Các đô thị lớn trên thế giới thu giữ và tái sử dụng nước mưa như thế nào?

Tùy vào cách chúng ta đón nhận, nước mưa có thể là món quà hoặc là gánh nặng. Mưa lớn gây ngập úng và tăng áp lực lên cơ sở hạ tầng của thành phố, nhưng nó cũng là nguồn nước miễn phí có thể sử dụng được cho nhiều việc khác.

Con người từ thuở khai thiên lập địa, đã bắt đầu chung sống với thiên nhiên và tìm cách chế ngự tự nhiên nhằm khai thác lợi ích cho mình. Đến thời hiện đại, các đô thị trên thế giới cũng phải loay hoay tìm cách để để chuyển cực đoan thành nguồn lợi và nhằm bảo vệ công dân của mình trước cơn thịnh nộ của mẹ thiên nhiên.

Nhìn ra thế giới, nhiều thành phố lớn đã đầu tư hệ thống thoát nước khổng lồ nhằm giảm áp lực lên cơ sở hạ tầng, cũng như tái sử dụng nguồn nước đó cho các hạng mục công viên cây xanh. Sau đây là cách thế giới tận dụng nước từ trời rất sáng tạo và hiệu quả.

Đại công trình cống ngầm giúp Tokyo không còn ngập lụt suốt 20 năm qua

Nhật Bản được biết đến là một đất nước thường chịu nhiều ảnh hưởng bởi thiên tai, là một hòn đảo trải dài từ Bắc tới Nam, địa hình núi dốc chiếm tới 75% diện tích đất. Mỗi khi mưa lớn, các dòng sông tại đây rất dễ bị tràn bờ gây tình trạng ngập lụt.

Vì lý do này cộng với diện tích đất có giới hạn nên Nhật Bản đã xây dựng một hệ thống thoát nước ngầm bên dưới các thành phố. Hệ thống này là công trình thoát nước ngầm lớn nhất thế giới.

Một tiểu thành phố bên dưới Tokyo giúp nhận nước mưa và xử lý chúng. (Ảnh: Edogawa government office).

Ở độ sâu 50 mét dưới lòng đất tại tỉnh Saitama, thuộc vùng ngoại ô Tokyo, đại công trình cống ngầm mất 17 năm để thi công của Nhật Bản vẫn ngày ngày nhận lượng nước khổng lồ từ mặt đất và mang chúng đi khắp nơi.

Được bắt đầu từ năm 1992, công trình này được đưa vào hoạt động từ năm 2006 và chính thức hoàn tất mọi thứ vào năm 2009. Hệ thống gồm 5 trục hình trụ lớn với đường kính khoảng 30m – đủ rộng để chứa một tàu con thoi. Tất cả chúng được thông với nhau bằng một đường hầm có thiết kế cong, đường kính 250m, dài 6,3km.

Hồ nước trung tâm ở hệ thống cống ngầm khổng lồ giúp kiểm soát lượng nước của cả hệ thống.

Ở cuối hệ thống, nước sẽ được trữ trong một hồ kiểm soát áp lực khổng lồ. Hồ nước này có chức năng giảm áp lực của nước chảy, cũng như kiểm soát dòng nước trong trường hợp chẳng may có một máy bơm bị vỡ. Hồ chứa với chiều dài 177m, rộng 78m và cao khoảng 22m dưới lòng đất – rộng hơn cả một sân bóng đá.

Hệ thống có khả năng xả 200 mét khối nước mỗi giây ra sông Edo và nhanh chóng rút nước ở nội ô. Cơn mưa lớn nhất từng được hệ thống này đón nhận vào năm tiếp theo đó đã giúp nó thực hiện tốt công năng của mình, 12 triệu mét khối nước đã được thoát và giúp Tokyo tránh bị ngập lụt.

Những ống dẫn nước ở đây có thể chứa vừa một con tàu con thoi của NASA, giúp Tokyo không còn chứng kiến cảnh ngập lụt trong suốt hơn 20 năm qua.

Lượng nước nhận được từ thành phố sẽ được đẩy ra sông Edo và xuôi dòng rồi đổ ra biển. Nhưng không phải tất cả nước nhận về đều được thải đi, mà hồ chứa có nhiệm vụ trữ lại để tái sử dụng nước mưa vào mùa khô. Hệ thống cống ngầm siêu khổng lồ này đã giúp thành phố Tokyo đã không còn cảnh ngập lụt trong hơn 20 năm qua.

Đập nước vừa ngăn lũ, vừa tạo ra điện cho cả làng sử dụng

Rhine là một con sông lớn ở Hà Lan, nó có lưu lượng nước lớn, lực nước chảy rất mạnh và thường xuyên gây ngập lụt ở ngôi làng Hagestein tại hai bên bờ khi nước từ thượng nguồn đổ về quá nhiều. Là một ngôi làng nhỏ nằm không xa về phía nam của thủ đô Amsterdam, Hagestein giữ vị thế quan trọng nhưng thường xuyên bị thiên nhiên đe dọa do nằm ở hạ nguồn sông.

Đập nước khổng lồ trên sông Rhine ở Hà Lan, giúp chế ngự dòng nước dữ và tạo ra năng lượng điện cho hàng ngàn hộ gia đình. (Ảnh: Getty Images).

Trước thực tế đó, chính quyền Hà Lan đã cho xây dựng Hagestein Weir là con đập lớn nằm chặn ngang con sông này trước khi nó đi vào làng Hagestein. Đập đã đi vào hoạt động từ những năm 1960 và giúp điều tiết lượng nước sông trước khi đi sâu hơn vào nội ô.

Đập nước Hagestein Weir có hai cổng vòm khổng lồ dùng để điều tiết dòng nước và dùng lực của dòng nước để tạo ra điện, cung cấp năng lượng cho cả ngôi làng Hagestein. Mỗi cổng vòm của đập trải rộng đến 54 mét, turbin điện được gắn trên đó tạo ra 3,5 MV điện và thắp sáng hàng ngàn hộ dân ở hai bên bờ.

Hai cổng vòm được nâng lên và đặt xuống dòng sông một cách linh hoạt để điều chỉnh dòng chảy. (Ảnh: Flickr).

Cùng với Hagestein Weir còn có hai con đập khác trên dòng sông Rhine là Nederrijn và Lek, ba con đập này hoạt động lần lượt một cách hài hòa giúp dòng nước đi vào nội ô ở mức vừa đủ, tàu thuyền lưu thông ổn định và tạo ra dòng điện cho các ngôi làng ở hai bên bờ.

Đường hầm 2 trong 1 ở Malaysia

Stormwater Management and Road Tunnel (SMART) là công trình thoát lũ kiêm đường giao thông ở thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia. Đường hầm dài 9,7km, rộng 13m này giúp dẫn nước ra khỏi Kuala Lumpur sau khi có mưa lớn, còn đoạn giữa dài 3km đóng vai trò như đường cao tốc hai tầng.

Cao tốc hai tầng ở Kuala Lumpur, vừa giúp giảm áp lực giao thông, vừa giúp trữ nguồn nước mưa và tránh gây ngập lụt. (Ảnh: The Star).

Khi trời không mưa, đường hầm vận hành bình thường cho phép xe cộ qua lại. Khi trời mưa nhỏ, đường hầm được đặt trong chế độ mở bán phần dẫn nước mưa chảy qua tầng dưới của phần đường cao tốc, các phương tiện vẫn có thể sử dụng tầng trên.

Khi có mưa to hay dông bão lớn, lượng nước đổ xuống quá nhiều và có nguy cơ gây ngập lụt trong thành phố, đường hầm chuyển sang chế độ mở toàn phần. Những cửa ngăn nước tự động mở cho dòng nước chảy qua và xe cộ bị cấm qua lại đường hầm.

Khi mưa quá lớn, cả hai tầng của cao tốc sẽ được tận dụng làm chỗ trữ nước mưa. Nước mưa sẽ được tái sử dụng cho các hạng mục công cộng trong thành phố và nhanh chóng vơi đi sau một ngày nắng. (Ảnh: The Star).

Lượng nước ở tầng dưới của con đường được trữ lại và được sử dụng cho các hạng mục công viên cây xanh trong thành phố. Lượng nước này nhanh chóng vơi đi sau một ngày nắng và con đường sẽ được tiếp tục mở để phục vụ cho giao thông. Với chi phí xây dựng 500 triệu USD, SMART là hầm đường bộ kết hợp thoát lũ đầu tiên trên thế giới.

Công nghệ trong tương lai của các đô thị thông minh

Trong một nỗ lực nhằm xây dựng thành phố thông minh ở Toronto, Sidewalk Labs là công ty con của Alphabet đã tạo ra hệ thống thông minh giúp che nắng và mưa một cách tự động, giúp người dân đi dạo ở các khu vực công cộng ngoài trời không bị ướt và gián đoạn chuyến đi.

Các đô thị thông minh trong tương lai sẽ dùng mái vòm khổng lồ để che chắn các khu vực công cộng khỏi mưa bão, lượng nước mưa ở ngoài mái vòm sẽ đổ về các cống bên ngoài thành phố và dự trữ cho công việc khác. (Ảnh: Sidewalk Labs).

Theo bản thiết kế, một số khu vực công cộng như quảng trường, công viên hay đường phố sẽ được trang bị mái vòm khổng lồ bên trên. Khi hệ thống cảm biến biết được trời đang mưa, mái vòm sẽ bung mở và che lại khu vực bên dưới, giúp những nơi này không bị ướt và người dân vẫn tiếp tục sinh hoạt như bình thường.

Lượng nước mưa sẽ được tập trung về một trung tâm xử lý rồi tiếp tục bơm vào hệ thống nước công cộng và phục vụ cho các hạng mục khác trong thành phố, giúp tiết kiệm nước thông qua việc tái sử dụng nguồn nước tự thiên. Dự án này giúp người dân có thể thoải mái đi ra ngoài vào bất cứ lúc nào mà không phải ngại mưa gió.