Áp dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động đường bờ khu vực tỉnh bình thuận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

HOÀNG LÊ LONG

ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI


TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

HOÀNG LÊ LONG

ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN

Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám và GIS
Mã số: 8440211.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.

Hà Nội - 2019
LỜI CẢM ƠN

Nguyễn Ngọc Thạch


Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Ngọc
Thạch đã trực tiếp, tận tình hƣớng dẫn và tạo điều kiện để tôi thực hiện thành công
luận văn này.
Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới các thầy cô bộ môn Bản đồ, viễn
thám và GIS và các thầy cô khoa Địa lý trƣờng Đại học tự nhiên – Đại học quốc gia
Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thiện
luận văn.
Do thời gian và trình độ còn nhiều hạn chế nên luận văn chắc chắn sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự góp ý tích cực của quý th ầy cô
và các bạn để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cám ơn!
Hà nội, tháng 4 năm 2019

Hoàng Lê Long

ii


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................10
1. Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................10
2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................11
3. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................11
5. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................12
6. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................12
7. Cơ sở tài liệu ........................................................................................................13
8. Cấu trúc của luận văn: .......................................................................................14

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ ..........................................................16
1.1. Tổng quan về biến động đƣờng bờ .................................................................16
1.1.1. Một số khái niệm về đường bờ .....................................................................16
1.1.2. Cơ sở để xác định đường bờ biển ................................................................ 18
1.1.3. Biến động đường bờ ở Việt Nam .................................................................22
1.2. Các phƣơng pháp nghiên cƣ́u biến động đƣờng bờ ......................................23
1.2.1. Phương pháp mô hình Bruun.......................................................................23
1.2.2. Phương pháp GIS ........................................................................................25
1.2.3. Phương pháp viễn thám ...............................................................................26
1.2.4. Phương pháp chỉ số mức độ tổn thương bờ biển.........................................33
1.2.5. Phương pháp địa mạo..................................................................................34
1.3. Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong nghiên
cứu biến động đƣờng bờ .........................................................................................35
1.3.1. Trên thế giới .................................................................................................35
1.3.2. Tại Việt Nam ................................................................................................ 38
1.4. Lựa chọn phƣơng pháp sử dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông
tin địa lý để đánh giá biến động đƣờng bờ ...........................................................44
CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÀ NHỮNG TÁC ĐỘNG ĐẾN BIẾN
ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................46
2.1.Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..................................................................46
2.1.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................46
2.1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................. 46
iii


2.1.1.2. Đặc điểm địa hình, địa chất, địa mạo ................................................... 47
2.1.1.3. Đặc điểm về khí hậu .............................................................................. 48
2.1.1.4. Đặc điểm về thủy văn-hải văn ............................................................... 49

2.1.1.5. Tài nguyên khoáng sản .......................................................................... 51
2.1.2. Đặc điểm kinh tế, văn hóa xã hội ................................................................ 52
2.1.3. Hiện trạng xây dựng, sử dụng các công trình ven biển ...............................54
2.2. Những tác động làm gia tăng biến động đƣờng bờ khu vực nghiên cứu ....59
2.2.1. Tác động của thủy triều ...............................................................................59
2.2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu ..................................................................59
2.2.3. Tác động của con người ..............................................................................61
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU
VỰC NGHIÊN CỨU VÀO CÁC GIAI ĐOẠN 2003- 2010-2018 .......................63
3.1. Xử lý ảnh và thành lập bản đồ biến động đƣờng bờ ....................................63
3.1.1. Tiền xử lý ảnh ..............................................................................................63
3.1.1.1. Nắn chỉnh hình học ............................................................................... 63
3.2.1.2. Cắt ảnh và tổ hợp màu tự nhiên ............................................................ 64
3.1.2. Phân loại ảnh ...............................................................................................66
3.1.3. Vector hóa ....................................................................................................68
3.1.4. Tính toán biến động .....................................................................................69
3.1.5. Thành lập bản đồ biến động ........................................................................71
3.2. Kết quả nghiên cứu ..........................................................................................75
3.2.1. Tình hình biến động đường bờ TP Phan Thiết ............................................75
3.2.2. Nguyên nhân và cơ chế bồi tụ - xói lở bờ biển ............................................82
3.2.3. Giải pháp phòng chống sạt lở bờ biển TP Phan Thiết ................................ 86
3.2.4. Dự báo xu thế bồi tụ - xói lở bờ biển TP Phan Thiết ..................................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................91

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH

Biến đổi khí hậu

GIS

Geographic Informations System – Hệ thống thông tin Địa lý

MNDWI

Modified Normalized Difference Wate Index

NDVI

Normalised Difference Vegetation Index

NDWI

Normalized Difference Water Index

TP

Thành phố

TW

Trung ƣơng

TN&MT

Tài nguyên và môi trƣờng

UBND

Ủy ban nhân dân

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Mức thủy triều tại thời điểm thu ảnh

19

2.1

Thông báo Quốc gia về biến đổi khí hậu ở Việt Nam (so với năm
1990)

59

2.2

Nguy cơ nƣớc dâng do bão và mực nƣớc tổng cộng trong bão cho
khu vực nghiên cứu

60

3.1

Sai số đối với nắn ảnh hình học ảnh SPOT5

63

3.2

Bảng tổng hợp diện tích bồi tụ và xói lở bở biển TP Phan Thiết
2003-2010

69

3.3

Bảng tổng hợp diện tích bồi tụ và xói lở bở biển TP Phan Thiết
2010-2018

70

3.4

Bảng tổng hợp diện tích bồi tụ và xói lở bở biển TP Phan Thiết
2003-2018

70

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Sơ đồ biểu diễn các thuật ngữ về bờ biển

15

1.2

Ảnh chụp tại Rạch Gốc, xã Tân An, huyện Ngọc Hiển, Cà Mau
cho thấy, sau 15 năm, bờ biển khu vực này bị xói lở khoảng 1km
(Vũ Văn Phái)

17

1.3

Số liệu thủy triều ngày 29/12/2003 từ phần mềm wxtide32

18

1.4

Số liệu thủy triều ngày 31/5/2010 từ phần mềm wxtide32

18

1.5

Số liệu thủy triều ngày 18/5/2018 từ phần mềm wxtide32

18

1.6
1.7
1.8
1.9
1.10

Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao
nhất của sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Hòn Rơm-Mũi Né
Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao
nhất của sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Hàm Tiến
Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao
nhất của sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Đồi Dƣơng
Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao
nhất của sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Tiến Thành
Đƣờng bờ lựa chọn theo các năm (Từ trái qua phải:
2003,2010,2018)

19
20
20
20
21

1.11

Sơ đồ minh họa quy tắc Bruun

23

1.12

Sơ đồ phân tích biến động bằng GIS

24

1.13

Sơ đồ phân tích DSAS cho một đoạn bờ của huyện Vĩnh Châu,
tỉnh Sóc Trăng

25

1.14

Tổ hơ ̣p màu RGB=542 ảnh Landsat khu vực ven biển Cà Mau

26

1.15

Ảnh LANDSAT 7 kênh 4 (a), kênh 1 (b) và ảnh sau khi xƣ̉ lý
ngƣỡng (c) khu vực hồ núi Cố c (04/11/2000)

28

1.16

Ví dụ chỉ số MNDWI khu vực nội thành Hà Nội

29

1.17

Dữ liệu viễn thám đa thời gian phục vụ nghiên cứu biến động

32

1.18

Ảnh vệ tinh Spot khu vực bờ sông Amazon (Nam Mỹ )

36

1.19

Biến động đƣờng bờ giai đoa ̣n 1989 – 2001 trong nghiên cƣ́u của

Alesheikh

36

vii


1.20

Ảnh vệ tinh đa thời gian khu vực cửa Tƣ Hiền, Thƣ̀a Thiên Huế

39

1.21

Biến động đƣờng bờ khu vực Hàm Tiến, Phan Thiết

40

1.22

Kết quả xác đinh
̣ biến động đƣờng bờ hồ Núi Cố c giai đoa ̣n 1993 –
2007

41

1.23

Biến động baĩ bồ i khu vực Cƣ̉a Đáy giai đoa ̣n 1966 – 2011

41

1.24
1.25

Quá trình xói lở, bồ i tụ khu vực Ngo ̣c Hiển tƣ̀ ảnh vệ tinh Landsat
giai đoa ̣n 1995 – 2000, 2000 – 2005, 2005 – 2010 (tƣ̀ trái sang)
Chiết tách thông tin đƣờng bờ khu vực Cƣ̉a Đa ̣i tƣ liệu ảnh
Landsat đa thời gian

42
43

1.26

Sơ đồ các bƣớc đánh giá biến động đƣờng bờ đƣợc sử dụng

44

2.1

Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

45

2.2

Đặc điểm địa mạo khu vực nghiên cứu (Nguyễn Ngọc Thạch)

47

2.3

Phân bố dòng chảy mặt mùa đông ( tháng 12 /2015 ) và bản đồ độ
sâu vùng biển Bình Thuận

49

2.4

Phân bố bão ở Việt Nam. ( Phan Văn Tân )

50

2.5

Mỏ khai thác Titan ở Mũi Né –Bình Thuận

51

2.6

Tuyến đƣờng dọc bờ biển Phan Thiết

53

2.7

Đoạn kè khu vực bờ biển Hải Tiến

55

2.8

Đoạn kè bài biển Đồi Dƣơng

56

2.9

Khối bê tông TETRAPOD bảo vệ cửa sông, cửa cảng

57

3.1

Các bƣớc thành lập bản đồ biến động đƣờng bờ từ ảnh vệ tinh

62

3.2

Ảnh SPOT 2003 khu vực nghiên cứu

64

3.3

Ảnh SPOT 2010 khu vực nghiên cứu

64

3.4

Ảnh Sentinel-2 năm 2017 khu vực nghiên cứu

65

3.5

Ảnh SPOT 2003 khu vực nghiên cứu sau khi phân loại

66

3.6

Ảnh SPOT 2010 khu vực nghiên cứu sau khi phân loại

67

3.7

Ảnh Sentinel-2 2018 khu vực nghiên cứu sau khi phân loại

67

viii

3.8

Chồng xếp đƣờng bờ các giai đoạn

68

3.9

So sánh đƣờng bờ năm 2010, 2018 và xác định vùng biến động

69

3.10

Bản đồ biến động đƣờng bờ thành phố Phan Thiết 2003-2010

71

3.11

Bản đồ biến động đƣờng bờ thành phố Phan Thiết 2010-2018

72

3.12

Bản đồ biến động đƣờng bờ thành phố Phan Thiết 2003-2018

73

3.13

Biến động đƣờng bờ khu vực Hòn Rơm – Mũi Né 2003-2010-2018

75

3.14

Đoạn bờ khu vực Mũi Né

75

3.15

Biến động đƣờng bờ Hàm Tiến - Cảng Phan Thiết 2003-20102018

76

3.16

Bãi biển và đoạn xói lở ở Hàm Tiến

77

3.17

Đoạn bờ bị xói lở tại bãi biển Đồi Dƣơng nhìn từ Google Earth

77

3.18

Đoạn xói lở ở bãi biển Đồi Dƣơng

77

3.19

Sự thay đổi ở khu vực cửa sông Phú Hài năm 2003-2018

78

3.20

Cửa sông Phú Hài

79

3.21

Sự thay đổi ở cảng Phan Thiết – Cửa sông Cà Ty năm 2003-2018

79

3.22

Cảng Phan Thiết và dự án Vietpearl City

79

3.23

Biến động đƣờng bờ xã Tiến Thành 2003-2010-2018

80

3.24

Khu vực xói lở xã Tiến Thành nhìn từ Google Earth

80

3.25

Một số hình ảnh xói lở tại khu vực bờ biển xã Tiến Thành

81

3.26

Bãi cát khu vực xã Tiến Thành

81

ix


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Biến động đƣờng bờ là diễn biến địa chất cơ bản ở vùng ven biển, trong đó

bao gồm cả quá trình xâm thực và bồi tụ. Hoạt động xói lở, bồi tụ bờ biển ngày càng
phức tạp, ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng sinh thái biển cũng nhƣ rƣ̀ng ng ập mă ̣n .
Bên cạnh đó , xói lở bờ biển xảy ra đã phá hủy nhiều công trình xây dựng, khu dân
cƣ, đƣờng giao thông và làm mất đi nhiều diện tích đất canh tác. Bồi tụ bờ biển gây
ra sa bồi luồng tàu, bến cảng, bồi lấp cửa sông, làm giảm đi khả năng thoát lũ, gây
ngập úng trên diện rộng. Tuy nhiên, bồi tụ bờ biển đã tạo nên những vùng bãi bồi
quý giá, cần phải đƣợc khai thác. Hiện nay, hiện tƣợng xói lở, bồi tụ bờ biển là mối
lo ngại sâu sắc và là vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu, giải quyết ở các tỉnh ven biển
Việt Nam.
Bình Thuận là tỉnh duyên hải cực Nam Trung Bộ Việt Nam, có mối liên hệ
chặt chẽ với vùng Đông Nam Bộ và nằm trong khu vực ảnh hƣởng cuả Địa Bàn
Kinh tế trọng điểm phía Nam, với bờ biển dài 192km từ mũi Đá Chẹt giáp Cà Ná
(Ninh Thuận) đến bãi bồi Bình Châu (Bà Rịa – Vũng Tàu). Bình Thuận là vùng phát
triển kinh tế - xã hội hết sức năng động với nhiều trung tâm du lịch, các khu dân cƣ
đô thị (Phan Thiết - Mũi Né, Hòm Rơm - Suối Nƣớc, Tiến Thành - Hàm Thuận
Nam…), cảng biển ( Cảng Phan Thiết, La Gi…) và nhiều cơ sở hạ tầng khác. Biển
Bình Thuận là một trong 3 ngƣ trƣờng lớn nhất của Việt Nam với diện tích vùng
lãnh hải: 52.000 km². Đặc biệt dải ven biển còn là vùng giầu tiềm năng tự nhiên, đa
dạng sinh học với nhiều hệ sinh thái quan trọng. Tuy nhiên, trong những năm gần
đây, do ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu và các nguyên nhân khác, đƣờng bờ biển
khu vực Bình Thuận, đặc biệt là TP Phan Thiết có những diễn biến hết sức phức tạp,
trong đó có c ả xói lở và bồi tụ, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt của
ngƣời dân cũng nhƣ sự phát triển kinh tế khu vực. Trƣớc tình hình trên, việc nghiên
cứu, đánh giá biến động đƣờng bờ ở vùng ven biển Bình Thuận, đặc biệt là TP Phan
Thiết là cần thiết, cung cấp thông tin và cơ sở khoa học giúp các nhà quản lý đƣa ra
các biện pháp nhằm giám sát và bảo vệ môi trƣờng sinh thái ven biển.
Cho đến nay, đã có nhi ều công trình nghiên cứu sự biến động đƣờng bờ với

10

nhiều phƣơng pháp khác nhau. Những phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống dựa
trên kết quả điều tra, thăm dò thực địa thƣờng không giải quyết đƣợc bài toán ở quy
mô rộng lớn cũng nhƣ tốn kém v ề sức ngƣời, sức của. Những nghiên cứu trong và
ngoài nƣớc trong đánh giá biến động đƣờng bờ cho thấy, phƣơng pháp sử dụng tƣ
liệu ảnh viễn thám đa thời gian để thành lập bản đồ hiện trạng đƣờng bờ có hiệu quả
lớn. Với ƣu điểm là diện tích phủ rộng, dữ liệu ảnh phong phú, thời gian chụp lă ̣p lại
tại một khu vực có thể trong vài ngày, không tốn nhiều thời gian, công sức cũng nhƣ
chi phí so với các phƣơng pháp khác.
Vì vậy tôi hy vọng đề tài “Áp dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu
biến động đƣờng bờ khu vực tỉnh Bình Thuận” sẽ là cơ sở để từ đó tiến hành nghiên
cứu về bản chất, nguyên nhân và đƣa ra dự báo về khả năng xảy các hiện tƣợng này
trong tƣơng lai, giúp cho việc phòng chống, giảm thiểu các thiệt hại có thể gây ra và
xây dựng quy hoạch để đƣa vào sử dụng các vùng bãi bồi một cách hợp lý và có
hiệu quả.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá tình hình biến động đƣờng bờ biển TP Phan Thiết – Bình Thuận
qua các giai đoạn 2003-2010 và 2010-2018 từ ảnh viễn thám đa thời gian
3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt đƣợc những mục tiêu trên, trong đề tài cần nghiên cứu các nội dung
sau:
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Thu thập, tiền xử lý ảnh vệ tinh SPOT5 giai đoạn 2003-2010 và ảnh vệ tinh
Sentinel-2 2018
- Chiết tách đƣờng bờ và thành lập bản đồ biến động đƣờng bờ khu vực
nghiên cứu giai đoạn 2003-2010, 2010-2018
- Khảo sát, điều tra thực địa bổ sung về biến động đƣờng bờ biển khu vực
nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá biến động đƣờng bờ, chỉ ra nguyên nhân gây xói lở và
bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu giai đoạn 2003 - 2010, 2010 - 2018

- Dự báo xu thế biến động đƣờng bờ biển Bình Thuận trong những năm tới và

11


đề xuất các giải pháp.
4. Ý nghĩa nghiên cứu
- Phục vụ công tác hỗ trợ trong công tác phòng tránh, giảm thiểu các thiệt hại
do thiên nhiên, do các hoạt động của con ngƣời gây ra.
- Làm cơ sở để đánh giá và góp ý kiến cho các ngành, các cấp trong các lĩnh
vực phát triển kinh tế - xã hội liên quan đến lĩnh vực quản lý nhà nƣớc về vùng biển
của địa phƣơng.
5. Phạm vi nghiên cứu
5.1. Phạm vi không gian:
Đoạn đƣờng bờ biển TP. Phan Thiết từ 10°42'10" đến 11° vĩ độ Bắc

5.2. Phạm vi thời gian:
Giai đoạn 2003-2010-2018
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích tổng hợp
Bản chất của phƣơng pháp này là thu thập, xử lý, phân tích và đánh giá tổng
hợp các tài liệu liên quan, từ đó thành lập ra bản đồ biến động đƣờng bờ. Các tài liệu
này là các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về đánh giá biến động đƣờng bờ từ ảnh
viễn thám, số liệu thống kê theo dõi hàng năm hoặc là kết quả công bố của các công
trình, dự án nghiên cứu trƣớc đó, ảnh vệ tinh các thời kì và bản đồ địa hình 1:25000.

12


6.2. Phương pháp khảo sát thực địa

Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng cho một số khu vực cụ thể, khi mà sự biến
động đƣờng bờ diễn ra phức tạp, đặc biệt là tại những khu vực đã đƣợc gia cố xây
thêm kè phòng chống xói lở đƣờng bờ.
6.3. Phương pháp viễn thám
Đây là phƣơng pháp chính sử dụng trong luận văn, bản chất của phƣơng pháp
này là việc xác định và so sánh hiện trạng đƣờng bờ biển có trên ảnh vệ tinh viễn
thám đa thời gian (ảnh đã đƣợc nắn chỉnh hình học với độ chính xác cao); từ đó xác
lập trạng thái và vị trí không gian của chúng theo từng cặp thời gian kế tiếp nhau.
6.4. Phương pháp GIS
Chồng xếp các kết quả đƣờng bờ giai đoạn 2003 – 2010, 2010-2018, tính
toán diện tích xói lở, bồi tụ và phục vụ xây dựng bản đồ biến động đƣờng bờ.
7. Cơ sở tài liệu
7.1. Tài liệu bản đồ
- Khu vực thực hiện bản đồ biến động đƣờng bờ có 5 mảnh bản đồ địa hình
mang số hiệu: C-49-25-Aa, C-49-25-Ab, C-49-25-Ac, C-49-25-Ca, C-49-25-Ba, tỷ
lệ 1:25.000 ở dạng số, định dạng file .dgn, có hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia
VN-2000, hệ độ cao quốc gia Việt Nam. Các bản đồ này đƣợc thành lập năm 2009
bằng phƣơng pháp hiệu chỉnh tại Trung tâm Viễn thám Quốc gia theo các tài liệu:
Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 dạng số thành lập năm 1999 tại Nhà xuất bản bản đồ Tổng cục địa chính; ảnh vệ tinh SPOT chụp tháng 5 năm 2009; khảo sát thực địa
năm 2009; các tài liệu về địa danh, địa giới hành chính các cấp theo tài liệu 364/CT
tại thời điểm năm 2009.
- Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1: 50.000 dạng số trong Hê ̣ quy chiế u quố c
gia VN-2000, lƣới chiếu UTM, múi chiếu 6 độ, múi chiếu 49 gồm 3 mảnh bản đổ có
khoảng cao đều đƣờng bình độ cơ bản 10m, 20m; khoảng sâu đều đƣờng đẳng sâu
cơ bản 2m, 5m với các phiên hiệu nhƣ sau: C-49-25-A, C-49-25-B, C-49-25-C đƣợc
thành lập tại Trung tâm Trắc địa Bản đồ Biển năm 2008, 2009 theo các tài liệu: Phần
đất liền lấy từ Bản đồ số do Nhà xuất bản Bản đồ hoàn thiện dữ liệu số hóa năm
2004; Phần địa hình đáy biển và các yếu tố liên quan đƣợc đo vẽ tại Trung tâm Trắc

13

địa biển năm 2009; Địa giới hành chính đƣợc hiện chỉnh theo tài liệu 364/CT tại thời
điểm năm 2004.
7.2. Tài liệu viễn thám
Ảnh viễn thám đa thời gian là loại tài liệu chính dùng để thành lập bản đồ
biến động đƣờng bờ. Các loại ảnh đƣợc sử dụng để chiết xuất các thông tin đƣờng
bờ biển theo thời gian đƣợc đánh giá theo thời kỳ các năm: 2003, 2010, 2018
- Thời kỳ năm 2003 và 2010 sử dụng 1 cảnh ảnh SPOT5 của Pháp:
Thông số của ảnh

Năm 2003

Năm 2010

Cảnh

279-328

279-328

Ngày thu nhận ảnh

29/12/2003

31/5/2010

Giờ (GMT)

3:12:09

3:13:22

Góc phƣơng vị mặt trời

145.738043o

60.733085o

Góc cao mặt trời

48.231880o

65.731807o

Độ phân giải kênh PAN

2.5m

2.5m

Kích thƣớc

60x60km

60x60km

- Thời kỳ năm 2018: Ảnh vệ tinh Sentinel-2 của cơ quan không gian châu Âu
(ESA), độ phân giải tối đa 10m, gồm 01 cảnh độ rộng 80km x 80km:
S2B_MSIL1C_20180518T044659_N0206_R076_T46UFE_20180518T073733

chụp 03:22:30 (GMT) ngày 18/05/2018.
7.3. Các tài liệu khác
Các báo cáo nghiên cứu, đánh giá về biến động đƣờng bờ biển TP Phan
Thiết, tỉnh Bình Thuận trong các giai đoạn trƣớc đây của các ngành, lĩnh vực nghiên
cứu về địa chất, hải dƣơng học, động lực biển, dòng hải lƣu, thủy triều... liên quan
đến bờ biển.
8. Cấu trúc của luận văn:
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chƣơng:
PHẦN MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ

14


CHƢƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ NHỮNG TÁC
ĐỘNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ VÀO CÁC
GIAI ĐOẠN 2003 - 2010 - 2018
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

15


CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ
1.1. Tổng quan về biến động đƣờng bờ
1.1.1. Một số khái niệm về đường bờ

Hiện nay, cả trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, một số khái niệm đƣợc sử
dụng trong nghiên cứu bờ biển còn đƣợc hiểu rất khác nhau giữa các nhà khoa học
cũng nhƣ các nhà quản lý. Theo hƣớng vuông góc với hƣớng đƣờng bờ, một trắc
diện bao gồm 4 bộ phận: bờ biển (coast), bãi biển (beach), đới gần bờ (nearshore) và
đới ngoài khơi (hoặc đới sƣờn bờ ngập nƣớc, sƣờn bờ ngầm, offshore) (hình 1.1)
[21].

Hình 1.1. Sơ đồ biểu diễn các thuật ngữ về bờ biển
Bờ biển (Coast) là một dải đất có chiều rộng không xác định mở rộng từ
đƣờng bờ vào sâu trong đất liền tới sự thay đổi đầu tiên về địa hình. Các vách, các
cồn cát tiền tiêu, hoặc đƣờng thực vật có mặt thƣờng xuyên. Trên các bờ có các
đảo/cồn chắn (barrier), một tổ hợp đầm phá sau barrier, bãi lầy, lạch triều cũng đƣợc
xem là một phần của bờ. Trên các vùng đồng bằng châu thổ (delta), ranh giới về
phía đất liền khó xác định hơn. Còn ranh giới về phía biển vƣơn tới vị trí mức sóng
bão - đó chính là đường bờ trong (coastline). Trên các đoạn bờ dốc đứng, thì đƣờng

16


bờ trong và đƣờng bờ ngoài (shoreline) có thể trùng nhau. Theo Bách khoa Toàn thƣ
về Địa lý Xô-Viết, thì bờ biển là một dải hẹp gồm có cả bãi biển chạy dọc theo
đƣờng bờ có giới hạn về phía biển là đƣờng mực triều thấp nhất.
Bãi biển (beach) là một tích tụ trầm tích bở rời , nhƣ cát, cuội sỏi hoă ̣c tảng ,
đôi khi nằm tại bờ sau, nhƣng thƣờng mở rộng qua cả bờ nƣớc. Một số bãi mở rộng
xuống dƣới tới mực thủy triều thấp. trên các bãi cuội bãi đá thƣờng đƣợc mài mòn
tốt. Bãi biển đƣợc mở rộng từ đƣờng nƣớc thấp về phía đất liền tới vị trí tác động
của sóng bão (đƣờng bờ trong). Đây là phần mặt đất đƣợc lộ ra và bị ngập bởi thủy
triều hoặc sóng, hoặc là đới nằm giữa mực nƣớc cao và mực nƣớc thấp. Bãi biển có
thể tƣơng đƣơng với đới triều. Bãi có thể đƣợc chia thành 2 đới: bờ/bãi sau
(backshore) và bờ/bãi trƣớc (foreshore). Bãi trƣớc có thể tƣơng đƣơng với đới triều

(littoral zone). Bãi sau đƣợc phân bố trong phạm vi giữa đƣờng bờ trong và đƣờng
bờ ngoài và gần nhƣ nằm ngang, trong khi đó bãi trƣớc lại nghiêng về phía biển.
Đường bờ biển (shoreline): Theo quan niệm chung, đƣờng bờ biển là ranh
giới tiếp xúc giữa biển và đất liền. Đƣờng này luôn dịch chuyển theo sự dao động
của mực nƣớc biển theo chu kỳ ngắn (thủy triều), chu kỳ dài (chu kỳ thiên văn) hoặc
không theo chu kỳ. Tuy nhiên để nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển cần phải xác
định rõ 2 đƣờng bờ: đƣờng bờ trong và đƣờng bờ ngoài. Đường bờ trong (coastline)
là ranh giới tác động cao nhất của sóng trong năm (thƣờng là sóng bão) với đất liền;
hoặc đơn giản hơn, là đƣờng ranh giới giữa bờ và bãi, hoặc giữa đất và nƣớc. Đường
bờ ngoài là đƣờng giao nhau giữa mặt nƣớc với bãi biển nằm ở vị trí mực nƣớc cao
trung bình.
Biến động đường bờ đó là sự thay đổi vị trí đƣờng bờ theo không gian và thời
gian. Có hai dạng một là biến đổi đƣờng bờ do quá trình tích tụ: hiện tƣợng đƣờng
bờ biển lấn dần ra phía biển. Còn quá trình xói lở: hiện tƣợng đƣờng bờ biển lấn dần
về phía lục địa và có hai hiện tƣợng xói lở: xói lở bãi và xói lở đƣờng bờ [6, 21].
Biến động địa hình bờ biển , đă ̣c biệt là do xói lở bờ, có tác động rất lớn đến
các cộng đồng dân cƣ và các hệ sinh thái ven bờ trên toàn thế giới. Nghiên cứu biến
động địa hình bờ biển , thực chất, là nghiên cứu các quá trình địa mạo bờ nhằm tìm
ra những đă ̣c điểm hình thái và động lực hiện nay , lịch sử tiến hóa trong quá khứ và

17


dự báo xu hƣớng phát triển của nó trong tƣơng lai. Cũng nhƣ trên đất liền, hoạt động
của các quá trình địa mạo ở bờ biển đƣợc biểu hiện cụ thể ở sự hình thành một dạng
địa hình nào đó (quá trình xây dựng - tích tụ) hoă ̣c ở sự phá hủy một thành tạo địa
hình khác (quá trình phá hủy - xói lở) dƣới tác động của rất nhiều nhân tố động lực
khác nhau tƣ̀ phía biển cũng nhƣ tƣ̀ phía lục địa , cả các nhân tố tự nhiên cũng nhƣ
các tác động của con ngƣời . Xói lở và bồi tụ là hai mă ̣t đối lập trong một quá trình
địa mạo gây nên tình trạng biến đổi hình thái bờ biển.

Trong mấy chục năm gần đây, trên khắp thế giới, hiện tƣợng xói lở bờ biển
đã trở thành vấn đề rất nghiêm trọng và chiếm ƣu thế hơn hẳn so với bồi tụ và đƣợc
các quốc gia có biển, các tổ chức khoa học và nhiều nhà khoa học quan tâm . Ngày
nay, nhiều nƣớc, nhiều nhà quản lý , nhà hoạch định chính sách , nhà khoa học đều
thƣ̀a nhận rằng , các kết quả nghiên cứu biến động địa hình (nghĩa là các quá trình
địa mạo) cả trên đất liền cũng nhƣ ở bờ biển là một trong những nguồn tài liệu quan
trọng để xây dƣng quy hoạch phát triển và quản lý môi trƣờng đới bờ biển.

Hình 1.2. Ảnh chụp tại Rạch Gốc, xã Tân An, huyện Ngọc Hiển, Cà Mau cho thấy,
sau 15 năm, bờ biển khu vực này bị xói lở khoảng 1km (Vũ Văn Phái)
1.1.2. Cơ sở để xác định đường bờ biển
Dựa vào số liệu thủy triều thu đƣợc từ trạm khí tƣợng Phan Thiết vào thời

18


điểm thu ảnh cùng với tra cứu phần mềm wxtide32, tôi đƣa ra nhận xét nhƣ sau:
Thủy triều vùng ven biển Bình Thuận khá phức tạp, nằm trong khu vực
chuyển tiếp giữa chế độ nhật triều không đều ở phía Bắc (tiêu biểu là Qui Nhơn) và
bán nhật triều không đều ở phía Nam (Vũng Tàu). Dao động triều khoảng 2m.

Hình 1.3. Số liệu thủy triều ngày 29/12/2003 từ phần mềm wxtide32

Hình 1.4. Số liệu thủy triều ngày 31/5/2010 từ phần mềm wxtide32

Hình 1.5. Số liệu thủy triều ngày 18/5/2018 từ phần mềm wxtide32

19

Bảng 1.1. Mức thủy triều tại thời điểm thu ảnh
Thời điểm chụp

3:12:09(GMT)
29/12/2003

3:13:22(GMT)
31/5/2010

3:22:30(GMT)
18/5/2018

Mức thủy triều (m)

1.36

3.02

2.98

Do tại thời điểm thu ảnh tại 2 thời kì 2010 và 2018 không có mƣa bão hay gió
lớn, mức thủy triều là xấp xỉ nhau và xấp xỉ với mức thủy triều cao nhất, nên tôi lựa
chọn đƣờng bờ biển để nghiên cứu là đƣờng ranh giới giữa đất và nƣớc.
Tại thời điểm thu ảnh năm 2003, mức thủy triều thấp hơn 2 thời kì 2010,
2018 khoảng 1.6-1.7m. Do vậy nếu lấy đƣờng bờ tại thời điểm năm 2003 là ranh
giới giữa nƣớc và đất thì sẽ có sai số rất lớn. Dựa vào bản đồ địa hình đáy biển
1:50.000 khu vực TP. Phan Thiết thu thập đƣợc tôi đƣa ra nhận xét nhƣ sau:
- Sau khi tính toán độ dốc từng đoạn trong khu vực nghiên cứu và khoảng
cách giữa đƣờng mép nƣớc với đƣờng ranh giới của đất và mức sóng tác động cao
nhất tại thời điểm thu ảnh tôi nhận thấy vị trí tác động cao nhất của sóng này khá

trùng với đƣờng ranh giới đất và nƣớc ứng với mức thủy triều ~3m ( sai lệch ~2-5m)
- Do đó, tại thời điểm năm 2003, đƣờng bờ tôi lựa chọn để nghiên cứu là
đƣờng tƣơng ứng với vị trí tác động cao nhất của sóng tại thời điểm thu ảnh.

Hình 1.6. Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao nhất của
sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Hòn Rơm – Mũi Né

20


Hình 1.7. Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao nhất của
sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Hàm Tiến

Hình 1.8. Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao nhất của
sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Đồi Dƣơng

Hình 1.9. Độ dốc và khoảng cách đƣờng mép nƣớc với vị trí tác động cao nhất của
sóng tại thời điểm thu ảnh 2003 đoạn Tiến Thành

21


Hình 1.10. Đƣờng bờ lựa chọn theo các năm ( Từ trái qua phải: 2003,2010,2018)
1.1.3. Biến động đường bờ ở Việt Nam
Xói lở bờ biển ở nƣớc ta có 3 nhóm nguyên nhân chính gồm: Nhóm nguyên
nhân nội sinh (hoạt động kiến tạo, cấu trúc địa chất); Nhóm nguyên nhân ngoại sinh
(Sóng, dòng chảy, bão…); Nhóm nguyên nhân do hoạt động của con ngƣời (công
trình thủy lợi, khai thác khoáng sản, chặt phá rừng…).
Số liệu tại Báo cáo quốc gia về "Ðánh giá xói lở bờ biển Việt Nam" của Bộ
TN&MT năm 2013 cho thấy, hiện trạng xói lở đang diễn ra nghiêm trọng với quy

mô, cƣờng độ ngày càng tăng. Các khu vực bị xói lở nghiêm trọng nhất tập trung ở
các tỉnh nhƣ: TP. Hải Phòng (ở các đoạn: Cát Hải, Bằng La), Thụy Xuân (Thái
Bình), Xuân Thủy, Hải Hậu (Nam Định), Thanh Hóa, Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi,
Quảng Nam, Phú Yên, Bình Thuận.
Quá trình xói lở diễn ra ở hầu hết các kiểu kiến tạo: sỏi cát, bùn sét, bùn,
cát… song chủ yếu vẫn là bờ cát chiếm đến 94% tổng số đoạn bị xói lở. Ðiều đáng
lo ngại, hiện nay, đã có 121 đoạn bờ có công trình phòng hộ (nhƣ đê, kè, trồng cây)
nhƣng tình trạng xói lở vẫn diễn ra thƣờng xuyên. Ở cấp độ địa phƣơng, tại một số
tỉnh nhƣ Thanh Hóa có 18,1 km bị xói lở, tốc độ xói lở trung bình từ 15 đến 30
m/năm, khu vực xói lở mạnh nhất là Hoằng Hóa, Hậu Lộc và Sầm Sơn; tỉnh Quảng
Bình, có 50 km bị xói lở; tỉnh Quảng Trị có 34 km bị xói lở...
Theo số liệu thống kê 2017, cả nƣớc có 284 đoạn bị xói lở, trong đó, có 81
đoạn bị xói lở dài từ 200 – 1000m, 57 đoạn dài 1.000 – 2.000m, 47 đoạn dài 2.000 –

22


6.000m, 12 đoạn bị xói lở dài hơn 6.000m; tốc độ xói lở thay đổi từ 0,2 – 0,4 m/năm
đến 100 – 150 m/năm, thậm chí, đạt tới 250 m/năm ở Đức Lợi (Quảng Ngãi). Ðiển
hình nhƣ những tháng cuối năm 2015, vùng bờ biển Hội An biến động sạt lở nghiêm
trọng, dãy cát ven biển bị nƣớc biển xâm thực, cuốn trôi khoảng 25ha. Riêng tuyến
đƣờng ven biển Âu Cơ ở khu vực biển Cửa Đại bị sạt lở hơn 160m, hiện chỉ cách
biển khoảng 40m. Biển xâm thực mạnh khiến nhiều điểm du lịch, nghỉ dƣỡng, khu
dân cƣ bị xói lở và ảnh hƣởng nghiêm trọng.
Trong mấy chục năm trở lại đây, cả miền Trung bị xói lở 8.840 ha và đang
diễn ra hết sức đáng lo ngại. Về bồi tụ, khu vực bờ biển Trung Bộ có 186 đoạn bờ
đƣợc bồi tụ có diện tích từ 2,7 - 5,5 ha đến 262 - 342 ha; tổng diện tích đƣợc bồi tụ
bờ biển Trung Bộ mấy chục năm gần đây là 5.200 ha.
Trong khi đó biến động bờ biển của các tỉnh Nam Bộ thể hiện rất phức tạp
bởi quá trình bồi tụ và xói lở. Tốc độ xói lở lớn nhất đạt tới 126,6 m/năm trên bờ cấu

tạo bằng bùn sét (phía bắc huyện An Minh, tỉnh Kiên Giang) và thấp nhất trên bờ
cấu tạo bằng đá gắn kết (0,05 m/năm Mũi Nai, Kiên Giang). Tốc độ bồi tụ lớn nhất
là 67,8 m/năm ở bờ biển huyện Ba Tri, Bến Tre và 66,0 m/năm ở xã Viên An, huyện
Ngọc Hiển, Cà Mau [41].
1.2. Các phƣơng pháp nghiên cƣ́u biến động đƣờng bờ
1.2.1. Phương pháp mô hình Bruun
Mô hình đƣợc đƣa ra để dự báo biến động bờ biển do mực nƣớc biển dâng
lên trên các bờ cát đã đƣợc Bruun đƣa ra váo năm 1962 và 1988 và thƣờng đƣợc gọi
là “quy tắc Bruun” [40]. Mô hình này xem xét sự phản ứng đƣờng bờ theo 2 chiều
(thẳng đứng và nằm ngang) đối với dâng lên của mực nƣớc biển. Giả định cơ bản
của mô hình này là, theo thời gian, hình dạng trắc diện ngang của bãi luôn duy trì
dạng cân bằng động. Kèm theo đó có 4 giả định đƣợc bổ sung thêm cho mô hình này
là:
- Bãi biển phía trên bị xói lở do sự dịch chuyển về phía đất liền;
- Vật liệu bị xói lở từ phần trên của bãi đƣợc vận chuyển ra ngoài khơi và tích
tụ ở đó; khối lƣợng vật liệu bị xói lở của bãi bằng khối lƣợng vật liệu tích tụ ở phía
dƣới;

23


- Sự nâng lên của đáy biển gần bờ do tích tụ bằng sự dâng lên của mực nƣớc
biển để duy trì độ sâu của nƣớc.
- Gradient trong vận chuyển dọc bờ là không đáng kể.
Về mặt toán học, mô hình này đƣợc mô tả nhƣ sau:
R=

Lz  hz
S
B

(1.1)

Ở đây R là sự sửa lại bờ theo chiều nằm ngang (m), hz là độ sâu mà tại đó sự
trao đổi trầm tích giữa mặt bãi/bờ và thềm lục địa phía trong đƣợc coi là cực tiểu, B
là độ cao của berm, Lz là chiều dài của trắc diện bãi tới hz và S là sự dâng lên thẳng
đứng của mực nƣớc biển Có thể nhận thấy rằng, cả giá trị B và hz đều có mối liên hệ
chặt chẽ với độ nghiêng của bãi. Vì thế, nếu lấy giá trị độ nghiêng của bãi để dự báo
sự thay đổ đƣờng bờ biển (đƣợc biểu thị theo giá trị tgα), thì biểu thức trên có thể
đƣợc viết dƣới dạng:

R=

S
tg 

(1.2)

Hình 1.11. Sơ đồ minh họa quy tắc Bruun
Trong đó, α là góc nghiêng của bãi biển tính từ mực nƣớc cao nhất đến mực
nƣớc thấp nhất (thực chất, là độ nghiêng của mặt bãi-shore face). Quan sát thực tế
cho thấy rằng, hầu hết các bờ đƣợc cấu tạo bởi cát đều có giá trị tgα nằm trong
khoảng 0,01-0,02, tƣơng ứng với nó, giá trị R thay đổi trong phạm vi từ 50S đến
100S (Wright, 1995; Komar, 1998; Zhang, 1998).

24