Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của mật độ cây trong rừng ngập mặn đến tỷ lệ sóng truyền bằng mô hình mã nguồn mở SWAN và SWASH

Đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của mật độ cây trong rừng ngập mặn đến tỷ lệ sóng truyền bằng mô hình mã nguồn mở SWAN và SWASH" mô phỏng các kịch bản sóng truyền từ ngoài khơi vào đến vùng gần bờ đối với các điều kiện thay đổi về mật độ và bề dày của rừng ngập mặn. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự ảnh hưởng lớn của mật độ cây đến tỷ lệ sóng truyền trong rừng ngập mặn. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của mật độ cây trong rừng ngập mặn đến tỷ lệ sóng truyền bằng mô hình mã nguồn mở SWAN và SWASH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ CÂY TRONG RỪNG NGẬP MẶN ĐẾN TỶ LỆ SÓNG TRUYỀN BẰNG MÔ HÌNH MÃ NGUỒN MỞ SWAN VÀ SWASH Đào Hoàng Tùng, Phạm Đoàn Hải Anh, Nguyễn Mai Lan, Nguyễn Thị Lan Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Trong những năm gần đây, sự thoái hoá rừng ngập mặn, đặc biệt tại khu vực đồng bằngsông Cửu Long, trở thành vấn đề lớn trong việc bảo vệ và duy trì sự ổn định của bờ biển khu vựcnày. Sự thoái hoá của rừng ngập mặn không chỉ bao gồm sự suy giảm về bề dày của rừng mà cònlà sự suy giảm về mật độ cây. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng mô hình mã nguồn mởSWAN và SWASH, các mô hình được phát triển bởi Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan đểmô phỏng các kịch bản sóng truyền từ ngoài khơi vào đến vùng gần bờ đối với các điều kiện thayđổi về mật độ và bề dày của rừng ngập mặn. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự ảnh hưởng lớn củamật độ cây đến tỷ lệ sóng truyền trong rừng ngập mặn. Đồng thời, các kết quả cũng cho thấy tỷlệ truyền sóng (Kt = Ht/Hi, trong đó Hi và Ht lần lượt là chiều cao sóng tới phía trước bìa rừng vàsóng truyền trong rừng) tăng lên khi mật độ giảm theo mối quan hệ hàm luỹ thừa. Từ kết quả này,nhóm tác giả đề xuất dự đoán tỷ lệ sóng giảm thông qua mật độ cây. Từ khoá: SWAN; SWASH; Rừng ngập mặn; Sóng truyền; Đồng bằng sông Cửu Long. Abstract Assessment wave transmissions in variations of mangrove densities by open-source models SWAN and SWASH In recent years, mangroves, especially along the Mekong deltaic coasts, have suffered frommany threats from human activities resulting in the instability of coastlines. The suffering ofmangroves also leads to a massive reduction in their width and density (the number of trees in anarea). In this study, the authors use the open-source models, i.e., SWAN and SWASH - developed byDelft University of Technology, to assess wave transmissions in variations of mangrove densities.Each variation is modeled in three different widths. The modeling results show the significantinfluence of density on wave transmissions. Moreover, wave reduction rates (Kt = Ht/Hi, where Hiand Ht are the incoming and transmission wave heights) are related to densities by the power fit.From these results, the authors hypothesize that wave height reduction could be predicted via thedensity of mangroves. Keywords: SWAN; SWASH; Mangroves; Wave transmission; Mekong delta. 1. Giới thiệu Rừng ngập mặn (RNM) là một hệ sinh thái có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinhtế, duy trì sự cân bằng hệ sinh thái sông và bờ biển, duy trì sự ổn định của đường bờ bằng sự cânbằng giữa xói và bồi. Tuy nhiên, trong nhiều năm trở lại đây, RNM đã và đang đối mặt với sự suythoái nhanh với tốc độ ở một số nơi lên tới 40-50 m/năm. Với tốc độ suy thoái như vậy cùng với sựmất cân bằng trong việc xây dựng đê bảo vệ bờ của con người sẽ làm cho sự hiện diện của RNMở một số nơi tại khu vực bờ biển đồng bằng sông Cửu Long còn rất ít, ví dụ như tại khu vực NhàMát, Bạc Liêu. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 225 Hình 1: Bìa rừng ngập mặn bị thu hẹp từ năm 2006, 2014 và 2022 Hình 1 được trích xuất từ ảnh Landsat của Google trong 3 năm (2006, 2014 và 2022) củabìa RNM tại khu vực Nhà Mát, Bạc Liêu. Có thể thấy, bề rộng RNM đã bị thu hẹp đáng kể trongvòng 16 năm. Điều này cho thấy sự suy giảm và mất cân bằng RNM tại bờ biển do có sự can thiệpcủa con người vào đường bờ là vô cùng đáng kể, theo báo cáo của Viện Khoa học Thuỷ lợi miềnNam, năm 2020. Trong một thập kỷ vừa qua, nghiên cứu về RNM và tương tác của RNM với các quá trìnhsóng và thuỷ động lực đã được tiến hành khá rộng rãi và phổ biến. Phan và cộng sự (2014) [1] sử dụng mô hình toán Xbeach để tính toán và mô phỏng sự suygiảm sóng ngắn và sóng dài trong RNM. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy năng lượng sóngngắn có xu thế bị suy giảm nhiều hơn sóng dài. Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ cho thấy các khảnăng suy giảm sóng ở đặc điểm sóng ngắn và sóng dài thông qua bề rộng của RNM mà không cóthêm các chỉ số khác như độ nhám, hệ số cản. Kalloe và cộng sự (2022) [2] nghiên cứu suy giảm sóng trong máng sóng tỷ lệ thực tế tạitrung tâm nghiên cứu Deltares, Hà Lan. Nghiên cứu chỉ ra mức độ ảnh hưởng cao của mặt đónsóng của RNM bao gồm cành, lá và thân đến mức độ suy giảm sóng. Nghiên cứu này cũng chỉ rachiều cao sóng sẽ bị ảnh hưởng nhiều ở 1/3 chiều cao sóng khi mà tại chiều cao này, mật độ cànhcây sẽ được tập trung cao. Đồng thời, nghiên cứu này cũng đưa ra hệ số cản của cây RNM (tỷ lệ1:1) là khoảng 2-3 đối với chỉ số KC (Keulegan - Carpenter, hệ số tương đương hệ số Reynoldsđối với dòng chảy sinh ra do sóng). Vũ Duy Vĩnh và cộng sự (2011) [3] trình bày một số kết quả ứng dụng mô hình toán học(Delft 3D) để mô phỏng các đặc điểm thủy động lực, lan truyền sóng và tương tác của các quátrình này ở điều kiện không có và điều kiện có RNM nhằm đánh giá định lượng vai trò của RNMtrong việc làm giảm tác động của sông, dòng chảy ở vùng ven bờ Bàng La, Đại Hợp, Hải Phòng.Các kết quả cho thấy, RNM đã làm giảm mạnh tốc độ dòng chảy trong các điều kiện bình thườngvà bão với giá trị suy giảm 40-70 %. Để nghiên cứu vai trò của RNM trong việc giảm năng lượng sóng biển thì các phương phápnghiên cứu hiện nay đi theo ba hướng tiếp cận gồm khảo sát thực địa, mô phỏng bằng mô hìnhsố và mô hình thí nghiệm vật lý. Trong đó, có nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Anh và Nguyễn ThịPhương Thảo (2013) [4] về cơ chế tác động giảm sóng của RNM ở khu vực Hải Phòng bằng môhình toán SWAN dựa trên những số liệu khảo sát thực địa để kiểm nghiệm mô hình, đặc biệt là kếtquả đánh ...