Trước sức ép của dân số, những vùng đô thị ngày càng trở nên "yếu ớt" và dễ tổn thương trước sự xuống cấp của hệ thống hạ tầng hoặc do các tác động của thảm họa tự nhiên gây ra. Đồng thời, khi cơ sở hạ tầng bị phá hủy thì con số thương vong sẽ vô cùng lớn, nhất là trong thế kỷ mà quá trình biến đổi khí hậu diễn ra nhanh và mạnh như hiện nay.
Ví dụ, sự đô thị hóa luôn đi kèm với quá trình bê tông hóa mặt đất, khiến cho diện tích cây xanh, mặt đất - bề mặt thấm hút nước tự nhiên, sẽ bị thu hẹp; sông hồ cũng vì thế mà dần nhỏ lại, bị san lấp khiến các khu đô thị mất đi những “đường ống” thoát nước tự nhiên. Và kết quả tất yếu là tình trạng ngập úng, thậm chí là lũ lụt ngay trong đô thị, điều này có thể thấy rõ ở hai đô thị lớn của Việt Nam là Hà Nội và TP. HCM.
Mặt khác, điều này cũng làm giảm đi lượng nước ngầm mà con người có thể khai thác để sử dụng cho cuộc sống hằng ngày. Khi có nước lũ, không ai có thể bảo đảm rằng cơ sở hạ tầng trên mặt đất sẽ "đứng vững" để bảo vệ con người trước thế lực tự nhiên hùng mạnh.
Trong những tình huống đó, các con sông ngầm có thể được xây dựng để làm tăng số nhánh nước chảy và phân tách các luồng nước lũ lớn, từ đó làm giảm thiểu tối đa tác động của thiên tai.
Hệ thống sông ngầm của Đại Tokyo
Những dòng sông "mất tích"
Ở Nhật Bản, những đường hầm khổng lồ đã được tạo ra với số lượng lớn ở bên dưới thành phố Tokyo cũng vì mục đích chống lại thảm họa tự nhiên. Đây là hệ thống không gian ngầm có nhiệm vụ chia nhánh nước lũ lớn nhất trên thế giới, được xây dựng giữa Showa, lõi Tokyo và Kasukabe, quận Saitama.
Trước khi đường sông ngầm này được xây dựng, giai đoạn từ năm 1980 đến 1990, Tokyo bị phá hủy bởi 6 trận lũ lớn, trong đó, chỉ tính riêng hai trận lũ đã khiến hơn 30 nghìn ngôi nhà biến mất hoàn toàn.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Dự án xây dựng con sông ngầm này được khởi động từ năm 1992 và hoàn thành vào đầu năm 2006 với chi phí 2 tỷ USD, bao gồm 5 đường ống bê tông khổng lồ với chiều dài 65m, đường kính 32m. Mỗi đường ống nhận một dòng nước lũ ở các sông đần đó.
Từ đây, các đường ống này được kết nối bởi 6.4km đường ngầm, bên dưới cách bề mặt đất 50m. Sau khi đường nước lũ đã bị chia nhỏ để làm giảm gia tốc di chuyển nhờ các đường sông ngầm khổng lồ này, nước lũ sẽ đi đến một bể chứa có chiều cao 18m, chiều dài 177m và chiều rộng 80m.
Bể chứa khổng lồ của hệ thống sông ngầm bên dưới Đại Tokyo
Điều đặc biệt của bể chứa này là bên trong nó đươc xây dựng thêm 59 cột trụ có sự liên kết với các máy bơm có công suất 78.10MW để bơm 200 tấn nước/giây về sống Edo. Như vậy, nhờ đường sông ngầm mà Tokyo không hề bị ảnh hưởng bởi các đợt nước lũ trong mùa mưa. Đồng thời, lượng nước lũ này còn được tận dụng để bơm trở lại sông để phục vụ cho sản xuất và các nhu cầu khác của đời sống. Được biết, vào mùa khô, bể chứa này trở thành không gian tham quan đầy thú vị của hàng triệu du khách trên thế giới.
Ngoài Tokyo, hầu như tất cả các đô thị của Nhật Bản đều có những hệ thống sông ngầm khổng lồ như vậy để chống trả lại những tác động tiêu cực của môi trường.
Còn ở London (Anh), người ta không gọi những đường ống khổng lồ để “tiêu diệt” dòng nước lũ này là sông ngầm giống Nhật Bản mà họ gọi đó là “những con sông mất tích”. Sở dĩ chúng có cái tên như vậy bởi những đường sông ngầm của nó thực sự rất khó để phát hiện và thậm chí nếu bạn đang đứng ngay cạnh một đường ống thì có lẽ bạn cũng không biết được điều đó.
Hệ thống "những con sống mất tích" bên dưới London
Sông ngầm của London cũng có số lượng không kém cạnh gì so với Tokyo, chỉ tính riêng hệ thống sông ngầm bao quanh hướng Bắc và Nam con sông Thames, con số đã lên tới hơn 30 đường ngầm.
Trong Thế chiến thứ 2, những đường ống này còn được sử dụng như hầm trú bom
Có những hệ thống sông ngầm của London tuổi thọ đã lên tới 150 năm tuổi. Đến nay, tất cả các đường sông ngầm khổng lồ và “cao tuổi” này của Lodon vẫn còn giữ nguyên được thể trạng như ban đầu sau hàng trăm năm chống chọi với nước lũ. Mặt khác, trong giai đoạn Chiến tranh thế giới thứ 2, các đường sông ngàm này còn được sử dụng như những hầm tránh bom.
Đường hầm SMART
Đường hầm SMART ở Kuala Lumpur, Malaysia lại là một bước tiến xa hơn nữa với chức năng vừa là một con đường dưới lòng đất trong suốt mùa khô với lưu lượng giao thông lớn, còn vào mùa mưa nó có nhiệm vụ là đường ống làm giảm sức mạnh của dòng nước.
Đường hầm này được coi là dự án xây dựng quan trọng của quốc gia với chiều dài 9.7km, là sông ngầm dài nhất Đông Nam Á, sông ngầm dài thứ 2 Châu Á và là hầm đa chức năng dài nhất trên thé giới.
Mục đích của đường hầm được tạo ra là giải quyết vấn đề dòng nước lũ đến nhanh ở Kuala Lumpur và làm giảm tình trạng tắc đường kéo dài hàng giờ giữa Jalan Sunggai Besi và cầu vượt Loke Yew ở Pudu. Trong đó, chỉ 4km đường hầm được sử dụng cho cả hai mục đích giao thông và xử lý nước lũ.
Nó bắt đầu từ hồ Kampung Berembang và kết thúc tại hồ Taman Desa. Đường hầm chuyển hướng nước lũ từ hợp lưu của 2 con sông lớn chảy qua khu vực trung tâm Kuala Lumpur. Nước lũ được tính toán với tần xuất xảy ra một lần trong 100 năm.
Hệ thống hầm SMART bên dưới thành phố Kuala Lumpur, Malaysia (Nguồn: kockhome.wordpress.com)
Hầm được xây dựng từ tháng 11/2003 và hoàn thành vào năm 2007 để giải quyết tình trạng ngập úng trong suốt 3 đến 6 tiếng đồ hồ diễn ra tại trung tâm thành phố khi trời mưa nặng hạt. Được biết hầm SMART là tập hợp các đường ống có đường kính 13.2m.
Sau 6 tháng xây dựng, một đoạn ống dài 737m đã được hoàn thiện. Đầu tháng 2/2004, đường ống thứ 2 được xây dựng với chiều dài 4.5km đến hồ Kampung Berembang.
Dự án cũng dự trù các hồ chứa dự phòng tạm ở 2 đầu và hệ thống cống hộp đôi để chuyển hướng nước lũ tạm thời. Ngoài ra còn có các khu vực đặc biệt với các hầm dẫn chuyên dùng. Hệ thống thông gió với 4 giếng đường kính 15m.
Nguyên lý 3 chế độ của hầm SMART (Nguồn: kockhome.wordpress.com)
Nguyên lý hoạt động của hầm để cân bằng hai chức năng của SMART được gọi là nguyên tắc 3 chế độ, thậm chí, trong giai đoạn hiện nay nó còn được vận hành với 4 chế độ.
- Chế độ 1: Ở điều kiện bình thường. Khi mưa nhỏ và không có bão: đường hầm mở cửa cho xe ôtô lưu thông.
- Chế độ 2: Có mưa trung bình. Hệ thống SMART được khởi động, nước lũ được dẫn vào phần kênh dẫn thấp nhất trong đường hầm trong khi ôtô vẫn lưu thông bình thường ở phần bên trên trong hầm.
- Chế độ 3: Có bão. Ôtô bị cấm lưu thông. Sau khi tất cả ôtô đã ra khỏi hầm, hệ thống tự động sẽ kích hoạt để mở các cửa van nước cho phép toàn bộ nước lũ được chảy xuyên qua hầm.
Sau khi lũ kết thúc, đường ống đã được dọn dẹp sạch sẽ, phần đường dành cho giao thông sẽ được mở lại trong vòng 48 giờ. Vào năm 2011, hầm SMART được nhận giải thưởng UN Habitat Scroll of Honour của Liên Hợp Quốc cho công trình sáng tạo và độc đáo trong việc quản lý nước lũ và giải quyết giao thông.
Ngoài ra, tại Hàn Quốc, Mỹ, Canada, Mexico, Trung Quốc, Úc... và nhiều quốc gia khác cũng đã và đang hướng đến không gian ngầm như giải pháp chống chọi lại với thiên tai.
Như vậy, có thể thấy quy hoạch, phát triển không gian ngầm đã, đang và sẽ trở thành xu hướng phát triển trong lĩnh vực xây dựng của các thành phố trên thế giới để đương đầu với các hiện tượng thời tiết ngày càng khắc nghiệt của quá trình biến đổi khí hậu.
