Rạn nhân tạo và khả năng ứng dụng cho bờ biển Việt Nam

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

RẠN NHÂN TẠO VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO BỜ BIỂN VIỆT NAM

Nguyễn Thành Luân

Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển

Tóm tắt: Hiện nay có nhiều giải pháp công trình bảo vệ bờ biển chống xói lở như đê biển, kè lát

mái, tường chắn sóng, kè mỏ hàn, đê chắn sóng tách bờ... Đê chắn sóng tách bờ có tác dụng

giảm năng lượng sóng, giảm xói, gây bồi là giải pháp tương đối toàn diện, được đánh giá cao

với các dạng nhô và ngầm. Các kết cấu sử dụng thường là các khối bê tông đúc sẵn, đá đổ, dải

ngầm…Trong đó các các rạn nhân tạo (Artificial Reefs) là dạng công trình đa mục tiêu nhằm để

bảo vệ bờ biển, kích thích hệ sinh thái biển và phát triển du lịch, rất phù hợp với nhiều loại hình

bờ biển Việt Nam hiện nay. Bài báo sẽ cung cấp một số thông tin tổng quan ban đầu nhằm phục

vụ việc nghiên cứu ứng dụng rạn nhân tạo để bảo vệ bờ biển Việt Nam.

Từ khóa: rạn nhân tạo, Reefball, Geotube, đê chắn sóng, xói lở, bồi tụ

Summary: At present, there are many solutions to protect the coast from erosion such as sea

dykes, revetments, seawall, detached breakwater…. Detached breakwater reduces wave, erosion,

accretion whichs is a relatively comprehensive solution, is appreciated with emerged and

submerged form. Structures used are usually prefabricated concrete blocks, paving stones, reefs

... In which Artificial Reefs are multi-purpose structures designed to protect the coast, stimulate

the sea ecosystem and tourism development, very suitable for many types of coastal Vietnam,

today. The article will provide some initial overview information for research on the application

of artificial reefs to protect the coast of Vietnam.

Keywords: artificial reefs, Reefball, Geotube, breakwater, erosion, accretion

1. ĐẶT VẤN ĐỀ ^*

trình ven biển) đã góp phần làm thay đổi bờ

biển. Các biện pháp đối phó nhằm kiểm soát

Bờ biển là vùng quá độ giữa lục địa và biển, là

xói lở phụ thuộc vào đặc điểm địa mạo, các

một tổng thể tự nhiên đặc sắc chứa đựng các

quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát.

tài nguyên vô cùng phong phú. Đồng thời, đây

Khi đó một giải pháp ngay lập tức có thể áp

cũng là nơi chịu các mối nguy hiểm thiên

dụng để ngăn chặn xói lở bờ biển với các kết

nhiên thường xuyên bao gồm: lũ lụt, tác động

cấu cứng như đê chắn sóng, mỏ hàn, kè bảo vệ

của bão và xói lở bờ biển. Tuy vậy, nó liên tục

bờ… Ngày nay, các giải pháp vẫn được áp

điều chỉnh để thay đổi theo các quá trình của

dụng, nhưng đã thay đổi nhiều về hệ kết cấu,

sóng, triều và nguồn bùn cát cung cấp. Hệ quả

vật liệu nhằm tiết kiệm về chi phí xây dựng,

là, có những vị trí bờ biển tiến hoặc thoái lui.

đảm bảo mục tiêu giảm sóng, ngăn chặn xói lở

Đây là một quá trình tự nhiên và mong muốn

và thậm chí tăng cường môi trường sinh thái

đường bờ biển cát. Các nhà quản lý bờ biển

ven biển. Rạn nhân tạo (Artificial Reefs) hoặc

thường đối mặt với tình trạng xâm thực, xói lở

dải ngầm là dạng công trình đa mục tiêu nhằm

bờ biển. Các nguyên nhân có thể là các quá

để bảo vệ bờ biển, kích thích hệ sinh thái biển

trình tự nhiên (sóng, thủy triều, dòng chảy…),

và phát triển du lịch. Về mặt nguyên lý thì rạn

tác động của con người (khai thác cát, công

nhân tạo (viết tắt là RNT hoặc ARs) hoạt động

tương tự như đê ngầm giảm sóng, có tác dụng

làm giảm năng lượng sóng ở vùng gần bờ, từ

Ngày nhận bài: 08/01/2019

Ngày thông qua phản biện: 23/02/2019

Ngày duyệt đăng: 26/3/2019

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

1

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

đó hạn chế tác động gây xói lở bãi biển và nhau và chi phí xây dựng là 2 triệu US dollars.

nâng cao sự an toàn cho người tắm biển. RNT Gần đây một kết cấu mới đã được phát triển

có thể được xây dựng bằng nhiều loại vật liệu, với dạng khối cầu rỗng và có khoét các lỗ

cấu kiện khác nhau như đá đổ, khối bê tông, thủng (Reef Ball), được bố trí dưới đáy biển

ống vải địa bơm cát, hay bao tải cát. Trên thế nhằm giảm năng lượng sóng, vận tốc dòng

giới, Rạn nhân tạo được sử dụng từ rất sớm chảy và tạo ra nơi cư trú cho san hô và sinh vật

với nhiều mục đích khác nhau: bảo vệ bờ biển, biển. Rạn dạng cầu này đã được áp dụng ở một

chống giặc ngoại xâm…. Việc sử dụng rạn số nơi như phía nam biển Caribbe, Curacao,

nhân tạo vào phát triển nguồn lợi thủy sản Indonesia,... và đem lại những hiệu quả tích

được Nhật Bản bắt đầu từ những năm 1600. cực tới môi sinh và thu hút thêm khách du lịch.

Sau một thời gian xây dựng rạn san hô nhân

2.1. Hình dạng và kết cấu RNT

tạo bằng cao su và đá tảng để trồng tảo bẹ,

Vật liệu - Đá là vật liệu phổ biến trong kết

người Nhật đã phát hiện ra rằng ngoài tảo bẹ

cấu đê chắn sóng nói chung và RNT nói

phát triển thì mật độ cá ở vùng thả rạn tăng

riêng. Tuy nhiên việc thi công các kết cấu

lên theo thời gian và đây cũng là nền tảng cho

bằng đá ngập dưới nước là rất khó kiểm soát

việc phát triện rạn nhân tạo để bảo vệ và phát

và dễ bị mất ổn định do các tác động của

dòng chảy, sóng tràn vỡ.

triển nguồn lợi thủy sản. Tuy nhiên, việc

nghiên cứu, ứng dụng rạn nhân tạo được phát

triển từ những năm 1970, cho đến nay đã có Ống địa kỹ thuật (Geotube) được làm từ vải

gần 50 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới địa kỹ thuật và được đổ đầy cát hoặc sỏi. Một

ứng dụng công nghệ này để bảo vệ bờ biển, kết cấu ống địa kỹ thuật thường có chiều dài

tái tạo, phát triển nguồn lợi thủy sản. Nghiên khoảng 20 m, đường kính tương ứng là 3m

cứu này chỉ tập trung vào việc đánh giá tổng được sử dụng ở những vùng có độ sâu tương

quan liên quan đến kết cấu, khả năng giảm đối lớn. Thùng chứa cát bằng vải địa kỹ thuật

sóng gây bồi, bảo vệ bờ biển. Đây là những (GSC - Geotextile sand container) và các túi

nội dung quan trọng giúp các nhà khoa học, địa kỹ thuật rất giống với ống địa kỹ thuật

nhà đầu tư, nhà quản lý có cơ sở để xem xét nhưng có kích thước nhỏ hơn và thường được

áp dụng cho những khu vực cần bảo vệ vùng dùng ở những vùng biển nông gần bờ. Chi phí

ven biển Việt Nam.

để xây dựng một RNT bằng các GSC thường

lớn hơn so với các vật liệu khác do việc thi

công khó khăn hơn. GSCs và túi địa kỹ thuật

thường được sử dụng như dạng các công trình

gần bờ: công trình kè hoặc mái dốc hướng ra

biển. Hiện nay không có sẵn các phương pháp

thực nghiệm để phân tích, đánh giá tính ổn

định của công trình mà phải sử dụng kết hợp

phương pháp mô hình toán, mô hình vật lý

với thực tiễn và kinh nghiệm của các công

trình có trước.

2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG RẠN NHÂN TẠO

Tùy thuộc vào những mục đích khác nhau, vật

liệu và kết cấu, cũng như các yếu tố về vị trí

khu vực đang được xem xét, tiêu chuẩn thiết

kế cho các dạng công trình này không dễ dàng

xác định sẵn được.

Rạn đá granite Cable Station, xây dựng năm

1999 ở tây Australia, được biết tới là dải ngầm

đầu tiên trên thế giới nhằm cải thiện điều kiện

sóng cho những người lướt ván. Một RNT

khác đã được xây dựng ở bãi biển Gold Coast,

Australia, như một công trình phục vụ duy trì

và ổn định nuôi bãi. Rạn này được cấu tạo bởi

300 bao cát với kích thước và hình dạng khác

Các dạng cấu kiện chế tạo sẵn: Có khá nhiều

loại hình dạng và kết cấu RNT chế tạo sẵn trên

bờ và lắp đặt dưới nước. Các cấu kiện này có

thể được làm bằng thép, gỗ, nhựa, cao su, sợi

thủy tinh... Với độ rỗng lớn, RNT dạng cấu

2

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

b), c)

kiện này có thể làm cho sóng tới bị vỡ nhào

gây ra những nhiễu động phía trên, trong rạn

ngầm, tạo ra các dòng xoáy, rối. Hầu hết các

cấu kiện RNT được thiết kế để tạo ra khu vực

cư trú cho các loài thủy sinh (O'Leary, 2001).

Một số ví dụ được thể hiện trong Hình 2.

a) Languedoc-Roussillon, Pháp;

Nienhagen, Đức (lỗ, reefball); d), e) Hy Lạp; f)

Sicily, Ý; g) Larvotto Reserve, Monaco; h)

Nordfjorden, Norway; i), j) Algarve, Bồ Đào

Nha; k) Odessa, Ukraine; l) Pool Bay, Anh

Cấu kiện reef ball thường có hình dạng một

bán cầu (Harris, 1995) và thường cao 1-2 m,

chân đế rộng 2 m. Reefball có thể được làm

bằng bêtông cường độ cao hoặc nhựa polyester

kết hợp sợi thủy tinh nên có khả năng chống

ăn mòn tốt. Chúng nhiều lỗ rỗng tạo nên độ

rỗng khá lớn (40-50%), độ nhám cao. Sự thô

ráp và các lỗ rỗng đảm bảo tạo ra một môi

trường thuận lợi cho sự phát triển đa dạng các

loài động, thực vật (Pilarczyk, 2003). Với cấu

trúc đặc biệt, các Reefball có thể tạo ra dòng

chảy rối, xoáy nước và áp lực thẳng đứng làm

suy giảm năng lượng sóng. Dưới sự tác động

sóng bão, hình dạng của reefball có thể làm

giảm tính ổn định bản thân cấu kiện nhưng bù

lại, các lỗ rỗng lại làm giảm tác động của lực

đẩy nổi do sóng gây ra.

Các Reef ball thường được gắn các phao

hơi để di chuyển từ bờ ra vị trí xây dựng,

sau đó làm xẹp phao hơi và đánh chìm

xuống đáy biển.

Hình 1. Một số dạng kết cấu RNT ở

bờ biển Châu ÂU

reef ball

TecnoReef

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

3

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

Lốp ôtô cũ

Gạch BT rỗng

Khung BT hình múi.

Khối hộp BT hình chóp cụt

Hình 2. Các loại cấu kiện RNT khác nhau

Loại cấu kiện TecnoReef. được xây dựng từ bê

tông dựa trên các sản phẩm tự nhiên, ít gây tác

động đến hệ sinh thái. Mỗi cấu kiện bao gồm

các tấm hình bát giác có lỗ rỗng. Các cấu kiện

được lắp ghép bằng 3 tấm bát giác tạo nên một

hình dạng kim tự tháp đảm bảo sức bền và ổn

định khi chịu tác động của dòng chảy ngang

bờ và các lực kéo. Chúng có tác dụng làm

giảm dòng chảy ngang bờ, tăng lắng đọng bùn

cát xung quanh, bên trong cấu kiện. Các dòng

chảy phát sinh xung quanh, bên trong cấu kiện

tạo điều kiện di chuyển các chất dinh dưỡng

tạo điều kiện cho các loài động thực vật tồn tại

và phát triển.

sóng nên để tiêu tán sóng bề rộng đỉnh của

RNT nên thiết kế rộng hơn. Để xác định hiệu

chỉnh hiệu quả tiêu tán sóng, các thông số

được đánh giá là chiều cao R từ đỉnh tới mực

nước biển, độ cao sóng H0, chiều dài sóng L0

và bề rộng đỉnh B. Hiệu quả tiêu tán sóng của

RNT được khảo sát bằng mô hình thủy lực và

phương pháp phân tích (Hình 3,4) (Sawaragi

and Deguchi, 1988). Có thể thấy ở Hình 3, nếu

bề rộng định dài gấp đôi chiều dài sóng tới thì

chiều cao sóng truyền qua có thể giảm một nửa

chiều cao sóng tới cho dù sóng vỡ hay không

vỡ bởi rạn nhân tạo.

Hiệu ứng phá sóng tăng lên với độ sâu đỉnh

giảm theo ghi nhận của Yoshioka và cộng sự

(1993) và Ohnaka & Yoshizawa (1994). Ngoài

ra, khoảng cách di chuyển của sóng vỡ dài

hơn, tức là, đỉnh của các rạn càng rộng, hiệu

quả tiêu sóng càng cao, như trong Hình 4a.

2.2. Tiêu tán sóng

Đỉnh của RNT dưới mực nước biển, hiệu quả

tiêu tán sóng tương đối thấp hơn so với đê

chắn sóng tách bờ. Chức năng chính của RNT

phụ thuộc vào tính hiệu quả của sự tiêu tán

4

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

Hình 4a cho thấy ảnh hưởng của tỷ lệ chiều sóng truyền (Ht) và chiều cao sóng nước

rộng đỉnh (B) và chiều dài sóng vùng nước sâu (Ho). F là phần đế (khoảng cách giữa

sâu (Lo) đến hệ số truyền của sóng cao KT. đỉnh của cấu trúc đến mực nước) như trong

Trong hình này, KT là tỷ số giữa chiều cao Hình 4b.

Trường hợp sóng vỡ

Trường hợp sóng không vỡ

Hình 3. Suy giảm chiều cao sóng qua rạn nhân tạo

a)

b)

Hình 4. Đặc điểm truyền sóng của rạn nhân tạo

Hiệu quả truyền sóng

Trong trường hợp RNT được xây dựng bằng

lớp vật liệu đá, d’Angremond đã đề xuất hệ số

truyền sóng Kt theo công thức (1) và (2) theo

tỷ lệ về bề rộng Bc với chiều cao hướng sóng

đến Hsi.

(2)

Tuy nhiên, RNT thường được xây dựng với các

loại khối bê tông. Trong trường hợp này Hanzawa

và nnk (1996) đã kiểm tra với nhiều mô hình thủy

lực và đề xuất công thức thực nghiệm sau:

(1)

(3)

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

5

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

cập đến. Trong số đó, Hanazawa (1996) đã

thực hiện các thử nghiệm sóng bất thường và

đề xuất công thức (5) để tính toán giá trị ổn

định của Ns:

(4)

(5)

Trong đó:

W- trọng lượng mỗi lớp phủ

Ht1/3: chiều cao sóng có nghĩa

γ_s: tỷ trọng của khối

Ss: trọng lượng khối trong nước biển

Hình 6 chỉ ra thông số thiệt hại của khối liên

quan tới thông số chiều cao đỉnh (R/Hi1/3)

dựa trên các tiêu chuẩn được quyết định tùy ý

trong quá trình thử nghiệm mô hình thủy lực

(chẳng hạn như các chú giải trong biểu đồ). Ns

là 1,8 cho tỷ lệ thiệt hại 0% và khoảng 2,3 cho

tỷ lệ thiệt hại 1% khi mực nước biển trên đỉnh

bằng 0, và cũng cho biết các đường xu hướng

hiển thị giới hạn khi thiệt hại trở thành 0%

hoặc 1%. Có thể thấy rằng sự ổn định tăng

mạnh khi mực nước biển trên đỉnh tăng lên,

và, nếu R / Hi1/3 là 0,4, Ns là 2,2 trên tỷ lệ 0%

thiệt hại và tăng lên tới 3,5 trên 1% hư hại.

Hình 5. Mối quan hệ giữa Kt và R/Hi1/3

Giá trị Kt được tính theo công thức (3) và (4)

là ước lượng chiều cao sóng sau công trình và

đây là giá trị hữu ích cho thiết kế. Hình 5 chỉ

ra sự so sánh kết quả của Kt theo thực nghiệm

và tính toán từ công thức (3) và (4).

2.3. Sự ổn định

Đối với thiết kế RNT, tính toán khối lượng ổn

định của lớp đá, khối, hoặc khối tiêu sóng là

một trong những yếu tố quan trọng nhất. Dựa

trên từng mô hình thủy lực thử nghiệm, cho

thấy nên sử dụng công thức thực nghiệm, vì sự

ổn định thay đổi giữa các vật liệu. Trong

trường hợp của một RNT bao gồm lớp đá, yêu

cầu trọng lượng cho đá dăm cuội đã được đánh

giá khác nhau bởi Uda (1990), Nakayama

(1994), và Takeda (1994). Tuy nhiên, có sự

khác biệt giữa các kết quả do độ dốc đáy khác

nhau, điều kiện sóng (cho dù đó là sóng

thường xuyên hoặc sóng bất thường) và tiêu

chuẩn giới hạn độ ổn định trong điều kiện thử

nghiệm mô hình thủy lực.

Hình 6: Mối quan hệ giữa Ns và R/Hi1/3

Đối với trường hợp khối bê tông, các nghiên

cứu của Asakawa (1992), Uda (1993),

Hanazawa (1996), và Tanino (1997) được đề

Bên cạnh các loại khối bê tông tổng thể, khi

lắp đặt một khối bê tông dạng RNT cho một

6

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

kết cấu đơn vị kết nối với nhau, rất khó để đạt nhất định và cách nhau bằng một khoảng trống

sự ổn định an toàn bởi các khối này khác với (AR). Sóng tới sẽ vỡ trên các dải ngầm làm

các khối bê tông khác. Đối với chiều cao sóng, tăng mực nước phía sau, năng lượng sóng bị

để đảm bảo tính ổn định bằng cách xác minh tiêu hao dẫn đến giảm chiều cao sóng. Các

sức cản sự hoạt động của các cấu trúc đơn vị hình từ 7b đến 7f thể hiện một số cách bố trí

theo số lượng khối.

mẫu đối với các RNT theo dạng chữ V hoặc

chữ Y ngược. Loại bố trí này thường gồm 2

cánh xiên tạo nên một góc nhọn tập trung tại

đới sóng vỡ hình thành một khu vực sóng vỡ

lan tức là những con sóng bắt đầu vỡ từ một

điểm trung tâm và tản ra hai bên làm cho năng

lượng sóng bị suy giảm nhanh chóng, hạn chế

tác động trực tiếp vào bờ, chống xói lở. Kiểu

bố trí như trong hình 7d và 7f thể hiện là có

một đoạn thẳng song song với bờ nên cơ chế

phá sóng sẽ là tổ hợp của loại bố trí truyền

Tuy nhiên, độ dài liên quan đến số khối yêu

cầu có thể trở thành chiều rộng đỉnh của một

rạn nhân tạo. Trong trường hợp lắp đặt rạn

nhân tạo, độ dốc đáy, điều kiện sóng, và điều

kiện độ sâu của khu vực dự kiến đặt cần được

xác nhận việc xác định chiều rộng đỉnh yêu

cầu bằng cách sử dụng thử nghiệm mô hình

thủy lực hai chiều.

2.4. Bố trí mặt bằng

Có rất nhiều cách phối hợp áp dụng cho RNT, thống với loại bố trí dạng chữ V hoặc chữ Y

đặc biệt là đối với những rạn được làm từ vải ngược. Với kiểu bố trí 7e và 7f, có một khoảng

địa kỹ thuật, tùy thuộc vào chức năng chính trống giữa hai cánh xiên với một kết cấu thấp

của nó. Từ mục tiêu công trình có thể chọn ra hơn hoặc không có tạo nên một đường rãnh

cách bố trí mặt bằng thích hợp (xem hình 7).

làm giảm cường cộ dòng rip, tăng an toàn cho

người lướt sóng.

2.5. Mặt cắt ngang RNT

Có nhiều hình dạng mặt cắt ngang kết cấu RNT

tùy vào vật liệu và chức năng chính.

Hình 8 minh họa một số cắt ngang của rạn dạng

như các bar chắn ngầm. Trong đó: Hình 8a thể

hiện rạn được xếp bằng các túi địa kỹ thuật

chứa cát; hình 8b thể hiện rạn bằng các ống địa

kỹ thuật chứa cát với các ống ở giữa được đặt

dọc theo bờ biển, các ống phủ ngoài ngắn và

bố trí theo phương ngang bờ; hình 8c thể hiện

rạn bằng đá đổ phủ khối Aquareef để tăng

cường tiêu giảm năng lượng sóng. Đây là loại

kết cấu khá phổ biến ở Nhật Bản; hình 8d thể

hiện rạn có lõi bằng túi, ống địa kỹ thuật bên

ngoài phủ đá

Khác với TGS, chiều rộng của rạn thường

khá lớn để tăng khả năng tiêu giảm năng

lượng sóng đồng thời mái dốc phía biển và

phía bờ đều lớn để giảm khối lượng và chi

phí xây dựng.

Hình 7. Các hình thức bố trí các RNT

Hình 7a là dạng bố trí truyền thống với các rạn

bằng đá đổ đặt song song cách bờ một khoảng

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

7

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

Hình 8. Một số dạng mặt cắt ngang điển hình của RNT

hơn hẳn so với chỉ riêng kè lát mái. Tuy

nhiên do hạn chế về kinh phí, kinh nghiệm

thực tế nên đến nay cũng mới chỉ có hai

công trình này. Giải pháp công trình kè mỏ

hàn có tác dụng gây bồi, tái tạo được đoạn

đường bờ đã xói nhưng cũng có hạn chế là

ngăn chặn gần như hoàn toàn dòng bùn cát

dọc bờ (longshore sediment transport), do đó

gây mất cân bằng bùn cát ven bờ, gây xói lở

mạnh ở phía hạ lưu công trình. Đối với khu

vực du lịch, loại công trình này phân chia bãi

biển thành các ô nhỏ và làm giảm mỹ quan

chung. Bên cạnh đó một nhược điểm nửa của

kè mỏ hàn là khả năng giữ dòng bùn cát

vuông góc với bờ kém, đặc biệt đối với

những vùng có hướng sóng chính vuông góc

với đường bờ, năng lượng sóng lớn. Gần

đây, trước tình hình cấp bách, một số tỉnh

như Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Thuận, Huế đã

mạnh dạn thử nghiệm giải pháp đê chắn sóng

mềm bằng túi cát theo công nghệ Stabiplage

để bảo vệ bờ biển nhưng cho đến nay, giải

pháp này đã bộc lộ quá nhiều nhược điểm,

như chi phí xây dựng không thấp hơn so với

giải pháp công trình cứng, nhanh chóng bị

hư hỏng. Với những ưu điểm, khả năng ứng

dụng như đã phân tích ở trên, có thể thấy rạn

nhân tạo là giải pháp tương đối toàn diện,

3. ỨNG DỤNG RẠN NHÂN TẠO CHO

BẢO VỆ BỜ BIỂN Ở VIỆT NAM

Những đánh giá trên đây cho thấy, RNT là

một trong những kết cấu có thể áp dụng rất

linh hoạt ở các dạng bờ biển, độ dốc bãi biển

khác nhau. RNT như một đê ngầm giảm sóng

là dạng công trình chủ động được nhiều

nước phát triển trên thế giới ứng dụng để bảo

vệ bờ biển do hiệu quả mang lại vượt trội cả

về kinh tế và kỹ thuật so với các công trình

khác như mỏ hàn, kè biển..Giải pháp này

hiện nay được xem là đáp ứng được tiêu chí

đa mục tiêu như giảm sóng, giữ và phục hồi

rừng ngập mặn, hệ sinh thái… đồng thời

giảm thiểu tối đa được các tác động tiêu cực

đến môi trường tự nhiên sau khi xây dựng

công trình. Ở Việt Nam, nói chung cũng

đang có xu hướng chuyển đổi các công trình

bảo vệ bờ có tính truyền thống như kè mái

nghiêng sang các dạng công trình giảm sóng

với nhiều loại hình vật liệu và kết cấu khác

nhau để bảo vệ bờ biển bị xói lở. Một số năm

gần đây, đã mạnh dạn thử nghiệm loại hình

công trình kè mỏ hàn (groins) kết hợp với kè

lát mái như hệ thống kè mỏ hàn ở đê Thanh

Niên - Nam Định, hệ thống kè mỏ hàn bảo

vệ bờ biển Cần Giờ - thành phố Hồ Chí

Minh. Các công trình này có hiệu quả cao

8

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ

khắc phục được những hạn chế của các giải Đây là loại công trình chưa từng được áp

pháp khác và đã được ứng dụng nhiều ở các dụng ở Việt Nam cho mục đích bảo vệ bờ

nước trên thế giới. Việc nghiên cứu áp dụng biển, tuy nhiên đội ngũ cơ quan nghiên cứu,

giải pháp này để bảo vệ bờ biển ở Việt Nam tư vấn thiết kế công trình biển hiện nay có

là rất khả thi, cụ thể:

đủ khả năng tiếp cận các vấn đề về lý thuyết

về loại công trình này để vận dụng vào điều

kiện Việt Nam. Bên cạnh đó, kết cấu công

trình không phức tạp như các dạng kết cấu

của đê chắn sóng tách bờ bảo vệ bể cảng, đê

ngăn sóng, giảm cát chống bồi lấp cửa sông,

kè mỏ hàn bảo vệ bờ biển đã được xây dựng

khá nhiều ở Việt Nam như đê chắn sóng

cảng Vũng Áng, cảng Dung Quất, đê ngăn

cát giảm sóng cửa Lò - Nghệ An, cửa sông

Cà Ty - Bình Thuận ... nên năng lực và trình

độ thi công của nhiều công ty xây dựng hiện

nay là đáp ứng được. Hơn nữa, ở Việt Nam

có đầy đủ các công cụ tính toán mô phỏng

như hệ thống bể sóng, triều kết hợp của

Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về

động lực học sông biển, đây là những bể

sóng hiện đại đáp ứng việc thực hiện các thí

nghiệm kiểm tra, đánh giá hiệu quả giảm

sóng phục vụ công tác thiết kế.

- Về điều kiện áp dụng:

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3260km,

có nhiều vịnh và bãi biển được xếp vào hàng

đẹp nhất thế giới như vịnh Hạ Long, vịnh

Nha Trang, bãi biển Đà Nẵng, bãi biển Mũi

Né - Bình Thuận, bãi biển Vũng Tàu v.v. Ở

những bãi biển này, những năm gần đây do

nhiều nguyên nhân khác nhau đã dẫn đến xói

lở bờ, gây ảnh hưởng đến hoạt động du lịch.

Điển hình như bãi biển Mũi Né, Phan Thiết –

Bình Thuận, Nha Trang- Khánh Hòa, bãi

Thuỳ Vân – Vũng Tàu, Hội An- Quảng Nam.

Bên cạnh đó có những khu vực thường

xuyên phải đối phó với hiện tượng biển xâm

thực mạnh như Hải Phòng, Nam Định, Huế,

Tiền Giang, Cà Mau ... gây ảnh hưởng rất

lớn đến sự ổn định phát triển dân sinh – kinh

tế. Các giải pháp đã được ứng dụng ở những

khu vực này có hiệu quả bảo vệ bờ thấp, vẫn

phải thường xuyên tu sửa và tính thẩm mỹ ở

những khu vực du lịch đô thị không cao. Do

đó việc áp dụng giải pháp mới là hoàn toàn

phù hợp.

4. KẾT LUẬN

Rạn nhân tạo đang được xem là loại công

trình khá hữu hiệu trong việc bảo vệ, duy trì

ổn định bờ biển hiện nay hiệu quả nhất hiện

naytrong các giải pháp bảo vệ bờ biển . Hiện

nay đã có hàng nghìn công trình loại này

được xây dựng trên khắp các bờ biển trên thế

giới, điển hình như Anh với 35.000 đơn vị

rạn, Philipin bắt đầu xây dựng rạn từ 1977

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chiều rộng

đỉnh đê đối với đê ngầm rất thấp dạng

ngưỡng ngầm nhân tạo (artificial reef) có

ảnh hưởng rất đáng kể đến hiệu quả giảm

sóng sau đê. Tuy nhiên xét thực tế điều kiện

Việt Nam nói chung có thể nhận thấy: đến nay có trên 100.000 đơn vị rạn, v.v.

Ngưỡng ngầm dù có ưu điểm vừa phát huy

hiệu quả giảm sóng, gây bồi vừa giảm ảnh

hưởng của công trình đối với cảnh quan

vùng biển du lịch, thân thiện với môi trường,

chi phí thấp (Pilarczyk, 2003).

Riêng ở Việt Nam chưa có loại công trình

này cho mục đích bảo vệ bờ biển. Cần có

nhiều nghiên cứu đầy đủ dưới góc độ kỹ

thuật - kinh tế để có thể ứng dụng rạn nhân

tạo trong việc bảo vệ bờ biển ở Việt Nam,

đặc biệt ở những khu vực bãi biển du lịch.

- Về kinh nghiệm thiết kế, thi công:

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019

9

CHUYỂN GIAO

CÔNG NGHỆ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Gianna Fabi và nnk, 2011, Overview on artificial reefs in Europe, Brazilian, Journal of

oceangraphy

[2] K. d’Angremond, J. W. van der Meer, and R. T. de Jong, Water transmission at

lowcrested structures, Coastal Eng. 2418–2426 (1996)

[3] T. Uda, Function and design methods of artificial reef (in Japanese), Ministry of

Construction, Japan (1988).

[4] K. Yoshioka, T. Kawakami, S. Tanaka, M. Koarai, and T. Uda, Design manual for

artificial reefs, in Coastlines of Japan. In Coastal Zone’93 (ASCE, 1993).

[5] T. Sawaragi, I. Deguchi, and S. K. Park, Reduction of wave overtopping rate by the use

of artificial reef. In Proc. 21st Int. Conf. Coastal Eng. ASCE (1988).

10

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019