NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRỒNG CÂY NGẬP MẶN BẢO VỆ ĐÊ BIỂN 5, HUYỆN TIỀN HẢI, TỈNH THÁI BÌNH

Bài báo này trình bày khái quát các giải pháp giảm sóng, ổn định bãi; phân tích lựa chọn loài cây và tiêu chuẩn CNM phù hợp với điều kiện bãi triều tại khu vực nghiên cứu.. Nội dung trìn

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRỒNG CÂY NGẬP MẶN

BẢO VỆ ĐÊ BIỂN 5, HUYỆN TIỀN HẢI, TỈNH THÁI BÌNH

PGS.TS Trịnh Văn Hạnh, TS Phạm Minh Cương, Ths Lê Ng ọc Cương, Ths Kiều Văn Hồng, Ths Trần Thị Lợi và cs

Viện Sinh thái và Bảo vệ công trình

Tóm t ắt:

Việc trồng cây ngập mặn ven biển ở nước ta tại những vùng có sóng lớn, thể nền không

ổn định và kém dinh dưỡng gặp rất nhiều khó khăn Trong khuôn khổ dự án "Hoàn thiện công nghệ ươm giống và trồng cây bần chua ngập mặn chắn sóng bảo vệ đê biển, góp

phần cải thiện môi trường sinh thái ven biển ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và Bắc miền Trung", chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu xây dựng mô hình trồng cây ngập mặn (CNM)

chắn sóng bảo vệ đê biển 5 đoạn từ K14+125 đến K14+800 thuộc xã Nam Thịnh, huyện

Tiền Hải, tỉnh Thái Bình Bài báo này trình bày khái quát các giải pháp giảm sóng, ổn định bãi; phân tích lựa chọn loài cây và tiêu chuẩn CNM phù hợp với điều kiện bãi triều

tại khu vực nghiên cứu

Từ khóa: Cây ngập mặn, thể nền, hàng rào giảm sóng, tiêu chuẩn cây đem trồng, hố đào

cải tạo

Summary:

There are many difficulties in planting mangrove in Vietnam, particularly in harsh condition such as high wave and poor nutrient areas In the framework of project

“Develop planting mangrove technology in order to reduce wave, protect seadyke, contribute to improving ecological environment in North and northern Center areas” we have built a planting mangrove model at No 5 sea dyke (from K14+125 to K14+800) in Nam Thinh commune, Tien Hai district, Thai Binh province This paper presents some results of wave-reduced measures, beach stabilization, selecting suitable species and standard plants based on study area conditions

Key words: mangrove, alluvial ground, wave reduced fence, standard plant, holes

1 Đặt vấn đề

Từ kết quả của đề tài Nghiên cứu cấp Bộ: “Nghiên cứu giải pháp trồng cây ngập mặn

chắn sóng bảo vệ đê biển Thanh Hóa và Ninh Bình” đã được Hội đồng nghiệm thu cấp

Bộ kiến nghị cho thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm Mô hình thử nghiệm được chọn là khu vực bãi triều trước đê biển 5 đoạn từ K14+125 đến K14+800, xã Nam Thịnh, huyện

Tiền Hải, tỉnh Thái Bình có điều kiện bãi phức tạp, thể nền nghèo dinh dưỡng, sóng lớn

Để bảo vệ cho tuyến đê này địa phương đã phải đầu tư xây dựng hệ thống mỏ hàn và

trồng CNM để bảo vệ đê, mặc dù đã trồng cây nhiều lần nhưng không thành công và đê

biển vẫn bị sóng gió đe dọa

Nội dung trình bày trong bài báo này là những dẫn liệu nghiên cứu ban đầu trong năm

2013 về việc xây dựng mô hình trồng cây ngập mặn trong điều kiện sóng lớn, cao trình

nền bãi không ổn định, bãi nghèo phù sa Hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật đang được

tiếp tục được theo dõi, đánh giá để điều chỉnh, hoàn thiện trong các năm tiếp theo Việc hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật này sẽ có phạm vi ứng dụng rất lớn trong việc mở rộng

diện tích trồng CNM bảo vệ đê biển, bờ biển ở các địa phương ven biển nước ta

2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp khảo sát địa hình

Sử dụng máy toàn đạc TOPCOM có độ chính xác góc mβ = ± 1” độ chính xác đo cạnh ms

= 2 mm + 2ppm Sử dụng hệ cao tọa độ quốc gia lấy theo mốc thủy chuẩn hạng 4 cách vị trí khảo sát 1,5km

Phương pháp khảo sát địa chất:

Đào hố địa chất 2x2m lấy mẫu Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất trong phòng thí nghiệm

Phương pháp khảo sát thổ nhưỡng:

Áp dụng các phương pháp phân tích mẫu đất theo FAO

Phương pháp đo độ mặn:

Sử dụng máy đo độ mặn cầm tay Portable

Phương pháp bố trí thí nghiệm:

Lập ô tiêu chuẩn cho các thí nghiệm: giảm sóng, cải tạo bãi, tiêu chuẩn cây đem trồng Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng phương pháp hồi cứu các kết quả nghiên cứu có liên quan tại khu vực xây dựng mô hình và kế thừa kết quả nghiên cứu của các tác giả khác về các giải pháp giảm sóng, tạo bãi

Tính toán và x ử lý số liệu trồng CNM theo phần mềm thống kê sinh học IRRISTAT

3 K ết quả điều tra các điều kiện tự nhiên liên quan đến CNM ở khu vực nghiên cứu

Phạm vi bãi trồng cây từ K14+125 đến K14+800 có chiều dài 675 m, bề rộng bãi trồng cây được giới hạn từ chân đê về phía biển 300m Đây là khu vực có địa hình bãi dốc nên

cần phải có tính toán chi tiết thời gian phơi bãi đối với từng khu vực Khu vực bãi trồng cây đã được địa phương xây dựng hệ thống 5 mỏ hàn từ năm 2008 để bảo vệ chân đê với chiều dài từ 122m đến 85m (xem hình 1)

Hình 1 Bình đồ khu vực xây dựng mô hình trồng CNM Sau quá trình điều tra khảo sát, các số liệu về điều kiện bãi khu vực nghiên cứu được trình bày ở bảng 1 Các thông số điều kiện về địa hình, thổ nhưỡng, độ mặn, cây bản địa được xác định bằng các phương pháp khảo sát trực tiếp Các thông số về thời gian phơi bãi, mực nước tính toán, chiều cao sóng được tính toán theo Tiêu chuẩn thiết kế đê biển,

2012 [1]

B ảng 1 Điều kiện bãi khu vực nghiên cứu

Điều kiện bãi Đơn vị nhất Lớn Nhỏ nhất Trung bình

Cây ngập mặn bản địa loài

Trang (Kandelia candel), Mắm biển

(A marina) và Bần chua (Sonneratia

caseolaris)

Nh ận xét điều kiện tự nhiên liên quan đến việc trồng CNM ở khu vực nghiên cứu

- Khu vực bãi trồng cây có điều kiện về độ mặn đáp ứng yêu cầu sinh trưởng của 3 loài CNM bản địa ở khu vực lân cận Cao trình bãi từ -0,5 trở lên nên có thời gian phơi bãi ≥

4 giờ/ngày, đảm bảo yêu cầu hô hấp cho rễ cây (Trịnh Văn Hạnh, 2009) [3]

- Cao độ địa hình thay đổi, bãi dốc nhiều ra phía biển, để thời gian quang hợp cần thiết

của cây cần thiết phải chọn chiều cao cây phù hợp với mỗi đai cao độ bãi để tán cây nằm trên mực nước trung bình và được chiếu sáng tối thiểu đạt 5h/ngày

- Chiều cao sóng trung bình ở khu vực nghiên cứu lớn (Hs = 0,7m) nên giải pháp sử dụng

cọc chống để giữ thân cây sẽ không ổn định được được bầu cây và rễ non mới chồi Theo

kết quả nghiên cứu của Trịnh Văn Hạnh (2009) [3] cần phải có giải pháp giảm chiều cao sóng (Hs)≤ 0,5m thì bầu cây mới có thể ổn định được

- Tỉ lệ cát của thể nền cao (85,9%) cho thấy bãi nghèo dinh dưỡng, đặc biệt là khu vực

gần chân đê (tỉ lệ cát chiếm 93,2%) nên cần phải cải tạo cục bộ thể nền đối với khu vực bãi nghèo dinh dưỡng

4 Các gi ải pháp triển khai

Hàng rào gi ảm sóng

K ết cấu hàng rào:

Theo kết quả nghiên cứu đặc tính vật liệu tre của một số tác giả Oscar Hidalgo Lopez (1974) [8], Janssen J A (1981) [7], Aicher S (2000) [6] thì các điều kiện về sức bền của

vật liệu tre rất phù hợp với yêu cầu làm hàng rào tạm giảm sóng ở các vùng biển nước ta

Mặt khác tre là loại vật liệu khá rẻ tiền và sẵn có ở các địa phương nên chúng tôi lựa

chọn tre là vật liệu chủ yếu để xây dựng mô hình hàng rào giảm sóng

Hàng rào được tính toán như dạng đê ngầm thành mỏng Với yêu cầu là dạng công trình

tạm có tuổi thọ 2 năm nên vật liệu sử dụng làm hàng rào dùng vật liệu địa phương là cọc tre Tường rào được thiết kế bởi hai hàng cọc tre đóng song song với nhau, khoảng cách

giữa hai hàng khoảng 0,5m, ở giữa được đặt bó cành cây để làm tăng mức độ giảm sóng

Trong nghiên cứu thiết kế tường rào giảm sóng bằng cọc tre, không bố trí thí nghiệm thử vật liệu chi tiết, các đặc tính cơ học của tre được sử dụng là giá trị thực nghiệm như ở bảng 2

B ảng 2 Tham số của vật liệu áp dụng trong thiết kế

Hình 2 Sơ đồ kết cấu hàng rào thiết kế

Hình 3 Kết cấu hàng rào thực tế

Chi ều cao hàng rào

Độ cao tương đối của tường rào phải đạt tối thiểu: ht/Ht>0,5 thì hệ số giảm sóng Kt =

si

st h h

đạt giá trị 0,7÷0,8 tức là chiều cao sóng đã được giảm được tối thiểu từ 20% đến 30% (hsi là chiều cao sóng tới đo tại trước tường ngầm, hst là chiều cao sóng sau tường ngầm) Trong đó: ht - độ cao của tường rào; Ht - độ sâu nước tại chân tường rào giảm sóng (Nguyễn Khắc Nghĩa, 2010) [5] Trong thiết kế sơ bộ chúng tôi đề xuất 3 phương án xây

dựng tường rào giảm sóng bằng vật liệu tre như trình bày ở bảng 3

B ảng 3 Các phương án về chiều cao hàng rào

Các phương án về chiều sâu đóng cọc

Tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra tác động lên hàng rào được tính toán theo TCN 222-95 với 3 phương án như hình 5 [2]

Q

Lực tác dụng lên cọc

PA1

Q

Lự

c tác dụng lên cọc PA2

Q

Lực tác dụng lên cọc PA3

Hình 4 Kết quả tính toán 3 phương án về chiều sâu đóng cọc Xác định chiều sâu đóng cọc theo điều kiện ổn định của cọc: Dưới tác dụng của áp

lực ngang do sóng và dòng chảy, dưới chân cọc sẽ xuất hiện phản lực để cân bằng,

cọc sẽ giữ ổn định khi các phản lực này chưa vượt qua sức chịu tải xô ngang của đất

nền Nếu điều kiện này không đảm bảo thì cọc tre mất ổn định cần phải tăng chiều sâu đóng cọc hoặc tăng mật độ cọc tre, các giả thiết để lập sơ đồ tính toán: cọc là

vật liệu đồng nhất, áp lực đất chủ động và bị động tính toán dựa trên lý thuyết Culumb

Q Q Q

F

E'

λ γ t 1 o

λ γ t 1 o

t

∆ o

Hình 5 Biểu đồ nội lực tác dụng lên cọc Trên hình biểu thị sơ đồ lực tác dụng thực tế lên cọc, trong đó Q, q là tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra tác dụng lên cọc, h là chiều cao của tường giảm sóng tới mặt

nền Trên một phần cọc đóng xuống đất dưới tác dụng tải trọng ngang Q, q, phản lực đất

nền gồm 2 phần: Phần phía trên điểm C có chiều ngược với chiều của Q, q và phần phía dưới của điểm C có chiều cùng chiều với Q, q

Kết quả chiều sâu cọc cần phải đóng của các phương án:

B ảng 4 Chiều sâu đóng cọc các phương án

Hàng rào được đặt vuông góc với hướng sóng và dòng chảy khu vực nghiên cứu Hàng rào có hai dạng: (i) là dạng hàng rào ngăn dòng chảy ven; (ii) là dạng hàng rào giảm sóng được bố trí như hình 2 và 3

Hình 6 Mặt bằng bố trí hàng rào

L ựa chọn loài CNM thích hợp đem trồng

Lựa chọn loài cây trồng dựa trên nguyên tắc ưu tiên cây bản địa là những cây có ưu thế phát triển phù hợp các điều kiện lập địa tại khu vực trồng và chọn loài cây có khả năng thích ứng cao với điều kiện lập địa tương tự (Trịnh Văn Hạnh, 2009) [3] Tại khu vực lân

cận vị trí khảo sát có 3 loài cây ngập mặn mọc tự nhiên gồm: Bần chua (Sonneratia caseolaris), Trang (Candelia candel), M ắm biển (Aviceniaceae marina) Đây là những

loài cây thích nghi được với điều kiện về độ mặn của bãi triều tại khu vực nghiên cứu Theo điều kiện lập địa có thể chia thể nền khu vực nghiên cứu thành 3 phân khu: (1) phân khu có lớp phù sa từ 7 - 20cm có cao độ từ -0,2m đến -0,5m; (2) phân khu không ổn định

có lớp phù sa biến đổi từ 0-7cm có cao độ -0,2m đến 0m, đây là khu vực bãi nằm ngay sát phía ngoài mỏ hàn; (3) phân khu không có lớp phù sa trên bề mặt, chỉ có lớp cát pha tương đối chặt xuất hiện từ cao độ 0m đến +0,6m

Căn cứ vào đặc điểm sinh thái học và lập địa của các loài cây ngập mặn thì Trang phù

hợp với khu vực nghèo phù sa, nhưng thể nền tương đối chặt sẽ được trồng ở khu vực 3;

Mắm là loài cây thích hợp với khu vực bãi không ổn định sẽ được trồng chủ đạo ở khu

vực 2 Ngoài ra khu vực 2 có thể phù hợp để trồng hỗn giao thêm Trang và Bần chua xen

kẽ; Khu vực 1 có lớp phù sa dày 7-20cm sẽ được trồng loài CNM thích hợp là Bần chua

Hình 7 Sơ đồ bố trí mặt bằng phân khu trồng các loài CNM thích hợp

Xác định chiều cao cây đem trồng

Xác định chiều cao cây đem trồng cần xét tới hai yếu tố: (i) chiều cao cây phải đảm bảo cho cây có khả năng quang hợp, nghĩa là tán cây phải vượt lên mặt nước trong khoảng 5h/ngày; (ii) chiều cao phải tương ứng với tuổi cây để nó có khả năng tự bóc vỏ chống

chọi với hà sun và khép tán trong vòng 2 năm (Trịnh Văn Hạnh, 2011) [4]

B ảng 5 Tương quan giữa thời gian quang hợp với chiều cao cây và cao độ bãi

Cao độ bãi (m) -0,5 ÷ -0,2 -0,2 ÷ 0,0 0,0 ÷ 0,5

Chiều cao cây (m) 0,8 1 1,2 0,8 1 1,2 0,8 1 1,2 Thời gian quang hợp (giờ) 3,3 4,2 4,9 4,4 5,0 5,6 5,5 6,0 6,4

- Khu vực (1) có cao độ bãi biến đổi từ cao độ -0,2m đến -0,5m để đảm bảo đủ thời gian cây quang hợp cần chọn cây cao 1,2 đến 1,5 m Tương ứng với chiều cao đó cây Bần

phải có độ tuổi >18 tháng trong vườn ươm

- Khu vực (2) và khu vực (3) có cao độ bãi -0,2 đến +0,5m về cơ bản không cần xác định

thời gian cây quang hợp mà căn cứ trên khả năng chống chịu của cây Mắm và Trang được chọn với chiều cao 0,8 -1m

C ải tạo thành phần cơ giới của đất

Do đặc điểm đất tại khu vực khảo sát là cát đen, lẫn vỏ don, hà, sỏi sạn, bề mặt thường di

động theo mùa, lớp phù sa lắng đọng mỏng, đất nghèo dinh dưỡng không đáp ứng được

nhu cầu sinh trưởng và phát triển của ba loại cây đã lựa chọn

Thể nền được cải tạo cục bộ bằng cách thay thế toàn bộ đất pha cát tại hố trồng cây bằng đất bùn giàu dinh dưỡng Khu vực có lớp phù sa bề mặt thì tận dụng thu gom tại chỗ, với

những khu vực không có phù sa hoặc lớp phù sa không đủ thì phải vận chuyển đất bùn

giàu dinh dưỡng từ nơi khác đến Kích thước hố đào cải tạo được tính toán theo nhu cầu

dinh dưỡng cần cung cấp cho từng loại cây trong 1 năm đầu sau trồng

5 M ột số kết quả trồng CNM tại mô hình

Hi ệu quả giảm Sóng

Bước đầu đánh giá được hiệu quả giảm chiều cao sóng của hàng rào Bảng 6 là số liệu về

hệ số giảm sóng của hàng rào ứng với cao trình đỉnh hàng rào Hđ = 0,8 m (tương ứng với phương án 1)

B ảng 6 Hiệu quả giảm sóng ứng với hàng rào có Hđ = 0,8m

Thời gian đo mực nước Cao trình

(m)

Chiều cao sóng trước hàng rào (m)

Chiều cao sóng sau hàng rào (m)

Hiệu quả giảm sóng (%)

Nh ận xét

Kết quả một số lần đo cho thấy hàng rào có hiệu quả giảm sóng khi mực nước trung bình

≤ 1,5 chiều cao hàng rào Nhưng với chiều cao ≥ 1,5 chiều cao hàng rào thì mực nước đã vượt lên trên chiều cao cây nên mức độ ảnh hưởng của sóng tới cây là không đáng kể

Việc xây dựng hàng rào tạm giảm sóng bước đầu được đánh giá là có hiệu quả với công tác trồng CNM tại khu vực xây dựng mô hình

Tuy nhiên do số lần đo còn ít nên chưa có số liệu thống kê đầy đủ để đánh giá hiệu quả

giảm sóng thực sự của hàng rào ứng với các chiều cao mực nước và các chiều cao sóng khác nhau Công tác đo hiệu quả giảm sóng sẽ được tiếp tục theo dõi từ 11/2013 tới 4/2014 để có được bộ số liệu đầy đủ về hiệu quả giảm sóng của loại hàng rào này

Hình 8 CNM trong khu v ực mô hình nghiên cứu

Kết quả theo dõi cho thấy sau 2 tháng theo dõi sau khi trồng trong khu vực mô hình hoàn toàn không có hiện tượng đổ cây do sóng Tỷ lệ cây sống đạt rất cao, cây sinh trưởng và phát triển tốt tương đương với tỉ lệ sống, sinh trưởng và phát triển khi trồng CNM tại

những khu vực có điều kiện sóng nhỏ, bãi bồi cao, thổ nhưỡng tốt Bảng 6 trình bày tỷ lệ

sống của các loài CNM sau 2 tháng theo dõi tại khu vực nghiên cứu

B ảng 7 Tỷ lệ sống của các loài CNM sau khi trồng 2 tháng

Loài cây Số cây trồng

(cây)

Số cây sống (cây)

Tỷ lệ sống (%)

6 K ết luận và kiến nghị

K ết luận

- Các giải pháp trồng cây bao gồm: Hàng rào giảm sóng, lựa chọn cây ngập mặn thích

hợp đem trồng, xác định chiều cao cây đem trồng, cải tạo thể nền đưa ra đã khắc phục được những điều kiện khó khăn về điều kiện bãi trong khu vực trồng cây;

- Hàng rào tạm giảm sóng với kết cấu 2 hàng cọc tre cách nhau 0,5m, Hđ = 0,8m và ở

giữa là các bó cành cây cho thấy bước đầu có hiệu quả giảm sóng rõ ràng (16,7 - 57,1%), góp phần lớn trong việc đảm bảo tỉ lệ sống cao của CNM;

- Ba loài CNM sau 2 tháng trồng đạt tỉ lệ sống rất cao, Bần chua đạt 96,1%; Trang đạt 93,5% và Mắm đạt 95,7% Tỷ lệ này tương đương với tỉ lệ sống khi trồng CNM tại

những khu vực có điều kiện sóng nhỏ, bãi bồi cao, thổ nhưỡng tốt

Ki ến nghị