Lý do Tử Cấm Thành không ngập suốt 600 năm

Theo các chuyên gia, bí mật của Tử Cấm Thành nằm ở hệ thống thoát nước được thiết kế từ thời Minh, vượt xa trí tưởng tượng của kỹ thuật hiện đại, khiến các kỹ sư đô thị ngày nay phải học hỏi.

Bắc Kinh từng hứng chịu trận mưa lớn nhất trong 140 năm vào tháng 7/2023, với lượng nước lên tới 745 mm tại một số khu vực, tương đương gần hai tháng mưa trung bình. Hàng loạt tuyến đường ngập sâu đến 2 m, 33 người thiệt mạng, hơn 100.000 người phải sơ tán, hệ thống tàu điện ngầm tê liệt, nhiều khu dân cư mất điện kéo dài.

Tử Cấm Thành, di sản UNESCO nằm ngay trung tâm vùng mưa lớn, chỉ xuất hiện vài vũng nước nhỏ ở sân trong và rút sạch sau 20 phút. Thời điểm đó có nhiều hình ảnh lan truyền trên mạng xã hội cho thấy dòng nước tràn qua các máng xối 600 năm tuổi nhưng không gây ngập úng kéo dài. Cố cung vẫn mở cửa đón hàng chục nghìn lượt du khách trong ngày, dù bên ngoài thành phố hỗn loạn.

Tử Cấm Thành được xây dựng từ năm 1406-1420 dưới triều vua Chu Đệ (Minh Thành Tổ), với hơn một triệu công nhân tham gia trong 14 năm. Ngay từ đầu, các kiến trúc sư đã tính đến nguy cơ lũ lụt, mối đe dọa thường trực với Bắc Kinh nằm trong vùng đồng bằng sông Hoàng Hà, nơi từng xảy ra hàng trăm trận lũ lịch sử.

Hệ thống thoát nước trong cung được thiết kế theo nguyên tắc ba lớp thông minh, kết hợp địa hình, kiến trúc và thủy lợi.

Lớp đầu tiên là địa hình dốc và sân nghiêng, toàn bộ cung điện được xây trên nền đất cao hơn mặt đường xung quanh 1-2 m. Mỗi sân trong rộng hàng nghìn m2 đều nghiêng nhẹ về bốn hướng với độ dốc chính xác 1-2%, dẫn nước mưa tập trung vào các rãnh thoát trung tâm được lát đá xanh.

Lớp thứ hai là máng xối và cống ngầm chằng chịt, dưới mái ngói lưu ly vàng là hệ thống 1.142 đầu rồng phun nước bằng đồng. Mỗi đầu rồng là một ống dẫn tinh xảo, đưa nước từ mái nhà xuống hệ thống hơn 72 km cống thoát ngầm lát đá xanh, sâu 1-2 m, rộng 0,5-1 m, được bố trí theo lưới ô vuông đều đặn, kết nối trực tiếp với sông Kim Thủy bên ngoài.

Lớp cuối cùng là sông nhân tạo và hồ điều hòa, sông Kim Thủy - nay là hào nước bao quanh cung điện rộng 52 m, sâu 6 m, đóng vai trò như bể điều hòa khổng lồ với dung tích hàng chục nghìn m3, tiếp nhận nước thừa từ cống ngầm rồi dẫn ra hệ thống kênh rạch cổ của Bắc Kinh, cuối cùng hòa vào sông Vĩnh Định Môn.

Nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa năm 2021 sử dụng mô phỏng 3D và đo đạc thực địa chỉ ra rằng tốc độ thoát nước trung bình của Tử Cấm Thành đạt 1,5-2 lít/giây/m2, cao hơn lượng mưa trung bình trong các trận mưa lớn tại Bắc Kinh (1,2 lít/giây/m2). Thời gian rút nước chỉ 15-20 phút sau khi mưa tạnh, sân trong khô ráo hoàn toàn, thậm chí trong điều kiện mưa cực đại, hệ thống vẫn đảm bảo không để nước đọng quá 5 cm.

"Đây là kỳ tích kỹ thuật cổ đại, hệ thống không chỉ thoát nước nhanh mà còn phân phối đều áp lực thủy lực, tránh sạt lở nền móng và bảo vệ cấu trúc gỗ lâu dài", Giáo sư Lý Hiểu Đông, chuyên gia kiến trúc cổ Trung Quốc, nhận định trong báo cáo khoa học.

Trong bối cảnh Trung Quốc đang chi hàng tỷ USD xây dựng mô hình "thành phố bọt biển" (sponge city) tại hơn 30 đô thị để chống ngập đô thị, nhiều chuyên gia cho rằng nên học hỏi trực tiếp từ Tử Cấm Thành. Thiết kế tự nhiên không phụ thuộc máy bơm điện hay hệ thống cơ khí, bền vững suốt 600 năm. Hệ thống chỉ cần vệ sinh định kỳ và nạo vét cống mỗi 5-10 năm, tích hợp hài hòa giữa công năng thoát nước và thẩm mỹ kiến trúc với hình tượng đầu rồng, sông nhân tạo, sân vườn, vừa chống lũ vừa tạo cảnh quan.

Năm 2016 sau trận lũ lịch sử khiến 79 người chết và thiệt hại hơn 33 tỷ nhân dân tệ ở Bắc Kinh, cư dân mạng Trung Quốc từng đặt câu hỏi gay gắt trên Weibo "Tại sao không nhân rộng mô hình Tử Cấm Thành cho cả thành phố thay vì xây cống bê tông hiện đại liên tục thất bại?".

Hơn 600 năm, trải qua 24 vị hoàng đế nhà Minh và nhà Thanh, Tử Cấm Thành chưa từng ghi nhận một trận ngập nào gây hư hại cấu trúc. Bí mật nằm ở tư duy "phòng lũ từ gốc" của người xưa - dự đoán rủi ro, thiết kế tổng thể, tận dụng tự nhiên.

Mai Phương (Theo CNN, The Guardian, CGTN)