Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Thụ Năng Lượng Sóng Của Rừng Ngập Mặn Trồng Tại Nam Định Và Thái Bình

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRỒNG TẠI NAM ĐỊNH VÀ THÁI BÌNH Nguyễn Thị Kim Cúc Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt Vùng ven biển Việt Nam, nước nhiệt đới, chịu nhiều ảnh hưởng tượng thời tiết cực đoan Việc nhìn nhận đánh giá mức độ nguy hại khả ứng phó với tượng thời tiết cực đoan lốc xoáy, gió bão, sóng thần , đặc biệt tượng diễn kết hợp với triều cường bờ biển, có ý nghĩa quan trọng cho phát triển bền vững vùng ven biển Trên thực tế, vai trò rừng ngập mặn (RNM) việc giảm thiểu lượng sóng, hạn chế xói mòn ven bờ, tích lũy trầm tích khẳng định qua nhiều nghiên cứu Trong nghiên cứu này, kết khảo sát thu thập số liệu trạng rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu phân tích, tính toán ứng dụng thông số định tính thu mức độ làm tiêu giảm lượng sóng thảm RNM qua mô hình SWAN Swan, hay SWAN (Simulating WAve Nearshore – mô sóng vùng ven bờ) mô hình toán phát triển, nhằm tính toán lan truyền sóng từ khơi vào bờ biển Kết cho thấy, mật độ tối ưu ngập mặn 10 cành/m2, tương ứng với mật độ thực tế 3,2 cây/m2 độ rộng dải RNM tối thiểu khuyến cáo cho vùng nghiên cứu 180-240 m điều kiện sóng thường Trước ảnh hưởng biến đổi khí hậu, nghiên cứu chi tiết sâu cho kịch biến đổi mực nước biển độ cao sóng để tính toán độ rộng mật độ tối ưu cần thiết cho dải RNM cần thiết MỞ ĐẦU Đường bờ biển nhiệt đới chịu áp lực lớn gia tăng dân số mạnh nhu cầu phát triển sở hạ tầng Việc nhìn nhận đánh giá mức độ nguy hại khả ứng phó với tượng thời tiết cực đoan lốc xoáy, sóng thần đặc biệt tượng diễn kết hợp với triều cường bờ biển có ý nghĩa quan trọng cho phát triển bền vững vùng ven biển Trên thực tế, vai trò rừng ngập mặn (RNM) việc giảm thiểu lượng sóng, hạn chế xói mòn ven bờ, tích lũy trầm tích khẳng định qua số nghiên cứu (Mazda nnk., 1997a, 1997b; UNEP-WCMC, 2006) Nhận thức điều đó, năm vừa qua, nhiều diện tích RNM nhiều địa phương khác trồng phục hồi Với sức ép nhu cầu phát triển vùng ven biển đặc biệt vấn đề môi trường bối cảnh biến đổi khí hậu, việc định lượng khả tiêu giảm lượng sóng RNM trồng cần thiết Đến nay, chế khả làm suy giảm lượng sóng RNM số nhà khoa học tiến hành nghiên cứu (Kobayashi nnk., 1993; Massel nnk., 1999; Mendez Losada, 2004) Tuy nhiên, mức độ phức tạp vốn có vấn đề, nhà khoa học chưa sâu 127 nghiên cứu định lượng mức độ khả nhân tố góp phần bảo vệ vùng ven biển có RNM bão nhiệt đới (UNEP-WCMC, 2006) Năm 2004, hai nhà khoa học Mendez Losada trình bày mô hình suy giảm lượng sóng với quan tâm tới tần suất hướng sóng Tuy nhiên, nghiên cứu đó, thông số ngập mặn RNM chưa nhận ý đáng kể Trong nghiên cứu này, định hướng nghiên cứu áp dụng mô hình kể với kết hợp thông số liên quan tới RNM trồng Nam Định Thái Bình ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 2.1 Vị trí địa lý Huyện Thái Thụy nằm phía Đông Bắc tỉnh Thái Bình, thuộc vùng ven biển đồng Bắc Bộ tam giác châu thổ sông Hồng, cách thành phố Thái Bình khoảng 40 km theo Đường 218 phía Đông Bắc (Hình 2.1) Giao Thủy huyện ven biển tỉnh Nam Định, với diện tích tự nhiên 232,1 km2 32 km đường bờ biển Huyện có diện tích đất ngập mặn ven biển rộng, kéo dài từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn Giao Thủy có hai cửa sông cửa Ba Lạt cửa Hà Lạn, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế-xã hội huyện Địa điểm nghiên cứu Hình 2.1 Bản đồ vị trí nghiên cứu 2.2 Các động lực biển 2.2.1 Hoạt động thủy triều Thủy triều thuộc ven biển châu thổ Bắc Bộ chế độ nhật triều Hòn Dấu Mức triều cao thường đạt 3,9-4,2 m Tốc độ dòng triều vào vùng cửa sông cao, từ 0,09 đến 1,50 m/s Khi vào cửa sông, hướng dòng triều song song với dòng lục địa, xa khỏi cửa sông, thể tính triều xoay (Vũ Trung Tạng nnk., 1985) Trên sông Hồng, tốc độ truyền triều đạt đến 24 km/h, 128 ảnh hưởng thủy triều vào lục địa khoảng cách 180-190 km (Nguyễn Ngọc Thụy, 1982) Do đó, xâm nhập mặn vào đồng thấp nhân tố sinh thái giới hạn quan trọng 2.2.2 Sóng dòng hải lưu ven bờ Hướng sóng độ cao sóng phụ thuộc vào hoạt động gió mùa Trong gió mùa Đông Bắc, hướng sóng chủ yếu Đông, sau Đông Bắc Độ cao sóng lớn sóng mùa gió Tây Nam Dòng chảy ven bờ ngược theo kim đồng hồ, theo hướng Tây Bắc Đông Nam Vào mùa gió Tây Nam, sóng thịnh hành hướng Đông, Đông Nam, dòng biển chảy theo chiều kim đồng hồ, hướng Đông Nam Tây Bắc, song vào mùa này, nước sông Hồng chảy biển mạnh, nên dòng ven bờ bị đẩy xa so với thời kỳ gió mùa Đông Bắc Khi bão đổ vào đất liền, gió lớn (40-50 m/s), sóng cao 5-7 m, triều cường, thường gây hậu nghiêm trọng: hủy hoại bãi bờ, đê sông, đê biển, gẫy cối, đổ nhà cửa, gây úng ngập mặn, ảnh hưởng mạnh đến sản xuất đời sống cộng đồng cư dân ven biển 2.3 Số liệu thống kê diện tích rừng ngập mặn tỉnh Diện tích rừng ngập mặn (RNM) tự nhiên khu vực nghiên cứu không nhiều, tập trung Trong tỉnh thuộc khu vực nghiên cứu, đa phần diện tích RNM tồn rừng trồng Một phần nhỏ diện tích RNM tồn vùng diện tích rừng trồng chương trình trồng rừng Chính phủ, lại đa phần trồng với tài trợ tổ chức quốc tế Đầu tiên, phải kể đến hoạt động khởi đầu phong trào Tổ chức ACTMANG (Nhật Bản), từ đầu năm 90 Sau đó, tài trợ Hội Chữ thập Đỏ Đan Mạch thông qua Hội Chữ thập Đỏ Việt Nam, tiến hành trồng diện tích rộng lớn RNM huyện thuộc tỉnh Nam Định Thái Bình Cùng với tài trợ Hội Chữ thập Đỏ Đan Mạch, nhiều tổ chức quốc tế, số chương trình quốc gia cộng đồng dân cư vùng tổ chức trồng RNM Ngày nay, nhiều diện tích rộng lớn RNM bao phủ toàn vùng Bảng 2.1 Bảng diện tích rừng ngập mặn trồng tỉnh khu vực nghiên cứu Đơn vị: Tỉnh/ huyện Kandelia candel 19942005 2006Total 2010 Sonneratia caseolaris 19942005 20062010 Rhizophora apiculata Total 19942005 20062010 Total Thái Thụy 2.719 2.719 875 875 380 3.594 Giao Thủy 1.740 50 1.790 1.077 1.077 1.761 2.867 Tổng 4.459 50 4.509 1.952 1.952 2.141 6.461 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tập hợp thừa kế kết nghiên cứu trước có liên quan đến lĩnh vực RNM thủy văn vùng RNM Điều tra sinh thái lâm học nhằm bổ sung xác định số liệu trạng RNM điểm nghiên cứu 129 Nghiên cứu khả ứng dụng mô hình SWAN tính toán khả hấp thụ sóng RNM định lượng mức độ hấp thụ địa điểm nghiên cứu Swan, hay SWAN (Simulating WAve Nearshore – mô sóng vùng ven bờ) mô hình toán trường Đại học Công nghệ Delft phát triển Mô hình nhằm mục đích tính toán lan truyền sóng từ khơi vào bờ biển (www.swan.tudelft.nl, 2011) Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát thu thập số liệu trạng RNM khu vực nghiên cứu Mỗi khu vực nghiên cứu, chọn trục nghiên cứu chính, trục nghiên cứu thiết lập ô nghiên cứu với diện tích 5x5 m Những số liệu cần quan tâm thu thập ô nghiên cứu bao gồm thành phần loài, chiều cao, đường kính thân, cành, rễ (với rễ chống, rễ trụ), điểm phân cành, khoảng cách từ đỉnh đến điểm phân cành Sau thu thập, tính toán số liệu trung bình thông số Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả nhìn nhận khu rừng thảm phủ với tầng, lớp có thông số cụ thể chiều cao so với mặt đất, đường kính (Hình 4.2) Từ mô hình SWAN, nhóm nghiên cứu phân tích, tính toán ứng dụng thông số thu định tính mức độ làm tiêu giảm lượng sóng thảm RNM vùng nghiên cứu MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ RNM 4.1 Cơ sở khoa học phương pháp mô Một chế tiêu tán lượng sóng hiệu trình sóng vỡ, nhiên, sóng lan truyền rừng ngập mặn, phần lớn trường hợp, không bị tiêu tán lượng tượng Quá trình tiêu tán lượng quan trọng chướng ngại mà tạo ra, áp đặt lực ma sát lực quán tính lên chuyển động nước, tạo mát lượng làm cho sóng hạ thấp độ cao suy giảm vận tốc quỹ đạo Hầu hết mô tả vật lý dựa cán cân lượng, từ đại lượng này, dễ dàng tính toán độ cao sóng độ cao sóng sử dụng để tính toán hệ số suy giảm sóng R, hệ số xác định thương hiệu độ cao sóng tới với độ cao sóng truyền qua độ cao sóng tới: R  1 H st H si Trong đó: Hsi: chiều cao sóng tới, Hst: chiều cao sóng sau RNM 4.2 Hệ số ma sát đáy Sóng lan truyền vùng nước nông gần bờ chịu tác động ma sát đáy sinh Độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào loạt tham số vận tốc quỹ đạo sóng theo phương ngang, độ nhám đáy độ sâu nước Theo Mazda nnk (1997b), tiêu tán lượng ma sát đáy có giá trị nhỏ bậc so với lực kéo gây Đây kết luận rút từ kết đo đạc tượng suy giảm sóng vùng ven bờ đồng Bắc Bộ, khu vực có rừng ngập mặn Sự lý giải lý thuyết vận tốc quỹ đạo hạt nước gần đáy suy giảm mạnh có tồn Phương pháp thường sử dụng để mô tả tượng tiêu tán lượng sóng sử dụng tham số ma sát đáy Mendez Losada (2004) mở rộng công thức Dalrymple 130 (1984), kết áp dụng cho vùng đáy nghiêng sóng vỡ Các thí nghiệm vật lý máng chứng minh kết triển vọng phương pháp này, Mendez Losada (2004) cho thấy, dạng mô hình dễ dàng áp dụng mô hình tính toán lan truyền sóng chuẩn, để tích hợp trình tiêu tán lượng sóng thực vật dự tính dòng chảy sóng, vận chuyển trầm tích vùng có thực vật Từ công trình nghiên cứu lĩnh vực đến kết luận công thức Dalrymple (1984) phương pháp xấp xỉ trình tiêu tán lượng sóng thực vật tốt thích hợp để tích hợp vào mô hình SWAN 4.3 Xác định vùng tiêu tán lượng Trường thực vật tổng thể chướng ngại vật sóng, chướng ngại phần phản xạ, phần làm suy giảm phần cho sóng lan truyền qua tương tác với thân Trong trường hợp thực vật ngập nước, phân biệt bốn phân vùng liên quan tới tiêu tán lượng sóng: phân vùng - vùng đáy gốc thực vật, phân vùng - vùng thân thực vật, phân vùng - vùng biên rối lớp thực vật lớp nước phía trên, phân vùng - vùng nước phía thực vật, thể Hình 4.1 Hình 4.2 Nguồn: Battjes Janssen, 1978 Hình 4.1 Dòng chảy xoay quanh khối hình trụ Hình 4.2 Các phân vùng tiêu tán lượng vùng thực vật ngập nước 131 4.4 Mô hình hóa tiêu tán lượng sóng thực vật Ba tiêu chuẩn sau coi quan trọng mô hình hóa suy giảm sóng thực vật: Sơ đồ hóa tốt đặc điểm vật lý thực vật Có khả áp dụng cho tất loại thực vật ưa mặn Các thành phần tiêu tán phụ trội dễ dàng tích hợp vào mô hình SWAN Công thức Dalrymple (1984) thỏa mãn tiêu chuẩn Tiêu chuẩn sơ đồ hóa tốt đặc điểm vật lý quan trọng thực vật thỏa mãn công thức chứa tham số độ cao thực vật, độ lớn thân cây, số lượng thân đơn vị bề mặt hệ số kéo Chỉ có tham số xác định cách hệ số kéo Cd, hệ số xác định so sánh với số liệu thực đo thực nghiệm Kết nghiên cứu mô hình vật lý cho thấy, biến động hệ số kéo lớn mô loại thực vật thân mềm Cuối cùng, công thức Dalrymple (1984) diễn giải thành thành phần mật độ lượng dễ dàng tích hợp vào mô hình SWAN 4.5 Đặc điểm khu vực nghiên cứu số liệu đầu vào Vùng cửa sông Ba Lạt huyện Giao Thủy Thái Thụy có diện tích RNM trồng tương đối lớn, với dải rừng rộng từ 800 đến 1.500 m Hầu hết RNM tỉnh Thái Bình phát triển tốt, độ cao trung bình từ 2,5 đến m Các loài trồng chủ yếu vùng gồm: Trang (Kandellia candel), Bần (Sonneratia caseolaris) Sú (Aegiceras corniculatum) Những Trang Bần trồng với mật độ tương đối cao diện tích rừng trồng vào giai đoạn trưởng thành, nên hệ tái sinh xuất diện tích rừng trồng mật độ cao, làm cho mật độ vùng cao Hơn nữa, Sú loài phát triển tự nhiên tán Trang Bần, làm cho mật độ vùng thực cao Các kết nghiên cứu khu vực mọc ken dày có tầng tán cao có tác dụng to lớn việc giảm mạnh cường độ sóng CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SÓNG TRÊN BÃI CÓ RỪNG NGẬP MẶN 5.1 Dữ liệu đầu vào cho trường hợp tính toán Các kết tính toán sóng lan truyền qua RNM vùng nghiên cứu thực dựa số liệu thống kê đặc điểm thủy động lực sóng, mực nước tổng hợp: thủy triều kết hợp nước dâng số liệu trạng RNM khu vực trường hợp độ cao ngập mặn thể Bảng 5.1 Bảng 5.2 Bảng 5.1 Các đặc điểm ngập mặn đưa vào tính toán Tuổi Chiều cao (m) Đường kính thân (m) t = năm 0,05 t = năm 0,07 0,10 0,10 t = - năm 132 Bảng 5.2 Các thông số sóng mực nước đưa vào tính toán theo kịch có bão cấp 12 Trường hợp Mực nước thủy triều (m) Sóng Chiều cao (m) Chu kỳ (s) Mực nước dâng (m) Ia 1,2 2,01 6,7 1,5 Ib 1,2 2,70 10,0 2,0 II 2,0 2,01 6,7 1,5 III 2,0 2,70 10,0 2,0 Các trường hợp tính toán thực theo nội dung sau: + Tính toán xác định hệ số kéo Cd cho khu vực nghiên cứu mô hình SWAN + Tính toán sóng bãi có RNM trường hợp giá trị đặc điểm ngập mặn thay đổi: độ cao, mật độ độ rộng, nhằm xác định giá trị tối ưu phục vụ cho thiết kế RNM 5.2 Tính toán hiệu chỉnh nghiệm chứng mô hình Thừa kế kết khảo sát thực tế vùng ven biển Bắc Bộ số nghiên cứu nơi có rừng trồng số nơi rừng gần đó, phường Ngọc Hải, thị xã Đồ Sơn, xã Bàng La - huyện Đồ Sơn, xã Đại Hợp - huyện Kiến Thụy xã Vinh Quang - huyện Tiên Lãng, Hải Phòng (Phan Nguyên Hồng nnk., 2007; Vũ Đình Thái, 2006, 2007; Vũ Đoàn Thái Mai Sỹ Tuấn, 2006) Các tham số mô hình sử dụng bao gồm: độ cao mực nước thủy triều: 1,5m; số liệu trường độ sâu khu vực có ngập mặn; biên độ sóng: Hs = 0,7 m, chu kỳ sóng: Tp = 5,1 s đặc điểm rừng ngập mặn khu vực khảo sát (Bảng 5.3) Bảng 5.3 Đặc điểm rừng ngập mặn khu vực đo đạc, khảo sát Mật độ Độ cao (m) Đường kính thân (m) Cành/m2 Cây/m2 0,04 11 3,6 Thông qua kết trường hợp tính toán hiệu chỉnh mô hình ta thấy, hệ số kéo hiệu chỉnh thành công với điều kiện thủy động lực đo đạc đồng Nếu điều kiện thủy động lực đặc điểm ngập mặn xác định trước, mô hình SWAN với phần tích hợp tính toán tiêu tán lượng sóng RNM sử dụng để mô trường sóng lan truyền qua RNM Giá trị hệ số kéo có giá trị Cd = 0,25 xác định thông qua trường hợp hiệu chỉnh nghiệm chứng theo số liệu thực đo đề tài thực 5.3 Kết tính động lực/động năng/sóng bãi có rừng ngập mặn Để tính toán cho trường hợp thay đổi tính chất rừng ngập mặn điều kiện thủy động lực, theo số liệu trường độ sâu khu vực nghiên cứu xác định độ dốc trung bình địa hình đáy khu vực, thông qua việc lấy trung bình số mặt cắt đại diện khu 133 vực Việc mô tính toán tiến hành điều kiện biên I II (mực nước, sóng bão cấp cấp 12) cho trường hợp: độ cao, mật độ độ rộng rừng ngập mặn thay đổi 5.3.1 Trường hợp độ cao ngập mặn thay đổi Các trường hợp tính toán với đặc điểm ngập mặn có đường kính trung bình 0,05 m, mật độ tương đương trung bình 11 cành/m2 độ cao ngập mặn thay đổi từ: 2; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 6,0 m, thực với điều kiện thủy động lực tương ứng với cấp bão 12 thể Bảng 5.4 Bảng 5.4 Các đặc điểm thủy động lực Trường hợp Mực nước tổng cộng (m) I II Sóng Chiều cao (m) Chu kỳ (s) 3,5 2,01 6,7 4,0 2,7 10,0 (a) Các trường hợp với điều kiện I: Các đặc điểm đầu vào: Mực nước tổng cộng gồm thủy triều nước dâng bão cấp 9: 3,5 m Độ cao sóng 2,01 m; chu kỳ 6,7 s Đường kính thân 0,05 m mật độ tương đương 11 cành/m2 Chiều cao sử dụng với giá trị là: 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 6,0 m (Hình 5.1 thí dụ trường hợp cao 2,5 m) Hình 5.1 Biểu đồ theo mặt cắt hệ số suy giảm sóng theo khoảng cách x 10 m từ biên từ mép rừng theo chiều sóng lan truyền Hình 5.2 Biểu đồ theo mặt cắt hệ số suy giảm sóng theo khoảng cách x 10 m từ mép rừng theo chiều sóng lan truyền với mực nước tổng cộng 3,5 m độ cao khác 134 (b) Các trường hợp với điều kiện II: Hs (m) Các đặc điểm đầu vào: Mực nước tổng cộng gồm thủy triều nước dâng bão cấp 12: 4,0 m Độ cao sóng 2,70 m; chu kỳ 10 s Đường kính thân 0,05 m mật độ tương đương 11 cành/m2 Chiều cao tính với giá trị là: 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 6,0 m (Hình 5.3 kết thể trường hợp cao 3,0 m): Khoảng cách từ biên x 10 m Chú thích: Kết tính trường hợp mực nước 4,0 m, độ cao sóng 2,7 m, chu kỳ 10 s, đường kính thân cm, mật độ tương đương 11 cành/m2 cao 3,0 m Hình 5.3 Biểu đồ độ cao sóng Hs (m) mặt cắt với khoảng cách từ biên theo chiều sóng lan truyền với mép rừng ngập mặn khoảng cách 78x10 m Hình 5.4 Biểu đồ theo mặt cắt hệ số suy giảm sóng theo khoảng cách x 10 m theo chiều sóng lan truyền với mực nước tổng cộng m độ cao Các kết tính toán hệ số suy giảm sóng cho trường hợp với điều kiện II (Hình 5.4) cho thấy, phụ thuộc chặt chẽ hệ số suy giảm sóng vào độ cao cây, giá trị R không thay đổi độ cao thay đổi từ m trở lên Theo kết tính toán thể Hình 5.3, Hình 5.4 tổng hợp Bảng 5.5 ta thấy, hệ số suy giảm sóng RNM đại lượng phụ thuộc vào độ cao mực nước tổng hợp độ cao cây, thông qua phần thể tích nước bị chiếm chỗ Với kết tính toán ta thấy, hệ số suy giảm sóng đạt giá trị lớn độ cao đạt đến 3,5 m tốc độ thay đổi giảm dần độ cao tiếp tục tăng 135 Bảng 5.5 Hệ số suy giảm sóng rừng ngập mặn lớn theo độ cao điều kiện biên sóng, mực nước Mực nước tổng cộng (m) Độ cao sóng Hs (m) Chu kỳ Tp (s) Độ cao (m) ứng với hệ số suy giảm sóng lớn 2,7 2,01 6,7 3,5 3,2 2,70 10,0 3,5 3,5 2,01 6,7 3,5 4,0 2,70 10,0 4,0 5.3.2 Trường hợp mật độ ngập mặn thay đổi Các trường hợp tính toán với đặc điểm ngập mặn có đường kính trung bình 0,05 m, độ cao ngập mặn 3,5 m với mật độ tương đương trung bình thay đổi từ: 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 25 cành/m2 thực với điều kiện thủy động lực tương ứng với cấp bão 12 Hình 5.5 Biểu đồ đánh giá mức độ biến động hệ số suy giảm sóng mật độ tương đương rừng ngập mặn biến đổi từ cành/m2 đến 25 cành/m2 Theo kết tính toán thể Hình 5.5 ta thấy, hệ số suy giảm sóng RNM đại lượng phụ thuộc vào mật độ tương đương cây, mật độ tăng lên từ cành/m đến 10 cành/m2, tốc độ biến động hệ số suy giảm sóng từ 0,1700 đến 0,0167, sau tốc độ biến động giảm Như vậy, xác định mật độ tương đương tối ưu RNM trường hợp tính toán 10 cành/m2, tương ứng với mật độ thực tế 3,2 cây/m2 5.3.3 Trường hợp độ rộng rừng ngập mặn thay đổi Trên sở kết tính toán trường hợp tối ưu độ cao, mật độ rừng ngập mặn, số liệu hệ số suy giảm sóng trích xuất xây dựng mối quan hệ với độ rộng rừng ngập mặn Mức độ biến động hệ số suy giảm sóng theo khoảng cách từ bìa rừng theo phương truyền sóng thể Hình 5.6 Kết cho thấy, mức độ biến động độ rộng tối ưu rừng ngập mặn vào khoảng 180 m đến 240 m 136 Mức độ biến động hệ số suy giảm sóng Khoảng cách từ mép rừng x 60 m Hình 5.6 Biểu đồ đánh giá mức độ biến động hệ số suy giảm sóng theo khoảng cách từ mép rừng theo phương truyền sóng 5.3.4 Xây dựng bảng tra cứu hệ số suy giảm sóng Căn vào kết tính toán hệ số suy giảm sóng RNM, thực xây dựng bảng tra cứu hệ số suy giảm sóng Các số liệu tra cứu dựa đặc điểm thủy động lực mực nước tổng cộng, độ cao sóng đặc điểm RNM: mật độ tương đương, đường kính thân độ rộng rừng theo phương truyền sóng MỘT SỐ KẾT LUẬN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ GIẢM SÓNG CỦA RỪNG NGẬM MẶN Dựa vào kết tính toán thấy rằng, hệ số suy giảm sóng rừng ngập mặn đại lượng phụ thuộc vào độ cao mực nước tổng hợp độ cao thông qua phần thể tích nước bị chiếm chỗ Với kết tính toán ta thấy rằng, hệ số suy giảm sóng đạt giá trị lớn độ cao đạt đến 3,5 m tốc độ thay đổi giảm dần độ cao tiếp tục tăng Dựa vào kết tính toán thấy, hệ số suy giảm sóng RNM đại lượng phụ thuộc vào mật độ tương đương cây, mật độ tăng lên từ cành/m2 đến 10 cành/m2, tốc độ biến động hệ số suy giảm sóng từ 0,1700 đến 0,0167, sau tốc độ biến động giảm Như vậy, xác định mật độ tương đương tối ưu RNM trường hợp tính toán 10 cành/m2, tương ứng với mật độ thực tế 3,2 cây/m2 Về độ rộng tối ưu rừng ngập mặn: Trên sở kết tính toán hệ số suy giảm sóng xây dựng mối quan hệ chúng với độ rộng rừng ngập mặn cho thấy, mức độ biến động độ rộng tối thiểu đảm bảo yêu cầu bảo vệ bờ biển trước độ cao sóng thường ngày RNM vùng nghiên cứu khoảng 180 m đến 240 m Bờ biển bảo vệ tốt dải RNM mở rộng phía biển Trước tình hình diễn biến phức tạp tần suất mức độ tượng thời tiết cực đoan, dải RNM phía trước đê biển vùng đồng sông Hồng cần mở rộng phía biển Trước ảnh hưởng biến đổi khí hậu, nghiên cứu sâu cho kịch biến đổi mực nước biển độ cao sóng để tính toán độ rộng mật độ tối ưu cần thiết cho dải RNM cần thiết 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO Battjes J.A and J.P.F.M Janssen, 1978 Energy Loss and Set-up Due to Wave Breakinof Rondom Waves Proceedings of 16th Conference on Coastal Engineering, Hamburg, Germany ASCE: pp 569-589 Dalrymple G.B., 1984 How Old is the Earth? A Reply to Scientific Creationism In: Frank A and W Thwaites (Eds.) Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Pacific Division American Association for the Advancement of Science, Vol.1, Part 3: pp 66-131 Phan Nguyên Hồng, Lê Xuân Tuấn Vũ Đình Thái, 2007 Ảnh hưởng nước biển dâng đến hệ sinh thái rừng ngập mặn khả ứng phó Tạp chí Biển, Số 7-8/2007 Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam: tr 16-17 Http://www.swan.tudelft.nl, 2011 T o S H P Kobayashi N., A.W Raichle and T Asano, 1993 Wave Attenuation by Vegetation Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 119: 30-48 Massel S.R., K Furukawa and R.M Brinkman, 1999 Surface Wave Propagation in Mangrove Forests Fluid Dynamics Research, 24: pp 219-249 Mazda Y., M.M Kogo and Phan Nguyen Hong, 1997a Mangroves as a Coastal Protection from Waves in the Tong King Delta, Vietnam Mangroves Salt Marshes, 1: pp 127-135 Mazda Y., W Eric, K Brian, S Akira, O Daisuke and M Michimasa, 1997b Drage Forece Due to Vegetation in Mangroves Swamps Mangroves Salt Marshes, Vol.1, No.3: pp 193-199 Mendez F.M and I.J Losanda, 2004 An Empirical Model to Estimate the Propagation of Random Breaking and Nonbreaking Waves over Vegetation Fields Coastal Engineering, 51: pp 103-118 10 Vũ Trung Tạng, Lê Đức Tố Nguyễn Hoàn, 1985 Điều tra tổng hợp vùng cửa sông ven biển tỉnh Thái Bình Báo cáo đề tài, giai đoạn 1981-1985, Chương trình "Quản lý tài nguyên bảo vệ môi trường, 52.02" Mã số 52.02.01 11 Vũ Đoàn Thái, 2006 Vai trò số kiểu rừng ngập mặn trồng làm giảm độ cao sóng Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, Kỳ 2, tháng 3/2006: tr 96-99 12 Vũ Đoàn Thái, 2007 Bước đầu nghiên cứu khả chắn sóng, bảo vệ bờ biển bão qua số cấu trúc rừng ngập mặn trồng ven biển Hải Phòng Vai trò hệ sinh thái rừng ngập mặn rạn san hô việc giảm nhẹ thiên tai cải thiện sống ven biển NXB Nông nghiệp, Hà Nội: tr 77-88 13 Vũ Đoàn Thái Mai Sỹ Tuấn, 2006 Khả làm giảm độ cao sóng tác động vào bờ biển số kiểu rừng ngập mặn trồng ven biển Hải Phòng Tạp chí Sinh học, tập 28, số 2, tháng 6/2006: tr 34-43 14 Nguyễn Ngọc Thụy, 1982 Thủy triều vùng biển Việt Nam NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội: 261 tr 15 UNEP-WCMC, 2006 In the Front Line: Shoreline Protection and Other Ecosystem Services from Mangroves and Coral Reefs Cambridge, UK 138 Summary RESEARCH ON WAVE ENERGY ABSORPTION CAPACITY OF MANGROVES IN NAM DINH AND THAI BINH PROVICES Nguyen Thi Kim Cuc Water Resources University Coastal region of Vietnam as well as tropical countries is under the influences of extreme weather phenomena Recognizing and evaluating the accurate level of risk and the ability to cope with the extreme weather events, such as cyclones, storms, tsunami especially when such phenomena occur in conjunction with high tide of the beach are important for the sustainable development of coastal areas In fact, the role of mangroves in reducing wave energy, coastal erosion, sediment accumulation, etc has been confirmed by many studies In this study, the results of the survey and collection data on the state of mangroves in the area have been analyzed The obtained quantitative parameters have been applied to calculate the reduction of wave energy level of mangrove vegetation through SWAN model Swan, or SWAN (Simulating Wave Nearshore – coastal wave simulation) is a mathematical model developed to calculate the propagation of waves from offshore to the coast The results have shown that the optimal density of mangroves trees is 10 branches/m2, corresponding to the density of trees on 3.2 tree/m2 and the width of the strip of mangroves minimum recommended for the study area is 180-240 m in ordinary wave conditions Under the context of climate change, more specific research for the different changes in sea level and wave height senarios should be studied to estimate the optimal required width and density of mangrove 139