Bài báo phân tích vai trò cốt lõi của cân bằng động lực bùn cát hạt mịn ở quy mô cục bộ đối với sự phát triển của cây ngập mặn, giải thích vòng lặp xói lở suy thoái rừng, để từ đó đề xuất các nguyên lý cơ bản trong thiết kế ra một giải pháp công trình hoặc hệ thống công trình đồng bộ có thể gây bồi để trồng rừng với mấu chốt là khôi phục lại điều kiện cân bằng động về trao đổi bùn cát hạt mịn.

Dựa trên các phân tích chi tiết về cân bằng năng lượng truyền sóng và trao đổi bùn cát qua công trình, nghiên cứu đã đưa ra khuyến nghị sử dụng dạng kết cấu đê giảm sóng thân xốp rỗng (với độ rỗng thích hợp), thay vì dạng thân rỗng, trong việc gây bồi tạo bãi gắn với mục tiêu trồng lại rừng.

1. GIỚI THIỆU

ồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) đã và đang bị suy giảm một cách nghiêm trọng với tốc độ ngày một gia tăng trong nhiều thập kỷ gần đây. Kết quả điều tra diện tích rừng qua các thời kỳ từ năm 1973 đến nay cho thấy nguyên nhân hàng đầu và được cho là đang có tính tăng mạnh gần đây là xói lở bờ biển (Trần Thị Lợi và nnk., 2015).

Các nghiên cứu diễn biến đường bờ gần đây dựa trên cơ sở phân tích ảnh viễn thám (ví dụ Edward và nnk, 2015; Manon và nnk, 2016,…) cho thấy quá trình suy thoái rừng nhiều nơi ở ĐBSCL thực chất đã diễn ra hàng thập kỷ và thậm chí là hàng thế kỷ nay. Các nghiên cứu này cũng đã khẳng định mối liên hệ chặt chẽ về cả không gian lẫn thời gian giữa tốc độ xói lở đường bờ và tốc độ thu hẹp diện tích vùng ven bờ (phần lớn là rừng). Tốc độ biển lấn trung bình từ 1973 đến này vào khoảng 20 m/năm, cá biệt có nơi và có lúc đã lên tới 50 m/năm. Về không gian nóng nhất là 100 Km đoạn bờ biển từ Gành Hào đến Mũi Cà Mau và về thời gian là giai đoạn từ 2003 - 2011. Các bằng chứng khoa học đã chỉ ra sự liên hệ trực tiếp giữa xói lở đường bờ ở ĐBSCL với các hoạt động của con người: (1) Xây dựng đập ngăn sông ở thượng nguồn gây ra sự thiếu hụt nghiêm trọng nồng độ bùn cát hạt mịn lơ lửng ở vùng ven bờ, (2) Hoạt động khai thác trên quy mô lớn cát ở lòng sông và trong các kênh dẫn, (3) Phát triển cơ sở hạ tầng dân sinh kinh tế ở ven bờ nơi có rừng đặc biệt là đê biển, bờ bao các vuông đầm thủy sản và (4) Sự sụt lún của đồng bằng do khai thác nước ngầm quá mức (Edward và nnk, 2015). Những hoạt động này của con người đều tác động đến sự cân bằng bùn cát hạt mịn ở các mức độ, quy mô không gian và thời gian khác nhau, là nguồn gốc gây ra xói lở bờ biển, suy thoái rừng ở ĐBSCL.

Hình 1 Ảnh hưởng của kết cấu rỗng áp dụng ở ĐBSCL: (a) Bồi cát nhiều hơn là bồi bùn  (b) Ngăn chặn trao đổi dòng triều ảnh hưởng đến sức khỏe cây ngập mặn  (c) Mất ổn định công trình thân rỗng

Gần đây một loạt các giải pháp trong đó có các giải pháp công trình giảm sóng, gây bồi mang tính tạm thời, ngắn hạn như hàng rào cọc tre/cừ tràm và kiên cố mang tính lâu dài với kết cấu bê tông như đê trụ rỗng, đê rỗng Budsaco, đê cọc ly tâm đá đổ,… đã và đang được áp dụng ở nhiều nơi (Hình 1). Tuy nhiên các công trình này đều ở dạng thử nghiệm chưa được tổng kết kinh nghiệm hoặc thiết kế không dựa trên cơ sở khoa học đúng đắn và đầy đủ về các đặc trưng thủy động lực - hình thái phù hợp cho việc gây bồi, tạo bãi bùn để trồng rừng. Việc gây bồi với bùn khác xa về nguyên lý và khó khăn hơn nhiều so với gây bồi với cát.

Hàng rào tre/tràm giảm sóng, tuy có đem lại hiệu quả nhất định trong việc hỗ trợ trồng rừng nhưng lại có tuổi thọ không cao (tồn tại trong một vài mùa), đặc biệt là không thể áp dụng ở những nơi sóng hoặc độ sâu xói quá lớn do vậy không thể triển khai rộng rãi. Mặc dù có thể giảm sóng hiệu quả, nhưng các công trình với kết cấu bê tông mang tính lâu dài hơn đều tỏ ra khá “cứng”, chắn sóng mà không phải là tiêu giảm sóng, cản trở quá trình trao đổi bùn và dưỡng chất qua công trình, và do đó không thúc đẩy được quá trình bồi lắng bùn (mà có thể gây bồi cát nặng) do vậy ở nhiều nơi chưa phù hợp với mục tiêu củng cố hoặc trồng tái tạo lại đai RNM đã mất.

 2. VAI TRÒ CỦA CÂN BẰNG ĐỘNG LỰC BÙN CÁT HẠT MỊN ĐỐI VỚI RỪNG

Quá trình sinh trưởng tự nhiên của rừng cây thực chất là một quá trình chọn lọc tự nhiên khắc nghiệt, trong đó cây phải chạy đua với triều và sóng để có thể sinh tồn. Chồi cây trôi nổi và bị cuốn theo con triều đi mọi nơi. Ngay cả khi đã được nằm trên bãi (do triều đem đến) thì chồi cũng cần có đủ thời gian để kịp mọc rễ thành cây trước khi bị cuốn đi bởi con triều kế tiếp. Tuy nhiên bãi bùn mới rất yếu nên cũng khó có thể giữ được cây con và do vậy cây cũng dễ dàng bị sóng cuốn đi và khi đó quá trình sẽ lại phải bắt đầu lại. Khi cây đã có thể sống và trưởng thành trên bãi thì bãi ngày càng trở nên ổn định và cùng với cây hình thành chức năng bảo vệ bờ biển.

Tuy vậy chế độ thủy hải văn và đặc điểm hình thái bãi biển (độ sâu bãi, thời gian và tần suất ngập,…) mới chỉ là những điều kiện cần để có thể trồng tái sinh rừng. Sự mất cân bằng về động lực bùn cát không chỉ gây ra xói lở bờ biển mà còn là yếu tố ngăn cản quá trình tự tái sinh và tái thiết chức năng bảo vệ bờ biển của rừng. Sự suy thoái của RNM sẽ chuyển một bãi biển đang bồi thành một bãi biển xói. Ở một bãi triều RNM khỏe mạnh (cây có khả năng tự tái sinh) sẽ tồn tại một trạng thái ổn định động về vận chuyển và trao đổi bùn cát hạt mịn: bùn cát lơ lửng đem vào theo con triều được giữ lại bởi cây ngập mặn và quá trình cố kết bùn cát mới được lắng đọng - cân bằng với bùn cát bị đem đi bởi sóng. Một yếu tố nào đó bẻ gãy sự cân bằng này có thể thúc đẩy làm xảy ra một quá trình xói lở bờ biển. Ví dụ về một yếu tố tác động có thể dễ dàng bắt gặp ở nhiều nơi trên thế giới và ngay ở ĐBSCL nước ta đó là việc xây dựng các công trình cứng ở mép rừng phía ngoài như bờ bao nuôi tôm, đê biển, đê chắn sóng xa bờ,…Các công trình cứng dạng này gây ra tác động kép làm mất sự cân bằng về trao đổi bùn cát một cách nghiêm trọng (xem Hình 2): (1) cản trở và thậm chí là ngăn chặn con triều đem bùn cát trở lại rừng (do không hoặc ít có tính thấm và chiều cao công trình lớn) và (2) tạo hiệu ứng sóng phản xạ phía trước công trình làm gia tăng lượng bùn cát đem bi bởi sóng.

Ở những quy mô không gian và thời gian lớn hơn và khó khắc chế hơn là tác động đến từ quá trình xói lở, hạ thấp bãi trước rừng do sự thiếu hụt nguồn cung bùn cát đổ ra từ các con sông. Khi bãi bị hạ thấp thì sóng trở nên lớn hơn và đem bùn cát đi nhiều hơn so với trước đây, gây ra sự mất cân bằng của trạng thái ổn định đã được thiết lập từ trước đó. Sự hạ thấp bãi do lún sụt hay nước biển dâng cũng có tác động tương tự.

Một cách khái quát chúng ta có thể rút ra vòng hiệu ứng lan truyền gây suy thoái rừng do một tác nhân gây mất cân bằng bùn cát nới chung như minh họa trên Hình 2. Theo đó xuất phát từ một tác động bất lợi, một vòng hiệu ứng khép kín gây suy thoái rừng sẽ được tiếp diễn không ngừng một khi sự cân bằng về trao đổi bùn cát mới chưa được thiết lập.     

Hình 2 Hiệu ứng kép của công trình cứng ở rìa RNM làm mất cân bằng trao đổi bùn cát. Ảnh dưới: xây dựng đê bao ở rìa rừng ở ĐBSCL

Hình 2 Vòng hiệu ứng lan truyền suy thoái rừng do tác nhân gây mất cân bằng bùn cát (theo Winterwerp và nnk., 2013)

Có thể dễ dàng nhận biết được trạng thái ổn định hay suy thoái của đoạn bờ biển bùn RNM thông qua đặc điểm hình thái mặt cắt ngang của chúng như minh họa trên Hình 4. Ở một bãi biển ổn định, nơi có sự cân bằng về trao đổi bùn cát, dạng mặt cắt ngang bãi có hình cong lồi đều đặn (Hình 4.a). Ngược lại, ở một bãi biển đang suy thoái, do tác động đem bùn cát đi của sóng chiếm ưu thế, mặt cắt bãi biển có dạng lõm sâu ở mép rừng hay tồn tại một “bậc xói lở” trên mặt cắt ngang (Hình 4.b).

3. NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH HỖ TRỢ TRỒNG RỪNG

Có thể nhận thấy rằng nếu lấy mục tiêu chính là hỗ trợ khôi phục rừng thì hiệu quả đạt được của những giải pháp thử nghiệm hiện nay còn khá khiêm tốn. Ở nhiều nơi công trình thậm chí đã ngăn chặn sự trao đổi triều hoặc làm bồi cát nhiều hơn là bồi bùn, không có lợi cho sự phát triển của rừng (xem Hình 1). Phần lớn các giải pháp áp dụng đều chưa có lý luận thiết kế rõ ràng, đặc biệt là về thiết kế chức năng yêu cầu cho công trình.

Khác với cát là chỉ cần giảm sóng hoặc dòng chảy là có thể gây bồi, quá trình gây bồi đối với bùn chịu sự chi phối không chỉ vào các đặc trưng của dòng chảy mà quan trọng hơn còn vào quá trình kết bông của các hạt bùn. Quá trình kết bông kéo theo sự lắng đọng bùn xảy ra thường quan sát thấy ở các rìa rừng cây ngập mặn khi dòng chảy có nồng độ bùn lơ lửng đủ lớn (thường SSC >> 200mg/l) nhưng đồng thời lại có động năng rối đủ nhỏ (xem Gratiot và nnk, 2017). Tuy nhiên sự tồn tại song song hai điều kiện này ở cùng một thời điểm lại là một mâu thuẫn do để có hàm lượng bùn cát lơ lửng cao thì dòng chảy cần duy trì một mức độ rối đủ lớn và ngược lại. Trên thực tế ở các bãi biển bùn sóng có vai trò quan trọng là khấy động làm tăng nồng độ bùn cát lơ lửng ở khu vực ven bờ.

Hình 4 Mặt cắt ngang bãi bùn RNM: (a) bãi biển lồi ổn định, bồi  (b) bãi biển lõm suy thoái, xói lở

Từ những phân tích ở trên chúng ta có thể nhận thấy trong thiết kế công trình giảm sóng, gây bồi hỗ trợ trồng rừng thì vấn đề không chỉ nằm ở giảm sóng mà quan trọng hơn là cần trả lại hoặc tái tạo lại vùng bãi triều tự nhiên cân bằng bùn cát hạt mịn. Công trình giảm sóng gây bồi hiệu quả nhất khi có thể mô phỏng được sự làm việc của một đai cây ngập mặn. Trên cơ sở này chúng ta có thể rút ra một số nguyên lý chung trong thiết kế một giải pháp công trình hoặc hệ thống công trình đồng bộ có thể gây bồi để trồng rừng như sau:

• Trước tiên cần loại bỏ tác nhân gây mất cân bằng trao đổi bùn (nếu có): phá dỡ hoặc di chuyển các công trình cứng như đê, kè, bờ bao,…nằm trong phạm vi bãi triều của rừng;
• Sử dụng hệ thống đê giảm sóng (ĐGS) với kết cấu thấm rỗng phù hợp để cho phép trao đổi dòng triều và bùn cát, giảm sóng phản xạ, và giảm lượng bùn cát đem ra bởi sóng. Đặc biệt không sử dụng kết cấu không hoặc ít thấm.
• Để có thể trồng được rừng thì bãi đã bị xói cần được gây bồi, tạo lại bãi tới cao trình phù hợp với sinh trưởng của cây. Để có thể tạo được bãi theo yêu cầu (bề rộng và cao độ), hệ thống các công trình giảm sóng gây bồi có thể cần phải được bố trí thành nhiều tuyến (theo phươmg ngang bãi) với sự phối hợp của một số dạng kết cấu giảm sóng và dòng chảy khác nhau.
• Lựa chọn vị trí thích hợp và các loài cây phù hợp để tái sinh rừng. Trước khi đưa ra quyết định lựa chọn vị trí triển khai thì cần có sự nghiên cứu kỹ lưỡng về chế độ thủy hải văn và đặc điểm hình thái bãi biển, đặc biệt là nguồn cung và nguyên do của sự mất cân bằng bùn cát của khu vực.

Thực tiễn từ các nước trong khu vực như Thái Lan, Trung Quốc và Indonesia cho thấy công tác trồng lại rừng hết sức nan giải với tỷ lệ thành công rất thấp (Winterwerp và nnk, 2013). Ngoài các lý do lâm sinh thì phần lớn các dự án tái sinh rừng đều thất bại do việc lựa chọn sai vị trí hoặc các giải pháp hỗ trợ được áp dụng không phù hợp.

Mấu chốt thành công của một giải pháp chính là tái tạo được điều kiện sinh trưởng tự nhiên và bền vững được cho rừng, trong đó điều kiện cân bằng động về trao đổi bùn cát đóng vai trò then chốt. Tuy nhiên đây mới thực sự là vấn đề nan giải và cần có nghiên cứu với điều kiện cụ thể của từng vùng với xuất phát điểm là đi tìm nguồn gốc của các yếu tố tác động đến sự cân bằng bùn cát để có thể đưa ra được giải pháp phù hợp.

Nếu tác động này chỉ mang tính chất tạm thời và cục bộ (do sự hiện diện của các công trình cứng như bờ bao, đê kè, đê chắn sóng,…) thì việc loại bỏ các tác động này kết hợp với các giải pháp hỗ trợ tạm thời cho cây ngập mặn mới trồng ở giai đoạn ban đầu (vài tháng đến một vài năm) như hàng rào giảm sóng, gây bồi bằng vật liệu địa phương (tre, gỗ) có thể đem lại kết quả khả quan. Sau khi sự cân bằng trao đổi bùn cát và điều kiện sinh trưởng tự nhiên đã được thiết lập bền vững trên bãi biển thì cây ngập mặn sẽ tự phát triển mà không cần thêm giải pháp hỗ trợ.

Nếu như sự mất cân bằng bùn cát thực sự không phải là cục bộ mà xảy ra trên quy mô lớn về cả không gian và thời gian (nhiều năm trên một phạm vi lớn) ví dụ như do sự thiết hụt nguồn cung bùn cát từ sông thì việc áp dụng các giải pháp hỗ trợ tạm thời cho một số khu vực cụ thể sẽ không đem lại hiệu quả. Các công trình tạm bằng vật liệu địa phương chỉ có thể giúp cây mới trồng sinh trưởng trong một thời gian đầu. Sau khi không còn các công trình hỗ trợ (bị hư hỏng do thái hóa hoặc không chịu được điều kiện tải trọng khắc nghiệt) thì rừng cây mới trồng sẽ vẫn phải bước vào vòng lặp suy thoái (xem Hình 2) do tác nhân gây mất cân bằng trao đổi bùn cát vẫn còn đó. Để giải quyết bài toán trong trường hợp này chúng ta cần thêm những giải pháp tổng thể và căn cơ hơn cho toàn khu vực như giải pháp bồi bùn nâng bãi, giữ bãi, …Lưu ý các giải pháp công trình giảm sóng gây bồi hỗ trợ trồng rừng (với cùng nguyên lý chung như đã nêu ở Mục 3) cũng cần có kết cấu mang tính vĩnh cửu, lâu dài hơn trong trường hợp này.

4. LỰA CHỌN DẠNG KẾT CẤU

Để hỗ trợ trồng lại rừng, các nghiên cứu đi trước (như Winterwerp và nnk, 2020; Tuấn và Luân, 2020) đều khuyến nghị việc sử dụng ĐGS có kết cấu thấm rỗng phù hợp. Dựa theo đặc điểm kết cấu thì đê thấm rỗng có thể được chia thành hai loại: thân rỗng (hollow) và thân xốp rỗng (porous). Đê thân rỗng được cấu thành bởi lớp tường biên mỏng có đục lỗ (ví dụ đê BUDSACO, đê trụ rỗng,..).

Kích thước và mật độ các lỗ trên tường được lựa chọn theo yêu cầu về độ thấm và ổn định kết cấu. Đê thân xốp rỗng là dạng kết cấu phổ biến được cấu thành từ những vật liệu đổ rời rạc (đá, sỏi) hoặc từ các lớp khối phủ xếp (hay cấu kiện) bê tông đúc sẵn (ví dụ đê cọc ly tâm đá đổ, đê đá đổ với khối phủ tiêu giảm sóng,..). Mặc dầu đều có tính thấm nhưng điểm khác biệt lớn nhất giữa hai dạng kết cấu này chính là môi trường xốp rỗng ở thân đê. Khả năng hấp thụ sóng của ĐGS phần lớn phụ thuộc vào môi trường xốp rỗng này và do vậy tính chất sóng truyền qua đê với hai dạng kết cấu đê này sẽ rất khác nhau.

Để có thể phân tích so sánh sâu hơn về hai loại kết cấu ĐGS này, chúng ta xem xét phương trình cân bằng năng lượng sóng truyền qua ĐGS khi bỏ qua ma sát đáy (Tuấn và Luân, 2020):

K_R² + K_t² + e_D = 1      (1)  

với K_t và K_R lần lượt là các hệ số truyền sóng và phản xạ tổng hợp trước đê, e_D là hiệu suất tiêu hao hay hấp thu năng lượng sóng tới bởi bản thân công trình (so với tổng năng lượng sóng tới).

Khi thiết kế ĐGS theo yêu cầu giảm sóng (YCGS) thì các tham số hình học và kết cấu của công trình ĐGS (chiều cao, bề rộng, độ rỗng,…) sẽ được xác định theo chiều cao sóng truyền phía sau đê được khống chế theo yêu cầu bảo vệ. Nếu phía sau là cây non mới trồng thì chiều cao sóng cho phép sẽ ở mức độ không gây hại cho sự sinh trưởng của cây:

H_s,t  ≤  [H_s]      (2)

trong đó H_s,t là chiều cao sóng truyền phía sau đê, [H_s] (= 0.30m - 0.40m) là chiều cao sóng cho phép không gây hại tới cây non.

Lưu ý YCGS theo CT. (2) hàm ý điều kiện sóng gió mùa lớn nhất năm. Tuy nhiên YCGS này lại khá đơn giản khi không thể bao hàm các vấn đề  khác về trao đổi môi trường cần thiết cho sự sinh trưởng của cây như trao đổi bùn và dưỡng chất (vào, ra) qua công trình, năng lượng sóng tối thiểu để duy trì và vận chuyển nồng độ bùn lơ lửng (SSC) qua một khoảng cách nhất định về phía sau. Thậm chí nếu công trình với mức độ che chắn quá lớn sẽ dẫn tới H_s,t » 0, tuy thỏa mãn YCGS và trong một số trường hợp có thể gây bồi nhưng lại ngăn cản các quá trình trao đổi môi trường và có thể gây hại cho sinh trưởng của cây (ví dụ xem Hình 1). Như vậy trong thiết kế chức năng của công trình ĐGS thì mỗi YCGS không thôi là vẫn chưa đủ.

Từ PT. (1) có thể thấy rằng mặc dầu cùng thỏa mãn YCGS (hệ số K_t) nhưng tùy vào đặc điểm kết cấu (rỗng hay xốp rỗng) và hình học (rộng, cao) của ĐGS mà tính chất tương tác sóng-công trình kéo theo sự cân bằng năng lượng sóng phản ánh qua tương quan các tham số K_t, K_R và e_D có thể rất khác nhau (hệ số K_t là hệ quả của K_R và e_D).

Hình 5 là kết quả thí nghiệm về sự biến đổi theo chiều cao lưu không tương đối

của các tham số tham gia trong phương trình cân bằng năng lượng sóng truyền qua các dạng kết cấu ĐGS khác nhau (CLT - đê cọc ly tâm đá đổ độ rỗng n = 0.40, OCT - đê xếp khối rỗng CASTLE n = 0.62, DTR - đê thân rỗng mặt cắt hình thang kiểu BUDSACO với diện tích lỗ rỗng bề mặt chiếm tới 21%) (xem Tuấn và nnk, 2021). Các dạng kết cấu này đều có kích thước hình học tương đương nhau và được thí nghiệm trong cùng một điều kiện thủy lực (sóng và mực nước).

Hình 5 So sánh cân bằng năng lượng sóng truyền qua ĐGS: (a) Hệ số phản xạ K_R  (b) Hệ số truyền sóng  (c) Hiệu suất tiêu hao e_D

Kết quả trên Hình 5 cho thấy rằng với dạng ĐGS kết cấu thân rỗng (DTR) thì e_D khá nhỏ (e_D ~ 45% - 60%) do dạng công trình này cơ bản làm việc theo nguyên lý che chắn sóng, không cho phép sóng đi qua nên không có khả năng hấp thụ, tiêu hao năng lượng sóng mà phần lớn năng lượng sóng được phản xạ lại phía biển (K_R lớn, K_R = 0.55 - 0.65). Như vậy dạng kết cấu này mặc dầu vẫn có khả năng giảm chiều cao sóng phía sau hiệu quả nhưng không thực sự phù hợp cho mục đích trồng rừng vì những lý do đã nêu ở Mục 2. Cũng vì sóng phản xạ lớn mà dạng kết cấu này sẽ chịu tác động của điều kiện tải trọng sóng bất lợi hơn (áp lực sóng và hố xói phía trước lớn hơn), kéo theo dễ bị mất ổn định kết cấu và đặc biệt là ổn định địa kỹ thuật trên nền bùn mềm yếu ở ĐBSCL.

Trái lại, với dạng ĐGS kết cấu thân xốp rỗng (CLT và OCT) thì sẽ có e_D lớn (e_D ~ 65% - 75%) do năng lượng sóng bị tiêu hao nhiều bởi môi trường xốp rỗng trong thân đê và kéo theo K_R nhỏ (K_R = 0.35 - 0.55). Có thể thấy độ rỗng của môi trường xốp rỗng có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình tương tác sóng-công trình và cân bằng năng lượng sóng truyền qua đê. Đây là một tham số cần được xét tới trong thiết kế loại công trình ĐGS ở đây. Thân đê xốp rỗng với độ rỗng n nhỏ sẽ làm tăng hiệu quả hấp thụ năng lượng sóng e_D, tăng K_R và giảm K_t (so sánh giữa CLT và OCT ở Hình 5). Tuy nhiên, khi n quá nhỏ có thể làm sóng phản xạ trở nên quá lớn (K_R² > 0.50 hay K_R > 0.70), hiện tượng sóng đứng ở trước công trình sẽ xuất hiện (một phần hoặc toàn phần) và làm giảm lượng bùn vận chuyển qua ĐGS, hay bùn bị chuyển ngược ra phía biển. Do đó nếu độ rỗng thân đê quá nhỏ sẽ gây bất lợi về trao đổi môi trường và bùn cát như đã trải nghiệm trong thực tiễn với đê cọc ly tâm đá đổ (n £ 0.40). Mặt khác nếu n quá lớn sẽ làm giảm hiệu quả giảm sóng của ĐGS (K_t lớn), làm tăng kích thước công trình kéo theo tăng chi phí đầu tư nếu như muốn đáp ứng được YCSGS. Việc lựa chọn độ rỗng tối ưu, đáp ứng được cả YCGS lẫn vấn đề trao đổi môi trường cho trồng cây, cần căn cứ vào đặc điểm hình học và kết cấu cụ thể của từng loại ĐGS để lựa chọn.

Như vậy nhìn chung đê dạng thân xốp rỗng có các tính chất giảm sóng thuận lợi và phù hợp hơn đối với việc gây bồi để trồng rừng. Vì có sóng phản xạ khá nhỏ và cấu tạo rời rạc nên dạng kết cấu này có thể ổn định tốt hơn trên nền đất bùn mềm yếu ở ĐBSCL.

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trước tình trạng sạt lở bờ biển và suy thoái RNM ngày càng trở nên trầm trọng ở ĐBSCL trong thời gian gần đây, đã có nhiều giải pháp công trình được các địa phương áp dụng để hỗ trợ công tác trồng lại rừng, giảm thiểu các tác động xói lở. Tuy đã có một số thành công, nhưng nhìn chung hiệu quả của các giải pháp vẫn còn khá khiêm tốn, chưa thực sự có cơ sở vững chắc để có thể nhân rộng, đáp ứng mục tiêu tái sinh rừng trên quy mô lớn hơn cho khu vực ĐBSCL.

Sự mất cân bằng về động lực bùn cát hạt mịn ở các quy mô không gian và thời gian khác nhau là nguồn gốc phát sinh ra suy thoái rừng và dẫn tới xói lở bờ biển bùn RNM.

Để có hiệu quả thì các nghiên cứu phát triển giải pháp công trình hỗ trợ cần phải được dựa trên nguyên lý thiết kế chung là thiết lập lại sự cân bằng bùn cát hạt mịn cho vị trí nghiên cứu. Đặc biệt cần có thêm những nghiên cứu có chiều sâu về quá trình thủy động lực và hình thái bồi lắng bùn cát hạt mịn trên bãi bùn cây ngập mặn và nguyên lý bố trí không gian hệ thống công trình giảm sóng gây bồi đáp ứng với các mục tiêu khác nau.

Ở những nơi có mục tiêu giảm sóng gây bồi để trồng rừng thì khuyến nghị nên sử dụng dạng đê thân xốp rỗng với độ rỗng thích hợp, thay vì dạng đê thân rỗng.

Tùy theo nguồn gốc và tính chất tác động của xói lở mà giải pháp cho từng vị trí cụ thể có thể có mức độ phức tạp và quy mô rất khác nhau. Công tác nghiên cứu để đưa ra quy hoạch chi tiết về yêu cầu và giải pháp bảo vệ cho từng vùng ở khu vực ĐBSCL dựa trên nguồn gốc, tính chất và quy mô của sự mất cân bằng bùn cát là việc làm cấp thiết hiện nay.

Thiều Quang Tuấn
Khoa Công trình, Đại học Thủy lợi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Edward, J. A., Guillaume Brunier, Manon Besset, Marc Goichot, Philippe Dussouillez and Van Lap Nguyen, 2015.  Linking rapid erosion of the Mekong River delta to human activities. Scientific Report 5:14745.

[2] Trần Thị Lợi và nnk., 2015. Nghiên cứu nguyên nhân suy giảm rừng ngập mặn và các giải pháp công nghệ trồng cây ngập mặn tại vùng bãi xói lở ở các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long. Báo cáo tổng hợp đề tài NCKH cấp Nhà nước.

[3] Gratiot, N., Bildstein, A., Anh, T. T., Thoss, H., Denis, H., Michallet, H., Apel, H., 2017. Sediment flocculation in the Mekong River estuary, Vietnam, an important driver of geomorphological changes. Comptes Rendus Geoscience, 349, pp. 260-268. http://doi.org/10.1016/j.crte.2017.09.012.

[4] Manon, B., Edward J. Anthony, Guillaume Brunier and Philippe Dussouillez., 2016. Shoreline change of the Mekong River delta along the southern part of the South China Sea coast using satellite image analysis (1973-2014). Géomorphologie: relief, processus, environnement, 22, 2, pp. 137-146.

[5] Tuan, T.Q. and Luan, M.T., 2020. Monsoon wave transmission at bamboo fences protecting mangroves in the Lower Mekong Delta. Applied Ocean Research, Elsevier, 101, 08/2020, 102259. https://doi.org/10.1016/j.apor.2020.102259.

[6] Tuan, T.Q., Luan, M.T., and Cuong, L.N., 2021. Wave-attenuation by permeable breakwaters in support of mangrove re-plantation: a laboratory investigation. Applied Ocean Research, Elsevier, submitted.

[7] Winterwerp, J.C., Erftemeijer, P.L.A., Suryadiputra, N., van Eijk, P., and Liquan Zhang, 2013. Defining Eco-Morphodynamic Requirements for Rehabilitating Eroding Mangrove-Mud Coasts. Wetlands, 33, pp. 515-526.

[8] Winterwerp, J.C., Albers, T., Anthony, E.J., Friess, D. A., Mancheño, A.G., Moseley, K., Muhari, A., Naipal, S., Noordermeer, J., Oost, A., Saengsupavanich, C., Tas, S.A.J., Tonneijck, F.H., Wilms, T., Bijsterveldt, C.V, Eijk, P.V., Lavieren, E.V., Wesenbeeck, B.K.V., 2020. Managing erosion of mangrove-mud coasts with permeable dams - lessons learned, Ecological Engineering, 158, 106078. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.106078.