Hệ thống ngầm giúp Nhật Bản chống ngập lụt

NDO - Nhằm giúp Thủ đô Tokyo không bị ngập lụt mỗi khi mùa mưa đến, Chính phủ Nhật Bản đã xây dựng một trong những hệ thống ngầm chống ngập lớn nhất thế giới. Hệ thống đường hầm có tên Kênh xả ngầm bên ngoài khu vực đô thị (G-cans) của Nhật Bản được ví như một chiếc phễu, hứng nước từ các khu vực chung quanh rồi đổ ra sông Edogawa qua một đường hầm dài 6,3km, nằm sâu 50m dưới lòng đất.
0:00 / 0:00
0:00
Hệ thống G-cans khổng lồ chống ngập lụt cho Thủ đô Tokyo. Ảnh: GETTY IMAGES
Hệ thống G-cans khổng lồ chống ngập lụt cho Thủ đô Tokyo. Ảnh: GETTY IMAGES

Siêu công trình khắc chế thủy thần

Thủ đô Tokyo của Nhật Bản nằm trên một vùng đồng bằng bị cắt ngang bởi năm hệ thống sông và hàng chục con sông khác dâng nước lên mỗi khi mùa mưa đến. Chính vì vậy, lịch sử của thành phố cũng gắn liền với “cuộc chiến” chống lũ lụt. Quá trình đô thị hóa mạnh mẽ, công nghiệp hóa nhanh chóng và khai thác nước thiếu thận trọng trong những thập kỷ gần đây khiến một số khu vực bị sụt lún, làm trầm trọng thêm tính dễ bị tổn thương của thành phố.

Do địa hình như vậy nên trong quá trình xây dựng quy hoạch, chính quyền Tokyo luôn phải xây dựng các phương án đề phòng các loại lũ lụt khác nhau. Thí dụ, mưa lớn đổ xuống thượng nguồn cũng có thể một con sông bị vỡ đê và làm ngập cả một vùng ở hạ lưu. Hay một trận mưa như trút trong thành phố cũng có thể khiến hệ thống thoát nước của khu vực đó bị tê liệt. Triều cường, sóng thần, động đất cũng là những thảm họa cần được tính toán.

Sau nhiều thập kỷ lên kế hoạch cho những kịch bản này và không ngừng xây dựng, thủ đô Nhật Bản hiện có hàng chục đập, hồ chứa và đê nhằm thoát nước. Nằm sâu trong lòng đất của thành phố là một mê cung các đường hầm ngầm dọc theo các tuyến tàu điện ngầm và đường ống dẫn khí đốt. Trong đó, hệ thống G-cans là một trong những công trình kỹ thuật ấn tượng nhất của “đất nước mặt trời mọc”.

Theo Kyodo, hệ thống này được khởi công xây dựng vào tháng 3/1993, ở phía đông của tỉnh Saitama, giáp Thủ đô Tokyo. Sử dụng công nghệ kỹ thuật dân dụng tiên tiến của Nhật Bản, sau 13 năm thi công, với tổng kinh phí khoảng hai tỷ USD, vào tháng 6/2006, hệ thống này đã bắt đầu dẫn nước từ sông Oootoshifurutone ra sông Edogawa.

Hệ thống G-cans là một cơ chế dẫn nước từ các khu dân cư bị ngập lụt vào năm bể trụ ngầm khổng lồ và sau đó xả ra sông Edogawa thông qua một hệ thống đường hầm ngầm nối các bể trụ lại với nhau. Theo đó, khi xảy ra tình trạng ngập lụt, mực nước vượt qua độ cao của đê bao quanh các sông Nakagawa, Kuramatsu và sông Oootoshifurutone, nước sẽ tự chảy vào các bể trụ ngầm. Chiều cao của đê tràn được xây dựng chỉ gần bằng mặt đất thấp nhất gần đó nhằm bảo đảm hệ thống thoát nước có thể hoạt động hiệu quả ngay cả khi xảy ra lũ lụt ở quy mô nhỏ.

Một thành tố cực kỳ quan trọng của hệ thống G-cans là năm bể trụ ngầm được đánh số từ 1 đến 5, đóng vai trò duy trì, kiểm soát dòng chảy lũ và kênh xả. Mỗi bể trụ này cao khoảng 70 m, đường kính khoảng 30m, đủ lớn để chứa một tàu con thoi hoặc tượng Nữ thần Tự do ở Mỹ. Các bể trụ này được kết nối với nhau thông qua các đường hầm ngầm được xây dựng ở độ sâu 50m bên dưới tuyến đường số 16. Bao gồm các đường hầm có đường kính khoảng 10m, với tổng chiều dài 6,3km, hệ thống này được ví như một con sông ngầm dẫn nước lũ từ sông Nakagawa, Kuramatsu, Oootoshifurutone và các sông khác đổ ra sông Edogawa.

Trước khi xả ra sông, nước được chứa trong một bể chứa khổng lồ được xây dựng ở độ sâu khoảng 22m dưới mặt đất. Bể được thiết kế để thực hiện nhiều chức năng, bao gồm giảm lưu lượng nước đổ tới từ các đường hầm dưới lòng đất và dẫn nước xả ra sông Edogawa, đồng thời điều chỉnh áp lực nước vốn có thể thay đổi mạnh trong trường hợp máy bơm nước dừng hoạt động đột ngột. Với chiều dài 177m, rộng 78m, bể chứa nước này lớn bằng hai sân bóng đá. Trần của bể chứa được nâng đỡ bởi 59 trụ có chiều dài 7m, rộng 2m, cao 18m, nặng 500 tấn mỗi trụ. Hệ thống cột trụ sừng sững khiến công trình này được ví như một “ngôi đền” dưới mặt đất.

Trạm bơm Showa được coi là “trái tim” của hệ thống G-cans vì nó đóng hai vai trò then chốt. Một là thoát nước từ bể chứa ra sông thông qua một máy bơm hoặc ống thoát nước. Hai là vận hành và quản lý tập trung tất cả các hệ thống dẫn nước và bảo đảm dòng chảy được thông suốt. Tại trạm bơm này có bốn máy bơm cao áp khổng lồ, mỗi máy có công suất 50m3 mỗi giây. Khi cả bốn máy bơm hoạt động hết công suất, khả năng thoát nước sẽ là 200m3 mỗi giây. Nói cách khác, một hồ bơi dài 25m đầy nước sẽ được rút hết trong một giây. Sau đó, hệ thống cửa xả sẽ được sử dụng để xả nước lũ qua sáu cửa, mỗi cửa rộng 5,4m và dài 4,2m, đủ để một chiếc tàu điện ngầm có thể chạy qua. Các cửa xả này cũng có tác dụng ngăn nước từ sông Edogawa chảy ngược vào bể ngầm.

Phòng điều hành ở trạm bơm này được coi là “bộ não” của hệ thống G-cans. Tất cả dữ liệu, từ thời tiết đến trạng thái của từng con sông, đều được thu thập, theo dõi và kiểm soát tại đây. Máy tính sẽ được sử dụng để điều khiển những hoạt động như đóng và mở các dòng chảy, khởi động và dừng các thiết bị bơm. Ngoài ra, khoảng 30 màn hình giám sát được điều khiển từ xa để kiểm soát và ngăn ngừa sự cố có thể xảy ra trong quá trình đóng mở cửa xả, khởi động và dừng máy bơm...

Tăng cường ứng phó biến đổi khí hậu

Trung bình mỗi năm, hệ thống G-cans được vận hành khoảng bảy lần, với lượng nước lớn nhất được xả ra là xấp xỉ 19 triệu m3 (trong thời gian xảy ra cơn bão số 17 và số 18 vào tháng 9/2015). Theo Bộ Đất đai, Hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản, trong 18 năm kể từ khi được vận hành một phần vào tháng 6/2002, hệ thống này đã giúp giảm thiệt hại do lũ lụt gây ra khoảng 148,4 tỷ yên.

Khi một cơn bão mạnh đổ bộ vào khu vực vùng Thủ đô Tokyo vào tháng 10/2019, văn phòng quản lý sông Edogawa đã vận hành tất cả các hệ thống thoát nước để giảm mực nước sông nhằm điều tiết khoảng 12,18 triệu m³ nước lũ, là mức lũ lớn thứ ba từng được ghi nhận đến thời điểm đó. Do đó, số lượng ngôi nhà bị ngập ở lưu vực sông Nakagawa/Ayase trong điều kiện lượng mưa nhiều hơn 1,1 lần so lượng mưa được ghi nhận trong trận lũ lụt xảy ra vào tháng 9/1982 đã giảm khoảng 90%, và mức thiệt hại giảm ước tính xấp xỉ 26,4 tỷ yên.

Ông Nobuyuki Akiyama, người chịu trách nhiệm quản lý hệ thống G-cans cho hay, ở khu vực đó, ngay cả những cơn mưa với lượng mưa trung bình cũng có thể nhấn chìm nhà cửa và đường sá, gây thiệt hại. “Trước khi có hệ thống này, mỗi khi có bão, Tokyo đều bị ngập lụt. Nhưng bây giờ, ngay cả khi có mưa xối xả, bể chứa của chúng tôi vẫn còn chỗ trống”, ông Akiyama cho hay.

Với tầm quan trọng như vậy nên nhân viên tại hệ thống G-cans luôn được đặt trong tình trạng cảnh giác, đặc biệt là trong mùa mưa bão tại Nhật Bản, thường diễn ra từ tháng 6 đến cuối tháng 10 hằng năm. Riêng trong tháng 9/2020, hệ thống này đã được vận hành bảy lần, với lượng nước được xả khỏi hệ thống ra sông đã tăng gấp đôi do mùa mưa lũ kéo dài bất thường.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn biến mạnh mẽ như hiện nay, các chuyên gia đã cảnh báo về khả năng xảy ra những trận lũ lụt với hậu quả lớn. Để chuẩn bị ứng phó, chỉ tính riêng tại Thủ đô Tokyo của Nhật Bản, ngoài hệ thống G-cans, chính quyền địa phương đã xây dựng 10 hồ chứa nước ngầm và ba đường hầm chống ngập khác. Cùng với đó, thành phố đang xây dựng thêm một số công trình có cùng công năng. Còn tại tỉnh Osaka ở phía tây Nhật Bản, một hệ thống chống ngập tương tự hệ thống G-cans cũng đang được xây dựng, với chi phí ước tính khoảng 3,5 tỷ USD. Dự kiến, công trình này sẽ hoàn thành vào năm 2044.

Các chuyên gia cho rằng, việc trang bị kiến thức về phòng, chống thiên tai cho người dân cũng rất quan trọng. Do đó, khi không vận hành, hệ thống G-cans được mở cửa đón khách tham quan nhằm tăng cường nhận thức của người dân về tầm quan trọng của việc quản lý thảm họa.