(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đánh Giá Tác Dụng Của Rừng Ngập Mặn Tới Vận Chuyển Bùn Cát Ven Bờ.pdf

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, thực hiện luận văn Thạc sĩ với đề tài

“Nghiên cứu đánh giá tác dụng của rừng ngập mặn tới vận chuyển bùn cát

ven bờ” tác giả đã hoàn thành theo đúng nội dung của đề cương nghiên cứu,

được Hội đồng Khoa học và Đào tạo của Khoa kỹ thuật Biển phê duyệt. Luận

văn được thực hiện với mục đích đánh giá tác dụng của rừng ngập mặn tới

vận chuyển bùn cát ven bờ, trên cơ sở kết quả các nghiên cứu về chế độ thủy,

động lực từ mô hình toán và chế độ thủy, động lực trong thực tế dải ngập mặn

ven bờ khu vực Bàng La – Đại Hợp, thành phố Hải Phòng.

Để có được kết quả như ngày hôm nay, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn

sâu sắc tới PGS.TS. Nghiêm Tiến Lam Khoa Kỹ thuật biển - Trường Đại học

Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và đóng góp các ý kiến quý báu trong

suốt quá trình thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình, sự hỗ trợ về mặt chuyên

môn và kinh nghiệm của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật biển.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong cơ quan; Phòng Đào tạo

Đại học và sau đại học; tập thể lớp cao học 19BB - Trường Đại học Thuỷ lợi

cùng toàn thể gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện thuận

lợi về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận văn này.

Trong quá trình thực hiện luận văn, do thời gian và kiến thức còn hạn

chế nên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, tác giả rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, đồng nghiệp để giúp tác giả

hoàn thiện về mặt kiến thức trong học tập và nghiên cứu.

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả

Trương Công Định

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN CAM KẾT

Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi;

Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thuỷ lợi.

Tên tôi là: Trương Công Định.

Học viên cao học lớp: 19BB.

Chuyên ngành: Xây dựng công trình biển.

Mã học viên: 118605845007.

Theo Quyết định số 1775/QĐ-ĐHTL, của Hiệu trưởng trường Đại học

Thuỷ Lợi, về việc giao đề tài luận văn và cán bộ hướng dẫn cho học viên cao

học khoá 19 đợt 2 năm 2011. Ngày 19 tháng 12 năm 2012, tôi đã được nhận

đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tác dụng của rừng ngập mặn tới vận chuyển

bùn cát ven bờ” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nghiêm Tiến Lam.

Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao

chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông

tin được đăng tải trên các tài liệu và các trang web theo danh mục tài liệu

tham khảo của luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Người làm đơn

Trương Công Định

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1

2. Mục đích của đề tài ....................................................................................... 3

3. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu ......................................................... 3

4. Kết quả đạt được ........................................................................................... 3

5. Nội dung luận văn ......................................................................................... 4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ......................... 5

1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình................................................................ 5

1.1.1 Vị trí địa lý........................................................................................ 5

1.1.2 Đặc điểm địa hình............................................................................. 6

1.2 Đặc điểm khí hậu, khí tượng....................................................................... 8

1.2.2 Chế độ mưa..................................................................................... 10

1.2.3. Gió ................................................................................................. 12

1.3. Đặc điểm thủy hải văn.............................................................................. 14

1.3.1. Thủy triều....................................................................................... 14

1.3.2. Chế độ sóng ................................................................................... 15

1.4 Các hoạt động kinh tế - xã hội .................................................................. 18

1.4.1 Dân sinh.......................................................................................... 18

1.4.2 Kinh tế ............................................................................................ 21

CHƯƠNG II. HIỆN TRẠNG RỪNG NGẬP MẶN TẠI KHU VỰC BÀNG

LA – ĐẠI HỢP ...............................................................................................25

2.1 Phân bố diện tích rừng ngập mặn tại Việt Nam........................................ 25

2.2 Hiện trạng rừng ngập mặn tại khu vực Bàng La – Đại Hợp..................... 28

2.3 Kết luận chương ........................................................................................ 31

CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN

BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC BÃI BIỂN BÀNG LA-ĐẠI HỢP................ 32

3.1 Tổng quan về mô hình Delft-3D............................................................... 32

3.1.1 Giới thiệu chung về mô hình Delft-3D........................................... 32

3.1.2 Hệ phương trình cơ bản................................................................. 34

3.2 Thiết lập mô hình thủy lực và mô hình sóng ............................................ 38

3.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình............................................................. 41

3.3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực .................................... 42

3.3.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình sóng.......................................... 44

3.3 Tính toán phân tích chiều cao sóng qua rừng ngập mặn ..................... 55

3.4 Mô phỏng kịch bản tính ............................................................................ 60

3.5 Ảnh hưởng của rừng ngập mặn tới chế độ vận chuyển bùn cát: .............. 67

3.6 Kết luận chương ........................................................................................ 75

CHƯƠNG IV. PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ

NĂNG GIẢM SÓNG VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT TẠI KHU RỪNG

NGẬP MẶN TẠI BỜ BIỂN BÀNG LA- ĐẠI HỢP...................................... 77

4.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả giảm sóng của rừng ngập mặn.......... 77

4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự vận chuyển bùn cát trong khu vực rừng ngập

mặn Bàng La- Đại Hợp ................................................................................... 79

CHƯƠNG V. ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP NHẰM QUẢN LÝ VÀ PHÁT

TRIỂN DIỆN TÍCH KHU RỪNG NGẬP MẶN TẠI BỜ BIỂN BÀNG LA￾ĐẠI HỢP.........................................................................................................82

5.1 Các vấn đề quy hoạch phát triển rừng ngập mặn...................................... 83

5.2 Những hạn chế trong công tác quản lý ..................................................... 86

5.3 Các giải pháp trong công tác quy hoạch và quản lý rừng ngập mặn tại khu

vực ven biển của thành phố Hải Phòng: ......................................................... 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 90

1. Kết quả đạt được trong luận văn ................................................................. 90

2. Tồn tại và kiến nghị..................................................................................... 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................93

PHỤ LỤC........................................................................................................95

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1. Bản đồ khu vực Đồ Sơn - Kiến Thụy [17] ................................................. 5

Hình 1-2. Vị trí khu vực nghiên cứu Bàng La - Đại Hợp [5] ..................................... 6

Hình 1-3. Bản đồ các khu vực bồi tụ tại cửa sông Văn Úc [14] ................................. 8

Hình 1-4. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm tại Hòn Dáu ............................. 10

Hình 1-5. Tổng lượng mưa trung bình các tháng trong nhiều năm (1994-2013) tại

Hòn Dáu .................................................................................................................... 11

Hình 1-6. Độ ẩm tương đối của không khí đo tại Hòn Dáu ...................................... 12

Hình 1-7. Hoa gió trung bình nhiều năm (từ 1990-2012) tại Hòn Dáu [7] ............... 13

Hình 1-8. Mực nước thủy triều tại Hòn Dáu trong 1 tháng [16] ............................... 15

Hình 1-9. Hoa sóng trung bình năm (1956-1985) tại Hòn Dáu ................................ 16

Hình 2-1. Bản đồ phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam [12] ................................... 25

Hình 2-2. Các bộ phận của cây ngập mặn điển hình [4] ........................................... 27

Hình 2-3. Chu trình trao đổi chất trong hệ sinh thái rừng ngập mặn [26] ................ 28

Hình 2-4. Cây ngập mặn tại ven biển Đồ Sơn - Hải Phòng ...................................... 29

Hình 2-5. Dải rừng ngập mặn ven biển tại Bàng La - Đại Hợp ................................ 30

Hình 3-1. Lưới tính khu vực Bàng La ....................................................................... 39

Hình 3-2. Địa hình trong Delft-3D ............................................................................ 40

Hình 3-3. Các biên tính toán trong Delft-3D ............................................................ 40

Hình 3-4. Vị trí trạm kiểm tra trạm KTTV Hòn Dáu ................................................ 42

Hình 3-5. Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại Hòn Dáu ................. 43

Hình 3-6. Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại Hòn Dáu ................. 44

Hình 3-7. Miền tính toán tại Bàng La - Đại Hợp ...................................................... 52

Hình 3-8. Lưới tính và điều kiện địa hình khu vực Bàng La- Đại Hợp .................... 52

Hình 3-9. Lưới tính và biến đổi địa hình đáy ............................................................ 55

Hình 3-7. Vị trí các mặt cắt tính toán ........................................................................ 60

Hình 3-8. Trường sóng tại khu vực Bàng La-Đại Hợp vào mùa đông ..................... 63

Hình 3-9. Trường sóng tại khu vực Bàng La - Đại Hợp mùa hè .............................. 66

Hình 3-10. Sự biến đổi chiều cao sóng theo các kịch bản trong trường hợp 1 ......... 67

Hình 3-11. Diễn biến xói lở tại khu vực Bàng La – Đại Hợp trong 1 năm .............. 68

Hình 3-12. Lượng vận chuyển bùn cát tổng cộng qua các mặt cắt trong 1 năm ...... 69

Hình 3-13.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 1 mùa đông .............................. 70

Hình 3-14.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 2 mùa đông .............................. 70

Hình 3-15.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 3 mùa đông .............................. 71

Hình 3-16.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 4 mùa đông .............................. 71

Hình 3-17.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 1 mùa hè................................... 72

Hình 3-18.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 2 mùa hè.................................. 73

Hình 3-19.Biến đổi lượng bùn cát tại vị trí mặt cắt 3 mùa hè................................... 73

Hình 3-20. Diễn biến bồi tụ tại mặt cắt 4 trong mùa hè ............................................ 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1. Tần suất gió trung bình nhiều năm (1990-2012) tại Hòn Dáu ................. 13

Bảng 1-2. Tần suất (%) sóng trung bình nhiều năm tại Hòn Dáu (1956-1985) ........ 17

Bảng 1-3. Số lượng tàu thuyền đánh bắt cá ven bờ và ngoài khơi của Đồ Sơn ........ 21

Bảng 3-1. Kết quả đánh giá sai số mô hình .............................................................. 44

Bảng 3-2. Số liệu đầu vào của mô hình .................................................................... 53

Bảng 3-3. Kết quả tính toán chiều cao sóng tại các mặt cắt ..................................... 53

Bảng 3-4. Năng lượng sóng tại trạm Bạch Long Vỹ (1960-2009) ........................... 56

Bảng 3-5. Các kịch bản tính toán trong trường hợp 1 ............................................... 57

Bảng 3-6. Các kịch bản tính toán trong trường hợp 2 ............................................... 58

Bảng 3-7. Các mặt cắt tính toán đại diện .................................................................. 59

Bảng 4-1. Các loại trầm tích trong RNM khu vực Bàng La – Đại Hợp ................... 79

Bảng 4-2. Tốc độ bồi tụ bùn cát theo các năm tại khu vực Bàng La – Đại Hợp ...... 80

Bảng 5-1. Phân bố diện tích đất và rừng ngập nước ven biển [20] ........................... 84

DANH MỤC VIẾT TẮT

RNM: Rừng ngập mặn

IUCN: Tổ chức bảo tồn Thiên nhiên thế giới

Bộ NN &PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

Bộ TNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường

UBND: Ủy ban nhân dân

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Rừng ngập mặn là một trong những hệ sinh thái quan trọng và có năng

suất cao nhất trong tự nhiên, rừng ngập mặn là nơi nuôi dưỡng, cư ngụ và

cung cấp thức ăn cho nhiều loài động thực vật ven biển. Bên cạnh đó, rừng

ngập mặn còn có vai trò ổn định bờ biển, bảo vệ đê điều và là tấm lá chắn

chống lại gió bão cũng như các thiên tai khác.

Ngoài giá trị to lớn trong việc bảo vệ vùng cửa sông ven biển, bảo vệ

cơ sở hạ tầng, rừng ngập mặn còn có tác dụng giữ đất phù sa, mở rộng diện

tích canh tác, giảm sóng qua đó giảm hiện tượng xói lở bờ biển. Qua một số

trận động đất sóng thần ở Indonesia, Banglades, Ấn Độ đã cho thấy hiệu quả

giảm sóng tại các khu vực có rừng ngập mặn sinh sống phía trước bãi biển: tại

Indonesia tâm sóng thần rất gần với đảo Simeuleu, tuy nhiên số người thiệt

mạng rất thấp bởi sự hiện diện của những khu rừng ngập mặn với mật độ dày

đặc, phía đông nam của Ấn Độ thiệt hại về kinh tế cũng như con người ít tại

những vùng có rừng ngập mặn rậm rạp.

Trước đây, Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia có

diện tích rừng ngập mặn khá lớn, tuy nhiên theo kết quả nghiên cứu, đánh giá

của các nhà khoa học hiện nay diện tích rừng ngập mặn tại Việt Nam đã bị

suy giảm nghiêm trọng từ hơn 408.000 ha (năm 1943) xuống còn 209.000 ha

(năm 2006), hiện nay còn khoảng 155.000 ha (năm 2013) và đang có xu

hướng tiếp tục giảm xuống nữa [13].

Rừng ngập mặn ở Việt Nam bị suy giảm do nhiều nguyên nhân khách

quan cũng như chủ quan: do chịu sức ép từ nhu cầu sử dụng đất đai ven biển

vào các mục đích phát triển du lịch, phát triển kinh tế người dân lấy gỗ củi

2

làm chất đốt, đặc biệt là nhu cầu sử dụng đất trong khu vực có rừng ngập mặn

để nuôi trồng thủy sản. Mặt khác, các khu vực rừng ngập mặn sinh sống luôn

chịu sự tác động thường xuyên và mạnh mẽ của gió, sóng biển, nhất là sự biến

đổi khí hậu toàn cầu, nước biển từng bước dâng cao có thể tác động đến một

số loài cây rừng ngập mặn ven biển không thể thích nghi sẽ bị chết.

Khu vực rừng ngập mặn của phường Bàng La (Quận Đồ Sơn) – xã Đại

Hợp (huyện Kiến Thụy) thuộc địa phận thành phố Hải Phòng chiếm diện tích

không nhiều (khoảng 2.300 ha), nhưng có vai trò quan trọng trong việc phòng

hộ cho đê điều và là môi trường sống cho các loài thủy sinh cũng như vườn

ươm cho các loài thủy sản sinh sống, đối với sinh khí quyển có vai trò lưu giữ

carbon trong sinh khối, làm giảm hiệu ứng nhà kính.

Một trong những yếu tố tác động tới rừng ngập mặn đó chính dòng

chảy thủy triều, dòng chảy từ sông ra vận chuyển bùn cát đi vào và ra khỏi

rừng ngập mặn, một mặt luân chuyển vùng nước, mang vật liệu bùn cát di

chuyển trong rừng, góp phần tạo môi trường thủy sinh cho các loài sinh vật cư

trú trong rừng ngập mặn, mặt khác tạo các vùng bồi tụ giúp ổn định rễ cây

ngập mặn giúp cho cây có thể vươn xa ra ngoài biển, qua đó tạo thành một

vành đai bảo vệ phía trước bờ biển. Rừng ngập mặn ven biển làm giảm tác

động của lũ lụt, rễ của chúng như những cái bẫy giữ nước lũ, những nơi rừng

tốt, thích nghi thường xuyên với tác động của thủy triều, có thể giảm được 70

- 90% năng lượng sóng.

Chính vì vậy, việc nghiên cứu, đánh giá tác dụng của rừng ngập mặn

tới dòng chảy ven bờ, hiệu quả giảm sóng, hiệu quả vận chuyển bùn cát và

khả năng lắng đọng, bồi tích trong vùng đất ngập nước tại ven biển Hải Phòng

rất quan trọng và cần thiết nhằm bảo vệ, phát triển diện tích rừng ngập mặn

nơi đây.

3

2. Mục đích của đề tài

- Đánh giá hiệu quả giảm sóng, vận chuyển bùn cát ven bờ và khả năng

chống xói lở bờ biển của rừng ngập mặn tại khu vực Bàng La – Đại Hợp;

- Đề xuất các giải pháp để quản lý, khai thác bảo vệ và phát triển bền

vững RNM nhằm bảo vệ môi trường, hệ sinh thái, đa dạng sinh học của khu

vực Bàng La – Đại Hợp.

3. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu

Nhiệm vụ:

- Thu thập tài liệu số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, chế độ

khí tượng và thủy hải văn khu vực Bàng La – Đại Hợp;

- Sử dụng mô hình toán để tính toán chế độ thủy động lực, chế độ vận

chuyển bùn cát trong khu vực nhằm đánh giá ảnh hưởng của rừng ngập mặn

tới hiệu quả giảm sóng, vận chuyển bùn cát bên trong rừng;

- Đề xuất các biện pháp quản lý nhằm tăng diện tích rừng ngập mặn ở khu

vực Bàng La – Đại Hợp, giữ ổn định khu vực ven bờ.

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp khảo sát thực địa và thu thập thông tin về số liệu địa

hình và số liệu sóng gió dòng chảy, bùn cát để kiểm nghiệm mô hình;

- Phương pháp phân tích, thống kê số liệu khí tượng, thủy hải văn;

- Phương pháp mô hình toán: sử dụng mô hình Delft 3D để tính toán;

- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia.

4. Kết quả đạt được

- Mô tả được diễn biến dòng chảy trong khu vực rừng ngập mặn;

- Mô tả được chế độ thủy động lực học và vận chuyển bùn cát tại khu

vực Bàng La – Đại Hợp;

- Nghiên cứu, đánh giá được tác động của rừng ngập mặn tới dòng chảy

và tác dụng của rừng ngập mặn tới vận chuyển bùn cát ven bờ tại khu vực;

4

- Đề xuất được các giải pháp quy hoạch, quản lý, nhằm bảo vệ và tăng

diện tích rừng ngập mặn tại khu vực.

5. Nội dung luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu.

Chương 2: Hiện trạng rừng ngập mặn tại khu vực Bàng La – Đại Hợp.

Chương 3: Mô phỏng chế độ thủy động lực và diễn biến hình thái khu

vực bãi biển Bàng La - Đại Hợp.

Chương 4: Đề xuất các biện pháp nhằm quản lý và phát triển diện tích

rừng ngập mặn khu vực Bàng La – Đại Hợp.

5

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình

1.1.1 Vị trí địa lý

Đồ Sơn là một quận của thành phố Hải Phòng, cách trung tâm thành

phố 20 km về hướng Đông nam, quận Đồ Sơn được thành lập ngày 12 tháng 9

năm 2007 trên cơ sở toàn bộ diện tích của thị xã Đồ Sơn cũ và tách 2 xã thuộc

huyện Kiến Thụy. Đồ Sơn là một bán đảo nhỏ, do dãy núi Rồng vươn dài ra

biển tới 5 km, với hàng chục mỏm đồi cao từ 25 m đến 130 m.

Về phía tây và tây bắc, quận Đồ Sơn tiếp giáp với huyện Kiến Thụy,

các hướng còn lại tiếp giáp với biển Đông, ở phía bắc và phía nam của quận

là hai cửa sông Lạch Tray và Văn Úc, thuộc hệ thống sông Thái Bình đổ ra

biển.

Xã Đại Hợp thuộc huyện Kiến Thụy, phía bắc giáp quận Dương Kinh

và quận Kiến An, phía đông và đông nam giáp quận Đồ Sơn và vịnh Bắc bộ,

phía nam và tây nam giáp huyện Tiên Lãng, phía tây giáp huyện An Lão.

Hình 1-1. Bản đồ khu vực Đồ Sơn - Kiến Thụy [17]

6

Khu vực nghiên cứu là khu vực bờ biển, nơi có dải rừng ngập mặn bao

phủ phía ngoài, nằm từ bán đảo Đồ Sơn tới cửa sông Văn Úc (Bàng La – Đại

Hợp), có tọa độ: từ 200

36’00” tới 200

53’12’’ vĩ độ bắc và từ 1060

36’12” tới

1060

57’03” kinh độ đông (Hình 1-2).

Hình 1-2. Vị trí khu vực nghiên cứu Bàng La - Đại Hợp [5]

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình tại khu vực Bàng La – Đại Hợp gồm có các bãi bồi từ 0m hải

đồ vào bờ có hình tam giác, với đỉnh là cửa Văn Úc và đáy là bờ đê quốc gia

từ Tiên Lãng đến Đồ Sơn. Về phía biển địa hình nổi cao, với nhiều cồn cát và

đê cát biển thể hiện rất rõ hình thái của cửa sông châu thổ, hình thái các bãi

bồi cho thấy, đây là khu vực cửa sông châu thổ khá điển hình và đang được

bồi tụ mạnh.

Địa hình đáy biển tương đối bằng phẳng, nghiêng thoai thoải với độ

dốc chung của bề mặt từ 0,10 đến 0,20, với các đồi núi sót tạo thành hệ thống

đảo ven bờ. Quá trình sụt chìm dạng bậc thang của móng granit đã tạo ra một

loạt các bồn trũng tích tụ trầm tích Kainozoi với bề dày từ 8 – 15 km như