G-Cans là tên quen gọi của Kênh xả lũ ngầm vòng ngoài vùng thủ đô (Shutoken Gaikaku Hosuiro) ở Kasukabe, tỉnh Saitama, phía bắc Tokyo: một hệ thống hầm sâu khoảng 50 m dưới đất, dài 6,3 km, thu nước lũ từ các sông nhỏ rồi bơm ra sông Edo với lưu lượng tối đa khoảng 200 m³/s. Công trình khởi công năm 1992, hoàn thành năm 2006, được xem là hệ thống thoát lũ ngầm lớn nhất thế giới ở thời điểm xây xong.
Nó nổi tiếng nhờ "đền thờ dưới lòng đất", gian bể điều áp rộng mênh mông với hàng chục cột bê tông khổng lồ. Nhưng điều đáng học không phải vẻ hùng vĩ, mà là lý do người ta phải xây nó và cách nó chia việc với các sông trên mặt đất.
Vì sao vùng này cần một con sông dưới đất
Phía bắc Tokyo có một vùng trũng giữa các sông Naka, Ayase và hạ lưu nhiều sông nhỏ. Địa hình như đáy chảo: các sông nhỏ chảy chậm, độ dốc gần như bằng không, nước mưa đổ về nhanh mà thoát ra rất chậm. Trong nửa sau thế kỷ 20, đồng ruộng ở đây biến thành khu dân cư và nhà máy, mặt đất bê tông hoá khiến nước mưa về sông nhanh hơn và nhiều hơn hẳn.
Kết quả là những trận bão, mưa lớn thường gây ngập hàng nghìn căn nhà trong lưu vực. Mở rộng lòng các sông nhỏ ngay giữa khu dân cư đông đúc thì gần như không thể: phải giải toả quá nhiều nhà. Trong khi đó, sông Edo ở gần đó là sông lớn, lòng rộng, đê cao, còn dư sức nhận thêm nước. Bài toán vì thế thành: làm sao chuyển nước từ các sông nhỏ đang tràn sang con sông lớn còn chỗ, mà không phải đào kênh xuyên qua thành phố. Câu trả lời là đi ngầm.
Cấu tạo: giếng, hầm, bể điều áp và trạm bơm
Có thể hình dung G-Cans như một ống hút nằm ngang dưới đất, nối nhiều phễu thu nước với một máy bơm khổng lồ ở cuối.
| Bộ phận | Quy mô (khoảng) | Nhiệm vụ |
|---|---|---|
| Năm giếng đứng | Đường kính khoảng 30 m, sâu khoảng 65–70 m | Nhận nước tràn từ các sông nhỏ qua công trình lấy nước |
| Hầm nối | Dài 6,3 km, đường kính trong khoảng 10 m, sâu khoảng 50 m | Dẫn nước từ giếng này sang giếng kia về phía sông Edo |
| Bể điều áp | Dài khoảng 177 m, rộng 78 m, cao khoảng 18 m (có nguồn ghi tới 25 m tuỳ cách đo), 59 cột trụ | Làm dịu dòng chảy, ổn định áp lực trước khi vào bơm |
| Trạm bơm | Bốn tổ bơm, tổng tối đa khoảng 200 m³/s | Đẩy nước lên sông Edo |
Các con số làm tròn theo tài liệu giới thiệu công khai của cơ quan quản lý sông ngòi Nhật Bản; người đọc gặp con số lệch chút ít ở các nguồn khác là bình thường do cách đo (đường kính trong hay ngoài, cao trình đáy hay trần).
Bể điều áp: "đền thờ" thật ra để làm gì
Nước chảy trong hầm 6 km mang theo động năng lớn và lên xuống không đều. Nếu dẫn thẳng vào cánh bơm, dòng chảy xoáy và dao động áp lực có thể làm hỏng máy. Bể điều áp là một khoang rộng để nước chậm lại, mặt nước ổn định, rồi mới vào bể hút của bơm. Những cột bê tông khổng lồ không phải để trang trí: chúng đỡ trần bể, chống lại áp lực đất bên trên và lực đẩy nổi của nước ngầm xung quanh khi bể rỗng.
Bơm chạy bằng tua-bin khí
Mỗi tổ bơm được dẫn động bằng tua-bin khí cùng họ với động cơ máy bay, công suất mỗi tua-bin khoảng 14.000 mã lực. Chọn tua-bin khí thay vì động cơ điện thuần tuý có lý do: lúc cần bơm nhất là lúc bão, lưới điện dễ sự cố. Tua-bin khí khởi động nhanh và có nguồn nhiên liệu riêng tại chỗ.
Một trận mưa lớn đi qua G-Cans như thế nào
- Mưa lớn, các sông nhỏ dâng: khi mực nước sông vượt một ngưỡng định sẵn, nước tràn qua công trình lấy nước bên bờ sông, rơi xuống giếng đứng gần nhất.
- Giếng đầy dần, nước chảy vào hầm: hầm lúc này đóng vai một hồ chứa nằm ngang, giữ nước tạm thời.
- Nước về bể điều áp: khi mực nước trong bể đủ cao, trạm bơm khởi động.
- Bơm ra sông Edo: nước được đẩy qua cửa xả ra sông lớn. Sông Edo đủ rộng để nhận mà không gây ngập phía hạ lưu.
- Sau đợt lũ: hầm được bơm cạn, kiểm tra, dọn bùn rác, sẵn sàng cho lần sau.
Hệ thống được kích hoạt nhiều lần trong một năm, nhiều nhất vào mùa mưa đầu hè và mùa bão cuối hè, đầu thu. Theo đánh giá của cơ quan quản lý, số nhà bị ngập trong lưu vực giảm rõ rệt sau khi công trình đi vào hoạt động, dù những trận mưa vượt thiết kế vẫn có thể gây ngập cục bộ.
Không phải công trình duy nhất dưới lòng Tokyo
G-Cans chỉ là một mảnh trong hệ thống chống ngập nhiều tầng của vùng thủ đô. Ngay giữa nội thành, dưới đại lộ vành đai số 7 có hồ điều tiết ngầm sông Kanda: một đường hầm dài khoảng 4,5 km, đường kính trong khoảng 12,5 m, chứa được khoảng 540.000 m³ nước lũ từ sông Kanda và các nhánh. Khác G-Cans, hồ này chủ yếu giữ nước rồi thả lại sông khi lũ đã qua, chứ không chuyển sang sông khác.
Hai cách tiếp cận này bổ sung cho nhau:
- Chuyển nước: khi có một sông lớn gần đó còn dư sức (kiểu G-Cans).
- Trữ nước: khi không có nơi để chuyển, thì giữ tạm chờ sông rút (kiểu hồ ngầm sông Kanda).
Bài học cho các đô thị khác
G-Cans thường được nhắc mỗi khi một thành phố bàn tới hầm thoát nước ngầm. Có vài điều nên nhớ trước khi đem so:
- Phải có nơi nhận nước: G-Cans hiệu quả vì sông Edo ở ngay cạnh và còn sức chứa. Thành phố không có sông lớn dư sức thì hầm chỉ đóng vai bể chứa.
- Chi phí rất lớn: tổng vốn đầu tư khoảng 230 tỷ yên, chưa kể chi phí vận hành, bảo dưỡng hàng năm.
- Thời gian dài: từ khởi công tới hoàn thành mất khoảng 14 năm.
- Là lớp bổ sung, không thay thế: lưu vực vẫn giữ hồ điều tiết, ruộng trũng, quy định giữ nước tại chỗ cho công trình mới. Công trình ngầm chỉ gánh phần đỉnh lũ mà các biện pháp trên mặt không đỡ nổi.
- Địa chất phải phù hợp: đào hầm sâu trong nền đất yếu, mực nước ngầm cao như nhiều đô thị châu thổ đòi hỏi kỹ thuật và kinh phí khác hẳn.
Góc nhìn hôm nay: đến xem tận nơi
G-Cans mở cửa cho khách tham quan theo tour có hướng dẫn, đặt trước qua trung tâm thông tin của công trình. Khách được xuống bể điều áp bằng cầu thang dài hơn trăm bậc, đứng giữa rừng cột; một số tour còn đi lên đỉnh giếng đứng. Tour chỉ diễn ra khi hệ thống không vận hành; mùa mưa bão có thể bị huỷ đột ngột, nên ai định đi nên kiểm tra lịch trước.
Với học sinh, sinh viên, công trình này là một bài học trực quan về thuỷ lực: vì sao nước cần chỗ để giảm tốc, vì sao bơm cần nguồn động lực độc lập, và vì sao chống ngập ở quy mô vùng phải nghĩ theo lưu vực sông chứ không theo ranh giới hành chính.
Câu hỏi thường gặp
G-Cans là gì?
G-Cans là tên gọi quen của Kênh xả lũ ngầm vòng ngoài vùng thủ đô ở Kasukabe, Saitama, Nhật Bản. Hệ thống gồm năm giếng đứng, hầm ngầm dài 6,3 km, bể điều áp và trạm bơm, chuyển nước lũ từ các sông nhỏ ra sông Edo.
G-Cans sâu bao nhiêu và chứa được bao nhiêu nước?
Hầm nằm sâu khoảng 50 m dưới mặt đất, các giếng đứng sâu khoảng 65–70 m. Thay vì chỉ chứa, hệ thống vừa trữ vừa bơm liên tục ra sông Edo với lưu lượng tối đa khoảng 200 m³/s.
G-Cans xây năm nào?
Công trình khởi công năm 1992, một phần bắt đầu nhận nước từ năm 2002 và hoàn thành toàn bộ năm 2006. Tổng vốn đầu tư khoảng 230 tỷ yên.
Có tham quan G-Cans được không?
Có. Khách đặt tour có hướng dẫn qua trung tâm thông tin của công trình để xuống bể điều áp. Tour có thể bị huỷ khi hệ thống phải vận hành trong mùa mưa bão.
Vì sao gọi bể điều áp G-Cans là đền thờ dưới lòng đất?
Vì gian bể dài khoảng 177 m, rộng 78 m, trông như lòng một thánh đường, với 59 cột bê tông khổng lồ đứng thẳng hàng. Về kỹ thuật, bể làm dịu dòng nước trước khi vào bơm, còn cột trụ đỡ trần và chống lực đẩy nổi.
