trợ đánh giá tác động môi trường, quy hoạch sử dụng tài nguyên và đề xuất các biện pháp bảo vệ hệ sinh thái ven biển hiệu quả.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình tính toán độ đục nước vịnh Tiên Yên dựa trên phổ phản xạ kênh 1 ảnh MODIS với hệ số tương quan cao (khoảng 0.85).
• Bản đồ phân bố độ đục nước được lập cho giai đoạn 2006-2011 cho thấy sự phân hóa không gian rõ rệt, với độ đục cao tập trung tại các cửa sông và vùng ven bờ.
• Phương pháp Co-Kriging trong GIS cải thiện độ chính xác nội suy so với Ordinary Kriging, phù hợp cho quan trắc môi trường nước ven bờ.
• Ứng dụng viễn thám và GIS giúp giảm chi phí, thời gian khảo sát, đồng thời cung cấp dữ liệu đa thời gian, hỗ trợ quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường hiệu quả.
• Đề xuất xây dựng hệ thống quan trắc viễn thám định kỳ, nâng cao năng lực công nghệ và kiểm soát nguồn ô nhiễm nhằm phát triển bền vững vùng ven biển Quảng Ninh.

Các cơ quan quản lý và nghiên cứu cần phối hợp triển khai hệ thống quan trắc viễn thám thường xuyên, đồng thời áp dụng kết quả nghiên cứu vào quy hoạch và bảo vệ môi trường vịnh Tiên Yên. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ các đơn vị nghiên cứu chuyên sâu về viễn thám và GIS.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU Vịnh Tiên Yên (còn gọi là vịnh Tiên Yên - Hà Cối) nằm ở phía Đông Bắc nước ta, thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh. Giới hạn tọa độ sau: 21015’00’’-21030’00’’vĩ độ Bắc ; 107027’00”-108021’35’’kinh độ Đông.

Vịnh có chiều rộng khoảng 9 km, chiều dài khoảng 57 km, diện tích phần ngập nước thường xuyên khoảng 400 km2, độ sâu trung bình khoảng 2 m, độ sâu lớn nhất là 30 km tại phía cửa vịnh [22]. Vịnh được che chắn phía ngoài bởi hệ thống đảo Cái Bầu, Vạn Vược, Vạn Nước, Vạn Mặc, Cái Chiên, Vĩnh Thực. Vịnh trao đổi nước với biển thông qua Cửa Mô (giữa 2 đảo Cái Bầu và Vạn Vược), Cửa Bò Vàng (giữa 2 đảo Vạn Vược và Vạn Nước), Cửa Tiểu (giữa 2 đảo Vạn Mặc và Cái Chiên), Cửa Đại (giữa 2 đảo Vĩnh Thực và Cái Chiên), và cửa Đầu Tán (phía cuối đảo Vĩnh Thực). Vị trí vùng nghiên cứu Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 1.

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TÊ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Điều kiện tự nhiên 1. Đặc điểm địa hình, địa mạo Dựa vào hình thái và độ cao địa hình có thể chia địa hình của vịnh Tiên Yên và khu vực xung quanhthành 5 dạng khác nhau: - Địa hình đồi núi: chủ yếu là địa hình núi lục nguyên nằm ở độ cao 200 m tạo thành cánh cung Đông Triều - Bình Liêu.Nằm ở độ cao từ 50 - 200 m là các đồi được bao phủ bởi rừng cây thưa, cây bụi.Từ độ cao 25 - 50 m là các đồi độc lập, đỉnh tròn, sườn thoải và phủ xanh bởi rừng nhiệt đới. - Địa hình đồng bằng thềm: phân bố ở 3 bậc độ cao là từ 40 - 50 m, 20 - 25 m và 10 - 15 m có cấu tạo chủ yếu là sét, bột, cát, cuội và sạn.

- Địa hình bãi triều: vùng triều rất rộng, đạt đến 20.000 ha, được phân thành các bãi triều có rừng ngập mặn phân bố trên mực biển trung bình đến cao triều; các bãi triều thấp phân bố tại vùng trung triều đến thấp triều; các lạch triều nhỏ là các nhánh lạch triều, chia cắt các bãi triều thành nhiều khu vực khác nhau. - Địa hình đáy vịnh: vịnh Tiên Yên được tạo thành do quá trình ngập chìm của các cửa sông do quá trình biển tiến tạo ra. Vì vậy, đáy vịnh là đồng bằng Pleistocen, các đảo và luồng lạch. Đáy vịnh có trầm tích ưu thế thuộc về bùn bột nhỏ, bùn sét và độ sâu chủ yếu là từ 2 - 5 m.

- Địa hình đảo: bao gồm các đảo chắn ngoài vịnh, cấu tạo từ các đá trầm tích lục nguyên có độ cao phổ biến từ 8 - 150 m, rất ít khi cao hơn 200 m; duy nhất có đảo Cái Bầu cao 317 m. Ngoài ra, một số đảo phía tây nam vịnh có nguồn gốc đá vôi. Nhìn chung, địa hình, địa mạo của khu vực biển Tiên Yên khá đa dạng và phức tạp, là cơ sở phát triển các loại hình tài nguyên Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 1. Đặc điểm khí hậu Nằm ở vùng nhiệt đới cận chí tuyến bắc, vịnh Tiên Yên có khí hậu nhiệt đới gió mùa.

Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 10 với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều tập trung từ tháng 6 đến tháng 9. Mùa đông từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thường lạnh và hanh khô. Lượng mưa trung bình năm 2011 là 2.1), cao hơn so với lượng mưa trung bình của Quảng Ninh là 1. Mỗi năm có từ 130 - 160 ngày mưa [1-5].

Hàng năm, vùng có khoảng 1. Nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 22 - 23oC, thấp nhất vào tháng 1, cao vào các tháng 7 và 8 (trung bình 27 oC - 28 oC). Độ ẩm trung bình năm khoảng 84 - 85 %, thấp nhất 75 % và cao nhất 90% (bảng 1. Một số đặc trưng khí hậu khu vực vịnh Tiên Yênnăm 2011 Nhiệt độ không Lượng mưa Tháng khí (oC) (mm) Tổng giờ nắng Độ ẩm (%) 1 12,1 6,8 22,8 75,0 2 15,7 42,4 39,7 89,0 3 16,1 101,4 18,9 88,0 4 22,3 53,3 99,7 88,0 5 25,4 147,4 162,7 84,0 6 27,8 643,0 145,4 90,0 7 28,6 363,4 204,5 88,0 8 28,0 439,5 210,9 88,0 9 27,0 386,2 192,4 87,0 10 23,6 215,6 151,7 87,0 11 21,8 18,8 168,3 84,0 12 15,6 33,5 120,6 76,0 TB năm 22,0 2.537,6 85,3 Nguồn: Trạm quan trắc Quảng Hà – Hải Hà Chế độ gió: gió đông bắc từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau với các hướng thịnh hành là đông bắc và bắc với tốc độ trung bình 1,8 - 2,7 m/s.

Về mùa hè, gió mùa đông nam với các hướng thịnh hành đông nam và nam, tốc độ trung bình 2,2 - 2,7 m/s; Các dạng thời tiết đặc biệt: Mưa phùn xuất hiện từ tháng 12 đến tháng 4, tập trung vào tháng 2. Sương mù khoảng 15 - 20 ngày/năm và xuất hiện tập trung vào tháng 11 và tháng 4.Mùa hè thường xảy ra hiện tượng giông, bão và lốc. Trong một Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh năm, trung bình có khoảng 1,5 cơn bão đổ bộ trực tiếp và bị ảnh hưởng của khoảng 3 - 4 cơn bão. Mùa đông các trận gió mùa kéo dài và tần suất lớn đạt đến 20 - 25 đợt trong vòng khoảng 6 tháng mùa đông (từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau).

Đặc điểm địa chất Khu vực vịnh Tiên Yên nằm trong phức nếp lồi Quảng Ninh thuộc đới địa hào Jura Hà Cối. Địa hào này nằm về phía bắc vùng biển Quảng Ninh, phần lớn diện tích phía tây nằm trong lục địa, phần phía đông ngập chìm trong vịnh Tiên Yên và được phủ một lớp trầm tích cát bột, bùn sét màu xám phớt xanh lẫn vụn sinh vật và ít mùn thực vật tuổi Holocen, bề dày 1 - 10m. Thành phần chính của trầm tích tạo thành cấu trúc địa hào Hà Cối là trầm tích lục nguyên thô, màu tím đỏ, có nguồn gốc lục địa phân nhịp không đều [7]. Sơ đồ địa chất và khoáng sản khu vực vịnh Tiên Yên Nguồn: Nguyễn Công Lượng (1999), Nguyễn Thanh Minh (2009) [12-14].

Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Đặc điểm địa tầng của khu vực khá phức tạp, bao gồm các hệ tầng: hệ tầng Tấn Mài (O3-Stm), loạt Sông Cầu (D1sc), hệ tầng Dưỡng Động, hệ tầng Bản Páp (D2bp), hệ tầng Bình Liêu, phức hệ Núi Điệng, hệ tầng Hòn Gai (T3n-r hg), hệ tầng Hà Cối (J1-2hc) và các trầm tích Đệ tứ có nguồn gốc sông – lũ, biển, sông – biển, biển – đầm lầy, sông – đầm lầy có tuổi từ Pleistocen đến Holocen (hình 1.2) Trong vịnh Tiên Yên, các hệ thống đứt gãy phát triển theo hai phương chính: tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam, trong đó hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam với đứt gãy chính kéo dài từ núi Thị Thừa đến phía đông đảo Sậu Nam đóng vai trò khống chế và tạo nên khung cấu trúc khối tảng và các trũng của khu vực. Hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam bao gồm hai đứt gãy Cái Chiên - Thoi Dây và Hòn Dều - Thoi Xanh là hệ thống đứt gãy trượt tạo điều kiện cho các khối tảng dịch chuyển. Đặc điểm trầm tích Trầm tích tầng mặt Theo sự phân loại trầm tích tầng mặt của Cục Địa chất Hoàng gia Anh (Hình 1.Trầm tích tầng mặt (phần trên cùng của trầm tích đáy và có độ sâu từ 0 - 20 cm tính từ bề mặt đáy) vịnh Tiên Yên được chia ra thành sáu loại (Hình 1. Biểu đồ phân loại trầm tích của Cục Địa chất Hoàng gia Anh Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Hình 1.

Sơ đồ trầm tích tầng mặt khu vực vịnh Tiên Yên Nguồn: [19] Trầm tích bãi triều Bãi triều Đồng Rui có diện tích khá lớn, có chỗ đạt tới 5 - 7 km chiều rộng. Trầm tích cấu tạo bãi triều là các thành tạo cát bùn, bùn cát, sét nguồn gốc biển sông đầm lầy ở trung tâm (abmQ23) và nguồn gốc biển (mQ23) ở phần rìa xung quanh. Trước năm 1975, bãi triều có khoảng 3.000 ha rừng ngập mặn nhưng sau năm 1997 đã bị thu hẹp, chuyển đổi mục đích sang nuôi trồng thủy sản. Bãi triều còn là nơi phân bố của nhiều loài hải sản có giá trị kinh tế cao hiện đang được người dân địa phương khai thác Bãi triều cửa sông Đầm Hà có bề rộng khá lớn, đôi chỗ đạt 5 - 6 km.

Phần bãi triều cao được phủ thực vật ngập mặn, phần bãi triều dưới không được phủ thực vật ngập mặn. Trầm tích mặt bãi thường là cát bùn, đôi chỗ là cát bùn sạn, một vài diện tích nhỏ là bãi triều cuội sỏi. Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Tổng diện tích bãi triều của xã Đường Hoa khoảng 300 ha, phần lớn được che phủ bởi thực vật ngập mặn. Trầm tích bãi triều thường có tỉ lệ cấp hạt mịn cao hơn so với các bãi triều phía bắc.

Đặc điểm thủy văn, hải văn Thủy văn: các sông chính đổ vào vịnh là Tiên Yên, Hà Cối, Ba Chẽ, Đầm Hà và Ka Long. Sông Tiên Yên bắt nguồn từ vùng núi Nam Châu Lĩnh ở độ cao 1. Chiều dài 82 km, diện tích lưu vực 1.070 km2, độ cao trung bình 371 m, độ dốc trung bình 28,1% (Bảng 1. Tổng lượng nước trung bình nhiều năm khoảng 1,1 km3 ứng với lưu lượng 36 m3/s, tương ứng môđun dòng chảy năm 41,3 l/s.

Sông Ba Chẽ là sông lớn thứ hai ở tỉnh Quảng Ninh, bắt nguồn từ vùng núi Am Váp với chiều dài 78,5 km và diện tích lưu vực là 978 km2. Chiều rộng trung bình của lưu vực 18,8 km, độ cao trung bình 215 m, độ dốc 15,4%, mật độ sông suối 1,11 km/km2. Tổng lượng dòng chảy 0,96 km3 ứng với lưu lượng trung bình 30,7 m3/s và môđun dòng chảy năm 31,4 l/s.