ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN THẢO 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 Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 62.85.01.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội – 2015 Cơng trình hồn thành Khoa Địa lý – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Đặng Văn Bào TS Trần Đình Lân Phản biện : Phản biện : Phản biện : Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN vào hồi ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Địa hình (ĐH) hệ sinh thái (HST) có quan hệ chặt chẽ với Vùng ven biển (VVB) nơi có đa dạng dạng ĐH HST nhạy cảm, nơi tập trung dân số hoạt động phát triển kinh tế xã hội quốc gia vùng lãnh thổ Việc khai thác mạnh tài nguyên VVB làm biến động ĐH tác động mạnh đến HST VVB Quảng Ninh có diện tích đất ngập nước rộng lớn với nhiều HST tiêu biển rừng ngập mặn (RNM), cỏ biển, v.v Trong nhiều năm qua, việc khai thác tài nguyên vùng đóng góp lớn vào tốc độ phát triển kinh tế tỉnh Tuy nhiên, kèm với thành tựu kinh tế rủi ro hiểm họa: xâm nhập mặn, sa bồi, bão lũ, ô nhiễm môi trường, dần diện tích HST, v.v Làm rõ đặc điểm mối quan hệ ĐH HST đánh giá biến động chúng góp phần xây dựng kế hoạch, dự án làm giảm tác động tiêu cực khai thác tài nguyên VVB Quảng Ninh Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu 1) Làm rõ thêm đặc điểm địa mạo (ĐM), HST mối quan hệ ĐM với HST VVB Quảng Ninh 2) Đánh giá biến động ĐH HST VVB Quảng Ninh 3) Đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên VVB Quảng Ninh 2.2 Nhiệm vụ 1) Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn biến động ĐH mối quan hệ với HST VVB 2) Nghiên cứu đặc điểm ĐM, HST mối quan hệ chúng VVB Quảng Ninh 3) Nghiên cứu biến động ĐH HST sở sử dụng công nghệ viễn thám công cụ GIS 4) Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên VVB Quảng Ninh Phạm vi nghiên cứu Không gian nghiên cứu: từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch Đằng Giới hạn phía lục địa ranh giới vùng đồng ven biển đến mực triều thấp (0mHĐ), riêng hai thành phố Hạ Long Cẩm Phả lấy hết ranh giới hành nơi có hoạt động khai thác than tác động mạnh biến động ĐH Vấn đề nghiên cứu: mối quan hệ ĐM với HST, biến động ĐH lớp phủ sinh vật HST Đối tượng nghiên cứu: dạng ĐH, HST nhân tố tác động đến ĐH HST Ý nghĩa nghiên cứu - Ý nghĩa khoa học: Làm rõ thêm đặc điểm mối quan hệ ĐM với sinh vật VVB Quảng Ninh Chỉ rõ nguyên nhân chế biến động ĐH mối quan hệ với HST VVB Quảng Ninh - Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu hỗ trợ công tác quy hoạch khu du lịch, nuôi trồng thủy sản, bảo tồn HST an ninh quốc phòng tỉnh Quảng Ninh Những điểm luận án - Bước đầu lượng hóa mối quan hệ ĐM HST VVB Quảng Ninh - Xác định đặc trưng, giai đoạn phân vùng biến động ĐH mối quan hệ với HST VVB Quảng Những luận điểm bảo vệ Luận điểm thứ nhất: Đa dạng ĐH tạo trình địa mạo sở cho phát triển HST VVB Quảng Ninh bao gồm HST rừng ngập mặn, cỏ biển, bãi triều bãi cát biển Luận điểm thứ hai: Trong giai đoạn đại, hoạt động nhân sinh yếu tố chủ yếu chi phối biến động ĐH làm ảnh hưởng mạnh đến HST VVB Quảng Ninh Cơ sở tài liệu Ngoài tài liệu nghiên cứu liên quan đến sở lý luận luận án, nghiên cứu sinh dựa vào tài liệu đề tài, dự án thực hiện, kết khảo sát thực địa liệu viễn thám Cấu trúc luận án Luận án trình bày chương, phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị tài liệu tham khảo Chương 1: Tổng quan vấn đề phương pháp nghiên cứu Chương 2: Đặc điểm ĐM HST VVB Quảng Ninh Chương 3: Đánh giá biến động ĐH HST VVB Quảng Ninh Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Biến động ĐH mối quan hệ với HST 1.1.1 Vùng ven biển Hiện có nhiều quan điểm phạm vi không gian VVB (Coastal land) tổ chức quốc tế, nhà khoa học nước, văn hành quản lý Các quan điểm thống VVB vùng giao hội đất liền biển, phạm vi không gian VVB phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, quản lý sử dụng tài nguyên Nghiên cứu sử dụng quan điểm Leontyev О К, (1961) phạm vi không gian VVB 1.1.2 Đặc trưng địa mạo VVB Trên sở quan điểm động lực – hình thái, trình ĐM VVB yếu tố động lực ngoại sinh tác động phân chia theo nhân tố động lực chiếm ưu thế: vùng sóng thống trị, vùng sông thống trị, vùng thủy triều thống trị, vùng sinh vật thống trị vùng nhân sinh thống trị Mỗi vùng động lực thống trị tạo dạng ĐH kèm (hình 1.1) Đây sở lý luận nghiên cứu sinh sử dụng để nghiên cứu đặc điểm ĐM VVB Quảng Ninh Hình 1.1 Sơ đồ mơ tả đặc trưng địa mạo VVB theo quan điểm động lực ngoại sinh trình địa mạo 1.1.3 Các HST tiêu biểu VVB Rừng ngập mặn: Là HST đặc trưng cho vùng biển nhiệt đới cận nhiệt đới, hình thành thực vật vùng triều với tổ hợp động, thực vật đặc trưng Cỏ biển: HST mà thành phần cỏ biển, nhóm thực vật bậc cao sống môi trường nước biển nước lợ Cỏ biển phân bố rộng nhiều vùng ven biển nhiệt đới ôn đới độ sâu khơng lớn, nước khơng có sóng mạnh Bãi triều (BT): Vùng triều vùng không ngập nước khoảng thời gian ngày theo chu kỳ thủy triều, với yếu tố tự nhiên thay đổi nước khơng khí chi phối Bãi cát biển (BCB): HST đa dạng từ bãi cuội, sỏi cát chiếm ưu với số lượng hạn chế thực vật động vật Năng suất sinh học HST không cao hạn chế số lượng vi sinh vật sinh sống 1.1.4 Quan hệ ĐM HST 1.1.4.1 Vai trò ĐH HST - Theo Eric Bird (2008) ĐH xem tảng rắn cho HST phát triển, định phân bố lượng vật chất ravào hệ Trên dạng ĐH tồn nhiều HST đặc trưng kèm 1.1.4.2 Vai trò sinh vật với ĐM Theo John T Hack and John C Goodlett (1995) vai trò sinh vật ĐH thể qua tác động chính: bảo vệ, phát triển phá hủy ĐH 1.1.5 Biến động ĐH quan hệ với HST VVB Khi làm biến động ĐH điều kiện vi khí hậu thay đổi dẫn đến thay đổi nguồn nước Khi ĐH, vi khí hậu, thuỷ văn thay đổi, lớp thổ nhưỡng thay đổi lớp phủ sinh vật thay đổi Khi làm biến đổi lớp phủ sinh vật tác động đến chế độ thổ nhưỡng, thay đổi trầm tích bề mặt, tác động yếu tố động lực làm tăng khả biến động ĐH Tại VVB q trình bồi tụ xói lở bờ biển yếu tố tự nhiên tác động người làm biến động ĐH dẫn đến nơi sinh cư sinh vật Ngược lại lớp sinh vật biến động vai trò ĐM tác động mạnh đến q trình bồi tụ-xói lở bờ biển 1.2 Viễn thám GIS nghiên cứu biến động địa hình HST VVB 1.2.1 Viễn thám Các ảnh đa phổ kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải khơng gian cao cho phép xác định kiểu bờ biển với đặc trưng hình thái vật chất cấu tạo; phân biệt đối tượng BCB, BT, bãi cát ngầm, thềm biển, cồn cát cổ đại, hệ thống lạch triều, cửa sông, đầm phá vũng vịnh Kết hợp với số liệu thực địa phân định trầm tích vùng triều với thành phần bùn, bùn bột, bùn cát cát Với đặc tính đa thời gian liệu viễn thám cho phép đánh giá biến động dạng địa hình VVB Đối với HST RNM, BT sử dụng ảnh đa phổ để xác định trạng đánh giá biến động phân bố chúng theo cách phân loại mắt kết hợp với tự động cho độ xác cao 1.2.2 GIS Hệ thống sở liệu VVB giúp cho việc tham khảo, tra cứu nhanh chóng, thuận tiện, đặc biệt với thông tin không gian Đánh giá biến động nhờ GIS cho kết định lượng, cho phép có nhận định đắn biến động, xu diễn biến đưa dự báo Các lớp thơng tin chồng phủ phân tích, tổng hợp để tìm phương án tối ưu cho quy hoạch lãnh thổ quy hoạch phát triển ngành kinh tế 1.3 Tình hình ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu biến động địa hình HST VVB 1.3.1 Ngoài nước Trước năm 1970, ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động ĐH HST VVB diễn Mỹ, Thái Lan, Ấn Độ, Nhật Bản nước châu Âu với xử lý ảnh máy bay Sau 1970 vệ tinh quan trắc trái đất cung cấp liệu viễn thám quan trọng cho nghiên cứu biến động ĐH 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 Mỹ, Tây Ban Nha, Ấn Độ, Thái Lan, Banglades, v.v Những nghiên cứu đánh giá cao hiệu sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp với cơng cụ GIS nghiên cứu biến động địa hình HST VVB 1.3.2 Trong nước Trước năm 1990, ứng dụng viễn thám GIS đánh giá biến động ĐH HST VVB diễn viện nghiên cứu chuyên ngành trường đại học Sau 1990, công nghệ viễn thám GIS sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động ĐH HST VVB viện nghiên cứu, trường đại học, trung tâm nghiên cứu, quan quản lý nhà nước, v.v Một số nghiên cứu tiêu biểu Tô Quang Thịnh (1996); Trần Đức Thạnh (2000); Trần Văn Điện (2003); Nguyễn Ngọc Thạch (2007); Trương Thị Hịa Bình (2008), v.v 1.3.3 Tại VVB Quảng Ninh Đối với VVB Quảng Ninh, nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS đánh giá biến động ĐH HST VVB cịn hạn chế Nổi bật có nghiên cứu Trần Đình Lân (2007), Nguyễn Văn Thảo (2009) 1.3.4 Những tồn nghiên cứu trước Các nghiên cứu trước chưa lượng hóa thay đổi ĐH VVB hoạt động người Xác định đường bờ biển ảnh vệ tinh thiếu thuyết phục Một hạn chế lớn nghiên cứu trước chưa làm rõ biến đổi ĐH mối quan hệ với HST, tức chưa đánh giá chế biến động địa hình HST Hình 1.2 Sơ đồ bước xử lý số liệu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: Tiếp cận hệ thống, quản lý tổng hợp, công nghệ đại, kế thừa tài liệu có sử dụng làm sở cho phương pháp nghiên cứu triển khai thực nội dung nghiên cứu Quảng Ninh diện tích BT lớn trải từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch Đằng ven đảo thuộc Vịnh Bái Tử Long Diện tích mở rộng bãi triều tự nhiên nhỏ Từ năm 1990 đến nay, áp lực hoạt động phát triển kinh tế xã làm diện tích BT giảm nhiều Các vật liệu cấu tạo nên BT chủ yếu cát, cát bột, bùn sét Đây nơi phát triển động vật đáy, đặc biệt thân mềm có nhiều lồi có giá trị kinh tế (sò, ngán, ngao, tu hài, v.v.) 2.3.3 Bãi cát biển BCB phân bố chủ yếu khu vực Móng Cái Bãi Cát Trà Cổ sóng to, tương đối phẳng, nghiêng phía biển Vật liệu tạo bãi thường cát trung, cát nhỏ bao gồm thạch anh, fenpat số khoáng vật màu Cát mài tròn độ chọn lọc tốt (So