Tác dụng bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn trong cơn bão số hai năm 2005 tại Bàng La, Đồ Sơn, Hải Phòng

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2011, Vol. 56, No. 3, pp. 86-92 TÁC DỤNG BẢO VỆ BỜ BIỂN CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRONG CƠN BÃO SỐ HAI NĂM 2005 TẠI BÀNG LA, ĐỒ SƠN, HẢI PHÒNG Vũ Đoàn Thái Đại học Hải Phòng E-mail: VuDoanThai@gmail.com 1. Mở đầu Biển là nguồn tài nguyên đem lại nhiều mặt lợi cho những quốc gia có biển, song lúc biển nổi sóng khi có dông, bão thì cũng đem lại nhiều điều nguy hại cho những quốc gia có đường bờ biển. Hải Phòng là một trong những thành phố biển ở Việt Nam, với đường bờ biển dài trên 125 km. Hàng năm Hải Phòng hứng chịu tới 31% tổng số cơn bão đổ bộ vào Việt Nam. Các cơn bão này thường kèm theo gió mạnh với tốc độ 30 - 40 m/s (110 - 140 km/h), gió giật có thể trên 50 m/s (180 km/h), kèm theo lượng mưa gây ảnh hưởng lớn đến các hoạt động kinh tế và tác động xấu tới môi trường [6]. Ở bờ biển, bão, gió to sẽ mang theo một lượng lớn bồi tích đẩy vào bờ gây sa bồi luồng bến, làm mất tính đa dạng của vùng triều và gây biến dạng đường bờ biển. Trước đây đã có nhiều nghiên cứu về vai trò của rừng ngập mặn (RNM) của các tác giả trong và ngoài nước như: Phan Nguyên Hồng, Trần Văn Ba và cộng sự [7], Aksornkoae, S [1], Furukawa, K; Wolanski, E [9], Mazda, Y; Phan Nguyên Hồng [8], Vũ Đoàn Thái, Mai Sỹ Tuấn [10]. . . Trong phạm vi bài báo, chúng tôi nêu góc nhìn nhận khác về vai trò, cấu trúc của RNM đối với việc làm giảm độ cao sóng, năng lượng sóng và ngăn bùn cát gây biến dạng đường bờ biển trong cơn bão số 2 diễn ra vào ngày 31 tháng 7 năm 2005 tại Bàng La, Đồ Sơn, Hải Phòng. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Tài liệu, đối tượng và địa điểm nghiên cứu * Tài liệu nghiên cứu: - Số liệu đo cấu trúc rừng trang (Kandelia obovata Shuen, Lui và Yong); rừng bần - trang (Sonneratia caseolaris (L) Engl - Kandelia obovata Shuen, lui và Yong) tại Bàng La, Đồ Sơn từ tháng 5/2004 đến tháng 8/2004. - Các tài liệu có liên quan khác tới sóng bão. 86 Tác dụng bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn trong cơn bão số hai năm 2005... * Đối tượng nghiên cứu: Rừng trang, rừng bần - trang ở độ tuổi 5 - 6 tuổi nơi có độ rộng dải rừng từ đê ra biển là 650 m. * Địa điểm nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là dải RNM trồng ở ven biển Bàng La (Đồ Sơn). Đây là một trong những điểm trồng RNM thành công ở vùng ven biển Bắc Bộ. 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cấu trúc của RNM dựa trên phương pháp của Braun-Blanquet (1932). - Tất cả các ô tiêu chuẩn được thực hiện đo dọc theo mặt cắt vuông góc với đê biển. - Rừng trang đo 3 ô. Mỗi ô có diện tích 100 m2 (10m x 10m). - Rừng bần đo 3 ô mỗi ô có diện tích 1500 m2 (25m x 60m). - Đo đường kính thân cây bần tại ví trí 80 cm từ mặt đất trở lên (nguyên tắc đo đường kính thân theo chuẩn là ở độ cao 1,3 m của thân). Đo đường kính thân cây trang từ phía trên sát cổ bạnh gốc vì bạnh gốc là phần phát triển từ trụ mầm, có nhiều lỗ vỏ và vết nứt có tác dụng trực tiếp nhận không khí được xem như là rễ hô hấp của cây. Xác định độ che phủ của cây bằng cách đo đường kính của tán lá chiều lớn nhất và chiều nhỏ nhất. Từ đường kính của tán lá tính độ che phủ của tán lá theo công thức: L = S G , trong đó: S là diện tích đất được che phủ; G là diện tích trên nền đất (đơn vị tính là m2). Đo độ cao của sóng biển bằng máy IVANOP-H10 kết hợp với MIA đặt tại điểm đo cách bờ sóng vỗ ra phía ngoài đê biển là 2 m [5]. Tính hệ số suy giảm độ cao sóng: R = HS −HL HS trong đó: HS là độ cao của sóng trước rừng (điểm thả phao); HL là độ cao sóng tại điểm gần sát bờ. Tính năng lượng sóng E = 1 8 ρgH2L trong đó: g là gia tốc trọng trường; ρ là tỉ trọng của nước; H là độ cao; L là độ dài bước sóng. Sau khi bão tan, nước rút, chúng tôi đo độ cao của đụn cát-bùn dồn lại ở khoảng cách từ mép rừng ngoài phía biển vào bằng thước mét. 87 Vũ Đoàn Thái 2.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 2.3.1. Cấu trúc rừng trang tại xã Bàng La, Đồ Sơn Rừng trang trồng trên đất thời điểm nghiên cứu đã được 5 - 6 tuổi. Rừng trồng theo dự án kích thước đồng đều khoảng cách giữa các cây (trừ cây chết chưa dặm thêm). Độ rộng của dải rừng là 650 m. * Thành phần loài Trong ô tiêu chuẩn phía giáp biển chỉ có một loài duy nhất là cây trang. Về mặt xã hội học thì đây là quần thể trang gần như thuần loại. Những ô nghiên cứu phía gần bờ đê mới có cây bần trồng xen rừng trang với mật độ thưa. * Mật độ, số lượng, kích thước cây rừng Bảng 1. Số lượng kích thước các cây trong ô tiêu chuẩn ở rừng rộng 650 m Các chỉ tiêu Bần Trang5 tuổi Tổng số Trang 6 tuổi Tổng số Số lượng cây/1 ô nghiên cứu 60 175 179 182 182 % 4,23 97,77 100 100 100 Số lượng cây/ha 400 17.500 17.900 18.200 18.200 Đường kính thân lớn nhất (mm) 150 91 101 Đường kính thân trung bình (mm) 121 76 86 Chiều cao thân lớn nhất (cm) 420 190 205 Chiều cao thân trung bình (cm) 380 172 195 * Sự phân tầng cây trong rừng Từ số liệu về chiều cao cây có thể chia quần xã rừng ngập mặn ở đây thành các tầng cây sau: - Tầng 1: Cây cao trên 350 cm; - Tầng 2: Cây có chiều cao từ 172 cm đến 195 cm; - Tầng 3: Cây tái sinh cao từ 25 - 40 cm có mật độ từ 6 - 30 cây/1 m2. Đối với rừng trang 6 tuổi trong ô nghiên cứu chuẩn có 182 cây thì 121 cây có đường kính thân từ 65 - 99 mm chiếm 66,4%. Ở tầng cây thấp, độ cao cây trung bình từ 172 - 195 cm chiếm đại đa số trong khu vực rừng xã Bàng La, Đồ Sơn, còn ở tầng cao hơn là cây bần chua đạt trên 350 cm song không chiếm số nhiều. Chúng được trồng cùng năm với trang song vượt 88 Tác dụng bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn trong cơn bão số hai năm 2005... hẳn về kích thước, như đường kính thân bần lớn hơn trang tới 130 mm. Sự to lớn này là do đặc tính của loài trong quá trình sinh trưởng. Tầng thứ 3 ở khu vực này là tầng cây tái sinh có độ cao từ 25 - 40 cm với mật độ 6 - 20 cây/1 m2, nhưng vào gần đê mật độ có dày hơn (20 - 30 cây/1 m2). Bảng 2. Phân nhóm đường kính và chiều cao cây trong ô tiêu chuẩn tại rừng trồng ở xã Bàng La, Đồ Sơn Thông số Phânnhóm Trang 5 tuổi Bần Trang 6 tuổi Số cây % Số cây % Số cây % Đường kính thân cây (mm) Dưới 65 47 26,8 45 24,2 65 - 79 80 46 30 16,4 80 - 99 48 27,2 91 50 100 - 120 40 46,6 16 9,4 Trên 120 20 33,4 Chiều cao thân cây (cm) Dưới 180 100 57 18 10 180 - 189 50 28,6 73 40 190 - 210 25 143 91 50 Trên 210 60 100 Ghi chú. Ô tiêu chuẩn ở trang 5 tuổi: 10 m × 10 m; ở bần: 25 m × 60 m; ở trang 6 tuổi: 10 m × 10 m * Mức độ che phủ tán lá rừng Rừng trang thuần loại phía ngoài biển, phía gần bờ đê trồng xen bần chua với mật độ 400 cây/ha, khoảng cách các cây khá đồng đều vào rừng trang, rừng chưa khép tán. Kết quả đo đạc và tính toán cho thấy tỉ lệ che phủ đạt 92 - 95% với các trụ có độ cao trung bình do thân, cành và lá tạo nên là 1,2 m2. 2.3.2. Kết quả đo sóng, tính hệ số suy giảm độ cao sóng, năng lượng sóng và các dải cát bùn được tạo ra do sóng bão * Cơn bão số 2 (ngày 31/7/2005) Bão đổ bộ vào ven biển Hải Phòng trong khoảng thời gian từ 8h đến 13h là mạnh nhất, hướng gió thay đổi liên tục. Độ cao sóng gần Hòn Dáu lớn nhất là 3,6 m, mực nước dâng cao nhất là 4,26 m lúc 11h30 (Trạm Khí tượng thủy văn Hòn Dáu), trong khi dự báo mực nước cường là 2,9 m [4]. 89 Vũ Đoàn Thái Hình 1. Mực nước dâng do cơn bão số 2 * Tác dụng làm giảm độ cao sóng bão của rừng trang rộng 650 m tại Bàng La, Đồ Sơn Bảng 3. Độ cao sóng và hệ số suy giảm độ cao sóng ở RNM trong cơn bão số 2 tại xã Bàng La, Đồ Sơn Thời gian Độ cao sóng (m) HS suy giảm độ cao sóng (%) Trước rừng Sau rừng 10:00:00 1,00 0,25 75 10:30:00 1,20 0,28 77 10:45:00 1,20 0,25 79 11:00:00 1,30 0,24 82 11:30:00 1,35 0,27 80 11:45:00 1,35 0,2 85 12:00:00 1,40 0,3 79 12:15:00 1,35 0,3 78 12:30:00 1,20 0,28 77 12:45:00 1,30 0,25 81 13:00:00 1,50 0,3 80 13:30:00 1,40 0,3 79 13:45:00 1,35 0,25 815 14:00:00 1,30 0,22 831 T.bình 1,3 0,27 80 Việc đo sóng trong bão được tiến hành tại 2 điểm: phía trước rừng ngập mặn ra phía biển 150 m và phía sau rừng ngập mặn (phía bờ đê). Thời gian đo sóng từ 10h00 đến 14h00 với chu kì đo là 15 phút/lần đo. Mặc dù độ cao sóng đo được tại Hòn Dáu có giá trị lớn nhất là 3,6 m nhưng 90 Tác dụng bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn trong cơn bão số hai năm 2005... do ảnh hưởng của địa hình nên khi sóng truyền vào tới phía trước RNM (mép ngoài rừng) năng lượng sóng bị tiêu tán và độ cao sóng đã giảm xuống ở mức trung bình là 1,3 m. Sau khi vượt qua 650 m RNM độ cao sóng đã giảm đi đáng kể chỉ còn 0,2 - 0,3 m (trung bình là 0,27 m). Các hệ số suy giảm độ cao sóng cũng biến đổi từ 75 - 85% (trung bình là 80%). * Tác dụng làm giảm năng lượng sóng bão Dưới đây là kết quả tính năng lượng sóng trung bình của cơn bão số 2 qua dải RNM Bàng La, Đồ Sơn có độ rộng 650 m: Trước rừng: H = 1,3 m, E = 212,306 N/m2; Sau rừng: H = 0,27 m, E = 9,158 N/m2. * Tác dụng bùn cát tạo thành doi trong RNM Sau khi bão tan, nước rút đi, chúng tôi đo được độ cao 2 doi bùn cát chạy song song với đường bờ biển tiến sâu vào rừng là 42 - 46 m. Mỗi doi cát bùn có độ rộng từ 37 - 42 cm và độ cao là 40 cm. Nghiên cứu độ di chuyển của 2 doi cát bùn này, chúng tôi thấy khi bão tan đi khoảng 1 - 2 tháng sau dưới tác dụng của các đợt thủy triều lên xuống, hai doi bùn cát này bị các đợt sóng khỏa lấp và làm tan dần hết, chúng dàn trải đều khắp nền rừng vào phía bờ theo từng đợt sóng xô. Dấu vết hai doi cát chỉ còn là mờ nhạt. Khu vực rừng ngập mặn bị tổn thương là đoạn phía ngoài bìa rừng và vào rừng 34 - 45 m, song với sức sống của cây rừng tái tạo thường xuyên, chỉ sau 1 - 2 tháng chúng trở lại trạng thái gần như ban đầu. 3. Kết luận - Cơn bão số 2 (31/07/2005) tại RNM Bàng La với độ rộng 650 m chủ yếu là cây trang trồng phía ngoài biển, cây bần trồng xen vào rừng trang phía gần bờ đê có độ cao sóng trước RNM biến đổi từ 1 m - 1,5 m. Do tác dụng chắn sóng của RNM độ cao sóng phía sau rừng giáp đê biển giảm chỉ còn 0,2 m - 0,3 m. - Năng lượng sóng trung bình trước RNM ở độ cao 1,3 m là 212,306 N/m2, sau RNM giảm xuống còn 9,158 N/m2. Khi vượt qua 650 m RNM các loài cây trang chiếm ưu thế. - Do tác dụng cản sóng, năng lượng sóng của RNM mà hai doi cát bùn tạo thành tiến vào bờ bị cản lại chỉ tiến sâu vào rừng được 36 m - 42 m. - Dưới tác dụng của thủy triều lên xuống sau bão từ 1 - 2 tháng, hai doi cát bùn bị điều hòa tan khắp ở vùng RNM không gây hậu quả tàn phá biến dạng đường bờ biển. Từ khóa : Rừng ngập mặn, bờ biển, cơn bão số 2, Đồ Sơn, Hải Phòng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Aksornkoae, S., 1993. Ecology and Management of Mangroves. The IUCN Wet- lands programme, IUCN: p. 137. 91 Vũ Đoàn Thái [2] Baun-Blangquet, J., 1932. Plant Sociology: the Study of Plant. Communities, Mc Graw-Hill, New York, p. 439. [3] Coastal Engineering Research Centre, 1984. Shore Protection Manual. Vol 1.1 Department of Army, US Army Corps of Engineers, Washington, DC 20314. [4] Trung tâm khí tượng thủy văn, 2005. Bảng thủy triều. Nxb Thống kê, Hà Nội. [5] Tiêu chuẩn ngành, 1991. Quy phạm quan trắc hải văn ven bờ, 94TCB 8-91. Xí nghiệp in Khí tượng Thủy văn. [6] Hội đồng lịch sử thành phố Hải Phòng, 1990. Địa chí Hải Phòng. Nxb Hải Phòng. [7] Phan Nguyên Hồng (Chủ biên), Trần Văn Ban, Nguyễn Hoàng Trí, Mai Sỹ Tuấn và cs, 1999. Rừng ngập mặn Việt Nam. Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, tr. 205. [8] Madzada, Y.; Phan Nguyên Hồng, 1997. Mangroves as a coastal Protection from waves in the Tonkin delta. Mangroves and Salt Marshes, Vol. 1, pp. 127 -135. [9] Furukawa, K.; Wolanski, E., 1996. Sedimentation in Mangrove Forest. Mangroves and Salt Marshe, I: pp. 3-10. [10] Vũ Đoàn Thái, Mai Sỹ Tuấn, 2006. Khả năng làm giảm độ cao sóng tác động vào bờ biển của một số kiểu rừng ngập mặn trồng ở ven biển Hải Phòng. Tạp chí Sinh học, tập 28, số 2, tr. 34-43. ABSTRACT The role of coastal protection of mangroves in typhoon number two in Bang La, Do Son There are many kinds of study about the role of mangrove forests. This paper presents some results about new study on the role of mangroves on the preventive influences of wind in typhoon attacks to the shore. Mangroves in the study area the Kandelia obvata Shuen, Lui and Yong are 5 - 6 years of age, with about average height of 172 - 195 cm tall and 76 - 86 mm in diameter; density of 17500 trees/ha and 18200 trees/ha. In the area of mixing Kandelia obvata, average 380 cm tall and 121 mm in diameter (above 80 cm from bottom); density of 400 trees/ha. In the mangrove forest in Bang La community have coverage tree variation of 93 - 95%. Averaged wave height measured in the typhoon at the seaward edge of man- grove of the forest is 1.3 m, with wave energy about 212.306 N/m2 have pushed a big band of sand-sediment penetrating to the onshore. However, by the influence of the mangrove, sediment-sand has just reached to a distance of 36 - 42 m from the edge of the forest. As a result, about 2 - 3 sand bars were created with approximately 40 cm in height which parallel with shoreline in the area of the mangrove forest at the width of 650 m. After the typhoon finished (from 1 to 2 months), the material from sand bars scattered everywhere in the forest by the effect made by the wave and tidal currents. There were no impacts on shoreline and mangrove root. 92