Thames Barrier: rào chắn lũ sông Thames bảo vệ London hoạt động thế nào

Thames Barrier là hệ thống cửa chắn lũ di động bắc ngang sông Thames ở đoạn Woolwich, phía đông London, gồm 10 cửa thép trải trên khoảng 520 m mặt sông. Bình thường cửa nằm sát đáy sông để tàu đi qua; khi triều cường do bão từ Biển Bắc dồn vào cửa sông, cửa xoay dựng lên, chặn nước biển không tràn vào trung tâm London. Công trình xây từ năm 1974 đến 1982, khánh thành chính thức năm 1984 và đã đóng hơn 200 lần, nhiều hơn hẳn dự tính ban đầu.

Nguy cơ của London đến từ biển, không chỉ từ mưa

London nằm sâu trong đất liền, cách biển hàng chục km, nhưng vẫn chịu thuỷ triều; mỗi ngày nước ở trung tâm thành phố lên xuống vài mét. Mối nguy lớn nhất không phải mưa trên lưu vực, mà là nước dâng do bão: khi một vùng áp thấp sâu đi qua Biển Bắc, gió mạnh dồn nước về phía nam, vùng biển hẹp dần như cái phễu giữa Anh và lục địa châu Âu. Nếu nước dâng trùng với triều cường mùa xuân, mực nước ở cửa sông Thames có thể cao hơn bình thường vài mét.

Thêm một yếu tố ít người để ý: phía đông nam nước Anh đang lún nhẹ, trong khi mực nước biển dâng dần. Hai xu hướng cộng lại khiến đê dọc sông Thames ngày càng thấp đi so với nước.

Hai trận lũ thúc đẩy công trình

• Tháng 1/1928: nước tràn qua bờ sông ngay trong trung tâm London, 14 người chết, nhiều người ở các tầng hầm khu Westminster và Millbank bị nạn.
• Đêm 31/1–1/2/1953: trận lũ biển Biển Bắc làm 307 người chết ở miền đông nước Anh (và hơn 1.800 người ở Hà Lan). Trung tâm London thoát nạn trong gang tấc, nhưng các vùng hạ lưu sông Thames như Canvey Island bị ngập nặng.

Sau năm 1953, giới kỹ sư Anh tính rằng nếu một cơn bão tương tự đi lệch một chút, phần lớn khu tài chính, ga tàu điện ngầm và các khu dân cư thấp ven sông có thể chìm trong nước biển. Một báo cáo năm 1966 của nhà khoa học Hermann Bondi khuyến nghị xây cửa chắn ngang sông. Quốc hội Anh thông qua luật riêng cho dự án năm 1972.

Vì sao chọn Woolwich và chọn cửa xoay

Đoạn sông ở Woolwich tương đối thẳng, rộng khoảng 520 m, và nằm trên nền đá phấn chắc — đủ để đặt các trụ bê tông nặng. Cửa phải nằm phía dưới trung tâm thành phố và các khu ven sông cần bảo vệ, nhưng không quá xa ra cửa sông vì càng ra ngoài sông càng rộng, công trình càng đắt.

Yêu cầu khó nhất là không được cản tàu. Thời ấy cảng London vẫn còn hoạt động mạnh ở thượng lưu, tàu biển cần lối đi rộng. Giải pháp là cửa kiểu rising sector (cửa quạt xoay lên). Mỗi cửa có mặt cắt hình một miếng bánh tròn, nằm gọn trong rãnh bê tông dưới đáy sông. Khi cần đóng, máy ở hai trụ bên quay cửa lên khoảng 90 độ, mặt cong đứng thẳng chặn dòng. Khi cần bảo dưỡng, cửa quay tiếp lên khỏi mặt nước. Ý tưởng được kể là của kỹ sư Charles Draper, lấy cảm hứng từ cách xoay của một chiếc van khí.

Chi phí xây dựng khoảng 535 triệu bảng Anh theo giá thời đó. Công trình đóng lần đầu năm 1982 và được Nữ hoàng Elizabeth II khánh thành ngày 8/5/1984.

Cửa đóng thế nào trong một con triều

Thames Barrier do Cơ quan Môi trường Anh (Environment Agency) vận hành. Người trực theo dõi dự báo nước dâng trên Biển Bắc, lưu lượng sông và đo mực nước dọc cửa sông. Điểm then chốt là cửa thường được đóng quanh lúc nước ròng, trước khi đỉnh triều có bão kéo tới. Lúc đó phía trong cửa mực nước còn thấp, tạo ra một "khoang trống" chứa nước sông chảy xuống trong suốt thời gian đóng. Nếu đóng muộn, khi nước đã lên cao, phần sông phía trong sẽ đầy rất nhanh.

Quá trình quay đủ 10 cửa mất khoảng một giờ rưỡi. Cửa giữ kín qua một con triều, rồi mở lại khi nước ngoài sông hạ xuống ngang bằng phía trong. Cửa còn được đóng để đỡ lũ sông: khi mưa lớn kéo dài làm sông Thames phía thượng lưu dâng cao, việc chặn triều lên giúp nước sông có chỗ thoát, giảm ngập ở phía tây London.

Đóng nhiều hơn dự kiến: tín hiệu cần đọc

Lúc thiết kế, người ta dự tính cửa đóng chừng vài lần mỗi năm. Thực tế số lần đóng tăng rõ từ thập niên 1990. Riêng mùa đông 2013–2014, khi nước Anh hứng một chuỗi bão và mưa kéo dài, cửa đóng khoảng 50 lần. Tính tới đầu thập niên 2020, tổng số lần đóng phòng lũ đã vượt 200.

Đóng nhiều không có nghĩa công trình hỏng, mà cho thấy hai điều: dùng cửa cho cả lũ sông, và biên an toàn so với mực nước biển đang thu hẹp. Tiêu chuẩn ban đầu là chống được trận lũ triều có xác suất khoảng một lần trong 1.000 năm, tính cho mực nước biển dự báo tới năm 2030.

Kế hoạch tới năm 2100 và những điểm còn tranh luận

Năm 2012, Cơ quan Môi trường Anh công bố kế hoạch Thames Estuary 2100 (TE2100), xem lại toàn bộ hệ thống phòng lũ cửa sông Thames cho cả thế kỷ. Kết luận chính: với bảo dưỡng và nâng cấp, Thames Barrier có thể dùng tốt tới khoảng năm 2070. Trước đó, khoảng giữa thế kỷ, phải quyết định có xây cửa chắn mới xa hơn về phía hạ lưu hay không.

• Cửa chắn chỉ là một phần. Hệ thống còn có các cửa chắn nhỏ hơn ở nhánh sông và hàng trăm km tường, kè, đê dọc hai bờ. Một đoạn tường yếu ở hạ lưu cửa chắn vẫn có thể gây ngập.
• Kịch bản nước biển dâng cao làm số lần đóng tăng lên đến mức ảnh hưởng giao thông thuỷ và hao mòn máy.
• Chi phí lớn, ra quyết định dài hạn: một cửa chắn mới cần vài chục năm chuẩn bị, nên phải chọn hướng trước khi thấy rõ biển dâng bao nhiêu.

Cách tiếp cận của TE2100 là "lộ trình thích ứng": theo dõi các chỉ số như mực nước biển, số lần đóng cửa, rồi kích hoạt bước tiếp theo khi chỉ số chạm ngưỡng. Đây là cách nhiều thành phố ven biển học theo vì nó tránh được hai sai lầm: xây quá sớm quá to, hoặc chờ đến khi đã muộn.

Bài học và cách tìm hiểu thêm

Thames Barrier là ví dụ điển hình của việc dùng một cửa chắn di động để bảo vệ thành phố cửa sông mà vẫn giữ đường thuỷ. So với Maeslantkering ở Rotterdam, nó nhỏ hơn nhưng đóng thường xuyên hơn nhiều, nên bài toán vận hành và bảo dưỡng là chuyện hằng tháng chứ không phải mười năm một lần.

Với các thành phố ven sông chịu triều, điều đáng mang về là cách tính: nước dâng do bão cộng triều cường cộng lũ sông, cộng thêm sụt lún và nước biển dâng dài hạn. Bỏ sót một thành phần là đánh giá thấp nguy cơ. Người đến London có thể nhìn rõ hàng trụ vỏ sò từ công viên Thames Barrier Park ở bờ bắc, hoặc đi tàu trên sông qua giữa các trụ. Tài liệu kế hoạch TE2100 được Cơ quan Môi trường Anh công bố công khai, đọc được cả bản tóm tắt cho người không chuyên.