Hệ thống thoát nước kép: khi cống đầy, mặt đường thành kênh dẫn lũ

Hệ thống thoát nước kép là cách thiết kế đô thị có hai tầng thoát nước: tầng nhỏ là cống ngầm, lo những trận mưa thường gặp; tầng lớn là chính mặt đường, rãnh hở, công viên trũng, lo phần nước vượt sức cống trong mưa cực lớn. Thay vì để nước tràn bừa vào nhà khi cống đầy, người ta định trước đường cho nước đi trên mặt đất và nơi nó sẽ dừng lại.

Nguyên lý này xuất phát từ một sự thật kỹ thuật ít được nói ra: không thành phố nào xây cống đủ to cho mọi trận mưa. Câu hỏi không phải "cống có tràn không" mà là "khi cống tràn, nước đi đâu".

Vì sao cống không bao giờ đủ to

Cống được thiết kế theo một trận mưa có chu kỳ lặp lại nhất định, ví dụ trận mưa trung bình hai năm, năm năm hay mười năm mới gặp một lần. Trục cống chính quan trọng hơn thì chọn chu kỳ dài hơn, cống nhánh trong ngõ thì chu kỳ ngắn hơn. Tiêu chuẩn thoát nước của Việt Nam (TCVN 7957) cũng quy định theo hướng đó, tuỳ loại đô thị và cấp cống.

Muốn cống chứa nổi trận mưa trăm năm mới gặp, đường kính phải tăng gấp nhiều lần, chi phí tăng vọt, và phần lớn thời gian ống to đó gần như rỗng. Không thành phố nào làm vậy. Vì thế mọi hệ thống đều có lúc quá tải. Thành phố khác nhau ở chỗ: lúc đó nước có được dẫn đi có trật tự hay không.

Mặt đường là một con kênh có kiểm soát

Khi cống đầy, nước đọng trên mặt đường. Trong hệ thống kép, kỹ sư thiết kế để điều đó xảy ra đúng chỗ, đúng mức:

• Mặt cắt ngang đường: lòng đường thấp hơn vỉa hè, có bó vỉa đủ cao để nước chảy dọc lòng đường như một kênh nông, không leo lên vỉa hè và vào nhà.
• Độ dốc dọc: đường được thiết kế để dòng nước trên mặt chảy về một hướng định trước, thường ra sông, kênh hoặc nơi chứa tạm, không về một hõm kín giữa khu dân cư.
• Ngưỡng nhà cao hơn tim đường: cao độ sàn tầng trệt, lối vào hầm phải cao hơn mức nước dự kiến trên đường một khoảng an toàn.
• Không có điểm trũng chết: nếu đường tất yếu có chỗ trũng (gầm cầu, hầm chui), phải có lối tràn khẩn cấp hoặc trạm bơm riêng.

Nghe thì đơn giản, nhưng ở nhiều khu phố đã xây, mặt đường được nâng cấp nhiều lần, mỗi lần dày thêm một lớp nhựa, đến lúc mặt đường cao hơn nền nhà hai bên. Khi ấy dòng chảy trên mặt không còn chạy dọc lòng đường mà đổ thẳng vào nhà. Đó là hệ thống kép bị đảo ngược.

Nước sâu bao nhiêu trên đường là nguy hiểm

Hệ thống kép chấp nhận đường có nước, nhưng phải giới hạn mức nguy hiểm. Các hướng dẫn kỹ thuật ở nhiều nước đánh giá theo hai đại lượng cùng lúc: độ sâu và vận tốc dòng nước. Nước nông mà chảy xiết vẫn quật ngã người; nước sâu mà đứng yên thì nhấn chìm xe.

• Theo khuyến cáo của nhiều cơ quan phòng chống thiên tai, chỉ khoảng 15 cm nước chảy xiết đã đủ làm người lớn mất thăng bằng.
• Khoảng 30 cm nước chảy có thể làm xe con mất bám đường; khoảng 60 cm có thể cuốn trôi nhiều loại xe.
• Xe máy chết máy, trượt bánh ở mức nước thấp hơn nhiều.

Vì vậy các tuyến chính, đường dẫn tới bệnh viện, trụ sở cứu hộ thường được thiết kế để mực nước trên mặt thấp hơn, giữ ít nhất một làn xe đi được. Đường ngõ có thể chấp nhận nước sâu hơn trong thời gian ngắn.

Với người dân, điều đó cũng là lời nhắc an toàn: không lội, không đi xe qua đoạn nước chảy xiết dù trông nông. Khi gặp nguy hiểm, gọi 112 hoặc 114.

Nơi nước dừng lại: chỗ chứa tạm trên mặt

Dòng nước trên mặt đường phải đổ về đâu đó. Hệ thống kép thường bố trí:

1. Công viên trũng: bãi cỏ thấp hơn đường xung quanh vài chục centimét đến một mét, ngập vài giờ sau mưa lớn rồi rút qua cống thoát chậm.
2. Sân thể thao, sân trường thấp: được phép ngập tạm khi mưa cực đoan, có cửa thu dẫn nước đi sau đó.
3. Rãnh hở, kênh xanh: thay vì cống ngầm, một số tuyến dẫn nước bằng kênh lộ thiên có cỏ cây, dễ quan sát, dễ nạo vét, sức chứa lớn hơn ống cùng chi phí.
4. Hồ điều hoà, sông: điểm cuối của cả hai tầng.

Ý tưởng này đã được nhiều thành phố áp dụng sau những trận mưa cực đoan. Copenhagen chẳng hạn, sau trận mưa lớn tháng 7 năm 2011, lập kế hoạch dựa trên việc xác định từng tuyến đường sẽ dẫn nước đi đâu khi cống quá tải.

Bản đồ đường đi của nước

Muốn thiết kế tầng lớn, trước hết phải biết nước sẽ tự chảy đi đâu. Ngày nay việc này làm bằng mô hình số:

• Mô hình độ cao số chi tiết đến từng mép vỉa hè, thường lập từ dữ liệu quét laser từ máy bay.
• Mô hình kết hợp cống và mặt đất: tính nước chảy trong ống, khi ống đầy thì trào lên hố ga, chảy trên mặt rồi lại vào cống ở chỗ khác.
• Kịch bản mưa: chạy thử với nhiều trận mưa giả định để xem đường nào ngập, ngập bao sâu, bao lâu.

Kết quả là bản đồ chỉ rõ "đường thoát lũ trên mặt" của thành phố. Từ đó, quy hoạch có thể cấm xây chắn ngang những đường đó, hoặc đòi hỏi công trình mới phải để lối cho nước đi qua.

Những lỗi hay gặp làm hỏng tầng lớn

• Xây tường, dải phân cách kín chắn ngang hướng nước chảy trên mặt, biến một tuyến dẫn thành bể đọng.
• San lấp chỗ trũng tự nhiên để xây nhà, mất chỗ nước dừng lại.
• Nâng mặt đường liên tục mà không hạ lớp cũ, làm đường cao hơn nhà.
• Bịt cửa thu nước bằng rác, vật liệu xây dựng, ván chắn tự phát của người dân.
• Lối xuống tầng hầm thấp hơn mặt đường mà không có gờ chặn, biến tầng hầm thành nơi đổ về đầu tiên.

Góc nhìn hôm nay

Chống ngập theo kiểu "chỉ to cống" đang dần nhường chỗ cho tư duy hai tầng: cống lo mưa thường, mặt đất lo mưa lớn, mỗi tầng có thiết kế riêng. Điều này đòi hỏi phối hợp giữa người làm giao thông, người làm thoát nước và người làm quy hoạch, vì một con đường giờ đồng thời là kênh dẫn lũ.

Ở cấp gia đình, nhìn vào khu phố mình sau một trận mưa lớn là cách học nhanh nhất: nước chảy theo hướng nào, đọng ở đâu, có lối nào thoát ra sông hồ không. Người muốn đọc kỹ có thể tìm các tài liệu về "major and minor drainage" trong hướng dẫn thiết kế thoát nước đô thị của Úc, Anh, hoặc giáo trình thoát nước của các trường đại học kỹ thuật trong nước.