Đặc điểm thủy động lực học và tác dụng của rừng ngập mặn trong công tác phòng chống xói lở bờ biển và biến đổi khí hậu khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Trong bài viết này, các tác giả muốn giới thiệu đến người đọc những khái niệm, nội dung và những luận điểm mới nổi bật trong giới khoa học liên quan đến những nội dung này, qua đó làm rõ hơn mối liên quan, ảnh hưởng của các quá trình thủy động lực học đối với sự tồn tại, phát triển của rừng ngập mặn.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TÁC DỤNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRONG CÔNG TÁC PHỊNG CHỐNG XĨI LỞ BỜ BIỂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Phan Khánh Linh, Trương Hồng Sơn Đại học Thủy lợi, Hà Nội Tóm tắt: Trong năm gần đây, vai trị tầm ảnh hưởng hệ sinh thái ven biển nói chung hệ thống rừng ngập mặn nói riêng, phát triển ổn định khu vực bờ biển nhà khoa học nước nhận ngày quan tâm Nhiều dự án nghiên cứu nước triển khai với mục tiêu kép đảm bảo tồn phát triển hệ thống rừng ngập mặn có dấu hiệu bị suy thối, qua giúp trì ổn định khu vực bờ biển Trong nghiên cứu này, tác dụng làm suy giảm sóng, dịng chảy rừng ngập mặn đề cập yếu tố trung tâm kết nối định khả phát triển rừng bồi lắng đường bờ Tuy nhiên, có thực tế hiểu biết lĩnh vực nhiều lỗ hổng, đặc biệt điều kiện cần đủ cho phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn, vai trò rừng ngập mặn với ổn định bờ biển, trình hấp thụ lượng sóng dịng chảy rừng ngập mặn Trong báo này, tác giả muốn giới thiệu đến người đọc khái niệm, nội dung luận điểm bật giới khoa học liên quan đến nội dung này, qua làm rõ mối liên quan, ảnh hưởng trình thủy động lực học tồn tại, phát phát triển rừng ngập mặn Vai trò hệ sinh thái rừng ngập mặn khỏe mạnh ổn định đường bờ trước tượng nước biển dâng, ảnh hưởng người đến suy thối rừng xói lở bờ biển thảo luận báo Từ khóa: rừng ngập mặn, sóng, dịng chảy, bùn cát, xói lở đường bờ, tác động người Summary: In recent decades, the protective role of intertidal wetland areas in general and particularly mangrove forests for coastal regions has been increasingly recognized Numerous studies on the stabilization of coasts and the sustainable development of mangrove forests have been published The wave and flow attenuation through mangrove forests has been documented as the critical hydrodynamic processes, shaping the erosion, accretion of the coasts, and mangroves' growth or degradation Nevertheless, the understanding of the necessary conditions that a mangrove forest needs to grow healthy is still in its infancy, especially in the context of the link between the degradation of mangroves, coastal erosion, and the absorption of the flow and wave energy inside the mangrove forest This paper presents some new concepts and approaches clarifying the connection and influences of different hydrodynamic processes on the evolution of a mangrove forest: tide, flow, and waves The possible relationship between human interventions, the degradation of mangroves, and their effect on the acceleration erosion of the coast in the context of sea-level rise was also discussed Keywords: mangrove forests, waves, flow, sediment transport, coastal erosion, human interventions GIỚI THIỆU CHUNG * Rừng ngập mặn, tiếng anh “mangroves” hệ sinh thái gồm loại bụi cây, thường sống phát triển khu vực gần biển, vùng chịu ảnh hưởng thủy triều, ví dụ dọc theo đường bờ biển, khu vực cửa sông trí sơng (Duke & Schmitt, Ngày nhận bài: 06/4/2021 Ngày thông qua phản biện: 28/5/2021 2016, Truong, 2019, Phan et al 2017) Rừng ngập mặn thường nhận biết hệ thống rễ chằng chịt, đan xen đâm từ đất bùn Hệ thống rễ có cấu tạo phức tạp không giúp cho hệ rừng ngập mặn có khả thích nghi với lên xuống thay đổi liên tục mực nước thủy triều, mà giúp chúng hấp dẫn nhiều loài sinh vật, tạo nên quần thể Ngày duyệt đăng: 11/6/2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ sinh thái đa dạng mặt sinh học (Hồng San, 1993) Bên cạnh đó, hệ thống rễ rối cịn có tác dụng cản trở, làm giảm dịng chảy chiều cao sóng, qua tạo hội cho hạt bùn cát mịn bồi lắng Do hệ thống sinh thái rừng ngập mặn thừa nhận có tác dụng quan trọng việc giảm xói lở, tăng cường ổn định bờ sông bờ biển Bất chấp vai trò ảnh hưởng khu vực bờ biển, rừng ngập mặn hệ sinh thái bị đe dọa nặng nề toàn cầu (Gilman cộng sự., 2008) Tính đến nay, 50 % diện tích rừng ngập mặn Việt Nam bị (Makowski Finkl, 2018) Từ cuối năm 1999, trạng rừng ngập mặn lại có biến đổi mạnh cơng tác khai thác thủy hải sản vùng đẩy mạnh Nhiều bãi rừng ngập mặn bị xóa bỏ để phục vụ mục đích ni trồng thủy hải sản Mặc dù sách ban hành để hạn chế tình trạng này, rừng ngập mặn nhiều nơi vùng ĐBSCL rơi vào tình trạng suy thoái, bề rộng rừng ngập mặn nhiều nơi từ 10 đến 50 m (Trương cộng sự, 2019) Theo quan sát ghi nhận Phan cộng (2015) Trương cộng (2017), đường bờ vị trí hệ sinh thái rừng ngập mặn bị suy thối, thường xảy tượng xói lở mạnh từ bốn mét năm khu vực bờ cửa sông đến 50 mét năm khu vực bờ biển Hơn nữa, rừng ngập mặn suy thối mạnh, biên độ xói lở đường bờ lớn Trong bối cảnh tượng xói lở bờ sông, bờ biển gia tăng, đặc biệt vùng ĐBSCL, hàng loạt dự án, giải pháp phòng chống xói lở bờ biển nghiên cứu, đề xuất áp dụng (Hình 1) Tuy nhiên, hiểu biết trình suy thối xói lở cịn nhiều thiếu sót Trong có q trình vật lý có ý nghĩa quan trọng điều kiện phát triển bền vững rừng ngập mặn, trình trao đổi động lượng (dòng chảy), khối lượng (bùn cát) mép rừng hay q trình sóng phi tuyến tương tác với rừng Những điều kiện trình tương tác đóng vai trị quan trọng, định cho phát triển bền vững rừng ngập mặn ổn định đường bờ biển Nói cách khác, hiểu rõ nắm bắt điều kiện chế chìa khóa để thiết kế áp dụng thành công giải pháp tổng hợp bảo vệ khu vực bờ biển, hướng đến phát triển bền vững hệ thống rừng - bờ, đảm bảo cho tồn phát triển lâu dài hệ sinh thái rừng ngập mặn qua giúp ổn định khu vực bờ biển có xu hướng xói lở Hình 1: Các giải pháp cơng trình triển khai nhằm mục đích bảo vệ xói lở vùng bờ biển (khu vực ĐBSCL), đồng thời kết hợp tạo bồi giúp hệ sinh thái rừng ngập mặn có khơng gian phát triển Những đặc điểm phân bố nhận biết hệ sinh thái rừng ngập mặn nhìn nhận từ quan điểm thủy động lực học nêu thảo luận mục 2, tương ứng với vị trí phân bố mình, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC trình thủy động lực học liên quan đến dịng chảy, sóng gió quan trọng hệ sinh thái rừng ngập mặn trình bảy mục Các giai đoạn phát triển đặc thù cần lưu ý công tác phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn trình bày mục Những đặc điểm dễ bị tổn thương hệ sinh thái rừng ngập mặn nêu mục Cuối kêt luận tổng hợp mục HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN THEO QUAN ĐIỂM THỦY ĐỘNG LỰC HỌC Căn vào ranh rới lục địa, rừng ngập mặn giới chia thành sáu vùng bao gồm vùng Tây Mỹ, Tây Phi, Đông Phi, Indo – Malay Úc (Duke, 1992) Rừng ngập mặn Việt Nam xếp vào loại hệ sinh thái rừng ngập mặn Indo-Malaysia Đây loại hình rừng ngập mặn có mức độ đa dạng sinh học lớn số loại hình rừng ngập mặn (Alongi, 2008) Dựa vào đặc điểm vị trí phân bố hình thái sinh học, đặc điểm địa hình địa mạo, đặc điểm dòng chảy, hệ sinh thái rừng ngập mặn Woodroffe (1992) chia thành hệ sinh thái rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng lớn từ dòng chảy hai chiều, hệ sinh thái rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng lớn từ dòng chảy đẳng hướng chiều (một chiều) hệ sinh thái rừng ngập mặn có xu hướng bị lập, chịu ảnh hưởng dịng chảy Theo quan điểm này, rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng dòng chảy hai chiều thường phát triển khu vực vùng bãi triều, nơi có độ dốc tương đối thoải Chúng thường bị ngập mực nước thủy triều trung bình lên xuống hàng ngày Do hệ sinh thái rừng ngập mặn tiếp xúc chịu ảnh hưởng mạnh dòng chảy triều theo hai hướng từ biển chảy vào sông từ sông chảy biển Hệ rừng ngập mặn ven sông thường bị ngập dịng chảy sơng đơi dòng triều Chúng thường phát triển vùng đồng hình thành dịng chảy từ sơng Do đó, rừng ngập mặn loại chủ yếu chịu ảnh hưởng dòng chảy đẳng hướng, dòng chảy có hướng từ biển vào CƠNG NGHỆ sơng nước triều dâng lên Hệ sinh thái rừng ngập mặn cịn lại thường tìm thấy vùng đất phía có địa hình lõm, nơi mà chúng che chắn chịu ảnh hưởng dịng triều lẫn dịng chảy sơng (Ewel., 1998, Woodroffe, 1992) Theo cách phân loại hệ sinh thái rừng ngập mặn trên, ảnh hưởng sóng lên rừng ngập mặn không kể đến Trương cộng sự, (2019) thiếu sót nghiêm trọng sóng dịng chảy gây sóng đóng vai trị quan trọng việc vận chuyển bùn cát ngang bờ vào rừng ngập mặn Do đó, bỏ qua ảnh hưởng sóng trình phân loại nghiên cứu hệ sinh thái rừng ngập mặn làm cho việc tìm hiểu phân tích khác biệt cấu rừng mà phân bố rừng ngập mặn trở nên khó khăn Điều đặc biệt vùng ĐBSCL, Việt Nam, nơi có độ dốc thoải, biên độ dao động triều lên đến 3.8 m xâm nhập dịng chiều lên đến 140 số từ cửa sơng Hình 2: Những yếu tố thủy động lực học tác động lên rừng ngập mặn thay đổi theo vị trí phân bố rừng ngập mặn dọc theo khu vực bờ biển đến cửa sông sông (khu vực Cửa Tiểu, ĐBSCL) Do phân bố dọc từ khu vực bờ biển đến cửa sông sông, nên hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực chịu tác động yếu tố thủy động lực học tương ứng khác TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Trong rừng ngập mặn khu vực bờ biển chịu tác động nhiều sóng dịng triều, chủ yếu theo phương vng góc với rừng Rừng ngập mặn khu vực cửa sơng chịu ảnh hưởng sóng, mà chịu ảnh hưởng lớn dịng triều dịng chảy phía sơng, có phương song song với rừng ngập mặn, có xu hướng làm tăng trao đổi động lượng khối lượng theo phương ngang (Hình 2) Càng xa khu vực cửa sơng, ảnh hưởng sóng dịng triều giảm Bên cạnh đó, biên độ triều giảm nên bề rộng rừng ngập mặn có xu hướng giảm dần Rừng ngập mặn sơng cịn chịu ảnh hưởng yếu tố hình thái sơng, đặc biệt đoạn sơng cong (Hình 2) Kết là, thấy rõ khác biệt rõ rệt cấu trúc phân bố hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực bờ biển, khu vực cửa sông khu vực sông (Trương cộng sự, 2017, Hồng San, 1993) Trong Bần Mắm thống trị hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực bờ biển, Đước, Mái dầm hay Dừa nước có xu hướng thống trị hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực cửa sông sông Theo luận điểm này, tác giả đề xuất cải tiến cách thức phân loại rừng ngập mặn theo quan điểm thủy động lực học, tức dựa vào yếu tố lực (sóng, dịng chảy sơng, dịng triều), vị trí phân bố bề rộng rừng ngập mặn (Hình 3) Hình 3: Phân loại hệ sinh thái rừng ngập mặn dựa theo quan điểm thủy động lực học Trong ngồi ảnh hưởng dịng chảy chiều (dịng triều), chiều (dịng sơng) ảnh hưởng sóng kể đến Cách phân loại đặc biệt phù hợp với vùng mà rừng ngặp mặn phân bố trải dài từ bờ biển đến khu vực cửa sông sâu sông xa khu vực cửa sơng vùng ĐBSCL Q TRÌNH THỦY ĐỘNG LỰC HỌC, DỊNG CHẢY VÀ SĨNG TRONG RỪNG NGẬP MẶN Do phát triển khu vực chịu ảnh hưởng thủy triều, hệ sinh thái rừng ngập mặn chịu nhiều ảnh hưởng yếu tố thủy động lực học, hai yếu tố quan trọng dịng chảy sóng Bảng 1: Tổng hợp vị trí phân bố rừng ngập mặn, với đặc điểm thủy động lực học quan trọng tương ứng với vị trí phân bố rừng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Rừng Loạ i Rừng ngậ p mặ n ngậ p mặ n ng rìa sơng Vị trí Bờ Biể n Trong Cửa Sơng Sơng Rừng ngậ p mặ n ng bị cô lậ p Vùng lõm nộ i địa Bề rộ ng Hẹ p Rộ ng Hẹ p Hẹ p Rộ ng Hẹ p - & Đ ặ c điể m - - Thẳ ng Cong - - - Lực -1 Sóng Sóng Dịng Do sơng sơng cong Dịng Dịng triề u triề u cong Dòng triề u Lực -2 Lực -3 Dòng Dịng Dịng triề u triề u sơng Dịng Dịng - sơng sơng Dịng sơng sơng Dịng Dịng Dịng sơng triề u triề u Dòng - - Dòng Dòng Dòng chả y sơng Trườ ng Dịng Dịng Dịng dịng chả y chả y chả y chả y chả y chả y ngậ p + ngậ p ngậ p+ ngậ p ngậ p + ngậ p + lạ ch lạ ch lạ ch lạ ch Dịng chảy rừng ngập mặn sóng, dịng triều dịng chảy từ sơng Các nghiên cứu trường dịng chảy rừng ngập mặn thường dựa vào đo đạc thực địa Những nghiên cứu thường tập trung nghiên cứu đường hướng dòng chảy rừng ngập mặn, tức dòng chảy vào dòng chảy khỏi hệ thống rừng ngập mặn Theo nghiên cứu Aucan Ridd, 2000 dòng chảy vào rừng chủ yếu dịng chảy ngập diễn q trình mực nước triều lên (mực nước tăng lên), nước chảy tràn vào rừng qua lạch Khi triều xuống (mực nước giảm), dòng chảy khỏi rừng ngập mặn chủ yếu qua hệ thống lạch nhỏ rừng Những kết luận chứng thực quan sát mô Horstman, 2014 Trong điều kiện lý tưởng, khơng có tác dụng sóng, dịng chảy từ sông yếu tố hệ sinh thái rừng tổng lượng dịng chảy vào - rừng dịng chảy khỏi rừng chu kì lên xuống triều Tuy nhiên, mô tả trên, rừng ngập mặn phân bố dọc theo bờ biển vào sơng, nên chúng cịn chịu ảnh hưởng dịng chảy sóng dịng chảy từ sơng Trong điều kiện này, dịng chảy vào rừng dịng chảy khỏi rừng ngập mặn có độ trễ pha lệch biên độ định Hơn nữa, có mặt cửa rừng ngập mặn với hệ thống rễ khí chằng chịt làm tăng đáng kể ma sát, cản trở đáng kể dòng chảy, lưu lượng rừng Trong nghiên cứu công bố gần đây, tác giả dịng chảy khu vực rừng ngập mặn tăng lên 10 lần rừng bị xóa bỏ, từ cms-1 lên 20 cms-1 (Trương cộng sự, 2017) Bởi dòng chảy gần mặt đất bị cản trở giảm, khả bùn cát đáy bị khỏi khu vực rừng bị giảm Một mặt khác, dòng chảy nhỏ giúp bùn cát lơ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ lửng nước có điều kiện để lắng đọng Hơn nữa, đất khu vực rừng ngập mặn thường đất úng nước có hàm lượng oxy thấp Trong điều kiện này, vật chất hữu có điều kiện tích tụ, thường hình thành nên lớp than bùn Độ dày lớp than bùn gia tăng theo thời gian Kết tổng lượng bùn cát chất dinh dưỡng mang khỏi rừng thường nhỏ lượng mang vào, bùn cát chất dinh dưỡng chuyển vào rừng có xu hướng giữ lại (Wattayakorn cộng sự, 1990) Nói cách khác, trường dịng chảy bất đối xứng tác dụng dòng triều, sóng dịng chảy từ sống với hệ thống luồng lạch đóng vai trị đặc biệt quan trọng trình tiếp nhận bùn cát, chất dinh dưỡng vận chuyển mầm non Đước Bần để trì phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn (Mazda cộng sự, 1995) Hiện tượng trao đổi động lượng vật chất gây trường dịng chảy có cấu trúc đặc thù khu vực ranh rới rừng có vai trị đặc biệt quan trọng trình vận chuyển bùn cát chất dinh dưỡng vào rừng (Trương cộng sự, 2020) Các cấu trúc dịng chảy hình thành khu vực mép nước rừng ngập mặn đóng góp đến 90% vào trình trao đổi động lượng vào rừng Nếu vai trò trường dòng chảy rừng ngập mặn quan tâm nghiên cứu từ lâu, vai trị ảnh hưởng yếu tố sóng lên rừng ngập mặn quan tâm nghiên cứu thời gian gần Thông thường, hệ sinh thái rừng ngập mặn, sóng thường có xu hướng mang bùn cát khỏi rừng sau dịng chảy triều có xu hướng mang bùn cát vào rừng Sự tồn rừng ngập mặn có tác dụng làm giảm phân tán lượng sóng truyền tới qua chúng, qua làm giảm khả sóng mang bùn cát khỏi rừng Nhờ mà tăng ổn định cho đường bờ biển hay cơng trình đê kè bảo vệ bờ xây dựng phía sau Khi triều lên, sóng truyền vào rừng ngập mặn, chúng bị suy giảm lượng tương tác với hệ thống rễ tán chằng chịt Các nghiên cứu 100 m rừng có khả hấp thụ đến 70% lượng sóng lan truyền (Linh cộng sự, 2020) Trong điều kiện này, lượng bùn cát vận truyển sóng khỏi rừng bị giảm đáng kể Rừng ngập mặn làm suy giảm trường gió mặt nước, qua ngăn ngừa hình thành trường sóng rừng ngập mặn Tuy nhiên cần lưu ý phần lớn nghiên cứu chủ yếu nhấn mạnh vai trò hệ thống rừng ngập mặn việc làm suy giảm chiều cao sóng qua bảo vệ khu vực bờ biển phía sau Hiểu biết vai trị ảnh hưởng sóng trình vận chuyển bùn cát, chất dinh dưỡng phát tán mầm non nhiều lỗ hổng tranh cãi Điều đặc biệt với khu vực ĐBSCL nước ta, khu vực có độ dốc thoải lên tới 1/1000 Các mơ hình số sóng SWASH hay XBEACH chưa kiểm định, hiệu chỉnh cập nhật với sóng truyền điều kiện thoải khu vực ĐBSCL Trong điều kiện này, sóng truyền vào khu vực bờ biển khơng cịn mang tính chất sóng tuyến tính Trong nghiên cứu công bố gần đây, tác giả vai trò tầm quan trọng yếu tố phi tuyến sóng q trình tương tác sóng rừng ngập mặn (Linh cộng sự, 2020) Ngoài ảnh hưởng trực tiếp hệ sinh thái rừng ngập mặn, q trình sóng truyền suy giảm chiều cao, lượng sóng rừng ngập mặn cịn phụ thuộc vào loại sóng đến sóng dài hay sóng ngắn, sóng vỡ hay khơng vỡ Sóng dài, mức độ suy giảm sóng nhỏ Do đó, sóng dài đóng vai trị đặc biệt quan trọng trình vận chuyển bùn cát dinh dưỡng vào khu vực rừng ngập mặn (Linh cộng sự, 2015) Tuy nhiên sâu phân tích q trình trao đổi động lượng, khối lượng phân tán lượng sóng phi tuyến dịng chảy rừng ngâp mặn trọng tâm mà tác giả muốn hướng đến báo này, chi TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC tiết trình tương tác dịng chảy có cấu trúc sóng phi tuyến với rừng ngập mặn giới thiệu báo riêng CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN THÔNG THƯỜNG CỦA HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN Theo nghiên cứu Hồng San (1993), hệ sinh thái rừng ngập mặn thông thường phải trải qua số giai đoạn phát triển định trước đạt đến trạng thái bền vững cuối Ở giai đoạn đầu tiên, loại hệ thống rừng ngập mặn thường phát triển bãi triều thường bị ngập mực nước triều trung bình Trong điều kiện này, loại Bần Mắm (Sonneratia Avicenna) ưu tiên phát triển giai đoạn Đó rễ loại ngập mặn tiên phong thường có đặc điểm dạng hệ thống rễ khí, gồm nhiều rễ cắm thẳng đứng song song đan xen Hệ thống rễ khí khơng giúp chúng có khả nhanh chóng ổn định bề mặt, mà cịn giúp chúng có khả thích nghi với độ ngập nước lớn độ mặn lớn, thích hợp phát triển giai đoạn Ở giai đoạn chuyển tiếp sau đó, hệ thống rễ khí Bần Mắm có xu hướng giữ bẫy bùn cát phù sa Sau thời gian, bãi bồi bùn cát nâng lên nguồn cung bùn cát phù sa dồi Lúc này, loại rừng ngập mặn có xu hướng thống trị vùng gần bờ dừa nước (Nypa fruticans), Mái dầm (Cryptocoryne ciliata) hay rơ hoa tím (Acanthus ilicifolius) có xu hướng phát triển Mầm dòng chiều mang đến bị giữ lại hệ thống rễ khí chằng chịt Bần Mắm Cuối cùng, hệ sinh thái rừng ngập mặn phát triển tồn dạng quần thể bao gồm Bần Mắm mọc gần biên nước, dừa nước hay mái dầm có xu hướng mọc CƠNG NGHỆ phía (xem hình 4) Bên cạnh đó, bãi bồi ln bồi đắp phù xa có xu hướng ngày cao, phía sâu rừng ngập mặn phía rìa biên đất thường bị ngập đỉnh chiều đó, loại thực vật có xu hướng phát triển đất Cóc kèn (Derris trifoliate), Hoa Tây (Acanthus), hay ơrơ (ilicifolius) có khả phát triển Hình 4: Phân bố điển hình hệ sinh thái rừng ngập mặn vùng bờ biển (hình trên) vùng cửa sơng (hình dưới) giai đoạn phát triển cuối cùng, bền vững rừng ngập mặn, thuộc khu vực Cửa Tiểu ĐBSCL, Việt Nam Hệ thống lạch tồn hệ sinh thái rừng ngập mặn rộng vùng bờ biển thường ít, khó quan sát thấy dải rừng ngập mặn hẹp ven cửa sông (theo Trương cộng sự, 2017) Một điểm cần lưu ý tùy thuộc vào vị trí địa lý, đặc điểm biên triều, độ mặn nước mà hệ thống rừng ngập mặn hình thái bền vững cuối có thành phần loại khác Ví dụ với rừng ngập mặn phía sâu cửa sơng, độ thay đổi mặn có nhiều so với khu vực rừng ngập mặn dọc bờ biển, đó, rừng ngập mặn khu vực sông thường tồn phát triển nhiều loại hỗn hợp có khả thích ứng với thay đổi độ mặn này, thuộc họ Bần, hay dừa nước v.v., thuộc họ Đước thường khơng tìm thấy rừng ngập mặn vùng (Trương cộng sự, 2017) Hiểu giai đoạn trạng thái, phân TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ bố loại hệ thống rừng ngập mặn đóng vai trò quan trọng bắt tay vào cải tạo khu vực rừng-bờ bị xói lở Ví dụ vùng bờ biển bị xói mạnh khu vực ngập mặn Bần Mắm, ta cưỡng ép trồng hai loại khu vực phía (nơi loại giai đoạn chuyển tiếp ưu tiên), giai đồn đầu có khả sống phát triển đặc điểm địa hình bùn cát NHỮNG ĐẶC ĐIỂM DỄ BỊ TỔN THƯƠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN Mặc dù rừng ngập mặn thống trị khu vực ven biển, điều kiện cần để hệ sinh thái rừng ngập mặn phát triển phát triển cách bền vững tương đối nghiêm ngặt Rừng ngập mặn phát triển mạnh khu vực từ mực nước biển trung bình đến mực nước triều cao (Alongi, 2008) dới mực nước trung bình mầm ngập mặn trầm lắng ổn định được, phía mực nước đỉnh triều, rừng ngập mặn cạnh tranh với loại thực vật khác (Schiereck Booij, 1995) Những thay đổi dù nhỏ, trình thủy động lực học vận chuyển bùn cát lân cận khu vực rừng ngập mặn hồn tồn làm tổn thương tồn hệ sinh thái Nếu có q nhiều bùn cát tích tụ rừng, hệ thống rễ rừng ngập mặn bị vùi lấp chết, đặc biệt tiên phong Bần Mắm Tuy nhiên, có bùn cát tích tụ rừng, hệ thống mầm với chiều dài trung bình khoảng từ 25-30 cm cắm đủ sâu vào đất để ổn định phát triển Theo quan sát nghiên cứu, hệ thống rễ rừng ngập mặn thường ngập sâu đất khoảng 0.5 m (Winterwerp et al., 2013), cần vài chục cm xói lở đủ để làm ổn định rừng Thông thường, chiều dày bùn cát tích tự rừng ngập mặn khoảng 30 cm cho điều kiện cần cho trì phát triển rừng ngập mặn (Trương cộng sự, 2017) Tuy nhiên, cần 10 cm rễ bị vùi lấp mắm (Avicennia) bị chết (Ellison, 1999) cần cm bùn cát vùi lấp hệ sinh thái rừng ngập mặn suy giảm khả phát triển đặc biệt tỉ lệ chết hệ thống rễ mầm Đước (Rhizophora) tăng lên đáng kể (theo Terrados et al., 1997) Do đặc điểm sinh học đặc thù, hệ sinh thái rừng ngập mặn bị suy thối khó phục hồi cách trọn vẹn Đây có lẽ nguyên nhân giải thích cho thành công thất bại dự án trồng rừng ngập mặn miền bắc miền nam Thực tế giới, khơng địa phương vùng bờ biển, hệ sinh thái rừng ngập mặn bị suy thoái tác động người thành công phục hồi phần biện trồng rừng ngập mặn Tuy nhiên, theo quan sát nghiên cứu Polidoro cộng (2010), tất dự án này, có độc phận loại có khả phát triển nhanh Bần, Mắm hay Đước trồng phát triển, toàn hệ sinh thái rừng ngập mặn chưa ghi nhận phục hồi hoàn toàn, đặc biệt loại có xu hướng gần bờ Điều có nghĩa khả tồn bền vững (trên 20 năm) khu vực rừng khôi phục chưa chứng minh Trong nghiên cứu gần tác giả, giả thiết liên quan đến tượng co hẹp hệ sinh thái rừng ngập mặn tác dụng tác động xây dựng hệ thống đê kè ni trồng thủy hải sản phía biên đất rừng ngập mặn ngun nhân quan trọng đẩy nhanh q trình xói lở khu vực Thuật ngữ “co hẹp đường bờ” giới thiệu lần đầu vào năm 2004 Doody nhóm cộng sự, hệ sinh thái rừng ngập mặn bị đe dọa tác dụng tổ hợp tượng nước biển dâng (ảnh hưởng phía biển) việc xây dựng người (ảnh hưởng từ phía đất liền) Thuật ngữ sau sử dụng rộng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC rãi nhóm nghiên cứu khác Gilman cộng (2008) hay Torio Chmura (2013) Gilman cộng (2008) tác động nước biển dâng, hệ sinh thái rừng ngập mặn có xu hướng thối lui phía đất liền (lùi lại phía sau) Tuy nhiên việc xây dựng cơng trình phía đất liền chặn đứng xu hướng thối lui hệ sinh thái, làm cho bề rộng khu rừng ngập mặn ngày hẹp chí cuối biến (theo Feagin cộng sự., 2010) Tuy nhiên, tác giả khu vực ĐBSCL, tượng co hẹp đường bờ hệ sinh thái diễn nghiêm trọng so với nơi giới Nguyên nhân khơng việc xây dựng đê biển, đập mà hệ sinh thái rừng ngập mặn thường xuyên bị chặt phá để chuyển đổi thành công tác ni trồng tơm Do đó, hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực ĐBSCL khơng khơng có khơng gian thối lui phía đất liền mà cịn bị đẩy phía biển, nơi nước biển ngày tăng Khi xảy tượng này, lượng bùn cát cung cấp cho khu vực rừng không bị thiếu, khơng có đủ khơng gian, hệ sinh thái rừng ngập mặn khơng thể trì phát triển cách bền vững Sự suy thoái hệ sinh thái rừng ngập mặn dẫn đến xói lở tương ứng khu vực bờ biển (xem hình 5) Theo cách tiếp cận này, khái niệm tượng co hẹp đường bờ tác giả đề xuất, hệ sinh thái rừng ngập mặn cần có bề rộng định để hấp thụ lượng từ sóng dịng chảy, để trì mức độ lượng rừng mức mà rừng phát triển theo chu kì sinh học chúng Nói cách dễ hiểu hơn, cần có khoảng cách (bề rộng) định, để hệ sinh thái rừng ngập mặn nói riêng hệ sinh thái ven biển nói chung thối lui chịu tác động nước biển dâng (theo Phan công sự, 2015 Trương cộng 2017) CƠNG NGHỆ Hình 5: Hiện tượng xói lở bờ biển giải thích theo giả thiết co hẹp hệ sinh thái rừng ngập mặn Theo đó, ảnh hưởng tổng hợp tượng nước biển dâng việc mở rộng nuôi trồng thủy hải sản phía đất liền, hệ sinh thái rừng ngập mặn khơng có khơng gian để thối lui, bề rộng rừng ngày giảm, áp lực thủy động lực lên đáy khu vực mép rừng tăng cao, gia tăng khả xói lở, tượng xói lở suy thối hệ sinh thái rừng ngập mặn đồng thời xảy (theo Trương cộng sự, 2017) Cuối cùng, khuôn khổ báo, tác giả muốn làm rõ vai trò hệ sinh thái rừng ngập mặn bền vững việc bảo vệ khu vực bờ biển trước tượng biến đổi khí hậu, mà cụ thể tượng nước biển dâng Như trình bày phần trước báo, nhờ việc giảm lượng dịng chảy chiều cao sóng, rừng ngập mặn khơng ngừng kích thích lắng đọng, bồi tụ bùn cát từ sơng biển, nhờ lớp bùn đất than đáy không ngừng bổ sung tích lũy Sự tích lũy bồi đắp lớp bùn than xảy song song với phát triển hệ sinh thái rừng ngập mặn Trong nhiều khu rừng ngập mặn Úc, rừng ngập mặn tồn phát triển lớp bùn than đáy tích tụ qua hàng ngàn năm Những lớp bùn than đo có chiều dày lên tới sáu mét, chí Hàng năm, lớp bùn than đáy tích tụ dày thêm 10 mm Điều có nghĩa khu vực này, hệ sinh thái rừng ngập mặn hồn tồn có khả theo kịp với tốc độ dâng lên nước biển, điều kiện phát triển rừng đảm bảo tương lai (ví dụ nguồn cung bùn cát khơng thay đổi, hay khơng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ gian phát triển rừng đảm bảo) Mặc dù tất hệ sinh thái rừng ngập mặn hồn tồn theo kịp với tộc độ dâng cao nước biển, cho dù lượng nhỏ bùn cát tích lũy theo thời gian giúp giảm nhiều ảnh hưởng tượng nước biển dâng khu vực bờ biển Đó để thấy hệ sinh thái rừng ngập mặn khỏe mạnh điều kiện thuận lợi có khả thích ứng phát triển để ứng phó với thay đổi tự nhiên, mà cụ thể với tượng biến nước biển dâng Do đó, tượng xói lở bờ biển suy thoái hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực ĐBSCL nên nhìn nhận chủ yếu tác động thay đổi mà người gây ra, kết tất yếu tượng mực nước biển dâng số báo cáo nghiên cứu trước KẾT LUẬN Trong báo này, tác giả giới thiệu, tổng hợp giải thích đặc điểm phân bố hệ sinh thái rừng ngập mặn nói chung hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực ĐBSCL nói riêng Do đặc điểm địa hình thải, hệ sinh thái rừng ngập mặn trải dài từ bờ biển đến cửa sông sâu tận sông, nơi chịu ảnh hưởng triều Do đặc điểm phân bố kéo dài này, mà hệ sinh thái rừng ngập mặn có đặc điểm cấu trúc rừng khác nhau, chịu ảnh hưởng yếu tố thủy động lực học tương ứng khác Đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực bờ biển, sóng dịng triều có vai trò quan trọng Đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực cửa sông sông, ảnh hưởng sóng yếu nên trường dịng chảy với hệ thống lạch, trình trao đổi động lượng khối lượng mép rừng đóng vai trị chủ đạo Ngồi ra, rừng ngập mặn khơng nên xem cá thể, loại rừng đơn lẻ mà cần nghiên cứu xem xét hệ sinh thái gồm nhiều loại rừng ngập mặn với đặc điểm phân bố khác Hệ sinh thái rừng ngập mặn thông thường cần trải qua giai đoạn phát triển phức tạp để đạt trạng thái bền vững Tuy nhiên, Một bị tổn thương suy thối, hệ sinh thái rừng ngập mặn khó phục hồi cách trọn vẹn đặc điểm dễ bị tổn thương chúng Hiểu đặc điểm phân bố rừng ngập mặn (mục 2), trình thủy động lực học quan trọng hệ sinh thái rừng ngập mặn (mục 3), như vai trị q trình dịng chảy, sóng gió đặc điểm phát triển sinh thái học phức tạp đặc thù (mục 4) điều kiện, nhân tố dễ bị tổn thương hệ sinh thái rừng ngập mặn (mục 5) điều kiện cần thiết để đề xuất thiết kế giải pháp “tổng hợp” bảo vệ rừng-bờ, hợp lý thân thiện môi trường mà đảm bảo điều kiện kinh tế bối cảnh nghèo nước ta Đây thơng điệp mà tác giả muốn nhân mạnh qua báo Do , khn khổ báo này, tác giả xin mạn phép không sâu vào phân tích giải pháp bảo vệ rừng-bờ, hay sâu phân tích chi tiết q trình vật lý tương tác q dịng chảy, sóng gió cơng thức tính tốn phương thức mơ rừng ngập mặn (2D 3D) thường sử dụng Những chủ để giới thiệu trình bày phân tích riêng báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] 10 Alongi, D M (2008) Mangrove forests: Resilience, protection from tsunamis, and responses to global climate change Estuarine, Coastal and Shelf Science, 76(1):1 –13 Aucan, J and Ridd, P V (2000) Tidal asymmetry in creeks surrounded by saltflats and mangroves with small swamp slopes Wetlands Ecology andManagement, 8(4):223–232 Duke, N C (1992) Mangrove floristics and biogeography Tropical mangrove ecosystems,pages 63–100 Duke, N C and Schmitt, K (2016) Mangroves: Unusual forests at the seas’ edge In TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 CHUYỂN GIAO [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] CÔNG NGHỆ Tropical Forestry Handbook, Second Edition, volume 2, pages 1693–1724 Ellison, J C (1999) Impacts of sediment burial on mangroves Marine Pollution Bulletin, 37(8):420–426 Feagin, R A.,Martinez,M L.,Mendoza-Gonzalez,G., and Costanza, R (2010) Saltmarsh zonal migration and ecosystem service change in response to global sea level rise: A case study from an urban region Ecology and Society, 15(4) Gilman, E L., Ellison, J., Duke, N C., and Field, C (2008) Threats to mangroves from climate change and adaptation options: A review Hồng, P and San, H (1993) Mangroves of Vietnam IUCN wetlands programme IUCN Horstman, E (2014) The Mangrove Tangle: Short-term bio-physical interactions in coastal mangroves PhD thesis Makowski, C and Finkl, C (2018) Threats to Mangrove Forests: Hazards, Vulnerability, and Management Coastal Research Library Springer International Publishing Mazda, Y., Kanazawa, N., andWolanski, E (1995) Tidal asymmetry in mangrove creeks Hydrobiologia, 295(1-3):51–58 Phan, L K., van Thiel de Vries, J S., and Stive, M J (2015) Coastal Mangrove Squeeze in The Mekong Delta Journal of Coastal Research, 300:233–243 Polidoro, B A., Carpenter, K E., Collins, L., Duke, N C., Ellison, A M., Ellison, J C., Farnsworth, E J., Fernando, E S., Kathiresan, K., Koedam, N E., Livingstone, S R., Miyagi, T., Moore, G E., Nam, V N., Ong, J E., Primavera, J H., Salmo, S G., Sanciangco, J C., Sukardjo, S., Wang, Y., and Yong, J W H (2010) The loss of species: Mangrove extinction risk and geographic areas of global concern PLoS ONE, 5(4) Schiereck, G J and Booij, N (1995) Wave transmission in mangrove forests.pdf In International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries, pages 1969–1983 Terrados, J., Thampanya, U., Srichai, N., Kheowvongsri, P., Geertz-Hansen, O., Boromthanarath, S., Panapitukkul,N., and Duarte, C (1997) The Effect of Increased Sediment Accretion on the Survival and Growth of Rhizophora apiculate Seedlings Estuarine, Coastal and Shelf Science, 45(5):697–701 Torio, D D and Chmura, G L (2013) Assessing Coastal Squeeze of TidalWetlands Journal of Coastal Research, 290:1049–1061 Trương, S H., Uijttewaal, W S J., and Stive, M J F (2019) Exchange processes induced by large horizontal coherent structures in floodplain vegetated channels Water Resources Research, 55(3):2014-2032 Trương, S H., Ye, Q., and Stive, M J (2017) Estuarine mangrove squeeze in the MeKong delta, Vietnam Journal of Coastal Research, pages 747-763 Wattayakorn, G.,Wolanski, E., and Kjerfve, B (1990) Mixing, trapping and outwelling in the Klong Ngao mangrove swamp, Thailand Estuarine, Coastal and Shelf Science, 31(5):667–688 Winterwerp, J C., Erftemeijer, P L., Suryadiputra, N., Van Eijk, P., and Zhang, L (2013) Defining eco-morphodynamic requirements for rehabilitating eroding mangrove mud coasts Wetlands, 33(3):515–526 Woodroffe, C (1992) Tropical mangrove ecosystems Coastal and Estuarine Studies, 41:7– 41 Ewel, K C., Twilley, R R., and Ong, J E (1998) Different Kinds of Mangrove Forests Provide Different Goods and Services Global Ecology and Biogeography Letters, 7(1):83 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 11 ... thái rừng ngập mặn khu vực chịu tác động yếu tố thủy động lực học tương ứng khác TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Trong rừng ngập mặn khu vực bờ biển chịu tác. .. bố hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực bờ biển, khu vực cửa sông khu vực sông (Trương cộng sự, 2017, Hồng San, 1993) Trong Bần Mắm thống trị hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực bờ biển, Đước, Mái... động lên rừng ngập mặn thay đổi theo vị trí phân bố rừng ngập mặn dọc theo khu vực bờ biển đến cửa sông sông (khu vực Cửa Tiểu, ĐBSCL) Do phân bố dọc từ khu vực bờ biển đến cửa sông sông, nên hệ