Đồ án: Thiết kế cải tiến lồng bè nuôi cá biển HDPE công nghệ Na Uy, Kiên Giang

Bài viết cung cấp hướng dẫn chi tiết về quá trình sửa đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Quốc Tinh. Nắm vững các bước quan trọng để hoàn thiện đề tài.

• Tác giả: Nguyễn Quốc Tính
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Kế Nghiệp
• Trường học: Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Khai thác thủy sản
• Đề tài: Thiết kế cải tiến cấu trúc lồng bè nuôi cá biển từ vật liệu gỗ truyền thống sang vật liệu nhựa HDPE theo công nghệ Na Uy tại xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Khánh Hòa

Tóm tắt

I. Tổng quan về lồng bè nuôi cá biển HDPE công nghệ Na Uy

Lồng bè nuôi cá biển bằng nhựa HDPE theo công nghệ Na Uy là giải pháp tiên tiến trong nuôi trồng thủy sản. Công nghệ này sử dụng ống nhựa HDPE có độ mềm dẻo cao, dễ uốn cong khi gặp sóng lớn. Vật liệu chống ăn mòn, chống tia UV và chống oxy hóa hiệu quả. Tại tỉnh Kiên Giang, huyện Kiên Lương có đường bờ biển dài 52,3 km với 55 đảo. Xã Hòn Nghệ là khu vực nghiên cứu trọng điểm. Đảo có diện tích 3,47 km² với hơn 2.400 dân sinh sống. Nuôi cá biển là nghề chính của người dân nơi đây. Lồng HDPE giúp tăng năng suất nuôi trồng. Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn lồng gỗ truyền thống. Tuy nhiên tuổi thọ sử dụng vượt trội. Lồng chịu được bão lớn nhờ cấu trúc linh hoạt. Đây là xu hướng phát triển bền vững cho ngành thủy sản Việt Nam.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của lồng bè HDPE

Lồng bè HDPE được cấu tạo từ ống nhựa polyethylene mật độ cao. Đường kính ống thường từ 100mm đến 250mm tùy kích thước lồng. Hệ thống khung nổi hoàn toàn trên mặt nước. Các mối liên kết sử dụng phụ kiện chuyên dụng chống rỉ sét. Lưới bao quanh làm từ sợi nylon hoặc PE chịu lực tốt. Hệ thống neo đậu bao gồm phao nổi, dây neo và neo đáy. Trọng lượng dằn được tính toán phù hợp với điều kiện sóng gió địa phương. Cấu trúc modul giúp dễ dàng lắp đặt và di chuyển khi cần thiết.

1.2. Tình hình nuôi cá biển tại xã Hòn Nghệ

Xã Hòn Nghệ nằm trên vịnh Hà Tiên thuộc huyện Kiên Lương. Đảo cách mũi Hòn Chông khoảng 15 km về phía Tây Nam. Dân số trên đảo chủ yếu sống bằng nghề nuôi cá lồng bè. Các loại cá thường nuôi gồm cá mú, cá bớp và cá chim. Hiện nay đa số lồng nuôi sử dụng vật liệu gỗ truyền thống. Chi phí lắp đặt lồng gỗ từ 15-20 triệu đồng mỗi chiếc. Tuy nhiên độ bền chỉ đạt 2-3 năm trong điều kiện biển. UBND xã đang khuyến khích chuyển đổi sang vật liệu HDPE bền vững hơn.

II. Phân tích vấn đề lồng bè truyền thống tại Kiên Giang

Lồng bè nuôi cá bằng vật liệu gỗ truyền thống tồn tại nhiều hạn chế nghiêm trọng. Độ bền kém là vấn đề lớn nhất. Gỗ bị mục nát nhanh trong môi trường nước mặn. Thời gian sử dụng chỉ từ 2-3 năm phải thay thế. Các chi tiết liên kết không chắc chắn. Lồng dễ bị cong vênh khi gặp sóng to gió lớn. Kiên Giang nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt tỉnh. Đường bờ biển dài hơn 200 km tiếp giáp vịnh Thái Lan. Điều kiện thời tiết khắc nghiệt đòi hỏi lồng nuôi phải có độ bền cao. Lồng gỗ chỉ phù hợp với vùng biển kín, ít sóng gió. Tuy nhiên quy hoạch phát triển du lịch của tỉnh yêu cầu nuôi trồng phải di chuyển ra xa bờ hơn. Khu vực ngoài khơi có sóng gió mạnh hơn rất nhiều. Lồng gỗ không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật mới. Người nuôi đối mặt với rủi ro mất mùa và thiệt hại tài sản lớn.

2.1. Hạn chế về độ bền và khả năng chống chịu

Vật liệu gỗ truyền thống có tuổi thọ thấp trong môi trường biển. Nước mặn và độ ẩm cao khiến gỗ phân hủy nhanh chóng. Các mối nối bằng đinh vít dễ bị lỏng và gỉ sét. Khi gặp sóng lớn, khung gỗ bị uốn cong và gãy. Bão tố gây thiệt hại nặng nề cho hệ thống lồng truyền thống. Chi phí sửa chữa và thay thế tăng cao qua các năm. Người nuôi phải đầu tư lại toàn bộ khi lồng hỏng. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế. Thời gian gián đoạn sản xuất kéo dài làm mất cơ hội thị trường.

2.2. Thách thức từ quy hoạch và biến đổi khí hậu

Tỉnh Kiên Giang đang đẩy mạnh quy hoạch phát triển du lịch biển. Các khu vực nuôi trồng gần bờ bị thu hẹp diện tích. Người nuôi buộc phải di chuyển lồng bè ra xa hơn. Khu vực ngoài khơi chịu sóng gió mạnh hơn gấp nhiều lần. Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất bão và áp thấp nhiệt đới. Mực nước biển dâng gây ảnh hưởng đến hệ thống neo đậu truyền thống. Nhiệt độ nước biển thay đổi bất thường ảnh hưởng đến sức khỏe cá nuôi. Giải pháp công nghệ mới là yêu cầu cấp bách để thích ứng.

III. Giải pháp cải tiến lồng bè bằng nhựa HDPE công nghệ Na Uy

Cải tiến lồng bè bằng nhựa HDPE theo công nghệ Na Uy là giải pháp tối ưu. Ống nhựa HDPE có đặc tính mềm dẻo tự nhiên. Lồng có thể uốn cong theo sóng mà không bị gãy hỏng. Vật liệu chống ăn mòn hoàn toàn trong nước mặn. Không bị ảnh hưởng bởi tia nắng mặt trời hay quá trình oxy hóa. Tuổi thọ sử dụng trên 15 năm, gấp 5-7 lần lồng gỗ. Lồng HDPE có cấu trúc khung nổi hoàn toàn. Hệ thống dễ quan sát và đi lại khi chăm sóc cá. Lắp đặt đơn giản nhờ các phụ kiện kết nối chuyên dụng. Giá thành đầu tư ban đầu cao hơn lồng gỗ khoảng 2-3 lần. Tuy nhiên chi phí vận hành và bảo dưỡng giảm đáng kể. Công nghệ Na Uy đã được kiểm chứng tại nhiều quốc gia có ngành nuôi biển phát triển. Thiết kế phù hợp với điều kiện sóng gió tại vịnh Thái Lan.

3.1. Thiết kế cấu trúc lồng HDPE phù hợp địa phương

Thiết kế lồng HDPE phải phù hợp với điều kiện biển Hòn Nghệ. Kích thước lồng tính toán dựa trên lưu lượng dòng chảy và độ sâu vùng nuôi. Hệ thống neo đậu sử dụng bê tông dằn trọng lượng lớn. Dây neo và dây giềng được chọn loại chịu lực cao. Phao nổi bằng nhựa HDPE giúp hệ thống luôn nổi ổn định. Góc neo được phân bố đều để chịu lực từ mọi hướng. Khoảng cách giữa các lồng đảm bảo thông thoáng dòng chảy. Bản vẽ kết cấu chi tiết giúp người nuôi dễ dàng lắp ráp theo hướng dẫn.

3.2. So sánh hiệu quả kinh tế giữa lồng HDPE và lồng gỗ

Chi phí đầu tư lồng HDPE khoảng 50-70 triệu đồng mỗi chiếc. Lồng gỗ truyền thống chỉ từ 15-20 triệu đồng mỗi chiếc. Tuy nhiên lồng HDPE có tuổi thọ trên 15 năm sử dụng. Lồng gỗ phải thay thế sau 2-3 năm sử dụng. Tổng chi phí trong 15 năm lồng gỗ cao hơn nhiều lần. Chi phí bảo dưỡng lồng HDPE几乎 bằng零. Lồng gỗ tốn kém chi phí sửa chữa hàng năm. Hiệu quả kinh tế dài hạn lồng HDPE vượt trội hoàn toàn. Đầu tư ban đầu cao nhưng thu hồi vốn nhanh hơn nhờ giảm tổn thất.

IV. Kết luận và ứng dụng cải tiến lồng bè HDPE tại Kiên Giang

Đề tài cải tiến lồng bè nuôi cá biển HDPE công nghệ Na Uy mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Vật liệu nhựa HDPE解决了 các vấn đề về độ bền của lồng truyền thống. Cấu trúc lồng mới chịu được sóng gió mạnh tại vùng biển ngoài khơi. Thời gian sử dụng dài giúp giảm chi phí sản xuất đáng kể. Người nuôi cá tại Hòn Nghệ có thể áp dụng công nghệ này rộng rãi. Tỉnh Kiên Giang nên đưa lồng HDPE vào quy hoạch phát triển thủy sản. Chính sách hỗ trợ vay vốn giúp ngư dân tiếp cận công nghệ mới. Đào tạo kỹ thuật lắp đặt và vận hành lồng HDPE cần được đẩy mạnh. Mô hình thí điểm tại Hòn Nghệ có thể nhân rộng ra các đảo khác. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào chiến lược phát triển nuôi biển bền vững của Việt Nam.

4.1. Triển vọng áp dụng tại các vùng nuôi biển

Công nghệ lồng HDPE phù hợp với nhiều vùng biển Việt Nam. Các tỉnh ven biển phía Nam có điều kiện tương tự Kiên Giang. Phú Quốc, Kiên Hải và các đảo thuộc vịnh Thái Lan đều có thể áp dụng. Nuôi cá lồng HDPE kết hợp phát triển du lịch biển là hướng đi mới. Các loại cá giá trị cao như cá mú, cá bớp phát triển tốt trong lồng HDPE. Sản lượng nuôi trồng tăng nhờ môi trường nuôi ổn định hơn. Chất lượng cá nuôi cải thiện đáng kể so với lồng truyền thống. Thị trường xuất khẩu ngày càng ưa chuộng sản phẩm nuôi bền vững.

4.2. Khuyến nghị cho phát triển bền vững

Chính quyền địa phương cần ban hành chính sách hỗ trợ chuyển đổi vật liệu. Quỹ tín dụng ưu đãi giúp ngư dân tiếp cận lồng HDPE dễ dàng hơn. Chương trình đào tạo kỹ thuật nên được tổ chức thường xuyên tại các xã đảo. Quy hoạch vùng nuôi phải tính đến không gian cho lồng HDPE kích thước lớn. Hệ thống xử lý môi trường nuôi cần được đầu tư đồng bộ. Liên kết chuỗi giá trị từ sản xuất đến tiêu thụ giúp tăng hiệu quả. Nghiên cứu tiếp tục cải tiến thiết kế phù hợp với từng loại cá nuôi. Hợp tác quốc tế với Na Uy giúp chuyển giao công nghệ hiệu quả hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nước ta với đường biên giới biển rộng lớn, có phần diện tích biển lớn gấp ba lần diện tích đất liền với hai vùng đặt quyền kinh tế và thềm lục địa có diện tích rộng lớn với nguồn tài nguyên biển dồi dào, đây là một tiềm năng to lớn để có thể phát triền ngành kinh tế biển. Ngành thủy sản hiện nay đã và đang là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam. Việt Nam có điều kiện tự nhiên và vị trí rất thuận lợi để phát triển ngành thủy sản. Từ lâu Việt Nam đã và đang là một trong những nước có sản lượng nuôi trồng và xuất khẩu thủy sản tóp đầu trong khu vực.

Sản lượng thủy sản xuất khẩu tăng lên qua từng năm, Các sản phẩm làm từ thủy sản như: thực phẩm, dược phẩm,. của Việt Nam đã xuất hiện ở nhiều quốc gia và các vùng lãnh thổ trên thế giới. Hơn thế thủy sản còn là ngành tạo ra việc làm cho người dân, đặc biệt người dân sống ở các vùng ven biển. Ngoài ra, thủy sản đang được xem là thực phẩm quan trọng để đáp ứng cho các nhu cầu dinh dưỡng thiết yếu của con người Hiện nay nuôi thủy sản biển đã trở thành một trong những nghề phát triển trên thế giới, Việt Nam cũng là một trong những quốc gia có nghề nuôi phát triển.

Xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang là một trong những khu vực có tiềm năng để phát triển nghề nuôi thủy sản bằng lồng bè ở Việt Nam. Kiên Giang được coi là vùng đất có “rừng vàng biển bạc” với nhiều danh lam thắng cảnh như đảo Phú Quốc, Hà Tiên, quần đảo Nam Du…rất thuận lợi để phát triển du lịch, đặc biệt là đảo Phú Quốc. Tỉnh có bờ biển dài trên 200 km, có nhiều sông núi và hải đảo rất thuận lợi để phát triển nghề nuôi trồng và đánh bắt thuỷ, hải sản [27]. Trong nhiều năm qua, người dân Kiên Giang đã biết tận dụng tốt các điều kiện tự nhiên để phát triển nghề nuôi trồng thủy sản bằng lồng bè trên biển.

Tại xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang là một trong những nơi có số lượng lồng bè nuôi thủy sản nhiều nhất ở tỉnh Kiên Giang với các loài chủ yếu như: cá Bốp, cá Mú Trân Châu, cá Mú Sao,. đem lại thu nhập khá cao hằng năm cho người dân. Tuy nhiên, với tình hình biển đổi khí hậu hiện nay đang có diễn biến phức tạp, gây ra các ảnh hưởng xấu đến các hoạt động nuôi trồng thủy sản. Tác động của tình trạng biến đổi khí hậu đã, đang và sẽ tiếp tục gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái, hoạt động sản xuất nông, ngư nghiệp và đời sống của hàng triệu người dân của tỉnh Kiên Giang là một trong những vùng sản xuất thủy sản trọng điểm của đồng bằng sông Cửu 1 Long, nhất là đối với ngư dân [20].

Với sự gia tăng của thiên tai và các kiểu thời tiết cực đoan ở nhiều nơi trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Những năm trở lại đây, nước ta hằng năm phải hứng chịu khá nhiều các cơn bão, gây ra nhiều thiệt hại về người và của. Năm 2018, do ảnh hưởng của hoàn lưu bão, áp thấp nhiệt đới kèm theo lốc làm hư hỏng 14 lồng bè, thiệt hại khoảng 5.570 các loại cá ước thiệt hại về vật chất là khoảng 1,203 tỷ đồng gây thiệt hại lớn [1]. Trong năm 2019, do ảnh hưởng của hoàn lưu bão, áp thấp nhiệt đới kèm theo lốc làm hư hỏng 1 lồng bè [2].

Năm 2020, cũng do ảnh hưởng của hoàn lưu bão, áp thấp và lốc cũng đã gây thiệt hại về người và của. Một phần thiệt hại cũng do vật liệu làm lồng nuôi cá của bà con ngư dân làm gỗ chưa được chắc chắn, độ bền kém không thể chịu được sóng gió lớn. Đến hiện tại, người dân vẫn chưa thể khắc phục được hết các hậu quả do thời tiết cực đoan gây ra và nhiều hộ dân đã lâm vào cảnh nợ nần. Ngoài những khó khăn do các kiểu thời tiết cực đoan và biến đổi khí hậu gây ra thì nghề nuôi trồng thủy sản biển còn gặp nhiều khó khăn, bất cập trong việc quy hoạch, quản lý các vùng nuôi thủy sản trên biển.

Vì vậy để có thể giải quyết được những khó khăn, bắt cập nói trên và phát huy được hết các lợi thế, tiềm năng của nghề nuôi cá biển lồng bè tại xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang thì việc tính toán, thiết kế cải tiến lại cấu trúc lồng bè từ vật liệu gỗ truyền thống sang vật liệu mới phù hợp để có thể thích ứng với các kiểu thời tiết cực đoan, đồng thời cũng cần có những chính sách hỗ trợ người dân và quy hoạch vùng nuôi trồng một cách hợp lý. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên tôi chọn đề tài: “Thiết kế cải tiến cấu trúc lồng bè nuôi cá biển từ vật liệu gỗ truyền thống sang vật liệu nhựa HDPE theo công nghệ Na Uy tại xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang”, đây là đề tài có ý nghĩa thực tế, đặc biệt là trong thời kì các điều kiện thời tiết cực đoan phức tạp hiện nay. Hiện nay, cấu trúc lồng bè ở xã Hòn Nghệ làm từ vật liệu gỗ, độ bền kém không chịu được sóng gió lớn chỉ phù hợp với những vùng nuôi ít mưa bão, kín gió đo vậy đây là một đề tài rất cần thiết để có thể giải quyết các vấn đề nói trên. Mục đích của đề tài này là thiết kế cải tiến cấu trúc lồng bè dựa trên mẫu lồng bè làm bằng vật liệu gỗ truyền thống tại xã Hòn Nghệ, huyện Kiên Lương sang vật liệu làm bằng nhựa HDPE có độ bền, tuổi thọ cao chịu được sóng giớ lớn, không gây ảnh hưởng đền loài nuôi cũng như thuận tiện cho việc vệ sinh, di chuyển trên lồng bè.

Tình hình nghiên cứu, phát triển nuôi biển thế giới Với sự phát triển của khoa học trong 50 năm qua nghề cá thế giới đã có nhiều sự phát triển phù hợp hơn với tình hình thế giới hiện nay. Tình hình nuôi trồng thủy sản biển ở thế giới 1. Thực trạng và xu hướng phát triển nuôi trồng thủy sản Trong khoảng hai thập kỷ gần đây, Châu Á Chiếm tới gần 89% sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu, trở thành khu vực có sản lượng nuôi trồng lớn nhất thế giới với 72,8 triệu tấn năm 2018. Trong đó, Trung Quốc chiếm đến 58% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản trên thế giới là nước có sản lượng nuôi thủy sản lớn nhất thế giới, với hơn 47 triệu tấn (năm 2018).

Tiếp sau đó là Ấn Độ chiếm 7 triệu tấn ( năm 2018), Inđônêxia với 5,7 triệu tấn ( năm 2018), Việt Nam với 4,1 triệu tấn ( năm 2018), Băngladets với 2,4 triệu tấn, trong 5 nước có sản lượng nuôi trồng thủy sản cao nhất thế giới điều nằm ở Chân Á [25]. Cũng trong thời gian này, châu Mỹ và châu Phi đã tăng tỷ trọng trong tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản thế giới với mức đóng góp tương ứng là 2,67% và 4,63%. Trong khi đó, tỷ trọng này của châu Âu và châu Đại Dương lại có sự sụt giảm nhẹ so với những năm trước. Trong số các nước đứng đầu về sản lượng nuôi trồng thủy sản, không kể Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Việt Nam, Bănglađét và Na Uy, Ai Cập và Chile đều đang củng cố thị phần về sản lượng nuôi trồng thủy sản trong khu vực và trên thế giới để giữ được vị thế ở mức khác nhau trong suốt hai thập kỷ qua.

Tại khu vực châu Phi, ngoài Ai Cập, Nigiêria đã tăng đáng kể sản lượng nuôi để trở thành quốc gia nuôi trồng thủy sản lớn thứ hai ở châu lục này, dù tổng sản lượng của châu lục này vẫn còn chiếm thị phần khiêm tốn 2.7% tổng sản lượng nuôi trồng toàn cầu [25]. Tình hình nuôi cá biển trên thế giới Nghề cá nói chung và nuôi trồng thủy sản nói riêng vẫn là nguồn lương thực quan trọng cung cấp dinh dưỡng, tạo thu nhập và sinh kế cho hàng trăm triệu người trên thế giới đặc biệt là ở những quốc gia đang phát triển. Xác định được ý nghĩa chiến lược lâu dài của nuôi cá biển, nhiều nước như Trung Quốc, Nauy, Nhật Bản. coi nuôi cá biển là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước [5].

3 Là một nước có lịch sử nuôi cá biển khá lâu nhưng mãi đến những năm đầu thế kỷ XX nuôi cá biển mới thức sự phát triển mạnh mẽ ở Trung Quốc với sản lượng cá biển đứng đầu thế giới. Hiện nay Trung Quốc đang là nước nuôi và xuất khẩu thủy sản lớn nhất trên thế giới. Với sản lượng khoảng 45,5 triệu tấn chiếm đến hơn 60% sản lượng nuôi cá trên thế giới. Trung Quốc là quốc gia có sản lượng cá biển tăng nhanh nhất ở Châu Á: năm 1990 là 101.000 tấn chiếm đến khoảng 58% sản lượng cá nuôi của Châu Á, năm 2004 là 526.

Khoảng 80% số lồng nuôi này nằm ở Phúc Kiến, Quảng Đông và Triết Giang [6] [4]. Trong hai thập kỷ qua Nauy đã trở thành một cường quốc về nuôi cá biển. Bắt đầu từ những năm 60 của thế kỷ XX, Nauy đã tiến hành nuôi cá hồi đại dương (Salmo salar) bằng lồng bè trên biển, đến năm 1980 Nauy đã xác định nuôi cá biển là ngành quan trọng, mũi nhọn cho sự phát triển của nền kinh tế, với đối tượng nuôi chủ lực là cá hồi [4, 6]. Đầu những năm 70 của thế kỷ XX Từ rất sớm Nhật Bản đã đưa mô hình nuôi cá biển bằng lồng bè.

Trong quá trình phát triển nghề nuôi cá biển, ngay từ đầu Nhật Bản đã chú trọng vào phát triển khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả, tăng năng suất và giá trị của sản phẩm từ nuôi cá biển. Hiện nay tuy Nhật Bản đứng thứ 3 trên thế giới về sản lượng cá biển nuôi, nhưng lại là quốc gia đứng đầu trong các lĩnh vực về khoa học kỹ thuật trong nuôi cá biển. Với hai loài nuôi chủ lực là cá ngừ vây vàng và cá ngừ vây xanh được nuôi theo chu kỳ kín và vị trí lồng nuôi được đặt ngay tại nơi có dòng hải lưu ấm nóng của vùng biển Thái Bình Dương [5]. Theo thống kê, cá được nuôi trong lồng rất đa dạng có khoảng 80 thuộc 5 họ chính (Salmonidae, Sparidae, Carangidae, Pangasiidae và Cichlidae) loài hiện đang được nuôi lồng.

Trong số đó, cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) chiếm khoảng một nửa.