Tóm tắt Luận án Nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và gis

riều, với các yếu tố tự nhiên thay đổi do nước và không khí chi phối. Bãi cát biển (BCB): HST này đa dạng từ bãi cuội, sỏi và cát chiếm ưu thế với số lượng hạn chế thực vật và động vật. Năng suất sinh học của HST này không cao do hạn chế số lượng vi sinh vật sinh sống. 1.1.4. Quan hệ giữa ĐM và HST 1.1.4.1. Vai trò của ĐH đối với HST - Theo Eric Bird (2008) ĐH được xem là nền tảng rắn cho HST phát triển, quyết định sự phân bố năng lượng và vật chất ra- vào đối với hệ. Trên mỗi một dạng ĐH sẽ tồn tại một hoặc nhiều HST đặc trưng đi kèm. 1.1.4.2. Vai trò của sinh vật với ĐM Theo John T. Hack and John C. Goodlett (1995) vai trò của sinh vật đối với ĐH được thể hiện qua 3 tác động chính: bảo vệ, phát triển và phá hủy ĐH. 1.1.5. Biến động ĐH trong quan hệ với HST VVB Khi làm biến động ĐH thì các điều kiện vi khí hậu cũng thay đổi dẫn đến thay đổi nguồn nước. Khi cả ĐH, vi khí hậu, thuỷ văn thay đổi, lớp thổ nhưỡng cũng thay đổi thì lớp phủ sinh vật cũng thay đổi. Khi làm biến đổi lớp phủ sinh vật sẽ tác động đến chế độ thổ nhưỡng, thay đổi trầm tích bề mặt, dưới tác động của các yếu tố động lực sẽ làm tăng khả năng biến động ĐH. Tại VVB quá trình bồi tụ và xói lở bờ biển do yếu tố tự nhiên và tác động của con người đã làm biến động ĐH dẫn đến mất nơi sinh cư của sinh vật. Ngược lại khi các lớp sinh vật biến động sẽ mất vai trò đối với ĐM tác động mạnh đến quá trình bồi tụ-xói lở bờ biển. 6 1.2. Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và HST VVB 1.2.1. Viễn thám Các ảnh đa phổ kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải không gian cao cho phép xác định các kiểu bờ biển với đặc trưng về hình thái và vật chất cấu tạo; phân biệt các đối tượng như BCB, BT, bãi cát ngầm, các thềm biển, cồn cát cổ và hiện đại, hệ thống lạch triều, cửa sông, đầm phá và vũng vịnh. Kết hợp với số liệu thực địa có thể phân định trầm tích vùng triều với các thành phần cơ bản như bùn, bùn bột, bùn cát và cát. Với đặc tính đa thời gian của dữ liệu viễn thám cho phép đánh giá được biến động của các dạng địa hình tại VVB. Đối với các HST RNM, BT sử dụng ảnh đa phổ như để xác định hiện trạng và đánh giá biến động phân bố của chúng theo cách phân loại bằng mắt kết hợp với tự động sẽ cho độ chính xác rất cao. 1.2.2. GIS Hệ thống cơ sở dữ liệu về VVB giúp cho việc tham khảo, tra cứu nhanh chóng, thuận tiện, đặc biệt là với các thông tin không gian. Đánh giá biến động nhờ GIS cho những kết quả định lượng, cho phép có những nhận định đúng đắn về biến động, xu thế diễn biến và đưa ra các dự báo. Các lớp thông tin được chồng phủ và phân tích, tổng hợp để tìm ra các phương án tối ưu cho quy hoạch lãnh thổ hoặc quy hoạch phát triển các ngành kinh tế. 1.3. Tình hình ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu biến động địa hình và HST VVB 1.3.1. Ngoài nước Trước năm 1970, ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động ĐH và các HST VVB diễn ra ở Mỹ, Thái Lan, Ấn Độ, Nhật Bản và các 7 nước châu Âu với xử lý ảnh máy bay. Sau 1970 các vệ tinh quan trắc trái đất đã cung cấp những dữ liệu viễn thám quan trọng cho nghiên cứu biến động ĐH và HST VVB. Một số nghiên cứu tiêu biểu: Roland Doerffer, 1989; Yiman Wang, 1995; E. Ghanavati, 1999; Xiaoge Zhu, 2001; Thomas E. Dahl, 2004; Chalabi, 2006; Alesheikh, 2007; Behara Satyanarayana, 2011 tiến hành tại Mỹ, Tây Ban Nha, Ấn Độ, Thái Lan, Banglades, v.v. Những nghiên cứu trên đều đánh giá rất cao hiệu quả sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp với công cụ GIS nghiên cứu biến động địa hình và HST VVB. 1.3.2. Trong nước Trước năm 1990, ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động ĐH và các HST VVB chỉ diễn ra tại viện nghiên cứu chuyên ngành và trường đại học. Sau 1990, công nghệ viễn thám và GIS đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động ĐH và HST VVB tại các viện nghiên cứu, trường đại học, trung tâm nghiên cứu, các cơ quan quản lý nhà nước, v.v. Một số nghiên cứu tiêu biểu như Tô Quang Thịnh (1996); Trần Đức Thạnh (2000); Trần Văn Điện (2003); Nguyễn Ngọc Thạch (2007); Trương Thị Hòa Bình (2008), v.v. 1.3.3. Tại VVB Quảng Ninh Đối với VVB Quảng Ninh, các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá biến động ĐH và các HST VVB còn hạn chế. Nổi bật hơn cả có nghiên cứu của Trần Đình Lân (2007), Nguyễn Văn Thảo (2009). 1.3.4. Những tồn tại của các nghiên cứu trước Các nghiên cứu trước chưa lượng hóa được các thay đổi ĐH VVB do các hoạt động của con người. Xác định đường bờ biển trên ảnh vệ tinh còn thiếu thuyết phục. Một hạn chế rất lớn của các nghiên cứu 8 trước là chưa làm rõ được sự biến đổi ĐH trong mối quan hệ với HST, tức là chưa đánh giá được cơ chế biến động địa hình và HST. Hình 1.2. Sơ đồ các bước xử lý số liệu 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: Tiếp cận hệ thống, quản lý tổng hợp, công nghệ hiện đại, kế thừa tài liệu đã có được sử dụng làm cơ sở cho các phương pháp nghiên cứu triển khai thực hiện các nội dung của nghiên cứu. 9 Các phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng bao gồm: phương pháp địa mạo; giải đoán dữ liệu viễn thám; xây dựng cơ sở dữ liệu GIS và đánh giá biến động; xác định giai đoạn, đặc trưng và phân vùng biến động; đề xuất định hướng sử dụng hợp ký tài nguyên. Chƣơng 2. ĐẶC ĐIỂM ĐM VÀ HST VVB QUẢNG NINH 2.1. Các nhân tố tác động đến biến động ĐH và HST 2.1.1. Nhân tố nội sinh Nhân tố cấu trúc kiến tạo: bao gồm các khối kiến trúc nâng Yên Tử, nâng Bình Liêu - Móng Cái, nâng Hoành Bồ - Cẩm phả, nâng Quảng Yên, hạ lún Cát Bà – Vĩnh Thực. Nhân tố cấu trúc địa chất và nham thạch: Nhóm đá vôi phân bố sát bờ ở khu vực Hạ Long và Cẩm Phả. Trầm tích Đệ tứ đa dạng về kiểu loại nguồn gốc và thành phần vật chất, chủ yếu phân bố ở các đồng bằng, vùng triều, cửa sông, cấu tạo bở dời, hạt thô như tảng, cuội, sỏi, cát và sét, dày 2-6m, nguồn gốc aluvi sông và sông - biển. Nhân tố chuyển động kiến tạo hiện đại: Vận tốc chuyển động đứng cho các cấu trúc: Đới Bình Liêu: 0mm/năm; Đới Yên Tử: 1mm/năm; Đới Hoành Bồ: 0,7mm/năm; Đới Quảng Yên: 0,4mm/năm. 2.1.2. Nhân tố ngoại sinh Khí hậu: Mùa gió đông bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau với các hướng thịnh hành là Bắc, Đông Bắc, tốc độ trung bình (TB) 3- 3,5m/s. Mùa hè, gió mùa Tây Nam với các hướng thịnh hành Đông và Đông Nam, tốc độ gió TB 2,5 - 3m/s. Hàng năm khu vực có 1300 - 1600 giờ nắng. Tổng lượng bức xạ cả năm TB khoảng 115 Kcal/cm2. Nhiệt độ không khí TB năm 22,5 - 230C. Lượng mưa TB của tỉnh 1995mm/năm, thuộc loại cao nhất ven bờ phía bắc. 10 Thủy văn: các sông đều ngắn và dốc, it phân nhánh, uốn khúc yếu, thung lũng sâu, hẹp. Mạng lưới sông suối khá dày đặc, mật độ TB 1- 1,9km/km 2. Trong số 30 con sông, tổng lượng nước của 13 con sông chính khoảng 7.567 triệu m3. Lưu lượng phù sa của các con sông này rất thấp. Tổng lượng bùn cát lơ lửng các sông đưa ra ven bờ Quảng Ninh khoảng gần 1,5 triệu tấn/năm, trong đó riêng sông Đá Bạch - Bạch Đằng khoảng 1 triệu tấn /năm. Hải văn: chế độ nhật triều thuần nhất. Độ lớn thuỷ triều thuộc loại lớn nhất nước ta, đạt khoảng 2,6 đến 3,6 mét vào kỳ nước cường. Dòng chảy ven bờ là dòng tổng hợp, có các thành phần dòng triều, gió và sóng, trong đó dòng chảy triều với thành phần nhật triều có vai trò quyết định. Tốc độ dòng chảy khi triều rút có thể lớn gấp 1,5 - 2 lần khi triều dâng. Sóng biển nói chung không lớn, trừ những dịp đặc biệt có bão và gió mùa đông bắc thổi mạnh. Bão đổ bộ vào vùng biển Quảng Ninh có tần xuất 28% so với toàn quốc, TB mỗi năm có 1,5 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp. Tốc độ gia tăng mực nước biển tổng cộng được xác định là 1,25 mm/năm. 2.1.3. Các hoạt động nhân sinh Tại lưu vực: Tỉnh hiện có 72 hồ đập, không có hồ tự nhiên lớn, mà nhiều hồ đầm nhỏ. Hai mươi năm qua, rừng tự nhiên toàn tỉnh bị giảm mạnh do cháy rừng, du canh du cư, đốt làm nương rẫy trồng sắn, ngô, do khai mỏ và do khai thác rừng bừa bãi. Tại VVB: Không hoạt động nào khiến cảnh quan ĐH bị thay đổi nghiêm trọng như khai thác than, làm biến động mạnh HĐ và tổn hại môi trường tự nhiên của những vùng đất lân cận. Từ năm 2000 đến nay, một diện tích lớn BT tại khu vực Tuần Châu – Cửa Ông được san lấp để mở rộng đô thị và xây dựng cơ sở hạ tầng. Trong giai đoạn 11 1990 đến 2013, khoảng 10 nghìn ha BT và trên 7 nghìn ha RNM đã bị mất đi liên quan đến nuôi trồng thủy sản. Các hoạt động ở biển: Các hoạt động nạo vét luồng lạch, xây dựng cảng biển, vận tải hàng hóa cũng có tác động đến biến đổi ĐH và các HST VVB, tuy nhiên mức độ tác động so với các hoạt động trên bờ là nhỏ hơn. 2.2. Đặc điểm ĐM 2.2.1. Các dạng ĐH Từ kết quả phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh kết hợp với khảo sát thực địa và các kết quả nghiên cứu trước đã xây dựng được sơ đồ ĐM và trầm tích tầng mặt VVB Quảng Ninh tỷ lệ 1:100000. Các dạng ĐH VVB Quảng Ninh thuộc 2 nhóm chủ yếu: lục địa ven bờ và các đảo gồm 4 dạng ĐH, vùng triều gồm 8 dạng ĐH. Trầm tích tầng mặt bao gồm: Bùn – sét phân bố chủ yếu trong RNM được quai đê, đầm nuôi trồng thủy sản. Bùn – bột trong RNM không quai đê bao, bãi triều thấp (BTT) vùng cửa. Cát – bột phủ bụi than phân bố tại các bãi triều vùng Hạ Long - Cẩm Phả. Cát nhỏ phân bố chủ yếu thành các dải theo các lạch triều tại BTT vịnh Tiên Yên – Hà Cối. Cát trung hiện diện phần lớn tại các bãi triều cao (BTC). Cát lớn phân bố rải rác, thường có mặt cùng cuội, sỏi ở cửa sông, suối tiêu biểu tại cửa sông Đầm Hà và Hà Cối. Cuội – tảng xuất hiện lẻ tẻ xen kẽ với các loại trầm tích khác. 2.2.2. Phân vùng ĐM Nguyên tắc phân vùng + Sự khác biệt về đặc điểm địa chất và ĐH. + Sự khác biệt về yếu tố động lực của quá trình ĐM. Đặc điểm các vùng ĐM 12 + Móng Cái: là vùng cửa sông dạng lấp đầy được phát triển trên nền đầm phá bị thoái hóa có bờ không ổn định. Khu vực này có động lực sóng lớn hơn so với các vùng khác đã tạo ra bãi biển Trà Cổ có diện tích lớn nhất vùng Đông Bắc. + Cửa Ông – Quảng Hà: vùng này có kiểu bờ biển dạng Danmat. Do các đảo nằm song song với đường bờ biển ở phía ngoài nên đã tạo ra các vũng vịnh kín gió nằm phía trước các cửa sông và đồng bằng ven biển. Đây là vùng có diện tích RNM và BT lớn nhất miền Bắc. Động lực triều là yếu tố thống trị của vùng này + Cửa Ông – Tuần Châu: phát triển trên nền đá vôi Cacbon – Pecmi. Phía ngoài là các vịnh Bái Tử Long và Hạ Long. Phía bên trong là các trung tâm đô thị lớn. Phía trên cao là các mỏ than với trữ lượng lớn. Động lực triều và hoạt động nhân sinh là yếu tố thống trị của vùng này. + Quảng Yên: là vùng cửa sông hình phễu điển hình với mạng lưới dày đặc kênh và lạch triều. Động lực triều và sông là yếu tố thống trị của vùng này. 2.3. Đặc điểm các HST tiêu biểu 2.3.1. Rừng ngập mặn Các kết quả nghiên cứu gần đây đã phát hiện được 30 loài, thuộc 28 chi, 21 họ và 2 ngành (Dương xỉ và Hạt kín) tại VVB Quảng Ninh. RNM ít có điều kiện lấn ra biển do diện tích bồi tụ nhỏ. So với toàn quốc, các nhóm thực vật ngập mặn ở Quảng Ninh đều thấp hơn do có mùa đông lạnh nên một số loài thực vật ngập mặn không thích nghi. RNM đa số chỉ phân bố từ mực biển TB trở lên. Một vài nơi tại vịnh Tiên Yên – Hà Cối, RNM phát triển trên nền đá gốc (hình 2.2). 2.3.2. Bãi triều Hình 2.2. Bản đồ phân bố các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh Người hướng dẫn: PGS.TS. Đặng Văn Bào TS. Trần Đình Lân Người thực hiện: Nguyễn Văn Thảo Phương pháp: Giải đoán ảnh viễn thám kết hợp với khảo sát thực địa Hình 2.1. Sơ đồ phân vùng địa mạo VVB biển Quảng Ninh MC1 MC 2 MC3 MC4 Hình 2.3. Các mặt cắt địa hình VVB Quảng Ninh 13 Quảng Ninh diện tích BT lớn và trải đều từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch Đằng và ven các đảo thuộc Vịnh Bái Tử Long. Diện tích mở rộng bãi triều do tự nhiên là nhỏ. Từ năm 1990 đến nay, dưới áp lực các hoạt động phát triển kinh tế xã làm diện tích BT giảm đi nhiều. Các vật liệu cấu tạo nên BT chủ yếu là cát, cát bột, bùn sét. Đây là nơi phát triển động vật đáy, đặc biệt là thân mềm trong đó có nhiều loài có giá trị kinh tế (sò, ngán, ngao, tu hài, v.v.). 2.3.3. Bãi cát biển BCB phân bố chủ yếu tại khu vực Móng Cái. Bãi Cát Trà Cổ sóng to, tương đối bằng phẳng, hơi nghiêng về phía biển. Vật liệu tạo bãi thường là cát trung, cát nhỏ bao gồm thạch anh, fenpat và một số khoáng vật màu. Cát ở đây được mài tròn và độ chọn lọc tốt (So<2). 2.3.4. Cỏ biển Các kết quả nghiên cứu trước phát hiện 4 loài cỏ biển là Halophila beccarii Asch, H. ovalis Hooker, Z. japonica Asch và Ruppia maritima Lin. Phân bố của cỏ biển Quảng Ninh tại các lạch, đầm nuôi và vùng dưới triều ở Đầm Hà, Đồng Rui, Đại Yên và Bãi Nhà Mạc, v.v. 2.4. Đặc điểm quan hệ giữa ĐM với HST 2.4.1. Vai trò của ĐH với HST Sự đa dạng của các HST là kết quả của nhiều yếu tố, trong đó yếu tố đa dạng ĐH đóng vai trò quyết định. Bảng 2.1. Vai trò của ĐH với HST VVB Quảng Ninh Nhóm dạng ĐH Dạng ĐH Trầm tích tầng mặt Phân bố HST đi kèm Vai trò của ĐH với HST Sóng chiếm ưu Bãi cát biển Cát trung Trà Cổ, Bãi Dài, Bãi Cháy Bãi cát biển Nơi sinh cư của các sinh vật: động vật giáp xác, thân mềm, 14 thế v.v. Triều chiếm ưu thế Lạch triều Bùn bột, cát bột, cát Dọc ven bờ biển Đất ngập nước Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Bãi triều Bùn bột, cát bột, cát Dọc ven bờ biển Bãi triều Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Delta triều Cát nhỏ Các cửa sông: Tiên Yên, Bạch Đằng Đất ngập nước Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Doi cát triều Cát nhỏ Cửa Ông, Sa Vỹ Đất ngập nước Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Sinh vật chiếm ưu thế Bãi triều lầy RNM Bùn sét, bùn bột Dọc ven bờ biển RNM Nơi sinh cư: thực vật ngập mặn, thân mềm, giáp xác, cá, v.v. Bãi triều lầy Bùn sét, bùn bột Hà Nam – Quảng Yên Đất ngập nước Nơi sinh cư: các loại cỏ, động vật thân mềm, giáp xác, các loài cá, giun, v.v. Hoạt động nhân sinh chiếm ưu thế Đầm nuôi thủy sản Bùn sét Dọc ven bờ biển Đầm nuôi Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Đồng ruộng Cát bột, cát, cuội, sỏi Đồng bằng ven biển Đồng ruộng Là nơi sống của con người, động vật nuôi, cây lương thực hàng năm, cây ăn trái lâu năm, v.v. Luồng lạch Bùn sét, bùn bột Vịnh Tiên Yên – Hà Cối Đất ngập nước Là môi trường sống: động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v. Khu dân cư Cát bột, cát, cuội, sỏi Các đô thị ven biển Đô thị Là môi trường sống của con người 15 2.4.2. Vai trò của sinh vật với ĐM Rừng ngập mặn Tại VVB Quảng Ninh, các hạt phù sa bùn sét từ sông suối đưa ra VVB khi triều cường chúng được đưa vào BTC và tại thời gian dừng triều 2-3 tiếng thì lắng đọng (đến 50-90%) lên bề mặt. Cứ như vậy, RNM trên BTC tạo điều kiện động lực yên tĩnh cho lắng đọng bùn sét, nhất là mùa mưa có lượng phù sa lớn từ lục địa đưa ra biển. Vào mùa khô gió mùa đông bắc mạnh làm khuấy đục các BTC có RNM thưa hoặc không kín sẽ tái phân bố lại bùn sét xuống đới vùng dưới triều khi triều thấp hoặc tái bồi tụ trên BTC có RNM dày và kín sóng gió. Tại VVB Quảng Ninh BT mới được hình thành, ngập nước sâu, khi triều thấp sẽ xuất hiện rừng tiên phong cố định trên bãi: Mắm (Avicenia marina), Sú (Aegiceras corniculatum) hay Bần (Sonneratia caseolaris). Dưới tác dụng của rừng tiên phong này tốc độ phù sa bồi lắng dưới rừng được nhanh hơn, đất ngày càng chặt hơn, độ thành thục của đất tăng dần, tạo điều kiện cho Đước (Rhizophora stylosa) thay thế dần Mắm và Sú. Trang (Kandelia obovata) sẽ thay thế Đước và tiếp sau đó là Vẹt (Bruguirea gymnorrhiza) sẽ thay thế Trang. Cuối cùng trên dạng đất cao, ít ngập triều, ngập nước nông, đất tương đối chặt thì Cóc (Lumnitzera racemosa), Giá (Excoecaria agallocha) sẽ xuất hiện thay thế Vẹt. Các sinh vật khác - Đối với VVB Quảng Ninh, các loài cỏ biển đều có lá nhỏ, diện tích không lớn nên vai trò giảm năng lượng của sóng, dòng chảy cũng như lưu giữ và tích tụ trầm tích không lớn so với RNM. - Tại vùng triều Quảng Ninh, hệ động vật đáy (ĐVĐ) sống trên bề mặt trầm tích rất đa dạng và phong phú, trên 1m2 diện tích BT có đến 16 100-150 hang, lỗ ĐVĐ, đặc biệt các loài giáp xác (cua, cáy, còng còng, v.v.). Hàng ngày các loài này đào hang sâu trung bình 0,5- 1,0m có khi đến 1,2-1,5m, trong quá trình đào hang tạo nơi cư trú chúng đưa trầm tích dưới sâu lên bề mặt. Trong cả một vòng đời của các loài ĐVĐ này chúng sẽ đưa một khối lượng lớn trầm tích dưới sâu lên bề mặt. Như vậy, một số loài ĐVĐ làm tái lắng đọng và phân bố trầm tích của vùng triều. - Đã phát hiện được 158 loài động vật thân mềm (ĐVTM) tại vùng triều Quảng Ninh. Sinh vật lượng TB của ĐVTM tại vùng BT đạt TB 2127mg/m 2; RNM khoảng 762mg/m2; BCB khoảng 10335mg/m2; bãi triều rạn đá khoảng 159388mg/m2. TB khối lượng ĐVTM khu vực Quảng Ninh đạt 35,51g/m2. Trữ lượng ĐVTM tỉnh Quảng Ninh từ 10m nước đến vùng triều vào khoảng 74304 tấn, 68304 tấn ngoài tự nhiên và nuôi 6000 tấn. Các ĐVĐ nói chung và ĐVTM nói riêng thường có vòng đời ngắn (TB khoảng 2 năm), trọng lượng vỏ TB của chúng chiến từ 50 đến 90% trọng lượng cơ thể, do đó xác của ĐVĐ được phân hủy thành các vỏ vôi cacbonnat. Đây là nguồn cung cấp vật liệu trầm tích tại chỗ góp phần duy trì và phát triển của bãi. Ngoài ra, các ĐVTM sống vùi dưới lớp trầm tích bề mặt có tác dụng giống như các cốt, xương tạo nên sự rắn chắc dưới tác động của sóng và dòng chảy lên các bãi, hạn chế xói lở bề mặt bãi. Tại khu vực bãi biển Trà Cổ, kết quả phân tích mẫu 9 mẫu cho thấy hàm lượng cacbonnat trong trầm tích TB chiếm trên 9% khối lượng. Chƣơng 3. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐH VÀ HST VVB QUẢNG NINH 3.1. Xử lý dữ liệu viễn thám và phân tích GIS 3.1.1. Cơ sở tài liệu 17 Các ảnh vệ tinh: 02 cảnh ảnh Landsat TM năm 1973, 02 ảnh Landsat TM năm 1990, 01 năm 2013, 01 ảnh JERS năm 1992 và 04 ảnh AVNIR 2 năm 2008, 05 ảnh SPOT năm 2000 và 2007. Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000. Các dữ liệu khảo sát thực địa. 3.1.2. Xử lý dữ liệu viễn thám Khóa giải đoán: Ở các khu vực xói lở đường bờ trùng với đường mực biển cao. Ở khu vực cửa sông, bãi triều lầy, đường bờ cao là ranh giới giữa thực vật ngập mặn với BT hoặc là bờ đê, đầm. Tại các khu vực san lấp mặt bằng đường bờ là biên phía ngoài cùng tiếp giáp với BTT. Tại khu vực đá vôi đường bờ với mực biển TB. Tại khu vực bãi cát biển, đường bờ là ranh giới giữa đới cát ướt với cát khô. Trên ảnh vệ tinh tổ hợp mầu giả tự nhiên các HST tiêu biểu VVB có phổ phản xạ: thực vật ngập mặn có mầu đỏ tươi; BTT mầu trắng xám; BTC mầu trắng; bãi biển mầu trắng sáng. Trầm tích bề mặt được phân lập theo nguyên tắc của Lisitzin A.P. (1986). Bùn-bột mầu trắng xám. Cát-bột phủ bụi than có mầu xám. Cát nhỏ mầu trắng đục. Cát trung mầu trắng. 3.1.3. Phân tích GIS đánh giá biến động - Biến động đường bờ biển là kết quả của bồi tụ - xói lở bờ biển cả về chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng. Chồng hai lớp đường bờ có khoảng thời gian khác nhau cho phép tính toán diện tích và chiều dài của biến động. Hai lớp thông tin về hiện trạng phân bố các HST ở các thời điểm khác nhau được chồng lớp trong phân tích GIS. Kết quả tạo ra một lớp thông tin mới chỉ rõ biến động diện phân bố của các HST, đồng thời cho phép hiểu rõ cơ chế biến động phân bố của chúng. Đánh giá cơ chế biến động phân bố các HST đồng nghĩa với việc chỉ rõ biến động về ĐH. Ví dụ, diện tích BT bị chiếm cứ thành 18 đầm nuôi trồng thủy sản, như vậy về mặt hình thái ĐH của BT đã thay đổi, môi trường nước cũng thay đổi. 3.2. Đánh giá biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh 3.2.1. Biến động địa hình Biến động theo chiều ngang Biến động đường bờ biển - Trước năm 1975, biến động ĐH VVB chủ yếu do yếu tố tự nhiên. Từ 1975-1990, khai hoang lấn biển đã tác động mạnh tới ĐH. Từ 1990 đến nay, VVB được khai thác triệt để làm biến động rất mạnh ĐH. Đánh giá biến động ĐH VVB Quảng Ninh từ năm 1975 đến nay được chia thành 2 giai đoạn: 1975 – 1990 và 1990 – 2013. - Từ 1975 - 1990, bờ biển Quảng Ninh có 12 đoạn biến động, trong đó 01 đoạn xói tự nhiên, 01 đoạn bồi tự nhiên, 10 đoạn bờ bồi do nuôi trồng thủy sản (03 đoạn), san lấp mặt bằng (03 đoạn) và phát triển RNM (04 đoạn). - Từ 1990 - 2013 có 66 đoạn bờ biến động, trong đó có 01 đoạn xói tự nhiên, 03 đoạn bồi tự nhiên, 14 đoạn bờ bồi do nuôi trồng thủy sản, 20 đoạn bờ bồi do RNM phát triển, 28 đoạn bờ bồi do san lấp mặt bằng (hình 3.1). - Vai trò của tác nhân tự nhiên với biến động đường bờ khoảng 3% tổng diện tích và 10% tổng chiều dài, RNM góp 29% diện tích và 37% chiều dài biến động đường bờ từ 1975 - 1990, còn lại là do nhân sinh. Từ 1990 - 2013 lần lượt là 1% về diện tích và 3% về chiều dài, RNM góp khoảng 22% về diện tích và 28% chiều dài đoạn bờ bồi. Biến động cảnh quan địa hình do khai thác than 19 - Việc phải bóc tách một khối lượng đất đá lớn gấp nhiều lần khối lượng than khai thác đã gây ra sự thay đổi mạnh cảnh quan địa hình tại chỗ và vùng lân cận (đặc biệt là vùng triều). - Kết quả xử lý dữ liệu viễn thám cho thấy từ năm 1975 đến nay, diện tích khai thác và tập kết than tăng lên nhiều lần, đồng thời mất đi diện tích rừng phủ trên đó. Trước năm 1975, diện tích vùng triều phủ bụi than là nhỏ. Tuy nhiên từ 1975-1990 diện tích này tăng thêm 682,3ha (91,4%), nhưng đến giai đoạn 1990-2013 thì giảm đi 745,8ha (52,2%). Thực ra, diện tích này vẫn tăng lên và mở rộng ra vùng dưới triều, phần lớn diện tích giảm đi là do san lấp mặt bằng. - Kết quả tính toán của mô hình số trị chỉ ra vật liệu khai thác than chuyển ra VVB làm tăng tốc độ bồi lắng trầm tích TB khoảng 0,25mm/năm (12,5% tổng số). Biến động theo chiều thẳng đứng Bạch Đằng – Cửa Ông: Theo kết tính toán của mô hình số trị thì tốc độ lắng đọng trầm tích mùa mưa cao gấp khoảng 1,3 - 2 lần mùa khô. Khu gần bờ có chiều rộng cách bờ từ 2km (phía Bãi Cháy) đến 5km (phía Vân Đồn) có tốc độ bồi lắng TB trong khoảng 2 – 7mm/năm, phổ biến ở mức 3,0 – 4,5mm/năm; Khu giữa vịnh có tốc độ bồi lắng TB 1-2mm/năm và khu rìa ngoài vịnh có tốc độ bồi tụ phổ biến khoảng 1mm/năm. Những nơi sát bờ, tốc độ bồi lắng cao nhất, đạt cục bộ 6 - 7mm/năm ở Mông Dương và Tây nam Tuần Châu. Ước tính TB trên toàn hệ thống vùng ven vịnh Hạ Long – Bái Tử Long, tốc độ bồi lắng trung bình khoảng 2mm/năm. Cửa Ông – Quảng Hà: Tốc độ lắng đọng trầm tích VVB khu vực Cửa Ông – Quảng Hà được xác định bằng phương pháp phân tích đồng vị phóng xạ 210Pb và 226Ra. Kết quả cho thấy trầm tích BT Đầm 20 Hà có tuổi 1923 - 2012 trong khoảng độ sâu 0 - 60cm, tốc độ lắng đọng TB 0,82 ± 0,37 cm/năm. Bãi Trà Cổ - Móng Cái: Số liệu khảo sát thực địa hai mùa được sử dụng để đánh giá biến động nổi cao. Mặt cắt MC1 vào mùa gió đông bắc, phần cao của bãi được bồi theo chiều thẳng đứng đạt 0,5m, phần trung của bãi bị giảm độ cao 0,3m và phần thấp của bãi biển được nổi cao 0,1m. Xét theo chiều ngang, tại vị trí mực biển trung bình (MBTB) lùi vào khoảng 9m nhưng vị trí chân bãi biển lại tiến ra phía biển khoảng 3m. Mặt cắt MC2 cũng được bồi cao vào mùa gió đông bắc 0,5m, phần trung tâm của bãi tạo thành dải sóng cát lớn với độ chênh cao khoảng 0,5m, phần thấp của bãi được bồi cao khoảng 0,3m. Theo chiều ngang, tại vị trí MBTB tiến ra biển 12m và chân bãi tiến ra phía biển 16m. Mặt cắt MC3 được bồi nhẹ ở phần bãi cao, nổi cao lớn nhất ở phần trung tâm bãi (0,5 m), ở phần thấp của bãi bị xói sâu khoảng 0,3m, phần chân bãi được bồi nhẹ khoảng 0,2m. Theo chiều ngang, tại vị trí MBTB tiến ra biển 18m và chân bãi tiến ra biển khoảng 10m. 3.2.2. Biến động ĐH trong mối quan hệ với HST - Sự biến động về phân bố của các HST đồng nghĩa với việc nền ĐH mà lớp phủ sinh vật của HST tồn tại cũng biến động theo. Ngược lại, khi ĐH biến động sẽ tác động đến sự tồn tại và phát triển của sinh vật dẫn đến biến động lớp phủ sinh vật của các HST. Phân tích cơ chế biến động diện phân bố lớp phủ sinh vật của các HST chính là phân tích biến động ĐH trong mối quan hệ với HST. - Từ 1975-1990, diện tích đầm nuôi thủy sản và RNM trong đầm nuôi có tỷ lệ tăng lớn nhất là 627,8% và 4815%. RNM ngoài đầm nuôi, BTT, BTC và BCB diện tích đều giảm, BCB giảm 18,3% do Hình 3.1. Sơ đồ biến động đường bờ VVB Quảng Ninh giai đoạn 1990-2013 Hình 3.2. Sơ đồ phân vùng biến động địa hình và hệ sinh thái VVB Quảng Ninh. 21 xói lở tại mũi Sa Vỹ, tiếp đến là BTC, RNM ngoài đầm nuôi. BTT giảm diện tích nhỏ nhất 3,26%. Ngược lại, diện tích RNM trong đầm nuôi giảm đi nhiều (33,5%) từ 1990-2013 do suy thoái. Diện tích đầm nuôi thủy sản tăng đến 457,55% từ 1990