Vai trò của thủy động lực học trong quá trình phát triển rừng cây ngập mặn tại khu dự trử sinh quyển cần giờ, TP hồ chí minh

BÁO CÁO TỔNG KẾT Tên đề tài VAI TRÒ CỦA THỦY ĐỘNG LỰC HỌC TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN RỪNG CÂY NGẬP MẶN TẠI KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN CẦN GIỜ, TP.. CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ

BÁO CÁO TỔNG KẾT

Tên đề tài

VAI TRÒ CỦA THỦY ĐỘNG LỰC HỌC TRONG

QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN RỪNG CÂY NGẬP MẶN TẠI KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN CẦN GIỜ, TP HỒ CHÍ MINH

TÓM TẮT

ABSTRACT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

LỜI CẢM ƠN

BÁO CÁO TÓM TẮT

MỞ ĐẦU 01

CHƯƠNG I: SỰ BIẾN ĐỔI RỪNG NGẬP MẶN VÀ ĐƯỜNG BỜ TẠI CẦN GIỜ - TP HỒ CHÍ MINH THÔNG QUA PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN 06

I.1 RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ 06

I.1.1 Lịch sử phát triển rừng Cần Giờ 06

I.1.2 Đặc điểm tự nhiên rừng Cần Giờ 08

I.1.2.1 Vị trí địa lý 08

I.1.2.2 Địa hình 08

I.1.2.3 Thổ Dưỡng 09

I.1.2.4 Khí hậu 09

I.1.2.4.1 Lượng mưa 09

I.1.2.4.2 Nhiệt độ 10

I.2.4.4.3 Bức xạ 10

I.2.4.4.4 Gió 10

I.2.4.4.5 Độ ẩm không khí – Lượng bốc hơi 10

I.1.3 Động lực tại Rừng ngập mặn Cần Giờ 11

I.1.3.1 Mạng lưới sông rạch 11

I.1.3.2 Độ mặn 11

I.1.3.3 Chế độ thủy triều 11

I.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU Ở RỪNG CẦN GIỜ 11

I.2.1 Một số nghiên cứu động lực 12

I.2.2 Ứng dụng Viễn Thám trong nghiên cứu tại Cần Giờ 13

I.3 QUY TRÌNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH VỆ TINH 15

I.3.1 Thu thập ảnh Viễn Thám, bản đồ khu vực Cần Giờ 15

I.3.2 Nắn chỉnh hình học 17

I.3.3 Phân loại Mấm, Đước 17

I.3.3.1 NDVI 17

I.3.3.2 Tổ hợp OIF 17

I.3.3.3 Phân loại 18

I.3.3.4 Rút trích đường bờ 18

I.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 19

I.4.1 Phân loại rừng 19

I.4.2 Đường bờ 24

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA

SÓNG BIỂN TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÂY NGẬP

MẶN VEN BIỂN CẦN GIỜ 30

II.1 ĐỊA HÌNH ĐÁY TẠI KHU VỰC KHẢO SÁT 30

II.1.1 Mục đích 30

II.1.2 Địa hình đáy 2010 30

II.1.3 So sánh với địa hình đáy 2008 31

II.2 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TRƯỜNG SÓNG NĂM 2010 32

II.2.1 Chọn mạng lưới 32

II.2.2 Điều kiện tính toán 33

II.2.3 Kết quả thu được 34

II.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ NHẬN XÉT 34

II.3.1 Trường hợp 1: Khi mực nước thấp (mực nước ở bãi bồi khoảng 0.5m) 34

II.3.2 Trường hợp 2: Khi mực nước trung bình (mực nước ở bãi bồi khoảng 1m) 38

II.3.3 Trường hợp 3: Khi mực nước cao (mực nước ở bãi bồi khoảng 1.5m) 40

II.3.4 Nhận xét chung 42

II.4 ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ CỦA SÓNG BỂ VỠ ĐỐI VỚI ĐƯỜNG BỜ 44

II.5 ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC ĐẾN TIÊU TÁN NĂNG LƯỢNG SÓNG 46

II.5.1 Ảnh hưởng của thủy triều trong năm 46

II.5.2 So sánh sự thay đổi trường sóng năm 2008 và 2010 48

II.6 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG ĐỊA HÌNH TẠI VÙNG RỪNG NGẬP MẶN NÀNG HAI 52

II.7 KẾT LUẬN 55

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA THỦY TRIỀU TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ TÁI SINH CÂY NGẬP MẶN VEN BIỂN CẦN GIỜ 56

III.1 GIỚI THIỆU KHU VỰC KHẢO SÁT 56

III.1.1 Sơ lược về cơn bão Durian 56

III.1.2 Đặc điểm khu vực khảo sát sau khi chịu ảnh hưởng của bão Durian 59

III.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 60

III.2.1 Khảo sát ngoài hiện trường 60

III.2.2 Quan trắc mật độ cây con 61

III.2.3 Khảo sát các yếu tố vật lý 64

III.2.3.1 Dao động mực nước 64

III.2.3.2 Vận tốc dòng 65

III.2.3.3 Trầm tích lơ lửng và trầm tích lắng đọng 66

III.2.3.4 Thí nghiệm mô phỏng 67

III.3 PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG PHÁT TÁN CỦA CÂY NGẬP MẶN DO GIÓ VÀ DO DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC 70

dòng triều đối với phát tán 70

III.3.2 Đánh giá tác dụng mang của dòng chảy đối với trái giống 74

III.4 PHÂN TÍCH TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 79

III.4.1 Thí nghiệm mô tả tỷ lệ nổi của trái đước thật 79

III.4.2 Phân tích nồng độ trầm tích trong các mẫu nước lấy từ hiện trường 81

III.5 ÁP DỤNG LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH HỒI QUY ĐỂ TÍNH DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VÀ NỒNG ĐỘ TRẦM TÍCH 81

III.6 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 84

III.6.1 Kết quả đo đạc các yếu tố vật lý 84

III.6.1.1 Dao động mực nước 84

III.6.1.2 Vận tốc dòng 89

III.6.1.3 Nồng độ trầm tích 91

III.6.2 Sự phát tán của trái giống dọc đoạn lạch khảo sát 94

III.6.3 Tác động của nước chảy tràn đối với phát tán 96

III.6.4 Mô phỏng ảnh hưởng của sự chảy tràn đối với sự thay đổi mật độ cây 97

III.7 THẢO LUẬN 105

III.8 KẾT LUẬN 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

PHỤ LỤC 1 Phụ lục chuyên môn 2 Phụ lục sản phẩm Phụ lục a: Minh chứng ấn phẩm khoa học (gồm: kỷ yếu hội thảo khoa học, báo cáo nhánh và chuyên đề, báo cáo xử lý kết quả điều tra, khảo sát thực tiễn, ấn phẩm đã công bố, xuất bản trong quá trình thực hiện đề tài/dự án )

Phụ lục b: Minh chứng đăng ký sở hữu trí tuệ, sản phẩm ứng dụng (gồm báo cáo về kết quả thử nghiệm hoặc ứng dụng các sản phẩm KH&CN của đề tài/dự án (thiết bị, công nghệ, quy trình công nghệ, ), ý kiến nhận xét của người sử dụng và các tài liệu về đo đạc, kiểm tra, đánh giá thử nghiệm các sản phẩm KH&CN của đề tài/dự án của các Cơ quan đo lường thử nghiệm có thẩm quyền (của các Phòng thí nghiệm chuyên ngành, các Trung tâm kỹ thuật, Trung tâm đo lường, Cơ quan giám định kỹ thuật, ); bản vẽ thiết kế (đối với sản phẩm là thiết bị), các số liệu điều tra, khảo sát gốc, sổ nhật ký hoặc sổ số liệu gốc của đề tài/dự án

Phụ lục c: Minh chứng kết quả đào tạo

3 Phụ lục quản lý gồm:

− Xác nhận quyết toán tài chính của cơ quan chủ trì;

− Phiếu gia hạn, điều chỉnh nội dung, điều chỉnh hạng mục kinh phí (nếu có);

− Biên bản đánh giá, kiểm tra giữa kỳ (nếu có);

− Quyết định phê duyệt kinh phí;

− Hợp đồng;

− Thuyết minh đề cương đã được phê duyệt

quan trọng trong việc điều tiết khí hậu của thành phố Hồ Chí Minh, vì thế nó được xem như

là “lá phổi” của thành phố Ngoài ra, rừng ngập mặn cũng góp phần quan trọng trong việc chống lại sự xói lở do các tác động từ biển và tạo nên sự ổn định về sinh thái cho khu vực Các yếu tố động lực như triều, sóng, mưa và các dòng chảy trong sông và kênh rạch tác động

và ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình bồi – xói trong vùng cửa sông và vùng rừng ngập mặn

Trong nghiên cứu này chú trọng đến ba nội dung chính sau:

- Sự biến đổi RNM và đường bờ tại Cần Giờ - Tp Hồ Chí Minh thông qua phân tích ảnh viễn thám đa thời gian;

- Phân tích và đánh giá vai trò động lực học của sóng biển trong quá trình phát triển cây ngập mặn ven biển Cần Giờ;

- Phân tích và đánh giá vai trò động lực học của thủy triều trong quá trình phát triển và tái sinh cây ngập mặn ven biển Cần Giờ

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài:

- Phương pháp thu thập và xử lý các nguồn số liệu;

- Phương pháp thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu thu thập và đo đạc;

- Phương pháp mô hình hóa dự báo;

- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm;

- Phương pháp phân tích ảnh viễn thám;

- Phương pháp quan trắc, đo đạc và khảo sát thực địa

Phạm vi nghiên cứu được chú những vùng sau:

- Vùng bị bão Durian tàn phá

- Vùng RNM tại cửa sông Đồng Tranh

Abstract

With the total of 75740 ha, Can Gio Mangrove Forest becomes an important role for

Ho Chi Minh city Therefore, it becomeS the “green lungs” of our HCMC Furthermore, mangrove forests also play an important role in protection from erosion due to hydrodynamics impact as well as in stabilitation of ecosystem in the rural erea The hydrodynamics such as tides, waves, and currents in the river get much strong influence in eorision-deposition proceses in the estuaries and mangrove areas

In the study, the three main aims are followings:

- The changes of mangrove forest in time via remote sensing;

- The role of wave dynamics in the mangrove development in coastal areas;

- The role of tidal dynamics in the development and rehabilitation of coastal mangrove areas

Some methods are used such as:

- Data collection and analysis;

- Data statistics from measured data;

- Predictive Modelings;

- Analyse in labolatory;

- Remote sensing;

- Field measurements

The study sites are focused on:

- Mangrove areas destroyed by Durian storm

- Coastal mangrove in Dong Tranh estuary

Bảng 2.1 Các giá trị trung bình Hmean, cực đại Hmax, của độ cao sóng và hướng

sóng 43

Bảng 2.2 Khoảng cách sóng bể vỡ so với bờ 43

Bảng 2.3 Mực nước tại ba mốc thời gian đo 46

Bảng 2.4 Tần suất ngập trong năm đối với các mực nước 0.5m, 1.0m, 1.5m tại vùng cửa sông Đồng Tranh 47

Bảng 2.5 Mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải cao [6] 48

Bảng 3.1 Các thông số giả định về khối lượng và kích thước trái Mấm và Đước 76

Bảng 3.2 Giá trị số Reynolds tương ứng với các vận tốc giả định 77

Bảng 3.3 Vận tốc di chuyển của trái giống theo dòng chảy 77

Bảng 3.4 Thống kê tỷ lệ nổi của trái Đước thật trong phòng thí nghiệm 80

Bảng 3.5 Mực nước dự báo cho trạm Vũng Tàu và số liệu thực đo tại lạch 85

Bảng 3.6 Kết quả phân tích tương quan và hồi quy cho dao động mực nước 86

Bảng 3.7 Các hàm cơ sở dùng để nội suy dữ liệu trong phương pháp RBF 98

Bảng 3.8 Thống kê số lượng cây con trong các ô mẫu quan trắc 100

Weatherspoon) 07

Hình 1.2 Thi công trồng rừng Đước tại Cần Giờ năm 1978 [3] 07

Hình 1.3 Bản đồ khu dự trữ Cần Giờ được chia thành các tiểu khu [2] 09

Hình 1.4 Sơ đồ phương pháp dùng xác định sự biến đổi 14

Hình 1.5 Quy trình xử lý và phân tích ảnh 15

Hình 1.6 Ảnh sau khi phân loại năm 1989 19

Hình 1.7 Ảnh sau khi phân loại năm 2001 20

Hình 1.8 Ảnh sau khi phân loại năm 2004 21

Hình 1.9 Sự biến đổi bãi bùn qua các năm 1989-2001-2004 24

Hình 1.10 Kết quả rút trích đường bờ qua các năm 1989-2001-2004 25

Hình 1.11 Biến động đường bờ ở vùng I 26

Hình 1.12 Biến động đường bờ ở vùng II 26

Hình 1.13 Biến động đường bờ ở vùng III 26

Hình 1.14 Sự biến động bờ trái khu vực sông Đồng Tranh từ ảnh vệ tinh của 4 năm 1989,1994, 1997, 2001 (Hirose và đồng sự, 2004) 28

Hình 2.1 Bản đồ ba chiều mô tả địa hình đáy cửa sông Đồng Tranh (17/04/2010) [9] 31

Hình 2.2 Bản đồ các đường đẳng độ sâu của địa hình đáy cửa sông Đồng Tranh năm 2008 và 2010 32

Hình 2.3 Lưới tính toán sự biến dạng sóng ở khu vực cửa sông Đồng Tranh [15] 33 Hình 2.4 Vector sóng và độ cao sóng ba chiều khi độ cao sóng ban đầu là 0.5 m (a, b) và 1.0 m (c, d) ở mực nước thấp 36

Hình 2.5 Vector sóng và độ cao sóng ba chiều khi độ cao sóng ban đầu là 0.5 m (a, b) và 1.0 m (c, d) ở mực nước trung bình 39

Hình 2.6 Vector sóng và độ cao sóng ba chiều khi độ cao sóng ban đầu là 0.5 m (a, b) và 1.0 m (c, d) ở mực nước cao 41

Hình 2.7 Độ cao sóng khi mực nước cao (a, b), mực nước trung bình (c, d), mực nước thấp (e, f) và khi độ cao sóng ban đầu bằng 0.5 m (a, c, e) và 1.0 m (b, d, f) 45

Hình 2.9 Các vị trí sóng cao (a) năm 2008 và (b) năm 2010 51

Hình 2.10 Sự biến đổi địa hình đáy tại khu vực rừng ngập mặn Nàng Hai từ năm 2004 đến 2007 [10] 52

Hình 2.11 Sự biến đổi địa hình đáy ở Nàng Hai từ tháng 11-2007 đến tháng 5-2009 [10] 53

Hình 2.12 Sự biến đổi địa hình đáy ở bãi bồi Nàng Hai từ năm 2008 đến năm 2010 [9] 54

Hình 2.13 Hiện trạng xói lở tại khu rừng ngập mặn Nàng Hai ngày 30/3/2009 54

Hình 3.1 Đường đi của cơn bão Durian (Nguồn: Đài Khí Tượng Thủy Văn Khu Vực Nam Bộ) 57

Hình 3.2 Ảnh radar thể hiện năng lượng bão vào lúc 00:10 (giờ quốc tế) ngày 5/12/2006 (Nguồn: Trạm Radar Nhà Bè) 58

Hình 3.3 Rừng Cần Giờ gãy đổ do bão Durian (Ảnh chụp ngày 25/2/2011) 58

Hình 3.4 Vị trí khảo sát (a) Rừng ngập mặn Cần Giờ; (b) Khu vực gãy đổ do bão 59

Hình 3.5 Giới hạn không gian khu vực nghiên cứu 60

Hình 3.6 Sơ đồ vị trí các ô khảo sát mật độ cây 62

Hình 3.7 Máy định vị cầm tay Garmin GPS Map 76CSx 63

Hình 3.8 Cây con tái sinh tại vị trí có nước chảy qua 63

Hình 3.9 Vị trí khảo sát các yếu tố vật lý 64

Hình 3.10 Máy đo sóng – triều Valeport DW 66

Hình 3.11 Máy đo trầm tích lơ lửng OBS 67

Hình 3.12 Phạm vi đoạn lạch khảo sát và các vị trí mẫu trái bị mắc lại 68

Hình 3.13 Mẫu vật dùng để mô phỏng trái giống mấm và đước 68

Hình 3.14 Cây con trong khu vực giữ nguyên trạng (Ảnh chụp ngày 25/02/2011) 70 Hình 3.15 Mô tả tác động phát tán trái giống của gió 71

Hình 3.16 Biến thiên tốc độ di chuyển của trái với giá trị vận tốc dòng giả định (a) u=0.3m/s, (b) u=0.1 m/s 78

Hình 3.17 Các mẫu trái Đước thật được thu nhặt tại rừng ngập mặn Cần Giờ 79

Hình 3.20 Đường thẳng hồi quy cho dao động mực nước 86

Hình 3.21 Dao động mực nước tính toán từ hàm hồi quy 87

Hình 3.22 Dao động mực nước sau khi hiệu chỉnh 88

Hình 3.23 Vận tốc dòng đo tại lạch vào ngày 16/4/2011 89

Hình 3.24 Mối liên hệ giữa dao động mực nước và biến thiên vận tốc dòng 90

Hình 3.25 Mối liên hệ giữa độ đục và mực nước trong lạch 91

Hình 3.26 Đường thẳng hồi quy biểu diễn mối liên hệ giữa độ đục đo bằng máy và nồng độ thực phân tích trong phòng thí nghiệm 92

Hình 3.27 Mối liên hệ giữa nồng độ trầm tích đáy với dao động mực nước 93

Hình 3.28 Tỷ lệ các mẫu trái bị vướng lại trong đoạn lạch khảo sát 94

Hình 3.29 Tỷ lệ tổng cộng của các mẫu trái bị vướng lại 95

Hình 3.30 Bản đồ địa hình khu vực khảo sát đo vẽ năm 2007 (Tài liệu lưu trữ thuộc Bộ môn Sinh thái và Sinh học tiến hóa, Khoa Sinh học, ĐHKHTN HCM) 97

Hình 3.31 Mật độ cây đước con tại các ô mẫu trong hai đợt khảo sát 100

Hình 3.32 Bản đồ đẳng trị độ cao của khu vực nghiên cứu và vị trí các ô mẫu (cao độ theo hệ thống độ cao nhà nước) 101

Hình 3.33 Mô phỏng ảnh hưởng của nước chảy tràn đến các ô mẫu với mức ngập triều 0.5m (tính từ đáy lạch) 102

Hình 3.34 Mô phỏng ảnh hưởng của nước chảy tràn đến các ô mẫu với mức ngập triều 1m 103

Hình 3.35 Mô phỏng ảnh hưởng của nước chảy tràn đến các ô mẫu với mức ngập triều 1.5m 103

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng nằm giữa biển và đất liền trong khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới Với diện tích tổng cộng khoảng 75740 ha, rừng ngập mặn Cần Giờ đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều tiết khí hậu của thành phố

Hồ Chí Minh, vì thế nó được xem như là “lá phổi” của thành phố Ngoài ra, rừng ngập mặn cũng góp phần quan trọng trong việc chống lại sự xói lở do các tác động

từ biển và tạo nên sự ổn định về sinh thái cho khu vực Các yếu tố động lực như triều, sóng, mưa và các dòng chảy trong sông và kênh rạch tác động và ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình bồi – xói trong vùng cửa sông và vùng rừng ngập mặn

Từ một vùng rừng ngập mặn (RNM) bị tàn phá hầu như hòan toàn do chiến tranh, với sự nổ lực rất lớn của Chính quyền và Nhân dân thành phố, RNM Cần Giờ trở thành khu RNM trồng lại lớn nhất Việt nam về cảnh đẹp và tính đa dạng sinh học và đây là khu bảo tồn sinh quyển RNM quốc tế đầu tiên được UNESSCO công nhận vào năm 2000 Đây cũng là nơi rất lý tưởng cho các nhà khoa nghiên cứu từ mọi lĩnh vực sinh vật, địa chất, vật lý, sinh thái môi trường … từ trong nước và ngoài nước

Nước ngoài: Có nhiều nghiên cứu về các quá trình vật lý trong RMN Cần Giờ từ

các nhà khoa học nước ngòai như nghiên cứu các RNM ven sông có chịu tác động của thủy triều (Ricklefs K.et al 2005), động lực học trầm tích trong RNM (Schwarzer K et al 2005), các nghiên cứu về động lực học sóng (Burger 2005, Vo Luong and Massel 2006, Mazda et al 2006, Vo Luong 2006, Vo Luong and Massel, 2008) Tuy nhiên, các nghiên cứu trên đến nay vẫn còn rời rạc, chưa liên kết các lĩnh vực khác nhau cũng như vẫn chưa nhấn mạnh được vai trò động lực học đóng góp trong quá trình phục hồi và phát triển RNM Cần Giờ

Trong nước: Cũng cĩ nhiều khoa học trong nước nghiên cứu trong RNM Cần

Giờ trong lĩnh vực khác nhau như về địa chất (Nguyễn Thị Ngọc Lan, 1995), động lực học sĩng (La Thị Cang và nnc 2005, Võ Lương Hồng Phước và nnk 2007, 2008), sinh học (Tuấn và ccs, 2002) … Các nghiên cứu này cũng cịn rời rạc, khơng đồng

bộ và tổng quát cũng như khơng nêu bật được vai trị động lực học đĩng gĩp trong quá trình phục hồi và phát triển RNM Cần Giờ

Các nghiên cứu, triển khai trong nước đã làm: Võ Lương Hồng Phước và các

cộng sự đang triển khai nghiên cứu “Ảnh hưởng và tác động cu ûa chuyển động sóng lên vùng rừng ngập mặn ven bờ trên sông Đồng Tranh thuộc khu dự trữ sinh quyển Cần Giờ Tp Hồ Chí Minh” (Đề tài cấp ĐHQG 2008) và “Nghiên cứu về chế

độ động lực trầm tích trong rừng ngập mặn Vị trí khảo sát: khu vực Nàng Hai, rừng ngập mặn Cần Giờ, Tp Hồ Chí Minh” (Đề tài cấp ĐHQG 2009) Đây là nghiên cứu ban đầu và đĩng gĩp cho nghiên cứu tịan diện về thủy động lực học trong RNM Cần Giờ

1.2 Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

1.2.1 Mục tiêu

Phân tích và đánh giá vai trị của thủy động lực học trong quá trình phục hồi, phát

triển và tái sinh của rừng ngập mặn Cần Giờ, Tp Hồ Chí Minh

1.2.2 Nội dung nghiên cứu

- Sự biến đổi RNM và đường bờ tại Cần Giờ - Tp Hồ Chí Minh thơng qua phân tích ảnh viễn thám đa thời gian

- Phân tích và đánh giá vai trị động lực học của sĩng biển trong quá trình phát triển cây ngập mặn ven biển Cần Giờ

- Phân tích và đánh giá vai trị động lực học của thủy triều trong quá trình phát triển và tái sinh cây ngập mặn ven biển Cần Giờ

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập và xử lý các nguồn số liệu;

- Phương pháp thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu thu thập và đo đạc;

- Phương pháp mô hình hóa dự báo;

- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm;

- Phương pháp phân tích ảnh viễn thám;

- Phương pháp quan trắc, đo đạc và khảo sát thực địa

1.2.4 Phạm vi nghiên cứu:

- Vùng bị bão Durian tàn phá

- Vùng RNM tại cửa sông Đồng Tranh

CHƯƠNG I: SỰ BIẾN ĐỔI RỪNG NGẬP MẶN VÀ ĐƯỜNG BỜ TẠI CẦN GIỜ - TP HỒ CHÍ MINH THÔNG QUA PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN

I.1 RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ

I.1.1 Lịch sử phát triển rừng Cần Giờ

Trước chiến tranh, rừng ngập mặn Cần Giờ che phủ một vùng khoảng 40.000 ha, tài nguyên thực vật như: loài Đước đôi (Rhizophora apiculata), Mắm trắng (Avicennia alba)…; động vật: Khỉ đuôi dài (Maccaca fascicularis), cá Sấu hoa cà (Crocodylus porosus), rắn hổ mang (Naja naja)….; thủy sản nước lợ như tôm sú (Penaeus monodon), cá Ngát (Plotosus) hết sức phong phú, đa dạng, tán rừng dày kín Nhưng trong thời gian chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ , Rừng

bị phá hủy hoàn toàn bởi bom đạn và các loại hóa chất độc hại môi trường sinh thái của Rừng Sác Cần Giờ đã bị thay đổi hoàn toàn Rừng mất, đất đai bị xói mòn, mất tính đa dạng sinh học, gia tăng ô nhiễm môi trường không khí của thành phố Hồ Chí Minh, sản lượng đánh bắt cá, cua, sò, ốc giảm … gây ra nhiều

hệ quả nghiêm trọng tác động trực tiếp đến việc sinh sống, sức khỏe của cộng đồng dân cư trong vùng Hậu quả về sự hủy diệt thiên nhiên, môi trường sống này là hết sức nghiêm trọng và kéo dài chưa biết đến bao giờ! Những tổn thất có thể tính được đó là sản lượng lâm sản Số lượng gỗ các loại bị mất đi lên đến 4.756.699 m3 (Phan Nguyên Hồng và cộng sự, 1997) [3]

Với tình hình trên, nhằm khôi phục lại vành đai xanh của thành phố Hồ Chí Minh Năm 1978, Thành ủy và Ủy ban Nhân dân thành phố Hồ Chí Minh, và người dân địa phương bắt đầu thực hiện “khôi phục và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh” Đến năm 1986, công tác khôi phục rừng tạm dừng do thiếu kinh phí, vào thời điểm này khoảng 57% cây trồng sinh trưởng tốt Đến ngày 29.05.1991, theo quyết định số 173/CT do Chủ tịch Hội Đồng Bộ Trưởng phê duyệt, rừng ngập mặn Cần Giờ được chính phủ công nhận là rừng phòng hộ môi trường Rừng Cần Giờ nhận được kinh phí

từ ngân sách nhà nước, tiếp tục trồng rừng ở những vùng đất không phù hợp, đất vét, và tỉa thưa, chăm sóc rừng Sau nhiều năm, thảm thực vật rừng ngập mặn Cần Giờ đã được khôi phục trồng lại nhanh, với diện tích lớn và chất lượng tốt Tính đến năm 2000, rừng Cần Giờ đã được phục hồi hơn 30.000 ha rừng ngập mặn [2]

Hình 1.1 Rừng ngập mặn Cần Giờ sau chiến tranh hóa học (ảnh chụp bởi TS.C.P

Weatherspoon)

Hình 1.2 Thi công trồng rừng Đước tại Cần Giờ năm 1978 [3]

Rừng Cần Giờ là một hệ sinh thái trung gian giữa nước mặn và nước ngọt, chịu ảnh hưởng biển và thủy triều nên đã hình thành hệ thực vật phong phú, tạo nên một môi trường sinh thái thích hợp cho các loại cây rừng, chim thú hoang dã, các vi sinh vật rừng, thủy sản nước lợ quý giá sinh sôi phát triển ngày càng đa dạng phong phú Đặc biệt hệ thực vật rừng ngập mặn ở đây có nguồn gốc phán tán từ Indonesia và Malaysia

Ngày 21/01/2000, tổ chức UNESCO đã công nhận rừng ngập mặn Cần Giờ

là “Khu dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ” [2]

I.1.2 Đặc điểm tự nhiên rừng Cần Giờ

I.1.2.1 Vị trí địa lý

Rừng ngập mặn Cần Giờ còn gọi là Rừng Sác, nằm gọn trong huyện Cần Giờ, thuộc thành phố Hồ Chí Minh; là cửa ngõ Đông Nam của thành phố Hồ Chí Minh, hình thành ở hạ lưu sông Đồng Nai – Sài Gòn đổ ra biển Đông ở cửa Xoài Rạp, Đồng Tranh và vịnh Gành Rái Hiện RNM được chia làm các tiểu khu để quản lý

Tọa độ địa lý của Cần Giờ:

Hình 1.3 Bản đồ khu dự trữ Cần Giờ được chia thành các tiểu khu [2] I.1.2.3 Thổ Dưỡng

Rừng ngập mặn Cần Giờ phát triển trên một đầm mặn mới, do phù sa sông Sài Gòn và Đồng Nai mang đến và lắng đọng tạo thành nền đất

I.1.2.4 Khí hậu

Nhìn chung, khí hậu rừng ngập mặn Cần Giờ mang đặc tính nóng ẩm và chịu chi phối của quy luật gió mùa cận xích đạo với hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt

- Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 10

- Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4

I.1.2.4.1 Lượng mưa

Lượng mưa tại Cần Giờ thấp nhất khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, trung bình từ 1.300 mm – 1.400 mm hàng năm

I.1.2.4.2 Nhiệt độ

Biên độ nhiệt trong ngày từ 50C – 70C, trong các tháng thường nhỏ hơn 40C Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất thường xảy ra từ tháng 3 đến tháng 5 và thấp nhất trong khoảng tháng 12 đến tháng 1 Nhiệt độ trung bình năm là 25.80C, được đo ở trạm khí tưởng thủy văn Đỗ Hòa Nhiệt độ có hơi giảm dần từ phía Bắc xuống Nam nhưng không đáng kể

I.1.2.4.3 Bức xạ

Lượng bức xạ trung bình ngày không chênh lệch nhau nhiều, luôn đạt trên

300 calo/cm2/ngày Lượng bình quân tháng cao nhất vào tháng 3 với 14.2 Kcal/

cm2 trong một tháng, thấp nhất vào tháng 11 với 10.2 Kcal/cm2/tháng Lượng bức xạ thường giảm dần trong khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 12, lượng bức xạ có thể biến động từ 14 Kcal/cm2/tháng xuống 10 Kcal/cm2/tháng

I.1.2.4.4 Gió

Chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính:

- Gió mùa Nam – Tây Nam, xuất hiện từ tháng 5 – 10, trùng với mùa mưa, sức gió mạnh nhất thường vào tháng 7 và 8

- GIó mùa Bắc – Đông Bắc, xuất hiện từ tháng 11 – 4, trùng với mùa khô, mạnh nhất vào tháng 2 và 3

I.1.2.4.5 Độ ẩm không khí – Lượng bốc hơi

Độ ẩm tại Cần Giờ cao hơn các nơi khác trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh từ 4% - 8% Trong mùa mưa, độ ẩm từ 79% - 83%, ẩm nhất vào tháng 9 đạt 83% Trong mùa khô, độ ẩm từ 74% - 77%, khô nhất là tháng 4 chỉ 74% Lượng bốc hơi bình quân khoảng 4 mm/ngày, và 120.4 mm/tháng, cao nhất vào tháng 6 (173.2mm/tháng) và thấp nhất vào tháng 9 (83.4 mm/tháng) [2]

I.1.3 Động lực tại Rừng ngập mặn Cần Giờ

I.1.3.1 Mạng lưới sông rạch

Huyện Cần Giờ có mạng lưới sông rạch chằng hịt, đan xen vào nhau Nguồn nước ngọt từ sông đổ ra là nơi hợp lưu của sông Sài Gòn và Đồng Nai ra biển bằng hai tuyến chính là Lòng tàu và Soài Rạp, còn có sông Thị Vãi, Gò Gia

và các phụ lưu của nó Có sự hòa trộn đáng kể giữa nước mặn và nước ngọt tại hai cửa sông chính hình phểu là vịnh Đồng Tranh và vịnh Gành Rái

Diện tích sông rạch chiếm 31.76% tổng diện tích tự nhiên của huyện Cần Giờ

I.1.3.2 Độ mặn

Diễn biến ngập mặn phụ thuộc vào sự kết hợp giữa thủy triều ở biển Đông

và lưu lượng nước ở thượng lưu nguồn sông Sài Gòn và sông Đồng Nai Vào khoảng tháng 4, nước biển chiếm ưu thế hơn trong mối tương tác sông – biển, nước mặn xâm nhập sâu hơn vào trong vùng đất liền, do đó, độ mặn của nước trong rừng được nâng cao lên Ngược lại, vào thời gian từ tháng 9 đến tháng 10, khi các sông giữ vai trò ưu thế trong lực tương tác sông – biển, lúc đó, nước ngọt

từ sông đẩy lùi nước mặn ra biển làm hạ bớt độ mặn của nước trong khu vực

I.1.3.3 Chế độ thủy triều

Rừng ngập mặn cần Giờ nằm trong vùng có chế độ bán nhật triều không đều ( hai lần nước lớn và hai lần nước ròng trong ngày) Biên độ triều khoảng 2

m khi triều trung bình và 4 m khi triều cường Biên độ triều cực đại trong rừng ngập mặn từ 4.0 - 4.2 m vào loại cao nhất quan sát tại Việt Nam Thời gian có biên độ triều lớn nhất thường từ tháng chín đến tháng giêng với biên độ từ 3.6 – 4.1 m ở vùng phía Nam và từ 2.8 – 3.3 m ở vùng phía Bắc của Cần Giờ [2]

I.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU Ở RỪNG CẦN GIỜ

Rừng Ngập Mặn Cần Giờ từ khi được trồng lại được nhà nước và người dân địa phương quan tâm và quản lý Nên rừng Cần Giờ phát triển một cách tự nhiên,

ít chịu tác động của con người, là một môi trường tự nhiên, nên được nhiều người quan tâm, nghiên cứu

I.2.1 Một số nghiên cứu động lực

Những nghiên cứu động lực tại Cần Giờ là rất nhiều, sau đây là một vài nghiên cứu tiêu biểu:

Trong đề tài báo cáo khoa học năm 2010, Vai trò của rừng ngập mặn ven biển trong việc ứng phó với nước biển dâng thực hiện tại vùng rừng ngập mặn Nàng Hai (Cần Giờ) của Võ Lương Hồng Phước, cho thấy vai trò của rừng ngập mặn Các kết quả khảo sát, tính toán và từ mô hình vật lý và động lực học đều cho thấy rõ được vai trò của rừng ngập mặn trong việc tiêu tán năng lượng sóng

và giữ đất khi nước biển dâng [6]

Các kết quả đo đạc, phân tích và quan trắc trong khoảng sáu năm 2009) từ Khảo sát sự thay đổi địa hình đáy tại khu vực rừng ngập mặn Nàng Hai, Cần Giờ (Hồ Chí Minh), Võ Lương Hồng Phước và các đồng sự , cho thấy rõ rằng Địa hình đáy vùng khảo sát thay đổi rất nhanh chóng và phức tạp Xu hướng tại khu vực rừng ngập mặn Nàng Hai vẫn tiếp tục xói lở nhưng tốc độ có chậm dần Các quá trình động lực học như sóng, thủy triều, mưa, dòng chảy trong sông

(2004-và kênh rạc được xem như là các yếu tố chính gây nên sự biến đổi xói mòn (2004-và bồi tụ tại khu vực khảo sát Sóng, chủ yếu tác động gây xói mòn và sạt lở với thời gian hoạt động vào mùa Đông Bắc và khi có bão Thủy triều, mực nước triều cao

và dòng triều có ảnh hưởng tới bồi tụ tại rừng ngập mặn và quá trình chuyển tải vật chất tại bãi bồi Và yếu tố mưa, lượng mưa lớn sẽ kéo theo lượng vật chất làm biến đổi địa hình bề mặt Dòng chảy trong kênh rạch và sông góp phần vào quá trình chuyển tải vật chất gây nên xói mòn và bồi tụ tại vùng khảo sát Ngoài

ra đề tài còn cho thấy cây ngập mặn đóng vai trò rất lớn trong việc giữ lại các vật chất, góp phần vào việc bồi tụ và hạn chế xói lở trong rừng ngập mặn [7]

La Thị Cang, và Nguyễn Công Thành có báo cáo Khảo sát chuyển tải trần tích vào, ra RNM thuộc vùng cửa sông Đồng Tranh huyện Cần Giờ, Tp.Hồ Chí Minh (2008) Các đo đạc thực địa được tiến hành ở bờ phía đông, vùng cửa sông Đồng Tranh, Huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh thuộc Khu Dự Trữ Sinh Quyển

RNM Cần Giờ…Động lực học trầm tích bề mặt vùng khảo sát biến động khá phức tạp nhưng thể hiện rõ ở tính biến thiên theo mùa Xu thế xói diễn ra vào mùa mưa trong khi xu thế bồi rơi vào mùa khô Ở khu vực phía nam của vùng khảo sát, vùng gần cửa sông Đồng Tranh - khu vực Nàng Hai, hiện tượng xói xảy

ra mạnh hơn vùng phía bắc - khu vực Khe Ốc Xu thế xói bồi còn diễn ra trong tháng ở các kỳ triều sóc vọng, trực thế tương ứng với các điều kiện động lực học mạnh, yếu khác nhau Tuy nhiên, các chuỗi số liệu khảo sát trầm tích lơ lửng vào

ra RNM vẫn chưa đủ nhiều, và liên tục để có thể khẳng định chắc chắc hiện tượng trên [1]

Vùng ngập mặn Nàng Hai nằm vùng cửa sông, chịu tác động của nhiều yếu tố động lực, biến động đường bờ theo mùa nhiều, vì vậy nhiều khảo sát thực địa được tiến hành đo đạc, nhằm tìm ra nguyên nhân chính, cũng như tìm cách giảm sự xói lở ở vùng này

I.2.2 Ứng dụng Viễn Thám trong nghiên cứu tại Cần Giờ

Tuy Cần Giờ đã và đang là vùng nghiên cứu của nhiều đề tài khoa học, nhưng ứng dụng viễn thám trong trong nghiên cứu tại vùng này là ít, chủ yếu là chỉ để giám sát biến động rừng, đường bờ Tiêu biểu là đề tài Sử dụng dữ liệu VT

đa thời gian để quản lý rừng trong việc bảo vệ môi trường bờ biển, tại vùng Cần Giờ, Trương Thị Hòa Bình, và các đồng sự đã dùng dữ liệu ảnh Spot (năm

1996, 2004, 2007), các số liệu thống kê, tài liệu thu thập được để thực hiện đề tài

Sơ đồ phương pháp mà tác giả dùng để xác định sự biến động đường bờ, thành lập bản đồ thay đổi trên bề mặt đất trong những năm 1996 – 2004, 2004 – 2007,

1996 – 2007 [9], hình 1.4

Và ông Hirose cùng các cộng sự xét sự biến động đường bờ sông Đồng Tranh qua các năm (1989,1994, 1997, 2001) với các ảnh chụp vào các năm: Landsat (1973,1989, 2001), JERS-1/ OPS (1994, 1997), Terra/ASTER (2002,

2003, 2003) Hirose dựa vào giá trị tổ hợp màu sai và NDVI để phân loại cây, và

có 3 nhóm chính được phân loại là (M) Avicennia alba, (D) Rhizophora apiculata (D), (CL) Phoenix paludosa Và dùng các giá trị đặc biệc của phản xạ, của chỉ số thực vật NDVI để xác định đường bờ, đánh giá biến động đường bờ [9]

Hình 1.4 Sơ đồ phương pháp dùng xác định sự biến đổi

I.3 QUY TRÌNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH VỆ TINH

Hình 1.5 Quy trình xử lý và phân tích ảnh

I.3.1 Thu thập ảnh Viễn Thám, bản đồ khu vực Cần Giờ

Đầu tiên, Cần xác định rõ vị trí, tọa độ khu vực quan tâm để tìm hình Viễn Thám về vùng khải sát Và down ảnh từ trên trang web http://glovis.usgs.gov/ Ảnh down về được dùng trong đề tài gồm: ảnh năm 1989 (landsat 4), năm 2001

Thu thập ảnh (1989,2001,2004)

Nắn ảnh

NDVI

Đước

Xác định khu vực phân tích

(Landsat 7), năm 2004 (landsat 5) Các ảnh thu thập có độ phân giải như Bảng 1.1

Bảng 1.1 Độ phân giải ảnh dùng phân tích

Vệ Tinh Sensor Band Bước sóng Kích thước

pixel Landsat 4-5 TM 1

0.45 - 0.52 (xanh lơ) 0.53 - 0.61 (lục) 0.63 - 0.69 (đỏ) 0.75 - 0.90 (hồng ngoại gần) 1.55 - 1.75 (hồng ngoại trung bình) 10.4 - 12.5 (hồng ngoại nhiệt) 2.09 - 2.35 (hồng ngoại trung bình) 0.52 - 0.90 (lục đến hồng ngoại gần )

I.3.2 Nắn chỉnh hình học

Do cần xác định biến động đường bờ, chồng chập kết quả lên nhau Vì vậy, cần xác định mối tương quan giữa hệ số tọa độ giữa các ảnh, hay nói cách khác là

đăng ký tọa độ cho các ảnh dựa vào các điểm khống chế mặt đất GCP (Ground Control Points) với sai số toàn cục (RMS Error) phải nhỏ hơn hoặc bằng 1

Trong đề tài, lấy ảnh năm 2001 làm ảnh gốc để hiệu chỉnh hai ảnh còn lại (xem hình phụ lục)

I.3.3 Phân loại Mấm, Đước

I.3.3.1 NDVI

Ngoài thao tác xem độ phản xạ của các đối tượng đối với các kênh, ta cũng cần xác định mảng NDVI, xem vùng thực phủ rừng trong Cần Giờ, có cái nhìn tổng quát phân bố rừng

Chỉ số thực vật NDVI được tính theo công thức:

NDVI = NIR – red/ (NIR + red)

Trong đó: NIR – giá trị độ sáng phần tử ảnh của kênh 4 (hồng ngoại gần)

Red –giá trị độ sáng phần tử ảnh của kênh 3 (áng sáng đỏ)

I.3.3.2 Tổ hợp OIF

Do máy tính chỉ sử dụng ba kênh cơ bản (red, green, và blue) nên chỉ có ba kênh duy nhất được hiển thị đồng thời (tổ hợp màu), với những cách tổ hợp màu nhất định sẽ giúp dễ dàng xác định hoặc tách một đối tượng nào đó trên ảnh Việc chọn kênh phối hợp màu rất đa dạng, chỉ số OIF giúp chọn ba kênh tối ưu

để tổ hợp màu (ba kênh có giá trị OIF lớn nhất), tổ hợp có nhiều thông tin nhất, thuận lợi cho việc giải đoán bằng mắt Chỉ số OIF (Optimum Index Factor) dựa vào tổng của phương sai và hệ số tương quan giữa các kênh ảnh:

Trong đó: Sk - độ lêch chuẩn của kênh k

Abs(rkl) – là giá trị tuyệt đối của hệ số tương quan giữa các kênh ảnh

Sau khi tính OIF, thì tổ hợp kênh 146 là tổ hợp tối ưu nhất (xem hình phụ lục)

Các kênh ảnh vệ tinh thu được trong thực tế thông thường có giá trị các phần tử ảnh chỉ phân bố trong phạm vi hẹp so với khả năng hiển thị của ảnh, trên ảnh hiện thị có những vùng tương đối tối (sáng) Nên cần biến đổi khoảng giá trị cấp độ xám thực tế của ảnh gốc về khoảng cấp độ xám mà thiết bị hiển thị có khả năng hiển thị được Do đó, sau khi cho hiển thị tổ hợp màu, cần tăng cường độ tương phản của ảnh tự động bằng thuật toán Equalization

I.3.3.3 Phân loại

Phân loại thực hiện trên các ảnh là phương pháp phân loại có giám định (supervised) Việc chọn mẫu đặc trưng cho các đối tượng, cũng như gán tên cho đối tượng (Mấm, Đước, Đất, Nước, Mấm có lẫn cây bần, đất dân cư, đất nông nghiệp, ) trên ảnh đều dựa vào các thông tin, bản đồ thu thập đáng tin cậy về vùng Cần Giờ đồng thời dùng google earch để bổ sung thông tin, kiểm tra thông tin từ các dữ liệu thu thập được

Kết quả, Ảnh có sáu nhóm đối tượng được quan tâm (Mấm, Đước, Nước, Đất, Khác (chà là, bần, …), và trầm tích), đã được tách ra và sau cùng dùng phép

lọc Median để làm giảm “muối – tiêu” trên ảnh

Và Một lần nữa ta dùng những thông tin, bản đồ thu thập được để kiểm tra

độ chính xác của phân loại, đánh giá kết quả

I.3.4 Rút trích đường bờ

Thao tác thực hiện contour line trên nhiều ảnh tỷ số khác nhau để làm nổi đường bờ, đường ngăn cách giữa đất và sông, dựa trên ngưỡng giá trị phản xạ Cuối cùng chọn ảnh tỷ số NDVI để rút trích đường bờ Tại Cần Giờ, phần lớn đất dọc bờ đều có thực vật, có cây Mấm, cây Đước phát triển (ngoại trừ vùng dân cư, không có phủ thực vật), rút trích đường bờ trên ảnh NDVI sẽ giúp làm nổi bậc biến đổi bờ theo biến đổi của cây Mấm, cây Đước, (xem hình ở phụ lục)

Sau đó, dùng phần mềm Acrview 3.2 để chồng ghép các đường bờ, xác định biến động bờ qua các năm

I.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

I.4.1 Phân loại rừng

Hình 1.6 Ảnh sau khi phân loại năm 1989

Hình 1.7 Ảnh sau khi phân loại năm 2001

Hình 1.8 Ảnh sau khi phân loại năm 2004

Việc phân loại tập trung vào sáu đối tượng sau:

- Vùng Mấm: có cây Mấm phát triển,

- Vùng Đước: cây Đước phát triển

- Đất: bao gồm đất trống, khu dân cư, khu muối, đất nông nghiệp

- Đất bùn, bãi bồi

- Nước

- Khác: đối với năm 2001, 2004 là chà là, bần, dừa nước, đà…, còn đối với năm 1989 là mảng rừng kém phát triển, có tồn tại những cây dừa nước, bần, cây đước mới trồng…

❖ Nhận xét:

+ Ảnh năm 1989

Kết quả phân loại tương đối phù hợp với thông tin thu thập được Năm 1978 rừng bắt đầu được trồng lại, đến năm 1986 thì rừng tạm ngưng trồng cây đước Rừng Cần GIờ lúc bấy giờ chỉ có cây Đước phát triển và có khoảng 60% cây được trồng phát triển tốt, việc trồng rừng chưa được phủ toàn rừng Cần Giờ Rừng vào thời điểm này còn thưa, chỉ có khu rừng lỗi, tiểu khu 17 thì phát triển tốt, còn lại là những mảng rừng thưa, hay mảng rừng kém phát triển Vùng trầm tích (bãi bùn, bãi bồi, cát, …) khá nhiều, vùng ven sông Đồng Tranh (bên phải hướng dòng đổ ra biển) vẫn chưa có cây phát triển, đất ở đây chỉ là bãi bùn, đất bồi

+ Ảnh năm 2001

So sánh với bản đồ Hiện trạng Rừng Cần Giờ (2002), nhận thấy kết quả tương đối chính xác đối với phân bố cây Mấm và cây Đước, tuy nhiên vẫn còn lẫn cây khác (chà là, bần, dừa, cây nông nghiệp…), vùng mấm trên vùng đất ven các kênh rạch phân loại chưa chính xác

Thực vật vùng Cần Giờ phát triển khá tốt Ở hai bên bờ cửa sông Đồng Tranh, bãi bồi, đất bùn có nhiều biến động, cây mấm phát triển tốt, vùng đất ven sông Đồng Tranh bồi ra nhiều so với năm 1989 Tuy vậy, vùng bãi bồi, đất bùn ở

bờ trái cửa sông Đồng Tranh thì suy giảm, nguyên nhân có thể là do kè dọc bờ biển Cần Giờ được xây dựng Thành Phố đã đầu tư xây kè đá bảo vệ bờ biển từ thị trấn Cần Thạnh đến xã Long Hòa dài 13km, được thực hiện từ năm 1982, sau

đó tiếp tục được duy tu, nâng cấp năm 1997 [15]

+ Sang ảnh năm 2004:

Mấm tại những vùng sâu trong rừng có xu hướng suy giảm Nhưng vùng ven kênh rạch, Mấm có dấu hiệu phát triển thêm Điều này có khá phù hợp với đặc điểm phát triển của cây ngập mặn Cây Mấm xu hướng phát triển trên vùng ven bờ, đất bùn Sau một thời gian, nền đất chặt hơn các cây ngập mặn khác phát triển như Đước Dù vậy, cũng không loại trừ trường hợp này do phân loại chưa chính xác

Một ít vùng đất bồi, đất bùn ở phía Bắc tiểu khu 17, và tiểu khu 20 đã chuyển sang nền chặt hơn, các cây ngập mặn khác đã phát triển lên nhiều hơn, và Mấm mọc lấn ra Tại sông Đồng Tranh, cây Mấm có dấu hiệu suy giảm tại vùng Nàng Hai, vùng đất bùn, bãi bồi ở đây cũng thay đổi ít nhiều so với ảnh năm

2001

+ Qua các ảnh phân loại, nhìn chung kết quả phân loại trên ba ảnh tương đối phù hợp với thực tế Cây Mấm phát triển ven sông, ven kênh rạch, tập trung thành mảng rộng trên tiểu khu 17, tiểu khu 20, ven sông Đồng Tranh; ngoại trừ, đối với đất ven bờ sông Lòng Tàu hầu như không có sự phát triển cây Mấm, chỉ

có các loài cây Đước, Dừa nước, Đà phát triển

Cây Mấm hầu như không phát triển trên vùng ven sông Lòng Tàu, có thể là

do động lực tại vùng khá mạnh Động lực vùng sông này vốn mạnh hơn vùng sông Đồng Tranh, Lòng Tàu nằm trong hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai, đây

là khu vực có chế độ dòng chảy thủy văn phức tạp, chịu ảnh hưởng trực tiếp của

cả triều biển Đông và lũ ở thượng nguồn Cộng với nhiều năm gần đây, tuyến sông này là tuyến đường sông vận chuyển hàng hóa ra vào của Cảng Sài Gòn Các yếu tố thủy văn ở đoạn sông thuộc khu dân cư xã Tam Thôn Hiệp trên sông Lòng Tàu, phần nào cho thấy động lực sông Lòng Tàu khá mạnh, cây Mấm không thể phát triển được Dòng chảy có hướng gần song song với bờ Tốc độ dòng chảy khi chảy ra khá lớn thường xuất hiện ở sườn triều xuống Do ảnh hưởng của địa hình, tốc độ dòng chảy khi chảy vào không lớn Sóng chủ yếu do các tàu chở hàng có tải trọng lớn gây ra Các tàu có tải trọng lớn mặc dù không tạo nên sóng có độ cao lớn nhưng mà năng lượng sóng khá lớn va đập trực tiếp vào bờ hàng giờ mỗi ngày, theo thời gian (trung bình mỗi ngày chịu tác động khoảng 60 lần) thì kết cấu địa chất bờ khó ổn định được [5]

Ngoài ra trong kết quả phân loại qua các ảnh cũng cho thấy cây Mấm chỉ phát triển trên những vùng vốn là bãi bồi, hoặc bãi bồi vừa hình thành, nền có đặc tính bùn, mềm, hoặc mềm và ổn định

Hình 1.9 Sự biến đổi bãi bùn qua các năm 1989-2001-2004

Và kết quả biến động bãi bồi (hình 1.9) rút trích từ các ảnh được phân loại,

có phần còn hạn chế, chưa thật chính xác, bởi ảnh được chụp vào những thời điểm ảnh hưởng mây, nước khác nhau, cũng như kinh nghiệm phân tích còn ít Vào thời điểm thu nhận ảnh, năm 1989 triều đang lên vào khoảng 3.6m; năm

2001 nước cũng đang lên ở khoảng 2.21m; sang năm 2004, nước kiệt vào khoảng 1.87 m [16], trong khi đó khoảng 1.6 m thì bãi bồi đã ngập hết Vì vậy việc giải đoán ảnh, lấy mẫu cho đối tượng bãi bồi, đất bùn còn thiếu chính xác trong vùng cửa sông Đồng Tranh, bãi bùn, đất bồi ven bờ tiểu khu 17

Khu A

Hình 1.10 kết quả rút trích đường bờ qua các năm 1989-2001-2004

Theo kết quả thu được (hình 1.10) cho thấy được biến động đường bờ Năm

2001, đường bờ phải (theo hướng dòng chảy) của sông Đồng Tranh lấn ra bao bọc toàn vùng bãi bồi của ảnh năm 1989, và sau đó tương đối ổn định Còn đối với đường bờ dọc bờ trái sông Đồng Tranh có xu hướng bồi, xói tương đối đồng nhất khi xét từng đoạn sông ngắn, có 3 đoạn bờ có xu hướng bồi xói khác nhau

để đánh giá:

Tại vùng I (Hình 1.11), đường bờ bồi ra khá nhiều qua các năm Phần bồi nhiều nhất từ 1989 -2001 xấp xỉ 246 mét, còn năm 2001-2004 bồi ra xấp xỉ 170 mét Dòng từ sông mang trầm tích theo và khi đổi hướng thì vận tốc giảm, trầm tích bị dòng bỏ lại, lắng tụ và dần bồi thành mô đất mới, cây ngập mặn Mấm sinh trưởng, và vì thế đường bờ biến động

Ở vùng II (hình 1.12), trong năm 2001, cũng như vùng I, đường bờ lấn ra biển khoảng 270 mét bao bọc vùng đất bồi do cây mấm phát triển; sang năm

Khu I

Khu II

Khu III

2004 thì khá ổn định, không biến động nhiều Theo xu hướng di chuyển của dòng thì vùng bờ đối diện (bờ tiểu khu 20) phải bị ảnh hưởng nhiều nhưng trong hình 1.10, nhận thấy gần như không bị biến động bờ, nếu không nói là có dấu hiệu bồi Có thể là do dòng đã yếu bớt, và vùng này lại có cây ngập mặn phát triển,

mà thực vật ngập mặn lại có thể giúp sự lắng đọng trầm tích, hoặc ít nhất là việc lưu giữ các dòng trầm tích lũ thủy triều [13]

Hình 1.11 Biến động đường bờ ở vùng I

Hình 1.12 Biến động đường bờ ở vùng II

Hình 1.13 Biến động đường bờ ở vùng III

Tại vùng III (hình 1.13), với độ phân giải ảnh, khoảng cách bồi xói khó xác định chính xác Biến động bờ có xu hướng xói qua các năm (ngoại trừ vùng mũi của tiểu khu 17) có thể là do ảnh hưởng của sóng, triều do vùng này gần với cửa sông, trực diện đường sóng đi vào Tại vùng mũi của tiểu khu 17 có sự bồi tụ Bồi tụ tại vùng này có thể là do vùng này nằm ngay cửa sông, cộng với kè được xây trong những năm trước đó

Cùng xét các biến động của bãi bồi (hình 1.9), cây mấm, cây đước (hình 1.6, 1.7, 1.8) và đường bờ (hình 1.10) theo thời gian, nhận thấy có sự thống nhất, tương quan nhau Khi bãi bồi, đất bùn xuất hiện, tạo điều kiện cho cây mấm sinh trưởng, phát triển mảng, điều này thấy rõ trong giai đoạn 1989 - 2001; và khi nền đất ổ định hơn, cây Mấm nhường đất cho cây Đước phát triển, đường bờ cũng

mở rộng ra phía sông cùng với cây Mấm Và ngược lại, thì đường bờ bị lùi vào trong đất

Với đặc điểm sinh trưởng của cây Mấm, mọc trên nền bãi bồi, đất bùn, vùng ngập triều, ít chịu ảnh hưởng bởi yếu tố động lực ven bờ, có xu hướng góp phần tích tụ trầm tích Do vậy, quá trình vận chuyển, lắng tụ trầm tích ven bờ, cũng như động lực của vùng mạnh hay yếu có thể định tính được, thông qua mật độ cây Mấm ven bờ Vùng mà cây Mấm sinh trưởng kém dần, suy thoái, vùng đó chịu ảnh hưởng động lực nhiều, bãi bùn đường bờ bị biến động nhiều

Tiêu biểu vùng có sự kém phát triển của cây Mấm là vùng ngập mặn Nàng Hai (vị trí ngôi sao ở hình 1.12) có tọa độ 10023N, 106052E Đây là khu rừng ngập mặn hỗn tạp gồm có cây Đước (Rhizophora) và cấy Mấm (Avicennia), nằm giữa rạch Nàng Hai và một con rạch nhỏ cách cửa sông Đồng Tranh khoảng 3

km (xem phần phụ lục) Địa hình đáy ở rừng ngập mặn Nàng Hai khá phức tạp

và dốc, cao độ giữa bãi bồi và rừng ngập mặn khoảng hơn 1 m Trước năm 1980, khu vực khảo sát này là một vùng đất bồi, có sinh vật hai mảnh vỏ, sò (Chlamys nobilis) sinh sống Nhưng trong thời gian gần đây từ sau năm 2002 thì khu vực này bị xói lở nghiêm trọng (xem phụ lục) Trong các yếu tố chính gây nên sự biến đổi xói mòn và bồi tụ tại vùng Nàng Hai là các quá trình động lực học như sóng, thủy triều, mưa, dòng chảy trong sông và kênh rạch; cũng như nồng độ

trầm tích lơ lửng vùng này phụ thuộc vào cường độ sóng và vận tốc dòng thủy triều, thì hoạt động của sóng là yếu tố chính gây ra quá trình vận chuyển trầm tích và xói mòn tại vùng, ngay cả khi yếu tố sóng ở cửa sông Đồng Tranh không phải là quá mạnh [13] Như vậy động lực do sóng tạo nên sự vận chuyển trầm tích, bãi bồi giảm, mấm kém phát triển, đường bờ tại Nàng Hai bị xói lở

Tóm lại, xu hướng biến động của ba yếu tố bãi bồi, cây mấm, đường bờ là

có sự tương quan

Kết quả đạt được sau khi phân tích ảnh trong giai đoạn 1989 - 2001 ở trên khá phù hợp với kết quả của Hirose và các đồng sự Sự biến động đường bờ trong giai đoạn 1989 – 2001 theo ông là bờ lấn ra biển vào khoảng 20 đến 250 mét, và lùi vào đất liền khoảng 70 mét Và ông cũng đề cập đến nguyên nhân của thay đổi đường bờ, có thể là do những điều kiện tự nhiên khác nhau như "thay đổi trầm tích" và "dòng nước" vì cơ chế bồi lắng và xói lở tại khu vực cửa sông

là phức tạp và thay đổi dưới ảnh hưởng của triều cường [9]

Hình 1.14 Sự biến động bờ trái khu vực sông Đồng Tranh từ ảnh vệ tinh của 4

năm 1989,1994, 1997, 2001 (Hirose và đồng sự, 2004)

I.5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Nhìn chung, kết quả phân loại cây ngập mặn phù hợp đặc điểm sinh trưởng, cây mấm mọc trên vùng bãi bồi, dọc bờ sông, kênh rạch; các cây ngập mặn khác phát triển trên nền ổn định, đất chặt hơn Hiện nay, cây Mấm đang phát triển khá tốt tại rừng ngập mặn Cần Giờ

Đường bờ năm 2001 biến động nhiều so với năm 1989, đường bờ bằng phẳng hơn, đất bồi ra nhiều Sang đến năm 2004, xu hướng bồi, xói khá giống năm 2001, vùng bồi có dấu hiệu tiếp tục bồi, vùng xói có xu hướng tiếp tục xói nhưng chậm

Cây Mấm phát triển tốt, góp phần giữ đất, đường bờ lấn ra Vì vậy cần tạo điều kiện cho cây mấm phát triển góp phần bảo vệ đường bờ, chống xói lở ven

bờ, góp phần bồi đất

Xu hướng biến động của ba yếu tố bãi bồi, cây mấm, đường bờ là có sự tương quan nhau Góp phần thuận lợi trong giám sát biến động của chúng, giám sát một trong ba đối tượng thì có thể biết được xu hướng biến động của hai yếu tố còn lại Việc giám sát cây Mấm bằng ảnh viễn thám, góp phần giúp người phân tích biết được định tính xu hướng biến động bờ trong thời gian sau đó

Tuy viễn thám có lợi thế là xác định định tính biến động một đường bờ dài, tuy nhiên kết quả đạt được phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như độ phân giải ảnh, độ phân giải thời gian, và đặc biệt là kinh nghiệm của người phân tích ảnh, cũng như

sự nắm rõ những thông tin vùng phân tích cũng rất quan trọng Do vậy, yếu tố bãi bồi dọc bờ trong đề tài này chưa xác định chính xác vì vậy vẫn chưa thấy được rõ mối liên hệ giữa bãi bồi và cây Mấm (giai đoạn 2001 -2004) Trong tương lai nếu có điều kiện xác định vùng bãi bồi chính xác hơn thì sẽ làm rõ mối tương quan giữa cây Mấm và bãi bồi

30

Chương II: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ

ĐỘNG LỰC HỌC CỦA SÓNG BIỂN TRONG QUÁ TRÌNH

II.1 ĐỊA HÌNH ĐÁY TẠI KHU VỰC KHẢO SÁT

II.1.1 Mục đích

Mục đích của việc xem xét địa hình đáy khu vực cửa sông Đồng Tranh trước hết là để áp dụng vào mô hình tính toán trường sóng, đồng thời so sánh với dạng địa hình đáy năm 2008 để rút ra các đánh giá về sự biến đổi của trường sóng do các biến đổi của địa hình

II.1.2 Địa hình đáy 2010

Theo kết quả đo đạc năm 2010, nhìn chung địa hình đáy ở cửa sông Đồng Tranh là khá phổ biến cho vùng sông ngòi ở nước ta Hai bên bờ sông khá thoải, trải rộng và sâu dần ở khu vực giữa lòng sông Cao trình đáy từ -825.86 cm đến 41.32 cm, chênh lệch độ sâu giữa vùng sâu nhất và vùng nông nhất khoảng 867.18 cm [8]

Phía bên bờ xã Long Hòa, một bãi bồi rộng lớn gần cửa sông trải dài vào trong sông đến tận Khe Dinh (có vị trí 10o24’34.31’’N, 106o52’20.8’’E) tương đối bằng phẳng và độ dốc tương đối đứng khi ra giữa lòng sông Từ đoạn Khe Dinh trở vào, do trong quá trình đo đạc bị mất số liệu nên địa hình gần bờ thấp hơn, độ dốc thoải hơn phía ngoài Tại khu vực Nàng Hai (có tọa độ

10o23’28.28’’N, 106o52’48.8’’E), đoạn nằm giữa cửa sông và Khe Dinh, địa hình lõm ngay cửa nhưng càng ra phía ngoài thì được bồi cao hơn Bãi bồi này trải dài đến gần giữa lòng sông [8] Phía bên bờ xã Lý Nhơn, cũng là một bãi bồi rộng, thoải đều ra khu vực giữa lòng sông nhưng bãi bồi phía bờ xã Lý Nhơn thấp hơn phía xã Long Hòa Lòng sông uốn cong, bề rộng phía ngoài cửa nhỏ hơn phía trong sông và có một lõm sâu tại khu vực cửa sông do khu vực này bị ảnh hưởng

của hướng sóng chính trực tiếp truyền vào nên gây xói tạo thành lõm sâu Vào sâu phía trong, lòng sông thẳng, bề rộng lòng sông tương đối đều [8]

Hình 2.1 Bản đồ ba chiều mô tả địa hình đáy cửa sông Đồng Tranh

(17/04/2010) [8]

Có hiện tượng bồi tụ tại ngay trước cửa sông Đồng Tranh và đây là nguyên nhân gây ra sự thay đổi hướng dòng chảy và đổi hướng của lòng sông [8]

II.1.3 So sánh với địa hình đáy 2008

So sánh địa hình đáy năm 2008 và năm 2010 như Hình 2.2, ta thấy, năm

2008 các đường đẳng độ sâu tương đối song song với hướng bờ cả bên xã Lý Nhơn và xã Long Hòa Phân bố các đường đẳng sâu hai bên bờ rất sát nhau, nên

có thể thấy địa hình hai bên bờ khá dốc ra lòng sông Năm 2010 các đường đẳng

độ sâu phía bờ xã Long Hòa không song song với hướng bờ mà có phần uốn cong Khoảng cách giữa các đường đẳng sâu thưa hơn so với năm 2008 chứng tỏ địa hình hai bên bờ sông thoải hơn khi ra giữa lòng sông Bờ bên xã Lý Nhơn, phía ngoài cửa sông các đường đẳng sâu uốn cong, có phần mở rộng ra phía cửa [8]

Hình 2.2 Bản đồ các đường đẳng độ sâu của địa hình đáy cửa sông Đồng Tranh

năm 2008 và 2010

Đặc biệt, địa hình đáy năm 2008, vùng khảo sát có một hố lõm khá sâu, (một nửa hố lõm được biểu thị trên hình trong khung vuông màu đỏ), hố lõm này sâu nhất khoảng 6.5m, có thể là vị trí của phao phân luồng trước đây Hố này có ảnh hưởng lớn đến trường sóng khu vực xung quanh Năm 2010, hố lõm này đã được phủ lấp

Theo đánh giá chung, địa hình năm 2010 được bồi lên so với năm 2008 Chênh lệch độ sâu giữa vùng cao nhất và vùng thấp nhất năm 2008 khoảng 1038.72 cm Trong khi đó chênh lệch độ sâu giữa vùng cao nhất và vùng thấp nhất năm 2010 là 867.18 cm Điều này chứng tỏ địa hình sông Đồng Tranh được bồi lên rất nhiều trong hai năm qua Địa hình lòng sông năm 2010 được bồi lên 147.54 cm, trong khi đó địa hình tại bãi bồi có xu hướng bị xói 24.35 cm Tuy vậy phía bờ bị xói không đáng kể so với sự bồi lên của lòng sông [8]

II.2 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TRƯỜNG SÓNG NĂM 2010