NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRONG VIỆC BẢO VỆ ĐÊ BIỂN VIỆT NAM

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
*

*

*

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ NĂM 2007

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ SÓNG CỦA
RỪNG NGẬP MẶN TRONG VIỆC BẢO VỆ ĐÊ
BIỂN VIỆT NAM

BÁO CÁO TÓM TẮT

Cơ quan chủ trì
Trường Đại học Thuỷ lợi
Hiệu trưởng

Chủ nhiệm đề tài

TS. Hồ Việt Hùng

Hà Nội, tháng 2 năm 2008.


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:

ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ VAI TRÒ CỦA RỪNG NGẬP MẶN
TRONG VIỆC BẢO VỆ ĐÊ BIỂN ................................................................................................ 4
1.1.
Đặc điểm đê biển Việt nam............................................................................................. 4
1.2.
Đặc điểm gió, bão và sóng trên vùng biển Việt nam ...................................................... 5
1.2.1.
1.2.2.
1.3.

Phân bố địa lý của các quần xã cây ngập mặn vùng ven biển Việt Nam ....................... 6

1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.4.
1.4.

Bão và áp thấp nhiệt đới .....................................................................................5
Mực nước biển và sóng trên vùng biển Việt Nam ..............................................5
Khu vực 1: Ven biển Đông bắc ..........................................................................6
Khu vực 2: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ ............................................................6
Khu vực 3: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu .........7
Khu vực 4: Ven biển Nam Bộ.............................................................................7

Vai trò của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ vùng ven biển ......................................... 7

1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.

1.4.4.

Tác dụng của RNM trong việc giảm nhẹ thiên tai ở một số nước ......................7
Tác dụng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam ....................8
Vai trò của RNM trong việc bảo vệ đất bồi, chống xói lở, hạn chế xâm nhập mặn
9
Vai trị của rừng ngập mặn đối với khí hậu và tài ngun thiên nhiên ...............9

CHƯƠNG 2:
NGHIÊN CỨU Q TRÌNH SĨNG TÁC ĐỘNG VÀO MÁI ĐÊ, KÈ KHI
CHƯA CÓ CÂY CHẮN SÓNG ................................................................................................... 10
2.1.
Các phương pháp nghiên cứu sóng biển ....................................................................... 10
2.2.
Phương pháp xác định các đặc trưng của sóng ............................................................. 10
2.3.
Tác động của sóng tới đê biển khi khơng có rừng ngập mặn ....................................... 11
2.3.1.
2.3.2.
2.4.

Thí nghiệm mơ hình mái đê khi khơng có cây chắn sóng ............................................ 12

2.4.1.
2.4.2.
2.4.3.
2.4.4.
2.5.
2.6.

Bão lũ và các tác động tới đê biển Việt Nam ...................................................11
Tình hình xói lở bờ biển ở một số vùng khi khơng có RNM............................11
Tiêu chuẩn tương tự và mơ hình vật lý .............................................................12
Cơ sở vật chất kỹ thuật cho nghiên cứu ............................................................12
Thiết kế thí nghiệm ...........................................................................................12
Các trường hợp thí nghiệm ...............................................................................13

Kết quả thí nghiệm khi khơng có cây chắn sóng .......................................................... 14
Phân tích kết quả thí nghiệm......................................................................................... 15

2.6.1.
2.6.2.
2.6.3.
2.6.4.

Ảnh hưởng của chiều dài bãi tới chiều cao sóng ..............................................15
Ảnh hưởng của độ sâu nước tới chiều cao sóng ...............................................15
Ảnh hưởng của chiều cao sóng tới sự tiêu tán năng lượng ...............................16
Hệ số suy giảm sóng .........................................................................................17

CHƯƠNG 3:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢM SĨNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN QUA
THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH ............................................................................................................ 18
3.1.
Một số kết quả nghiên cứu hệ số giảm sóng ................................................................. 18
NCKH cấp cơ sở 2007

- 2-

Báo cáo tóm tắt

Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

"Surface waves propagation in mangrove forests" của tác giả Massel và các cộng
18
3.1.2.
"Wave transmission in mangrove forests" của các tác giả Schiereck & Booij.19
3.1.3.
"Vai trị chắn sóng và bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn đồng bằng Bắc Bộ Việt
Nam" – Yoshihiro Mazda, Phan Nguyên Hồng và cộng sự. ....................................................20
3.1.4.
"Sự giảm sóng trong rừng ngập mặn có lồi bần ưu thế" - Yoshihiro Mazda và
cộng sự.
20
3.1.5.
"Vai trò của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển và giảm nhẹ thiên tai" –
Phan Nguyên Hồng và cộng sự. ................................................................................................21
3.1.6.
"Bước đầu nghiên cứu khả năng chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão qua một số
kiểu cấu trúc RNM trồng ven biển Hải Phịng" - Vũ Đồn Thái. .............................................21
sự.

3.1.1.

3.2.

Thí nghiệm mơ hình đê biển khi có cây chắn sóng ...................................................... 22

3.2.1.

3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.3.

Thiết kế thí nghiệm ...........................................................................................22
Lựa chọn loại cây làm thí nghiệm.....................................................................22
Các trường hợp thí nghiệm ...............................................................................24
Kết quả thí nghiệm ............................................................................................24

Phân tích kết quả thí nghiệm......................................................................................... 25

3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4.

Ảnh hưởng của rừng ngập mặn tới sự suy giảm chiều cao sóng ......................25
Hệ số suy giảm sóng .........................................................................................26
Ảnh hưởng của chiều dài bãi tới chiều cao sóng ..............................................28
Ảnh hưởng của mực nước tới chiều cao sóng ..................................................28

CHƯƠNG 4:
MỘT SỐ GIẢI PHÁP BẢO VỆ ĐÊ BIỂN BẰNG CÂY CHẮN SÓNG VÀ SỬ
DỤNG BỀN VỮNG HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN ....................................................... 29
4.1.
Những nguyên nhân làm suy thoái rừng ngập mặn ...................................................... 29
4.2.
Một số kiến nghị trong việc sử dụng rừng ngập mặn bảo vệ đê biển ........................... 29
4.2.1.

4.2.2.
4.3.
4.4.

Trồng rừng ngập mặn phòng hộ xung yếu bảo vệ đê biển ...............................29
Khôi phục rừng ngập mặn trong các đầm ni tơm bị thối hố......................30

Các giải pháp nhằm bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam .......... 30
Kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo ....................................................... 31

4.4.1.
4.4.2.

Kết luận .............................................................................................................31
kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo ..............................................................31

TÀI LIỆU THAM KHẢO

NCKH cấp cơ sở 2007

- 3-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

CHƯƠNG 1:
ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ VAI TRÒ CỦA RỪNG
NGẬP MẶN TRONG VIỆC BẢO VỆ ĐÊ BIỂN

1.1. Đặc điểm đê biển Việt nam
Đê biển nước ta không liền tuyến do bị chia cắt bằng nhiều cửa sông lớn nhỏ, các
tuyến đê biển thường nối tiếp với các tuyến đê cửa sông, tổng chiều dài đê cửa sông cũng
gần bằng với chiều dài đê biển. Các tuyến đê biển có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, bảo
vệ tính mạng và tài sản của dân cư ven biển, bảo vệ sản xuất nông nghiệp và một số khu
nuôi trồng thuỷ sản hoặc vùng sản xuất muối. Do tính chất và biên độ thuỷ triều, mức độ
ảnh hưởng của bão hàng năm và hình thái địa hình của từng vùng khác nhau mà sự ra đời
cũng như yêu cầu về quy mơ, kích thước của đê biển cũng khác nhau.
Ở nước ta, phần lớn đê biển được đắp bằng đất, mái được bảo vệ bằng cỏ. Những
đoạn đê biển chịu tác dụng trực tiếp của sóng được lát mái bằng đá hoặc bê tông. Ở các
tuyến đê vùng cửa sông nhân dân trồng các loại cây sú vẹt chắn sóng bảo vệ đê.
Vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình là nơi có địa hình thấp trũng, đây là
vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4m) và nước dâng do bão cũng rất lớn. Để
bảo vệ sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, các tuyến đê biển, đê cửa sơng ở khu vực này
đã được hình thành từ rất sớm và cơ bản được khép kín. Tổng chiều dài các tuyến đê biển
trên 430km. Các tuyến đê biển khu vực này nhìn chung đảm bảo chống được mức nước
triều cao tần suất 5% có gió bão cấp 9. Mặt khác, do tác động thường xuyên của mưa,
bão, sóng lớn nên đến nay hệ thống đê biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình vẫn cịn nhiều
tồn tại.
Vùng ven biển Bắc Trung Bộ là vùng đồng bằng nhỏ hẹp của hệ thống sông Mã,
sông Cả, cũng là một trong những vùng trọng tâm về phát triển kinh tế, địa hình ven biển
thấp trũng và cao dần về phía Tây. Đây là vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên
tai (đặc biệt là bão, áp thấp nhiệt đới), biên độ thuỷ triều nhỏ hơn vùng biển Bắc Bộ,
vùng ven biển đã xuất hiện các cồn cát có thể tận dụng được như đoạn đê ngăn mặn tự
nhiên. Mặc dù đã được đầu tư khôi phục, nâng cấp nhưng tuyến đê biển nhìn chung là
thấp, nhỏ.
Vùng ven biển Trung Trung Bộ là vùng có diện tích nhỏ hẹp, phần lớn các tuyến
đê biển đều ngắn, bị chia cắt bởi các sông, rạch, địa hình đồi cát ven biển. Một số tuyến
bao diện tích canh tác nhỏ hẹp dọc theo đầm phá. Đây là vùng có biên độ thuỷ triều thấp
nhất, thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai. Khác với vùng cửa sông đồng bằng Bắc

Bộ chủ yếu là bồi, các cửa sơng miền Trung có thể thay đổi tuỳ theo tính chất của từng
con lũ, do vậy tuyến đê được đắp theo một tuyến, khơng có tuyến quai đê lấn biển hoặc
tuyến đê dự phòng. Phần lớn các tuyến đê được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát. Một số
tuyến nằm sâu so với cửa sông và đầm phá, đất thân đê là đất sét pha cát. Một số đoạn đê
được bảo vệ 3 mặt hoặc 2 mặt bằng tấm bê tơng để cho lũ tràn qua. Ngồi các đoạn đê
trực tiếp chịu tác động của sóng, gió được xây dựng kè bảo vệ, hầu hết mái đê được bảo
vệ bằng cỏ. Đê vùng cửa sông được bảo vệ bằng cây chắn sóng với các loại cây sú, vẹt,
đước.
Đê biển Nam Trung Bộ ổn định trong điều kiện khí tượng hải văn bình thường.
Với mực nước triều trung bình đến cao khi có gió dưới cấp 7 và khơng có mưa lũ nội
đồng. Tuy nhiên, với mức triều trung bình đến cao gặp gió bão trên cấp 9, đê biển sẽ hư
hỏng, các dạng thường gặp là: Sạt mái đê phía biển dọc theo tuyến đê, đặc biệt là các
NCKH cấp cơ sở 2007

- 4-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

đoạn trực tiếp chịu tác động của sóng gió; Sạt mái đê phía biển và cả phía đồng trong
trường hợp sóng leo đổ vào mái đê ở mức cao. Với mức triều trung bình đến thấp trong
bão với mưa lũ lớn, các dạng hư hỏng phổ biến của đê biển là: Sạt mái đê phía biển do
nước lũ tràn qua đỉnh đê vì tràn và cống khơng đủ khẩu diện tiêu thoát nước lũ; Vỡ nhiều
đoạn hoặc đứt cả tuyến do nước lũ tràn qua đê từ phía đồng ra biển.
Đê biển từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến Kiên Giang có sự khác nhau về cao trình đỉnh đê
giữa các tuyến. Có tuyến chỉ trên +1,0, nhưng có tuyến +4,0 đến +5,0; có tuyến mặt đê
chỉ rộng 1,5 - 2m, những cũng có tuyến rộng 8 - 10m. Về tổng quan thì cao độ đê phía
biển Đơng cao hơn đê phía biển Tây.

Đê biển Nam Bộ từ 1976 đến nay có những ưu điểm như: Kỹ thuật đắp có chắc
chắn hơn, Có kè đá thậm chí có kè bê tơng phía biển để bảo vệ, Có cống ngăn mặn, giữ
ngọt dưới chân đê.
1.2. Đặc điểm gió, bão và sóng trên vùng biển Việt nam
1.2.1. Bão và áp thấp nhiệt đới
Theo số liệu thống kê của Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển, trong 40 năm
(1956 - 1995) có 262 cơn bão và ATNĐ đổ bộ vào Việt Nam, trung bình có
6,55cơn/năm. Mùa bão ở nước ta thơng thường từ tháng VI đến tháng XI, trong đó tập
trung nhiều nhất vào các tháng VIII, IX, X, XI (chiếm 76%). Trong các tháng này trung
bình mỗi tháng đều có trên dưới 1 cơn. Các tháng khác có thể có bão nhưng rất hiếm.
Dọc theo ven bờ biển nước ta, càng đi về phía nam bão càng xuất hiện muộn dần. Khu
vực từ Quảng Ninh đến Thanh Hố mùa bão thơng thường từ tháng VI đến tháng IX,
tháng VIII là tháng có nhiều bão nhất. Khu vực từ Nghệ An đến Thừa Thiên - Huế bão và
ATNĐ phần lớn xuất hiện vào các tháng VIII, IX, X. Trong khi đó ở khu vực Quảng
Nam – Đà Nẵng đến Quảng Ngãi là các tháng IX, X, ở khu vực Bình Định đến Khánh
Hồ là các tháng X, XI. Cịn ở khu vực Bình Thuận, Ninh Thuận phần lớn là các tháng
XI, XII, có thể nói đây là khu vực có bão muộn nhất và tần suất hoạt động của bão lớn
nhất trong cả nước (tháng XII).
Riêng khu vực từ Bà Rịa – Vũng Tàu vào đến Nam Bộ là nơi ít chịu ảnh hưởng
của bão và ATNĐ nhất so với các khu vực khác. Ở đây bão chỉ diễn ra chủ yếu trong hai
tháng X và XI. Tuy nhiên thiệt hại do bão gây ra lại rất lớn.
1.2.2. Mực nước biển và sóng trên vùng biển Việt Nam
Với tần suất bão lớn, hầu như năm nào Việt Nam cũng phải hứng chịu nước dâng
do bão. Nước dâng lớn thường xảy ra tại các vùng miền Trung: Ở dải ven bờ Nghệ An đã
đo được nước dâng bão trên 3,2m; dải ven bờ từ Thừa Thiên Huế trở vào Nam Trung Bộ,
nước dâng đo được thay đổi trong khoảng từ 2,5 – 3m; dải ven biển Nam Bộ có những
đặc thù riêng về đường bờ, hệ thống kênh rạch và rừng ngập mặn, nước dâng cũng đã đo
được từ 1m tới 2,5m.
Khác với nước dâng bão, sóng bão xảy ra trên quy mơ rộng và tác động mạnh kéo
dài trong suốt cả quá trình bão hình thành và phát triển, q trình sóng liên tục phát triển

và tác động trực tiếp trên bề mặt biển, độ cao sóng lớn nhất có thể quan trắc được ở nhiều
vị trí hoạt động khác nhau của bão chứ khơng chỉ riêng vùng sóng đổ. Đối với các vùng
ven bờ do tác động liên tục của nhiều đợt sóng kéo dài, đặc biệt trong điều kiện có bão
các đợt sóng này lại càng được gia tăng về cường độ, dẫn đến tình trạng xói lở đường bờ.
Với các vùng nước nơng, độ cao sóng khi sóng đổ chỉ vào khoảng 3 – 5m.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 5-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Ngồi ra, cần đặc biệt chú ý tới sóng thần, hiện tượng này là tập hợp của một loạt
các sóng dài lớn được sinh ra bởi các hoạt động địa chấn, động đất, trượt lệch các khối
lục địa và hoạt động núi lửa. Về bản chất đó là loại sóng trọng trường trong hệ sóng dài.
1.3. Phân bố địa lý của các quần xã cây ngập mặn vùng ven biển Việt Nam
Dựa vào các yếu tố địa lý, khảo sát thực địa và một phần kết quả ảnh viễn thám,
rừng ngập mặn Việt nam có thể chia ra làm 4 khu vực và 12 tiểu khu (theo Phan Nguyên
Hồng, 1999) như sau:
Khu vực 1: Ven biển Đông bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ sơn
Khu vực 2: Ven biển đồng bằng Bắc bộ, từ mũi Đồ sơn đến mũi Lạch trường
Khu vực 3: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch trường đến mũi Vũng tàu
Khu vực 4: Ven biển Nam bộ, từ mũi Vũng tàu đến mũi Nải – Hà tiên
1.3.1. Khu vực 1: Ven biển Đông bắc
Khu vực 1 có hệ thực vật ngập mặn tương đối phong phú, gồm những lồi chịu
mặn cao, khơng có các lồi ưa nước lợ điển hình, trừ các bãi lầy nằm sâu trong nội địa
như Yên lập và một phần phía nam sơng Bạch đằng do chịu ảnh hưởng mạnh của dịng
chảy.

Đáng chú ý là, những loài phổ biến ở đây như Đâng, Vẹt dù, Trang lại rất ít gặp ở
rừng ngập mặn Nam bộ. Có những lồi chỉ phân bố ở khu vực này như Chọ, Hếp Hải
nam. Ngược lại, nhiều lồi phát triển mạnh ở Nam bộ cả về kích thước và phân bố lại
khơng có mặt ở khu vực 1. Khu vực này được chia làm ba tiểu khu như sau:
1. Tiểu khu 1: từ Móng cái đến Cửa Ông
2. Tiểu khu 2: từ Cửa Ông đến Cửa Lục (dài khoảng 40km)
3. Tiểu khu 3: từ Cửa lục đến mũi Đồ Sơn (dài khoảng 55 km)
1.3.2. Khu vực 2: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ
Khu vực này thuộc tam giác châu hiện đại, nằm trong phạm vi bồi tụ chính của
sơng Hồng và sơng Thái Bình và các phụ lưu. Hình dạng và xu thế phát triển của khu vực
2 khơng đồng nhất do xuất hiện cả q trình bồi tụ và xói lở.
Tác động lớn nhất là chế độ gió. Do nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp
của bão, khơng có các đảo che chắn ngồi, cho nên bão và gió mùa đơng bắc đã gây ra
sóng lớn, làm cho nước biển dâng, trừ phần biển phía bắc được mũi Đồ Sơn che chắn một
phần nên cây ngập mặn có thể tái sinh, cịn phía nam trong điều kiện tự nhiên khơng có
RNM.
Quần xã cây ngập mặn gồm những lồi ưa nước lợ, trong đó lồi ưu thế nhất là
bần chua phân bố ở vùng cửa sông (Kiến Thụy, Tiên Lãng), cây cao 5 - 10m. Dưới tán
của bần là sú và ô rô, tạo thành tầng cây bụi; một số nơi có xen lẫn hai loài sau hoặc phát
triển thành từng đám. Để bảo vệ đê, nhân dân ven biển huyện Thái Thụy, Tiền Hải (Thái
Bình) và huyện Giao Thủy (Nam Định) đã trồng được những dải rừng Trang gần như
thuần loại ở phía ngồi đê. Khu vực này chia làm 2 tiểu khu.
1. Tiểu khu 1: Từ mũi Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 6-

Báo cáo tóm tắt

Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

2. Tiểu khu 2: Từ cửa sông Văn Úc đến cửa Lạch Trường, nằm trong khu vực bồi
tụ của hệ sông Hồng.
1.3.3. Khu vực 3: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng
Tàu
Trừ một phần phía bắc từ Diễn Châu (Nghệ An) trở ra, cịn nói chung bờ biển chạy
song song với dãy Trường Sơn và là một dải đất hẹp. Do địa hình phức tạp, có chỗ núi ăn
ra sát biển (Quảng Bình, Quảng Trị, từ mũi Nạy đến mũi Dinh…) có chỗ tác động của
biển khá nổi bật, tạo nên các cồn cát di động cao to hoặc các vụng, phá.
Do địa hình trống trải sóng lớn, bờ dốc nên nói chung khơng có RNM dọc bờ biển,
trừ các bờ biển hẹp phía Tây các bán đảo nhỏ ở Nam Trung Bộ như bán đảo Cam Ranh,
bán đảo Quy Nhơn. Chỉ ở phía trong các cửa sông, cây ngập mặn mọc tự nhiên, thường
phân bố khơng đều, do ảnh hưởng của địa hình và tác động của cát bay.
Dựa vào đặc điểm địa mạo, thủy văn, có thể chia bờ biển Trung bộ làm 3 tiểu khu:
1.Tiểu khu 1: Từ Lạch Trường đến Mũi Ròn
2. Tiểu khu 2: Từ mũi Ròn đến mũi đèo Hải Vân.
3. Tiểu khu 3: Từ mũi đèo Hải Vẫn đến mũi Vũng Tàu
1.3.4. Khu vực 4: Ven biển Nam Bộ
Nói chung các điều kiện sinh thái ở khu vực 4 thuận lợi cho các thảm thực vật
ngập mặn sinh trưởng và phân bố rộng. Thêm vào đó khu vực này gần các quần đảo
Malaysia và Indônêsia là nơi xuất phát của CNM. Do đó mà thành phần của chúng phong
phú nhất và kích thước cây lớn hơn các khu vực khác ở nước ta.
Có thể chia khu vực 4 thành 4 tiểu khu:
1. Tiểu khu 1: Từ mũi Vũng Tàu đến cửa sơng Sồi Rạp (Ven biển Đơng Nam
Bộ)
2. Tiểu khu 2: Từ cửa sơng Sồi Rạp đến cửa sơng Mỹ Thanh (ven biển đồng
bằng sông Cửu Long).
3.

Tiểu khu 3: Từ cửa sông Mỹ Thanh đến cửa sông Bảy Háp (tây nam bán đảo
Cà Mau)

4. Tiểu khu 4: Từ cửa sông Bảy Háp (mũi Bà Quan) đến mũi Nải – Hà Tiên (bờ
biển phía tây bán đảo Cà Mau).
1.4. Vai trò của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ vùng ven biển
1.4.1. Tác dụng của RNM trong việc giảm nhẹ thiên tai ở một số nước
Tháng 10 năm 1999, một trận bão lớn đã đổ bộ vào bang Orissa (Ấn Độ) làm chết
10.000 người và phá huỷ 3 triệu ngôi nhà, nhưng tại đảo Nasi thuộc huyện Kendrapa nhờ
có RNM bảo vệ nên sức mạnh của bão bị tiêu tan và thiệt hại là không đáng kể.
Trong đợt động đất và sóng thần ngày 26/12/2004 tại đảo Pulau Sempelu của
Indonesia nằm gần tâm ngoài của trận động đất, trong số 60.000 dân làng thì chỉ có 100
người bị chết. Lý do là người dân ở đây đã dự đoán được thảm hoạ sắp xảy ra và họ chạy
lên những vùng đất cao; mặt khác những vùng RNM rộng lớn ở đây đã giảm nhẹ thảm
NCKH cấp cơ sở 2007

- 7-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

hoạ (Primavera 2004). Cũng nhờ có RNM cịn ngun vẹn đã làm giảm tác hại của sóng
thần khi đổ bộ lên đảo Simenlou (Indonesia) nên chỉ có 4 người thiệt mạng (MAP 2005).
Chính vành đai RNM và vỉa san hơ đã làm giảm nhẹ các thiệt hại và bảo vệ hàng
ngàn sinh mạng. Tổ chức “Friend of the Earth” cho rằng, bảo vệ những vùng đệm tự
nhiên như vậy là cách giải quyết duy nhất để bảo vệ dân cư vùng ven biển chống lại sóng
triều và các đe doạ khác trong tương lai (Scheer 2005). Những báo cáo sơ bộ từ các đoàn
khảo sát của IUCN (2005) tại những vùng bị tác động của sóng thần vừa qua cho thấy

những vùng ven biển có RNM rậm, có các vành đai cây phòng hộ như phi lao và các
thảm thực vật trồng khác như dừa, cọ thì thiệt hại về người và tài sản ít hơn rất nhiều so
với những nơi mà các hệ sinh thái ven biển bị suy thối, hoặc chuyển đổi đất sang mục
đích sử dụng khác như ni tơm, xây dựng khu du lịch.
RNM có chức năng chống lại sự tàn phá của sóng thần nhờ hai phương thức vận
hành khác nhau. Thứ nhất, khi năng lượng sóng thần ở mức trung bình, những cây ngập
mặn vẫn có thể đứng vững, bảo vệ hệ sinh thái của chính mình và bảo vệ cộng đồng dân
cư sinh sống đằng sau chúng. Có được như vậy là vì các cây ngập mặn mọc đan xen lẫn
nhau, rễ cây phát triển cả trên và dưới mặt đất cộng với thân và tán lá cây cùng kết hợp
để phân tán sức mạnh của sóng thần. Thứ hai, khi năng lượng sóng thần đủ lớn để có thể
cuốn trơi những cánh RNM thì chúng vẫn có thể hấp thụ nguồn năng lượng khổng lồ của
sóng thần bằng cách hy sinh chính mình để bảo vệ cuộc sống con người. Rễ cây ngập
mặn có khả năng phát triển mạnh mẽ cả về mức độ rậm rạp và sự dàn trải. Khi cây ngập
mặn bị đổ xuống thì rễ cây dưới mặt đất tạo ra một hệ thống dày đặc ngăn cản dòng
nước.
1.4.2. Tác dụng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam
Từ đầu thế kỷ XX, dân cư ở các vùng ven biển phía Bắc đã biết trồng một số loài
cây ngập mặn như trang và bần chua để bảo vệ đê biển và vùng cửa sông. Mặc dù thời kỳ
đó đê chưa được bê tơng hố và kè đá như bây giờ nhưng nhiều đê không bị vỡ khi có
bão vừa (cấp 6 – 8). Đó là nhờ các vành đai rộng lớn RNM chắn sóng, thảm cỏ và dây leo
dày đặc trên mái đê bảo vệ cho đê khơng bị xói lở.
Ở một số địa phương thực hiện nghiêm túc chương trình trồng rừng 327 của chính
phủ thì đê điều, đồng ruộng được bảo vệ tốt. Năm 2000, cơn bão số 4 (Wukong) với sức
gió cấp 10 đổ bộ vào huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh, nhờ các dải RNM trồng ở 9 xã vùng
nước lợ nên hệ thống đê sông Nghèn không bị hư hỏng. Nếu khơng trồng RNM thì đê
Đồng Mơn đã bị vỡ và thị xã Hà Tĩnh đã bị ngập sâu, thiệt hại do cơn bão này gây ra sẽ
rất nặng nề.
Tháng 7 năm 1996, khi cơn bão số 2 (Frankie) với sức gió 103 – 117km/s đổ bộ
vào huyện Thái Thuỵ, tỉnh Thái Bình nhờ có dải RNM nên đê biển và nhiều bờ đầm
khơng bị hư hỏng, trong lúc đó huyện Tiền Hải do phá phần lớn RNM nên các bờ đầm

đều bị xói lở hoặc bị vỡ. Năm 2005, vùng ven biển huyện Thái Thuỵ - Thái Bình tuy
khơng nằm trong tâm bão số 7 (Damrey) nhưng sóng cao ở sông Trà Lý đã làm sạt lở hơn
650m đê nơi khơng có RNM ở thơn Tân Bồi, xã Thái Đơ trong lúc phần lớn tuyến đê có
RNM ở xã này khơng bị xạt lở vì thảm cây dày đặc đã làm giảm đáng kể cường độ sóng.
Ở Thái Thuỵ, có 10,5km đê biển được bảo vệ bởi RNM hầu như không phải sửa chữa, tu
bổ hàng năm kể từ khi RNM trưởng thành, khép tán. Bên cạnh đó, 20,7 km đê cịn lại
thường xun bị sạt lở, xói mịn, hư hỏng nặng sau các mùa mưa bão.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 8-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Qua khảo sát ở một số địa phương có RNM phòng hộ nguyên vẹn như một số xã ở
Đồ Sơn - Hải Phòng, Giao Thuỷ - Nam Định, Hậu Lộc – Thanh Hố thì ở những nơi này
đê biển hầu như không bị sạt lở trong cơn bão số 2, 6, 7 năm 2005.
1.4.3. Vai trò của RNM trong việc bảo vệ đất bồi, chống xói lở, hạn chế xâm
nhập mặn
Rễ cây ngập mặn chằng chịt, đặc biệt là những quần thể thực vật tiên phong mọc
dày đặc có tác dụng làm giảm lưu lượng nước, dòng chảy tạo điều kiện cho trầm tích bồi
tụ nhanh hơn trong các vùng cửa sơng ven biển. Chúng vừa ngăn chặn có hiệu quả hoạt
động cơng phá bờ biển của sóng, đồng thời là vật cản làm cho trầm tích lắng đọng. Ví dụ
như, hàng năm vùng cửa sông Hồng tại Ba Lạt tiến ra biển 60 – 70m, một số xã ở tỉnh
Tiền giang, Bến tre đất bồi ra biển 25÷30m, Trà vinh, Sóc trăng 15÷30m, Bạc liêu, Cà
mau 30÷40m, góp phần làm tăng diện tích đất đai và giảm biên độ sóng, gió khi bão đổ
bộ vào đất liền.
Ở vùng hạ lưu ven biển, cửa sông lớn như hệ thống sông Hồng, sông Cửu Long,

phù sa thường ngưng đọng ở trên lịng sơng và ngồi cửa sơng tạo nên những hịn đảo
nổi. Trong điều kiện thuận lợi thì chỉ sau một thời gian, các loài cây ngập mặn tiên phong
sẽ đến cư trú tạo mơi trường cho nhiều lồi cây đến sau và đất bồi được nâng dần lên như
Cồn Ngạn, Cồn Lu ở Nam Định, Cồn Vành ở Thái Bình, Cồn Ngoài và Cồn Trong ở Tây
Nam mũi Cà Mau.
Những nơi trồng và bảo vệ tốt RNM thì bờ biển và đê khơng bị xói lở hoặc thiệt
hai do thiên tai ở mức rất thấp. Ví dụ: đoạn bờ Bằng La, Đại Hợp (Hải Phịng) trước đây
khơng có RNM thì bị xói lở rất mạnh. Từ khi có các dải RNM phòng hộ do Hội chữ thập
đỏ Nhật Bản hỗ trợ (1997 – 2005) thì khơng những khơng bị xói lở mà trong các cơn bão
lớn năm 2005 đã bảo vệ tồn vẹn đê quốc gia.
Ngồi ra, RNM cịn có tác dụng hạn chế xâm nhập mặn. Khi RNM chưa bị tàn phá
nhiều thì quá trình xâm nhập mặn diễn ra chậm và phạm vi hẹp vì khi triều cao, nước đã
đã lan toả vào trong những khu RNM rộng lớn; hệ thống rễ dày đặc cùng với thân cây đã
làm giảm tốc độ dòng triều, tán cây hạn chế tốc độ gió.
1.4.4. Vai trị của rừng ngập mặn đối với khí hậu và tài ngun thiên nhiên
RNM có tác động đến điều hịa khí hậu trong vùng. Blasco(1975) nghiên cứu khí
hậu và vi khí hậu rừng, đã có nhận xét: Các quần xã rừng ngập mặn là một tác nhân làm
cho khí hậu dịu mát hơn, giảm nhiệt độ tối đa. Trên thế giới có rất nhiều ví dụ điễn hình
về việc mất RNM kéo theo sự thay đổi vi khí hậu của khu vực...sau khi thảm thực vật
khơng cịn thì cường độ bốc hơi nước tăng làm cho độ mặn của nước và đất tăng theo. Có
nơi, sau khi RNM bị phá hủy, tốc độ gió của khu vực tăng lên đột ngột, gây ra hiện tượng
sa mạc hóa do cát di chuyển vùi lấp kênh rạch và đồng ruộng. Mất RNM sẽ ảnh hưởng
đến lượng mưa của tiểu khu vực.
Ngoài ra, RNM là nơi thu hút nhiều loài chim nước và chim di cư, tạo thành các
sân chim lớn với hàng vạn con và dơi quạ. RNM Việt Nam có nhiều lồi chim q hiếm
của thế giới như các lồi cị mỏ thìa, già dẫy, hạc cổ trắng...(Võ Q, 1984).
RNM cịn có những lồi cây q hiếm như cây cóc hồng. Đặc biệt, các chủng vi
sinh vật RNM cịn mang các thơng tin di truyền tồn tại cho đến ngày nay qua đấu tranh
sinh tồn hàng triệu năm. Đó là nguồn gen q cho việc cải thiện các giống vật nuôi và cây
trồng, thuốc chữa bệnh trong tương lai.

NCKH cấp cơ sở 2007

- 9-

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

CHƯƠNG 2:
NGHIÊN CỨU Q TRÌNH SĨNG TÁC ĐỘNG VÀO MÁI
ĐÊ, KÈ KHI CHƯA CÓ CÂY CHẮN SÓNG
2.1. Các phương pháp nghiên cứu sóng biển
Nghiên cứu sóng và các giải pháp bảo vệ bờ biển là vơ cùng quan trọng. Vì thế,
các phương pháp nghiên cứu sau đây đã được sử dụng.
-

Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu bằng mơ hình tốn
Nghiên cứu bằng mơ hình vật lý
Nghiên cứu ngồi thực tế

Các thơng số cơ bản đặc trưng cho một con sóng gồm có chiều cao, chu kỳ và
hướng truyền sóng. Với một phổ sóng gồm tập hợp rất nhiều con sóng ngẫu nhiên như
ngoài thực tế, người ta quan tâm đến chiều cao sóng có ý nghĩa, chu kỳ sóng có ý nghĩa,
các thơng số mà có thể xác định bằng phân tích chuỗi số liệu sóng theo thời gian hoặc
theo phổ sóng. Các nghiên cứu về sóng thường phức tạp và bao trùm nhiều vấn đề khác
nhau, vì vậy trong nghiên cứu cơ bản nói chung và nghiên cứu này nói riêng chúng ta
xem xét tương tác giữa sóng tới với đê biển theo một hướng, đó là hướng vng góc.
Để đánh giá khả năng tiêu hao năng lượng của sóng của rừng ngập mặn, ta có thể

dùng phương pháp đo đạc và phân tích số liệu chiều cao sóng trước và sau khi có rừng
ngập mặn, chiều cao sóng được đo tại các vị trí khác nhau trong rừng dọc theo phương
truyền sóng. Sau khi có số liệu mực nước, có thể tính tốn được các thơng số chiều cao
sóng có ý nghĩa, chiều cao sóng tới, sóng phản xạ. Từ đó đánh giá được mức độ tiêu hao
năng lượng sóng trong rừng ngập mặn.
2.2. Phương pháp xác định các đặc trưng của sóng
Thơng thường, q trình mực nước được đo đạc sau đó sử dụng các phần mềm để
tính các thông số thống kê, chẳng hạn Hs và Tp, Hmo. Có nhiều loại máy đo sóng khác
nhau, một số thiết bị đo trực tiếp bằng nhân công, một số thiết bị đo tự động theo sự lên
xuống của mặt nước, và có loại đo áp lực tại các điểm khác nhau trong lòng chất lỏng và
chuyển đổi sang các đặc trưng sóng.
Trong phịng thí nghiệm, các đầu đo chiều cao sóng (WHM) đã được sử dụng để
phục vụ mục đích đo đạc sóng. Mỗi đầu đo sóng sản sinh ra một điện thế mà giá trị của
nó là thước đo mực nước tức thời dọc theo các đầu dò của nó.
Các đầu đo sóng được nối với bộ xử lý dữ liệu analog bằng các cáp chuyên dụng,
đầu ra của bộ xử lý dữ liệu được nối với card thu thập số liệu ở PC, và chương trình điều
khiển tương ứng (Delft Measure) sẽ thu thập số liệu đo đạc được để ghi vào đĩa cứng
dưới dạng các bản ghi sóng phục vụ việc phân tích tiếp theo.
Sau đó tại các máy tính chuyên xử lý dữ liệu, các phần mềm chuyên dụng (Delft
process hoặc phần mềm chạy trên mơi trường Matlab) sẽ được dùng để phân tích số liệu
đo đạc thô và cho ta các thông số đặc trưng thống kê của sóng và những thơng tin cần
thiết khác.
Các số liệu mực nước được đo đạc với tần số 25Hz, trung bình thời gian đo sóng
trong mỗi thí nghiệm là 30' và bộ số liệu sau mỗi thí nghiệm là 45000 số liệu mực nước
tương ứng với khoảng 1000 con sóng.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 10 -

Báo cáo tóm tắt

Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

2.3. Tác động của sóng tới đê biển khi khơng có rừng ngập mặn
2.3.1. Bão lũ và các tác động tới đê biển Việt Nam
Vùng các tỉnh ven biển phía Bắc nằm trong khu vực có tần suất bão đổ bộ lớn.
Bão đổ bộ trực tiếp vào thường có tốc độ gió mạnh 30 – 40m/s, khi gió giật mạnh có thể
tới hơn 50m/s (61m/s vào tháng IX/1968). Lượng mưa trong bão thường có giá trị lớn
200 – 300 mm, có khi tới 400 – 500 mm gây ngập úng cục bộ. Đặc biệt trong năm 2005
hai cơn bão lớn là bão số 2, bão số 7 đổ bộ vào Hải Phòng đã gây hư hỏng nặng cho một
số tuyến đê.
Bờ biển Hải Phịng có hướng gần như vng góc với hướng di chuyển trung bình
của các cơn bão trong quá trình đổ bộ, do vậy nước dâng cộng với sóng lớn sẽ có sức tàn
phá ghê gớm đối với các cơng trình ven biển, đặc biệt là các tuyến đê biển. Độ cao sóng
lớn nhất đo được tại Hịn Dấu là 3,6m.
Cơn bão số 2 đổ bộ vào các tỉnh ở ven biển Đông Bắc và Đồng bằng Bắc Bộ ngày
1/8/2005 với sức gió cấp 8, cấp 9, cấp 10, có lúc giật cấp 12 kèm theo mưa lớn, thuỷ triều
dâng cao làm cho nhiều tuyến đê hư hỏng nặng như đê Vĩnh Bảo, An Lão, Tiên Lãng
(Hải Phòng), Nghĩa Hưng, Hải Hậu, Giao Thuỷ (Nam Định), Bắc Cửa Lục, Hoành Bồ
(Quảng Ninh). Ở đảo Cát Hải, bão kết hợp triều cường làm nước dâng cao 4,5 ÷ 5m tràn
qua mặt đê, làm cho đê vỡ nhiều đoạn. Tại Đồ Sơn, trên đê biển 1 có đoạn bị sụt sâu đến
2m, trên đê biển 2 đoạn từ km số 6 đến km 1 cũng bị nước biển tràn qua.
Trong tháng 9/2005, hai cơn bão mạnh số 6 và số 7 đã liên tiếp đổ bộ vào miền
Bắc Việt Nam, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Bão số 6 (18 ÷ 19/9/2005)
với sức gió mạnh cấp 8, 9, vùng gần tâm bão đi qua cấp 10, giật trên cấp 10 kèm theo
mưa lớn kết hợp triều cường nên nước biển dâng cao đã làm đổ nhà cửa, gây ngập lụt
nhiều nơi. Nhiều đoạn đê biển ở các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Nghi Lộc - Nghệ An
bị sạt lở nặng. Ở Đồ Sơn - Hải Phòng, nhiều tuyến đê biển bê tông ở đảo Cát Hải bị sạt
lở, thị xã Đồ Sơn bị ngập sâu.

Khi các tuyến đê chưa kịp phục hồi thì sáng ngày 27/9/2005, cơn bão mạnh với
sức gió trên cấp 12 đã đổ bộ vào Nam Định, làm vỡ 3 đoạn đê ở Hải Hậu và sạt lở nhiều
đoạn đê ở Giao Thuỷ, Nghĩa Hưng.
Chiều 27/9/2005, bão số 7 đã phá vỡ 12km đê biển Ninh Phúc, Hậu Lộc và đưa
nước tràn qua các tuyến đê biển các huyện khác buộc hàng vạn dân phải sơ tán. Theo Ban
Chỉ Đạo Phòng chống lụt bão Trung ương, tổng thiệt hại ban đầu về vật chất do bão số 7
gây ra cho các tuyến đê như sau: vỡ 275m đê biển (Hải Phòng 50m, Nam Định 200m,
Thanh Hoá 15m); sạt lở 54.055m (Nam Định 1.250m, Thái Bình 3.500m, Ninh Bình
725m, Thanh Hố 18.850m, Nghệ An 30.000m).
2.3.2. Tình hình xói lở bờ biển ở một số vùng khi khơng có RNM
Vùng ven biển đồng bằng sơng Hồng từ mũi Đồ Sơn đến Lạch Trường (Thanh
Hoá) là nơi bờ biển bị xói lở ở quy mơ lớn nhất (tại Hải Hậu, Nghĩa Hưng, và Hậu Lộc)
với chiều dài 22.750m. Dọc theo bờ biển miền Trung từ Lạch Trường đến đèo Hải Vân
cũng có nhiều đoạn bờ bị xói lở.
Ở một số vùng ven biển Bắc Bộ tình hình xói lở xảy ra khá nghiêm trọng trong
những năm cuối thế kỷ 20. Phần lớn ở những đoạn bờ này do khơng có RNM (Hải Hậu),
hoặc các dải RNM đã bị phá để chuyển đổi sang mục đích kinh tế khác.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 11 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Ở Nam Bộ nói chung và vùng ven biển đồng bằng sơng Cửu Long nói riêng ít khi
bị bão (trừ cơn bão Linda 1997), nhưng gió mùa đơng bắc (gió chướng) kết hợp với triều
cường và dòng triều mạnh đã gây ra xói lở nghiêm trọng ở nhiều địa phương. Tình trạng
xói lở ngày càng tăng, một phần quan trọng là do rừng phịng hộ ven biển và ven sơng

nước lợ bị phá để làm đầm tôm nên khi các thuyền máy có cơng suất lớn hoạt động thì
gây xói lở ở hai bờ, đặc biệt là các đê bao.
2.4. Thí nghiệm mơ hình mái đê khi khơng có cây chắn sóng
2.4.1. Tiêu chuẩn tương tự và mơ hình vật lý
Mơ hình nghiên cứu sự tác động của sóng lên mái đê khi khơng có cây chắn sóng
làm việc trong điều kiện khơng gian, nên thí nghiệm được tiến hành trên mơ hình chính
thái, tổng thể. Vì ảnh hưởng của trọng lực là chủ yếu nên mơ hình được thiết kế theo tiêu
chuẩn Froud (1869).
Đây là mơ hình lịng cứng, đáy máng thí nghiệm bằng thép và đáy bãi thí nghiệm
được chế tạo từ bê tơng. Mơ hình đê biển được chế tạo từ gỗ ép. Sóng được tạo bằng máy
tạo sóng, theo tiêu chuẩn Froude, có các hệ số cơ bản sau:
-

Tỷ lệ hình học:

λ L = 20

-

Tỷ lệ thời gian:

λT =

20

-

Tỷ lệ vận tốc:

λV =

20

(Chọn tỷ lệ mô hình = 1/20)

2.4.2. Cơ sở vật chất kỹ thuật cho nghiên cứu
Các thí nghiệm được tiến hành tại Phịng thí nghiệm Thủy lực Tổng hợp - Đại học
Thủy Lợi - Hà Nội. Sau khi được nâng cấp đầu năm 2007, máng sóng Hà Lan cùng hệ
thống máy tính chun dụng đã trở thành một trong những máng sóng tốt nhất trên thế
giới với khả năng tạo ra sóng ngẫu nhiên với phổ sóng tuỳ ý và hấp thụ tới 97% sóng
phản xạ cùng nhiều tính năng khác.
Phần mềm Delft Generate đã được trang bị cho phịng thí nghiệm sau dự án nâng
cấp máy tạo sóng có khả năng tạo ra sóng ngẫu nhiên (Irregular waves) với các phổ sóng
thơng dụng và phổ biến như Pierson-Moskowitz, Jonswap, TMA, hay các phổ sóng được
định nghĩa bởi người dùng, thêm vào đó là tính năng tạo sóng bậc 2 (second order waves)
và tính tốn hấp thụ sóng phản xạ cũng được tích hợp trong phần mềm.
Thí nghiệm được tiến hành với sóng ngẫu nhiên (Jonswap), bậc 2 (2nd waves)
Phần mềm Test Point, hay Delft Measure, có khả năng điều khiển q trình thu
thập và lưu trữ dữ liệu. Tín hiệu đo đạc từ các đầu đo chiều cao sóng (WHM) và đo vận
tốc (EMF) truyền đến bộ thu thập dữ liệu Analog 8 kênh và truyền vào máy tính qua cáp
dữ liệu và 1 card xử lý. Các dữ liệu này có thể được thu thập với tần số lấy mẫu, hệ số
hiệu chỉnh, độ chính xác, thời đoạn đo đạc và dạng file kết quả khác nhau.
2.4.3. Thiết kế thí nghiệm
Các thí nghiệm đã được tiến hành trên mơ hình vật lý tỷ lệ 1:20 đã được đơn giản
hóa, gồm có đê biển (khơng có cơ đê, có hoặc khơng có tường đỉnh), bãi trước đê, đoạn
chuyển tiếp ra nước sâu. Sơ đồ thí nghiệm đã được bố trí như ở hình 2.9 dưới đây. Mục
đích của thí nghiệm là xem xét ảnh hưởng của các yếu tố: chiều dài bãi nông trước chân
đê, chiều sâu nước, chiều cao sóng.
NCKH cấp cơ sở 2007

- 12 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

WHM5

WHM4

WHM3

WHM2

50cm và 75cm

WHM1
d=50
d=45
d=40

đê biển

sóng tới

phần bãi

phần chuyển tiếp

Trục toạ độ

X

O

Hình 2.9: Bố trí tổng thể các thí nghiệm
-

Mơ hình đê: Đê được chế tạo bằng gỗ theo 2 mơ hình thí nghiệm khác nhau, mơ
hình thứ nhất: đê có chiều cao 50cm, mơ hình thứ hai cao 75cm; mái phía biển
m=3; mái phía đồng m=2; bề rộng đỉnh đê 25cm; khơng có cơ, khơng có tường
đỉnh.

-

Mơ hình bãi: Bãi được chế tạo từ vữa xi măng, theo 2 mơ hình độc lập tương ứng
với các mơ hình đê. Mơ hình 1 dài 6m gọi là bãi ngắn, mơ hình 2 dài 11m gọi là
bãi dài – các từ bãi ngắn và bãi bài ở đây được dùng để phân biệt các trường hợp
thí nghiệm (khơng phải là các khái niệm về bãi), mỗi mơ hình đều gồm 2 phần
chính là phần bãi và phần chuyển tiếp:
o Bãi ngắn: phần bãi dài 3m, chiều cao tính từ đáy máng 22,5cm, độ dốc
bằng 0 (bãi gần như nằm ngang); phần chuyển tiếp dài 3m có chiều cao
biến đổi dần từ 22,5cm đến 0 (độ dốc m =0,075)
o Bãi dài: phần bãi dài 6m, chiều cao tính từ đáy máng 22,5cm, độ dốc bằng
0; phần chuyển tiếp dài 5m có chiều cao biến đổi dần từ 22,5cm đến 0 (độ
dốc m =0,045)

-

Máy tạo sóng đặt cách mơ hình 45m về phía bên phải. Hướng truyền sóng được
chỉ định bằng mũi tên trên hình.

-

Đầu đo sóng số 1 (WHM1) đặt ở vùng nước sâu trước bãi (ngồi vùng chuyển
tiếp). Các đầu đo sóng cịn lại được bố trí với khoảng cách thích hợp tuỳ theo thí
nghiệm với bãi dài hay ngắn và sẽ được trình bày cùng với kết quả đo sóng.

2.4.4. Các trường hợp thí nghiệm
Bảng 2.1 duới đây tổng hợp các điều kiện biên đã được sử dụng cho thí nghiệm: 2
mơ hình bãi là bãi dài (11m) và bãi ngắn (6m); 3 chiều sâu nước tĩnh khác nhau trong
máng (40cm, 45cm, 50cm); 5 chiều cao sóng (5cm, 10cm, 12,5cm, 15cm, 17,5cm). Một
chu kỳ sóng được chọn thí nghiệm là T S =1,8s (tương ứng với T S =8s ngoài thực tế). Khi
đó, chiều dài sóng ở nước sâu trong mơ hình xấp xỉ L S ≈ 5,05m (tương ứng với L S ≈ 100m
ngoài thực tế).

NCKH cấp cơ sở 2007

- 13 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Bảng 2.1: Các trường hợp thí nghiệm với bãi trước đê khơng có rừng
Bãi

NGẮN

Chiều
sâu
nước
(cm)

Chiều
cao
sóng
(cm)

40

10
12,5
15
17,5

Chiều
sâu
nước
(cm)

Bãi

40cm
45cm
50cm

DÀI

Chiều
cao
sóng
(cm)
5
10
12,5
15
17,5

2.5. Kết quả thí nghiệm khi khơng có cây chắn sóng
Bảng 2.2 và 2.3 duới đây tổng hợp kết quả các thí nghiệm trong trường hợp khơng
có rừng ngập mặn trước đê ứng với mơ hình bãi dài và bãi ngắn. Hệ trục toạ độ X được
chọn với điểm bắt đầu (X=0) tại đầu bãi (hết phần chuyển tiếp từ nước sâu), chiều dương
hướng về phía chân đê.
Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm chiều cao sóng MH bãi dài, khơng có rừng (L S ≈ 5,05m)
C.sâu
Thí
Ho
nghiệm nước
số
(cm) (cm)

X
X/Ls
31
32
33
34

35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

40
40
40
40
40
45
45
45
45
45
50
50
50
50
50

5
10

12.5
15
17.5
5
10
12.5
15
17.5
5
10
12.5
15
17.5

Hs(WHM1) Hs(WHM2) Hs(WHM3) Hs(WHM4) Hs(WHM5)

(m)
-7
0.054
0.100
0.120
0.137
0.149
0.055
0.104
0.126
0.145
0.159
0.056
0.104

0.126
0.146
0.163

(m)
1
0.198
0.058
0.094
0.099
0.103
0.107
0.059
0.106
0.117
0.125
0.130
0.060
0.109
0.128
0.142
0.151

(m)
2.5
0.495
0.058
0.085
0.088
0.089

0.091
0.060
0.102
0.106
0.110
0.113
0.061
0.108
0.125
0.135
0.140

(m)
4.0
0.791
0.059
0.080
0.081
0.082
0.086
0.060
0.100
0.102
0.104
0.105
0.061
0.108
0.124
0.130
0.132

(m)
6.0
1.187
0.058
0.077
0.078
0.080
0.083
0.054
0.093
0.097
0.099
0.100
0.049
0.092
0.108
0.117
0.121

Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm chiều cao sóng MH bãi ngắn, khơng có rừng (L S ≈ 5,05m)
C.sâu
Thí
Ho
nghiệm nước
số
(cm) (cm)

X
X/Ls

1
2
3
4

40
40
40
40

10
12.5
15
17.5

NCKH cấp cơ sở 2007

Hs(WHM1) Hs(WHM2) Hs(WHM3) Hs(WHM4) Hs(WHM5)

(m)
-5
0.098
0.121
0.138
0.150

(m)
0.2
0.040
0.106

0.126
0.140
0.149

- 14 -

(m)
1.2
0.237
0.090
0.099
0.104
0.109

(m)
2.2
0.435
0.079
0.086
0.091
0.095

(m)
3.0
0.594
0.031
0.038
0.045
0.051

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

2.6. Phân tích kết quả thí nghiệm
2.6.1. Ảnh hưởng của chiều dài bãi tới chiều cao sóng
Các con sóng trong thí nghiệm có chu kỳ 1,8s và chiều dài xấp xỉ 5m, tương ứng
với sóng có chu kỳ 8s và chiều dài 100m ngoài thực tế. Chiều dài bãi theo phương truyền
sóng trong thí nghiệm lần lượt là 3m và 6m, tương tứng với 60m và 120m ngoài thực tế,
bằng 0,6 ÷ 1,2 lần chiều dài con sóng.
Đồ thị dưới đây minh hoạ sự giảm chiều cao sóng một cách tương đối so với chiều
cao sóng nước sâu (H 0 ) ứng với 2 chiều dài bãi khác nhau. Chiều cao sóng tại khu vực
quá gần chân đê chịu ảnh hưởng của dòng rút, do vậy các đầu đo được bố trí ở một
khoảng cách nhất định từ chân đê. Các đầu đo ở xa đê nhất (WHM1) trong các thí
nghiệm) cho ta giá trị chiều cao sóng có ý nghĩa ở "nước sâu" (H 0 ) một cách gần đúng
với các giả thiết đã nêu trong phần thiết kế thí nghiệm.
Quan hệ Hi/H0 ~ X/Ls cho 2 chiều dài bãi khác nhau
ứng với các chiều cao sóng khác nhau, khơng có rừng

1.1

Hi/H0 (m)

1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5

0.0

0.2

0.4

0.8

0.6

1.0

1.2

X/Ls (m)
H=10cm, bãi ngắn

H=12,5cm, bãi ngắn

H=15cm, bãi ngắn

H=17,5cm, bãi ngắn

H=10cm, bãi dài

H=12,5cm, bãi dài

H=15cm, bãi dài

H=17,5cm, bãi dài

Hình 2.12: Ảnh hưởng của chiều dài bãi tới sự giảm chiều cao sóng
Từ kết quả thí nghiệm có thể thấy rõ ràng với chiều cao sóng tới khả dĩ trong bão
(Hs = 2m ÷ 3,5m) tương ứng với thí nghiệm là H 0 = 10cm ÷ 17,5cm thì bãi dài ln có
tác dụng giảm chiều cao sóng rõ rệt hơn bãi ngắn.
Với bãi tương đối dài, như trong trường hợp này bãi dài hơn 1 lần chiều dài sóng
nước sâu, có thể thấy chiều cao sóng trên bãi giảm dần và hệ số giảm chiều cao sóng
(Hi/H 0 ) tiến tới một giá trị tới hạn. Giá trị này còn phụ thuộc vào quan hệ tương đối giữa
chiều cao sóng và chiều sâu nước trên bãi, nhưng nhìn chung nằm vào khoảng 0,5 ÷ 0,8.
Điều này cũng phù hợp với các công thức kinh nghiệm thường được dùng để ước lượng
chiều cao sóng trong vùng nước nơng. Ngun nhân là do bãi đã tạo ra một vùng nước
nông trước chân đê, và sóng đã bị ảnh hưởng rõ rệt của ma sát đáy trên khu vực này.
2.6.2. Ảnh hưởng của độ sâu nước tới chiều cao sóng
Khi sóng tiến vào vùng nước nơng, chiều cao sóng giảm đi do ma sát đáy và do
ma sát trong lòng khối chất lỏng khi sóng vỡ. Điều này có thể thấy được qua sự giảm
chiều cao sóng rõ rệt trên một trích đoạn của bản ghi sóng ở hình 2.13 dưới đây (thí
NCKH cấp cơ sở 2007

- 15 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

nghiệm số 39 trường hợp bãi dài, khơng có rừng, chiều sâu nước 45cm, chiều cao sóng
15cm, chu kỳ sóng 1,8s).
0.15
Vùng nước sâu
Vùng nước nơng

Mực nước (m)

0.1

0.05

0

-0.05

-0.1
50

55

60

65
t (s)

70

75

80

Hình 2.13: Sự giảm chiều cao sóng do hiệu ứng nước nơng tại khu vực bãi
Quan hệ Hi ~ X với các chiều sâu nước khác nhau
Trường hợp H0=17,5cm, bãi dài, khơng có rừng

0.14

0.16

0.12

0.14

0.10

0.12
0.10

0.08

Hi (m)

Hi (m)

Quan hệ Hi ~ X với các chiều sâu nước khác nhau
Trường hợp H0=12,5cm, bãi dài, khơng có rừng

d=40cm
0.06

0.08
d=40cm

d=45cm

0.06

d=50cm

0.04

0.04
0.02

d=45cm
d=50cm

0.02

0.00

0.00

6

7

8

9

10

11

12

13

X (m )

6

7

8

9

10

11

12

13

X (m )

Hình 2.15: Ảnh hưởng của chiều sâu nước tới sự suy giảm chiều cao sóng
Từ kết quả thí nghiệm thấy rằng: Nước càng nơng thì chiều cao sóng đến trước đê
càng nhỏ (với cùng một chiều cao sóng tới ở nước sâu).
2.6.3. Ảnh hưởng của chiều cao sóng tới sự tiêu tán năng lượng
Một đặc điểm đáng lưu ý từ kết quả thí nghiệm là chiều cao sóng tới (từ vùng

nước sâu) càng lớn thì mức độ giảm sóng khi truyền qua bãi tới chân đê càng nhiều
(H i /H 0 càng nhỏ). Hình 2.16 dưới đây minh hoạ điều này.
Khi chiều cao sóng tương đối nhỏ so với chiều sâu nước (điển hình là trường hợp
H 0 =5cm), sóng chưa bị vỡ trên bãi và chiều cao sóng đo được tại một số vị trí thậm chí
cịn lớn hơn chiều cao sóng tại nước sâu, đó là do hiện tượng nước nơng trên bãi.

NCKH cấp cơ sở 2007

- 16 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam
QUAN HỆ (Hi/Ho) ~ (X/Ls)
Trường hợp bãi dài, khơng có rừng, nước sâu 45cm

1.2

1.2

1.0

1.0

0.8

0.8
Hi/Ho

Hi/Ho

QUAN HỆ (Hi/Ho) ~ (X/Ls)
Trường hợp bãi dài, khơng có rừng, nước sâu 40cm

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

Ho=5cm

Ho=10cm

Ho=12.5cm

Ho=15cm
0.2

Ho=5cm

Ho=10cm

Ho=12.5cm

Ho=15cm

Ho=17.5cm

Ho=17.5cm
0.0

0.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0.0

0.2

0.4

0.6

X/L0

0.8

1.0

1.2

1.4

X/L0

QUAN HỆ (Hi/Ho) ~ (X/Ls)
Trường hợp bãi dài, khơng có rừng, nước sâu 50cm
1.2

1.0

Hi/Ho

0.8

0.6

0.4

Ho=5cm

Ho=10cm

12.5

Ho=15cm

Ho=17.5cm
0.2

0.0
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

X/L0

Hình 2.16: Ảnh hưởng của chiều cao sóng tới sự tiêu tán năng lượng

2.6.4. Hệ số suy giảm sóng
Hệ số suy giảm sóng trên tồn bộ chiều dài bãi theo phương truyền sóng được
định nghĩa như sau:
R=

H0 − Hi
H0

(2 – 1)

Trong đó: H 0 - chiều cao sóng tại nước sâu (WHM1); H i - chiều cao sóng tại cuối bãi
(WHM5).
Kết quả tính tốn hệ số suy giảm chiều cao sóng R được tổng hợp trong bảng 2.4
dưới đây.
Như vậy, vùng nước nông trước chân đê với chiều rộng bãi tương đối lớn so với
chiều dài sóng trong bão, khoảng 100m trở lên, sẽ có tác dụng giảm năng lượng sóng, có
thể lên đến hơn 40% như các thí nghiệm nêu trên (khi chiều dài bãi theo phương truyền
sóng bằng 1,2 lần chiều dài sóng trong bão).
Bên cạnh đó có thể rút ra rằng: năng lượng sóng bị giảm càng nhiều khi
sóng tới càng cao, chiều dài bãi càng lớn, hoặc độ sâu nước càng bé.

NCKH cấp cơ sở 2007

- 17 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Bảng 2.4: Hệ số suy giảm sóng từ kết quả thí nghiệm
TNo.
số

Rừng
-

Chiều sâu
nước

Ho

R

(cm)
40
40
40
40

(cm)
0.1
0.12
0.137
0.149

0.227
0.350
0.412
0.443

32
33
34
35

Bãi
khơng
rừng

36
37
38
39
40

Bãi
khơng
rừng

45
45
45
45
45

0.055
0.104
0.126
0.145

0.159

0.019
0.114
0.232
0.315
0.368

Bãi
khơng
rừng

50
50
50
50
50

0.056
0.104
0.126
0.146
0.163

0.114
0.113
0.139
0.201
0.258

41
42
43
44
45

CHƯƠNG 3:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢM SĨNG CỦA RỪNG NGẬP
MẶN QUA THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH
3.1. Một số kết quả nghiên cứu hệ số giảm sóng
3.1.1. "Surface waves propagation in mangrove forests" của tác giả Massel
và các cộng sự.
Nghiên cứu này của Massel và các cộng sự gồm hai phần chính: đo đạc thực địa
tại khu vực rừng ngập mặn Cần Giờ và mơ phỏng q trình sóng truyền qua rừng ngập
mặn bằng các mơ hình tốn. Kết quả sự tiêu hao năng lượng khi sóng truyền qua rừng
ngập mặn được thể hiện ở hình 3.3 dưới đây.

Hình 3.3: Sự tiêu hao năng lượng sóng khi có rừng với các độ dày khác nhau
(Massel và cộng sự, 2007)
NCKH cấp cơ sở 2007

- 18 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Đường cong phía trên tương ứng với trường hợp rừng ngập mặn có mật độ thấp, và
đường cong phía dưới tương ứng trường hợp rừng ngập mặn có mật độ cao (rừng dày).

Trục tung thể hiện năng lượng sóng tiêu chuẩn hố (bằng tỷ số giữa năng lượng sóng tính
tốn tại vị trí đang xét chia cho năng lượng sóng trước khi truyền qua rừng).
3.1.2. "Wave transmission in mangrove forests" của các tác giả Schiereck
& Booij.
Mục đích chính của nghiên cứu này là khám phá khả năng sử dụng các mơ hình
tốn cho nghiên cứu sự giảm sóng qua thảm thực vật nói chung và rừng ngập mặn nói
riêng. Bên cạnh đó, các tác giả cũng nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các rừng ngập
mặn với sự tiêu hao sóng.
Trong tính tốn hệ số triết giảm của sóng gió (K) khi truyền qua rừng ngập mặn,
hệ số này là một hàm số của hệ số sức cản (Cf). Trong đó K = H i /H 0 , với H 0 là chiều cao
sóng có ý nghĩa tại nước sâu, H i là chiều cao sóng có ý nghĩa tính tốn sau khi truyền qua
dải rừng rộng 100m. Kết quả tính tốn với các hệ số cản khác nhau thể hiện trên hình 3.5
dưới đây.

Hình 3.5: Hệ số giảm sóng như một hàm số của Hệ số sức cản
Hình 3.7 dưới đây minh họa kết quả hệ số giảm sóng cho dải rừng rộng 100m và
chiều cao sóng có ý nghĩa H S =0.4*d, trong đó d là độ sâu nước. 3 mật độ rừng khác nhau
đã được xem xét: Rừng thưa (ứng với đường cong trên cùng), rừng dày (ứng với đường
nét chấm dưới cùng), và rừng với mật độ trung bình (đường cong cịn lại).
Sau đây là các kết luận chính được rút ra từ nghiên cứu này:
-

Bộ rễ của các cây đước, đước đôi, mấn trắng, mấn quăn (mắm) có tác dụng giảm
sóng lớn hơn nhiều so với thân cành. Điều này đồng nghĩa với việc hiệu quả giảm
sóng sẽ giảm khi độ sâu nước tăng.

-

Chu kỳ sóng có ảnh hưởng nhỏ tới sự triết giảm sóng.

-

Với vùng nước có chiều sâu nhỏ hơn 1m, sóng tiêu tán khoảng 50% trong rừng
ngập mặn với bề rộng 100m. Vận tốc quỹ đạo sẽ giảm với cùng một tỷ lệ, cho thấy
các điều kiện cho sự bồi lắng được tạo ra tốt hơn nhiều.

- Với các vùng nước sâu hơn, sóng tiêu tán khoảng 20 ÷ 30%. Ảnh hưởng của các
cây ngập mặn như các đập phá sóng tự nhiên trong thời kỳ nước dâng vì vậy bị hạn chế
hơn.

NCKH cấp cơ sở 2007

- 19 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Hình 3.7: Hệ số giảm sóng cho dải rừng rộng 100m, H s = 0,4*d
3.1.3. "Vai trị chắn sóng và bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn đồng bằng
Bắc Bộ Việt Nam" – Yoshihiro Mazda, Phan Nguyên Hồng và cộng sự.
Yoshihiro Mazda, Phan Nguyên Hồng và cộng sự đã tiến hành các nghiên cứu của
mình trong khu rừng viền ven biển hai xã Thuỵ Hải và Thuỵ Trường thuộc huyện Thái
Thuỵ, tỉnh Thái Bình, nằm trong vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ, Việt Nam.
Nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng, rừng trang trồng ở khu vực ven biển xã Thuỵ
Hải có tác động đáng kể trong việc giảm tác động của sóng lừng có chu kỳ sóng từ 5 ÷ 8
giây và do đó đóng vai trị quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển. Dải rừng ngập mặn 6
tuổi với chiều rộng 1,5km có thể giảm độ cao sóng từ 1m ở ngồi khơi cịn 0,05m khi vào
tới bờ. Do mật độ cây ngập mặn phân bố đều trong toàn bộ độ sâu vùng nước nên hiệu

quả giảm sóng hầu như khơng đổi cho dù độ sâu mực nước có tăng lên. Các tác giả cho
rằng cần tiến hành nhiều nghiên cứu hơn nữa để định lượng sự phụ thuộc của hiệu quả
giảm sóng vào độ sâu mực nước, chu kỳ sóng, độ cao sóng, lồi ngập mặn và khoảng
cách giữa các cây ngập mặn.
3.1.4. "Sự giảm sóng trong rừng ngập mặn có lồi bần ưu thế" - Yoshihiro
Mazda và cộng sự.
Nghiên cứu này đã phân tích định lượng những đặc điểm giảm sóng của lồi bần
chua dựa trên quan sát thực địa. Địa điểm nghiên cứu là bờ biển dọc xã Vinh Quang,
huyện Tiên Lãng, thành phố Hải Phòng, gồm những bãi triều rộng được phù sa sơng Thái
Bình bồi đắp, trải dài tới 10km.
Trong nghiên cứu này, hệ số suy giảm độ cao sóng trên một chiều dài đơn vị theo
hướng truyền sóng được định nghĩa như sau:
r=

∆H 1
H ∆x

(3 – 1)

trong đó: H - chiều cao sóng lớn tại 1 trạm ven biển bất kỳ; ∆H - lượng giảm chiều cao
sóng ở trạm ven bờ; ∆x - khoảng cách từ trạm ven bờ dọc theo trục x, theo hướng sóng
truyền.
Các kết luận về các đặc điểm giảm sóng phụ thuộc vào cấu trúc thẳng đứng của
thảm thực vật ngập mặn được phân tích như sau:
NCKH cấp cơ sở 2007

- 20 -

Báo cáo tóm tắt

Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Hệ số suy giảm của sóng biển ở vùng này thay đổi lớn theo giai đoạn triều do cấu
trúc thẳng đứng điển hình của cây bần. Trong khu vực có RNM, hệ số r giao động từ
0,001 đến 0,004 khi độ cao sóng tăng từ 0,12m đến 0,16m. Đặc điểm này ngược với tác
động do ma sát đáy. Ở vùng nước nơng, vì rễ hơ hấp của cây bần thon dần hướng lên
trên, tác động của lực kéo của những rễ này đối với việc giảm sóng giảm nhiều khi mực
nước tăng, do vậy hệ số suy giảm sóng giảm đáng kể. Mặt khác, khi mực nước đạt đến độ
cao của tán lá và cành rậm rạp của những cây ngập mặn này thì hệ số suy giảm sóng lại
tăng theo mực nước tăng. Hơn nữa, tại mực nước cao này thì hệ số suy giảm phụ thuộc
lớn vào chiều cao sóng. Thực tế này cho thấy tán lá cây, thảm cây ngập mặn rậm rạp có
tác động lớn đến sự phân tán năng lượng sóng, đặc biệt trong các cơn bão và siêu bão,
hiện tượng thường xuyên xảy ra ở khu vực này.
3.1.5. "Vai trò của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển và giảm nhẹ
thiên tai" – Phan Nguyên Hồng và cộng sự.
Các tác giả đã trình bày một số kết quả bước đầu nghiên cứu khả năng giảm cường
độ sóng của rừng ngập mặn. Hai dải rừng được xem xét là rừng bần ở Vinh Quang (Tiên
Lãng, Hải Phòng) và rừng trang ở Bàng La (Đồ Sơn, Hải Phòng).
Các dải rừng bần chua thuần loại ở khu vực Cống Rộc, xã Vinh Quang trồng năm
1995, có chiều rộng vào thời điểm nghiên cứu (2005) khoảng 920m, chiều cao trung bình
của cây là 8÷9m, đường kính (tại vị trí 1,3m) là 15÷18cm. Thời gian đo sóng từ 11h15'
đến 15h45' ngày 17/8/2005. Kết quả đo độ cao sóng cho thấy: Lúc triều cao nhất kết hợp
với gió đúng hướng vào RNM, độ cao sóng trung bình tại vùng nước nông cách rừng
180m là 0,43m, sau chân rừng bần có độ rộng 920m thì độ cao sóng đã giảm xuống còn
6,8cm. Độ cao và hệ số suy giảm độ cao qua mỗi đoạn rừng là: Sau 100m đầu độ cao còn
0,39m hệ số suy giảm là 31%, sau 300m còn 0,19m và 57%, sau 920m còn 6,8cm và
84%.
Rừng trang ở Bàng La, Đồ Sơn - Hải Phòng được trồng từ năm 1997, đến 1999
trồng xen bần chua với mật độ thưa. Tại thời điểm nghiên cứu, chiều cao trung bình của

trang là 1,72m (5 tuổi) và 1,95m (6 tuổi), bần chua là 3,8m, chiều rộng dải rừng khoảng
350m. Thời gian đo sóng từ 11h15' đến 15h45' ngày 17/8/2005. Kết quả tính tốn và
phân tích cho thấy: Lúc triều cao nhất kết hợp với gió đúng hướng, độ cao sóng trung
bình tại vùng nước nơng cách rừng 150m là 0,42m, sau chân rừng trang có độ rộng 650m
thì độ cao sóng đã giảm xuống chỉ cịn 2,5cm. Độ cao và hệ số suy giảm độ cao sóng
trung bình qua mỗi đoạn rừng là: Sau 150m đầu độ cao còn 0,195m và hệ số suy giảm là
53,7%, sau 250m còn 9,4cm và 77,7%, sau 350m còn 5,4cm và 87,4%, sau 450m còn
4,9cm và 88,4%, sau 550m còn 4,3cm và 89,9%, sau 650m còn 5cm và 94,1%.
3.1.6. "Bước đầu nghiên cứu khả năng chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong
bão qua một số kiểu cấu trúc RNM trồng ven biển Hải Phịng" - Vũ
Đồn Thái.
Cũng với đối tượng là rừng trang (tại Bàng La) và rừng Bần (tại Vinh Quang) Hải
Phòng như nghiên cứu của Phan Nguyên Hồng và cộng sự trên đây, tác giả Vũ Đoàn
Thái đã nghiên cứu chi tiết hơn về cấu trúc rừng và kết quả đo đạc sóng và tính tốn hệ số
suy giảm độ cao sóng trong bão.

NCKH cấp cơ sở 2007

- 21 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Rừng trang độ tuổi 5÷6 tuổi ở dải rừng rộng 650m có trồng xen một số ít bần chua
tại xã Bàng La. Rừng bần chua thuần loại 8 và 9 tuổi ở dải rừng có độ rộng 920m và rừng
bần chua thuần loại rộng 650m tại xã Vinh Quang.
Ba cơn bão số 2 (ngày 31/7/2005), số 6 (ngày 18/9/2005), và số 7 (27 và
28/9/2005) đổ bộ vào vùng ven biển Hải Phịng, với độ cao sóng lớn nhất ngồi khơi

tương ứng là 4,26m; 3,4m; và 4,18m; Mực nước cao nhất tương ứng là 4,26m; 4,0m; và
4,18m (Trạm Hòn Dáu).
Kết quả đo đạc và tính tốn tại hai khu vực trên cho thấy rừng ngập mặn có tác
dụng làm giảm đáng kể độ cao sóng trong bão. Trong cơn bão số 7 (28/9/2005), đối với
rừng trang có độ rộng 650m ở Bàng La, rừng bần 8 ÷9 tuổi có độ rộng 920m và 650m, độ
cao sóng sau rừng giảm từ 77 ÷ 88%. Mức độ giảm sóng trong bão khi qua rừng vào bờ
phụ thuộc vào kiểu cấu trúc - loại rừng ngập mặn và hướng sóng truyền. Đối với rừng
trang, hệ số suy giảm sóng cao hơn so với rừng bần (rừng trang giảm từ 80 ÷ 88%, rừng
bần giảm từ 77 ÷ 81%).
3.2. Thí nghiệm mơ hình đê biển khi có cây chắn sóng
3.2.1. Thiết kế thí nghiệm
Các thí nghiệm đã được tiến hành theo sơ đồ như ở hình 3.10 dưới đây. Các thơng
số của sóng và vị trí đặt kim đo đúng như khi thí nghiệm khơng có rừng với các trường
hợp bãi khác nhau nhằm mục đích so sánh kết quả thí nghiệm.
WHM5

WHM4

WHM3

WHM2

60cm và 75cm

WHM1
d=50
d=45
d=40

đê biển

sóng tới

phần bãi
X

phần chuyển tiếp

Trục toạ độ
O

Hình 3.10: Bố trí tổng thể các thí nghiệm
-

Mơ hình đê và bãi: gồm có hai mơ hình đê và bãi như trong các thí nghiệm ở
chương 2 (trường hợp khơng có rừng);

-

Mơ hình rừng: có hai mơ hình với hai mật độ khác nhau;
o Rừng dày: các cây chắn sóng được trồng theo hàng với khoảng cách giữa
các cây là 20cm, các hàng cách nhau 10cm trên suốt bề rộng máng và trải
dài từ vị trí cách chân đê 20cm tới phần chuyển tiếp ra nước sâu.
o Rừng thưa: khoảng cách giữa các cây và các hàng là 20x20cm.

3.2.2. Lựa chọn loại cây làm thí nghiệm
Cơ sở của việc mơ phỏng: Để phục vụ cho cơng tác thiết kế mơ hình, các chuyến
đi thực địa tại ba tỉnh Hải Phòng, Nam Định và Thái Bình đã được thực hiện. Các thành
NCKH cấp cơ sở 2007

- 22 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

viên thực hiện đề tài đã làm việc với Chi cục đê điều và Phòng chống lụt bão của hai tỉnh
là Hải Phòng và Nam Định, đi khảo sát các tuyến đê biển của ba tỉnh và một số khu vực
có rừng ngập mặn, tiến hành đo đạc và lấy số liệu về các đặc trưng của rừng ngập mặn và
bãi trước đê tại các tỉnh này, thu thập số liệu về các mặt cắt ngang của đê và tình hình
nước dâng do bão.
Theo Wolanski và cộng sự (2001), mỗi lồi cây ngập mặn có hình dáng thân, rễ
trống, rễ hô hấp đặc trưng, với hệ số cản khác nhau và do đó có hiệu quả giảm sóng khác
nhau. Kết quả tính tốn mơ hình hay thí nghiệm với lồi này khơng thể áp dụng cho lồi
khác, cũng như mỗi điều kiện thí nghiệm cho một vùng miền có các đặc trưng khác nhau.
Trong phạm vi của nghiên cứu này, nhằm mơ tả một cách định tính và bước đầu
định lượng q trình tiêu tán năng lượng của sóng qua các loại rừng ngập mặn khác nhau,
loại cây được chọn để thí nghiệm là cành ngâu với hình thức thân cành và tán lá tương
đối phù hợp cho việc mô hình hố rừng các cây họ bần có độ tuổi khoảng 4 - 5 tuổi.
Tuy nhiên cần lưu ý rằng độ dày của rừng tự nhiên trưởng thành với độ tuổi trên
ngoài thực tế lớn hơn nhiều so với rừng mơ hình trong máng thí nghiệm, đặc biệt là ở
phần gốc. Phương pháp mơ hình rừng ngập mặn như trên có ưu điểm là mơ phỏng tương
đối tốt tương tác giữa cây chắn sóng và sóng biển trong điều kiện bão, do nước biển dâng
cao nên sóng tương tác với phần thân cành và tán lá là chủ yếu.
Các cành lá được chọn lọc với số lượng lớn và gắn vào nền của bãi trên mơ hình,
sau đó thí nghiệm được thực hiện khi các cành cây còn tươi và được trồng theo khoảng
cách thiết kế. Chiều dài chuẩn cho một cành là 25cm, bề rộng tán lá nhìn trên mặt bằng
xấp xỉ 20x10 cm2, kích thước lá bé với chiều dài mỗi lá xấp xỉ 0,5 - 1 cm, tương đối phù
hợp với tỷ lệ mơ hình đã chọn.

Đây là loại cành lá có độ dẻo và đàn hồi tương đối tốt, chống chịu được sóng thí
nghiệm trong khoảng thời gian 2 - 3 ngày liên tục mà không có biến đổi đáng kể về kết
cấu và hình dạng thân, cành, lá. Đây là đặc điểm quan trọng đảm bảo cho các thí nghiệm
với điều kiện biên thuỷ lực phong phú đa dạng có thể được hồn thành và tin cậy hơn.
Quá thời gian trên, do ngâm nước lâu và tác động của sóng mạnh, các lá bắt đầu rụng
nhiều, mơ hình cây sẽ được thay bằng một loạt mới. Trong mỗi loạt thí nghiệm chỉ sử
dụng một bộ cây để đảm bảo tính nhất quán và tạo điều kiện cho phân tích, so sánh kết
quả thí nghiệm.
Tuỳ theo các thông số của vùng bãi trước đê nơi cây ngập mặn sinh trưởng (độ
dốc bãi, chiều rộng bãi, rừng, đoạn chuyển tiếp từ nước sâu vào nước nông), mực nước
tại thời điểm xem xét (có tính đến đóng góp của thuỷ triều và nước dâng do bão), và đặc
trưng của sóng tới (chiều cao sóng, chu kỳ, chiều dài) mà tương tác giữa rừng ngập mặn
và sóng được xem xét một cách khác nhau. Do vậy cũng như nhiều nghiên cứu đã được
tiến hành, rất khó để có thể mơ hình hố một cách chính xác tồn bộ cấu trúc rừng trong
thí nghiệm này.
Trong khn khổ một nghiên cứu cấp cơ sở, một số giả thiết đã được áp dụng để
đơn giản hoá bài toán cho vấn đề cần nghiên cứu như coi vùng trước bãi là vùng nước
sâu (chiều cao sóng giảm khơng đáng kể, khoảng 2 ÷ 5%, khi truyền từ máy tạo sóng tới
trước vùng chuyển tiếp vào bãi); bãi phẳng (m = 0); trong mỗi thí nghiệm mực nước
trung bình khơng đổi; mơ phỏng rừng ngập mặn bằng cành cây ngâu (không mô phỏng
được khu vực có sức cản cao ở gần đáy)... Tuy nhiên do mực nước thí nghiệm được chọn
NCKH cấp cơ sở 2007

- 23 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

thường là cao (tương ứng với trường hợp nguy hiểm ngoài thực tế với nước dâng do bão
và thuỷ triều) nên tương tác giữa phần thân cành và tán lá với sóng biển đóng vai trị
quan trọng trong việc tiêu tán năng lượng của sóng.
3.2.3. Các trường hợp thí nghiệm
Bảng 3.1 duới đây tổng hợp các điều kiện biên đã được sử dụng cho thí nghiệm: 3
trường hợp mơ hình rừng ngập mặn: có rừng dày (20x10cm), có rừng thưa (20x20cm), và
khơng có rừng; 3 chiều sâu nước khác nhau trong máng (40cm, 45cm, 50cm); 5 chiều cao
sóng (5cm, 10cm, 12,5cm, 15cm, 17,5cm). Một chu kỳ sóng được chọn thí nghiệm là
T m =1,8s (tương ứng với T n = 8s ngồi thực tế). Khi đó, chiều dài sóng ở nước sâu trong
mơ hình xấp xỉ L S ≈ 5,05m (tương ứng với L S ≈ 100m ngoài thực tế).
Bảng 3.1: Các trường hợp thí nghiệm với bãi trước đê có rừng
Bãi

Rừng
k/c (cm)

NGẮN

DÀI

Dày
(20x10)
Thưa
(20x20)

Dày
(20x10)

Chiều
sâu

nước
(cm)

Chiều
cao
sóng
(cm)

40cm

10
12,5
15
17,5

40cm
45cm
50cm

5
10
12,5
15
17,5

Bãi

Rừng
k/c (cm)

NGẮN

DÀI

Dày
(20x10)

Thưa
(20x20)

Chiều
sâu
nước
(cm)

Chiều
cao
sóng
(cm)

45cm

10
12,5
15
17,5

40cm
45cm
50cm

5
10
12,5
15
17,5

3.2.4. Kết quả thí nghiệm
Bảng 3.2 và 3.3 duới đây tổng hợp kết quả các thí nghiệm trong trường hợp có
rừng ngập mặn trước đê ứng với mơ hình bãi ngắn và bãi dài. Hệ trục toạ độ X được chọn
với điểm bắt đầu (X=0) tại đầu bãi (hết phần chuyển tiếp từ nước sâu), chiều dương
hướng về phía chân đê. Đầu đo WHM1 đặt cách điểm cuối của phần chuyển tiếp là 2m về
phía máy tạo sóng.
Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm mơ hình bãi ngắn, có rừng (L S ≈ 5,05m)
Ch.sâu
Thí
Ho Hs(WHM1) Hs(WHM2) Hs(WHM3) Hs(WHM4) Hs(WHM5)
nghiệm nước
số
(cm) (cm)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
X
-5
0.2
1.2
2.2

3.0
X/Ls
0.040
0.237
0.435
0.594
5
40
10
0.096
0.087
0.059
0.030
0.012
6
40
12.5
0.119
0.097
0.067
0.033
0.038
7
40
15
0.136
0.108
0.073
0.036
0.041

8
40
17.5
0.148
0.113
0.078
0.038
0.044
12
45
10
0.097
0.089
0.071
0.038
0.038
13
45
12.5
0.121
0.112
0.085
0.044
0.046
14
45
15
0.141
0.131
0.094

0.051
0.053
15
45
17.5
0.155
0.146
0.100
0.053
0.058

NCKH cấp cơ sở 2007

- 24 -

Báo cáo tóm tắt


Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ đê biển Việt Nam

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm mơ hình bãi dài, có rừng (L S ≈ 5,05m)
Ch.sâu
Thí
Ho Hs(WHM1) Hs(WHM2) Hs(WHM3) Hs(WHM4) Hs(WHM5)
nghiệm nước
số
(cm) (cm)
(m)
(m)
(m)

(m)
(m)
X
-7
1
2.5
4.0
6.0
X/Ls
0.198
0.495
0.791
1.187
1
40
10
0.096
0.055
0.037
0.024
0.021
2
40
12.5
0.118
0.061
0.041
0.027
0.023
3

40
15
0.135
0.065
0.043
0.029
0.025
4
40
17.5
0.148
0.072
0.046
0.033
0.030
5
40
5
0.047
0.039
0.024
0.017
0.014
6
45
5
0.048
0.036
0.022
0.024

0.013
7
45
10
0.096
0.067
0.038
0.024
0.021
8
45
12.5
0.120
0.078
0.046
0.028
0.023
9
45
15
0.140
0.081
0.052
0.036
0.026
10
45
17.5
0.155
0.088

0.055
0.035
0.029
11
50
5
0.048
0.036
0.029
0.017
0.013
12
50
10
0.096
0.069
0.056
0.032
0.021
13
50
12.5
0.119
0.087
0.068
0.040
0.027
14
50
15

0.141
0.104
0.072
0.050
0.032
15
50
17.5
0.158
0.115
0.077
0.056
0.036
16
40
5
0.049
0.043
0.035
0.032
0.027
17
40
10
0.097
0.071
0.056
0.045
0.040
18

40
12.5
0.119
0.078
0.062
0.049
0.047
19
40
15
0.137
0.084
0.065
0.051
0.052
20
40
17.5
0.149
0.089
0.069
0.054
0.056
21
45
5
0.049
0.045
0.035
0.030

0.026
22
45
10
0.097
0.086
0.064
0.058
0.046
23
45
12.5
0.120
0.099
0.072
0.068
0.054
24
45
15
0.140
0.106
0.078
0.073
0.055
25
45
17.5
0.155
0.111

0.082
0.075
0.060
26
50
5
0.049
0.047
0.038
0.037
0.027
27
50
10
0.096
0.094
0.072
0.076
0.052
28
50
12.5
0.120
0.116
0.087
0.085
0.065
29
50
15

0.141
0.124
0.099
0.097
0.073
30
50
17.5
0.159
0.132
0.107
0.104
0.079

3.3. Phân tích kết quả thí nghiệm
Ảnh hưởng của RNM tới chiều cao sóng trên bãi trước đê được phân tích và tổng
hợp trong các mục dưới đây. Trong các thí nghiệm chiều cao của bãi tính từ đáy máng là
22,5cm, do đó chiều sâu nước thực tế trên bãi trong các trường hợp thí nghiệm lần lượt là
17,5cm; 22,5cm; 27,5cm. Kết quả thí nghiệm trong phần này được so sánh với kết quả thí
nghiệm trong trường hợp khơng có cây chắn sóng trước đê.
3.3.1. Ảnh hưởng của rừng ngập mặn tới sự suy giảm chiều cao sóng
Như đã trình bày ở phần kết quả thí nghiệm trong trường hợp khơng có rừng,
chiều cao sóng tại vị trí gần chân đê (ứng với bãi dài) có thể giảm từ 10 đến 40% chiều
cao sóng ban đầu tại nước sâu. Tuy nhiên trong trường hợp có sự hiện diện của rừng ngập
mặn với mật độ thưa, chiều cao sóng có thể giảm 35 ÷ 55%, và với rừng có mật độ dày,
sóng giảm từ 70% tới hơn 80%. Điều này cho thấy hiệu quả giảm sóng của một dải rừng
NCKH cấp cơ sở 2007

- 25 -

Báo cáo tóm tắt