Để phục vụ cho tốc độ phát triển đô thị nhanh chóng, loài người đã phủ kín bề mặt Trái Đất bằng những lớp nhựa đường trơn nhẵn, những vỉa hè lát đá kiên cố và hệ thống nhà cao tầng san sát. Sự tiện nghi này vô tình tạo ra một nghịch lý: thành phố càng hiện đại, khả năng tự bảo vệ trước thiên nhiên càng yếu ớt. Khi những cơn mưa bão cực đoan do biến đổi khí hậu ập đến, dòng nước không thể tìm thấy kẽ hở để thấm vào lòng đất. Hệ quả tất yếu là những trận ngập lụt nghiêm trọng biến đường phố thành sông, làm tê liệt toàn bộ hạ tầng thoát nước truyền thống vốn đã quá tải.
Trước đây, tư duy quy hoạch cũ luôn cố gắng chế ngự dòng nước bằng cách xây dựng hệ thống cống rãnh thật lớn để dẫn nước đi thật nhanh. Nhưng thiên tai ngày càng khốc liệt đã chứng minh đó là một cuộc chiến không cân sức. Con người nhận ra rằng, thay vì biến đô thị thành một tấm khiên chống nước khô cứng, chúng ta cần biến nó thành một thực thể sống có khả năng bao bọc và thích ứng. Đó là lúc các nhà kiến trúc cảnh quan và quy hoạch đô thị tìm đến một giải pháp mang tính cách mạng: mô hình thành phố bọt biển.
Bằng cách mô phỏng lại cấu trúc rỗng tự nhiên của một miếng bọt biển, triết lý quy hoạch này hướng tới việc trả lại cho đô thị khả năng tự nhiên nhất của đất là hấp thụ, lọc sạch và lưu trữ nước mưa ngay tại chỗ. Thành phố bọt biển không còn đẩy nước ra xa, mà chủ động hấp thụ nước để tự làm mát, tái sinh hệ sinh thái và bảo vệ chính mình trước những kịch bản cực đoan nhất của khí hậu toàn cầu.
Công viên rừng Benjakitti do Turenscape + Arsomsilp Community and Environmental Architect thiết kế. Ảnh: Srirath Somsawat
Bản chất của Thành phố bọt biển và tư duy thay đổi cục diện
Về mặt khái niệm, thành phố bọt biển là một mô hình quy hoạch đô thị chiến lược, nơi toàn bộ hạ tầng quản lý nước mưa được thiết kế một cách bền vững bằng các giải pháp dựa vào thiên nhiên. Thay vì tìm cách đẩy nước ra khỏi đô thị qua các đường ống ngầm, thành phố bọt biển lại lưu giữ lượng nước khổng lồ này.
Dù ý tưởng về việc quản lý nước bền vững đã xuất hiện rải rác dưới nhiều tên gọi khác nhau trên thế giới (như LID – Phát triển ít tác động tại Mỹ, hay SUDS – Hệ thống thoát nước bền vững tại Anh), khái niệm thành phố bọt biển thực sự bùng nổ và định hình rõ ràng nhất nhờ Giáo sư Kongjian Yu, kiến trúc sư cảnh quan kiêm Hiệu trưởng Trường Kiến trúc và Cảnh quan thuộc Đại học Bắc Kinh.
Đứng trước thực trạng các đô thị Trung Quốc chìm trong biển nước sau những trận lũ lịch sử đầu thập niên 2010, Kongjian Yu đã chỉ trích gay gắt “hạ tầng xám” (hệ thống đê đập và đường ống bê tông) và gọi chúng là những giải pháp chết. Ông đề xuất một triết lý mới: nghệ thuật kiến trúc hàn gắn. Năm 2013, mô hình thành phố bọt biển chính thức được chính phủ Trung Quốc thông qua và nâng tầm thành chiến lược quốc gia, biến quốc gia này thành phòng thí nghiệm đô thị sinh thái lớn nhất thế giới với hàng chục thành phố thí điểm như Vũ Hán, Thâm Quyến, và Hạ Môn.
Kiến trúc sư cảnh quan kiệt xuất Kongjian Yu. Ảnh: Axiomatic Editions
Cốt lõi của thành phố bọt biển: 6 chữ vàng trong quản lý nước
Để một đô thị có thể vận hành như một miếng bọt biển khổng lồ, hệ thống hạ tầng cảnh quan phải thiết lập một chu trình quản lý dòng chảy khép kín và tự nhiên. Chu trình này bắt đầu ngay từ khoảnh khắc những giọt mưa đầu tiên chạm xuống bề mặt thành phố. Thay vì bị chặn lại bởi những lớp bê tông trơn nhẵn, nước mưa được dẫn lối để thấm và giữ lại thông qua các bề mặt vật liệu rỗng và thảm thực vật dày trên các mái nhà xanh. Quá trình này làm chậm đáng kể tốc độ tập trung của dòng chảy, ngăn chặn tình trạng nước dồn dập đổ về các vùng trũng thấp gây ngập cục bộ.
Khi dòng chảy đã được giảm tốc, đô thị sẽ kích hoạt cơ chế trữ và lọc – hai mắt xích quan trọng nhất thể hiện tư duy kiến trúc bền vững. Nước mưa không bị lãng phí thoát đi mà được điều hướng vào các hồ điều hòa cảnh quan hoặc hệ thống bể chứa sinh học ngầm. Tại đây, thay vì trở thành nguồn nước ô nhiễm mang theo bùn đất và kim loại nặng từ đường phố, dòng nước buộc phải đi qua các dải lọc tự nhiên và các vùng đất ngập nước nhân tạo. Hệ thống rễ cây, các tầng địa chất cát sỏi và vi khuẩn bản địa sẽ đóng vai trò như một bộ lọc sinh học, tự động làm sạch nước mà không cần đến hóa chất hay các nhà máy xử lý tốn kém.
Trung tâm dịch vụ thương mại Công viên đất ngập nước Lujiatan do MUDA-Architects thiết kế. Ảnh: Arch-Exist
Bước vào giai đoạn cuối của chu trình, đô thị bọt biển thể hiện giá trị kinh tế và nhân văn thông qua việc dùng và xả. Nguồn nước sau khi được tích trữ và làm sạch sẽ trở thành tài nguyên quý giá để tái phục vụ thành phố, từ việc tưới mát các mảng xanh, làm sạch đường phố cho đến hạ nhiệt không khí trong những ngày hè oi ả. Chỉ khi lượng mưa vượt quá sức chứa tối đa của toàn bộ hệ thống, lượng nước thừa lúc này đã được kiểm soát cả về tốc độ lẫn độ sạch, mới được xả ra các dòng sông. Tư duy này giúp loại bỏ những cú sốc áp lực cho hệ thống hạ lưu, điều thường thấy ở các đô thị cũ vốn luôn đẩy hiểm họa ngập lụt từ vùng này sang vùng khác.
Từ lý thuyết đến những kiến trúc biết tự chữa lành
Để hiện thực hóa triết lý bọt biển, các nhà kiến trúc cảnh quan sẽ kết hợp một chuỗi các giải pháp hạ tầng xanh từ quy mô nhỏ như vỉa hè cho đến quy mô lớn như các siêu công viên. Nhìn vào những dự án thành công trên thế giới, chúng ta có thể thấy rõ ba cấp độ giải pháp kiến trúc tương ứng với ba trạng thái: Hấp thụ, Lọc sạch và Lưu trữ.
Mái nhà xanh và vỉa hè thấm nước: Những màng lọc ở cấp độ vi mô
Giải pháp đầu tiên bắt đầu từ việc thay đổi hoàn toàn những bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nước mưa. Thay vì những mái tôn, mái bê tông khô khốc, các công trình hiện đại thường phủ lên những mảng xanh. Đây không chỉ là việc đặt vài chậu cây, mà là một hệ thống kỹ thuật phức tạp gồm các lớp chống thấm, lớp thoát nước, màng lọc và tầng đất nhẹ để trồng các loài thực vật thảm nền chịu hạn tốt. Khi mưa xuống, những mái nhà này đóng vai trò như một miếng bọt biển trên cao, giữ lại đến 70-90% lượng nước mưa đầu mùa, ngăn không cho chúng đổ ập xuống đường phố cùng một lúc.
Dưới mặt đất, những mảng sân bê tông hay nhựa đường truyền thống cũng được thay thế bằng vật liệu thấm nước. Hãy tưởng tượng những viên gạch lát hoặc bề mặt bê tông có cấu trúc rỗng xốp, cho phép hàng nghìn lít nước xuyên qua chỉ trong vài phút. Tại Singapore – quốc gia đi đầu với chương trình The Active, Beautiful, Clean Waters (ABC Waters), toàn bộ vỉa hè đi bộ và sân chung cư mới đều được lát loại gạch này. Nước mưa rơi xuống lập tức biến mất vào lòng đất, triệt tiêu hoàn toàn những vũng nước đọng, vốn là nguyên nhân gây trơn trượt và là nơi muỗi sinh sôi.
Sengkang Floating Wetland, khu đầm lầy nhân tạo lớn nhất Singapore thuộc chương trình ABC Waters với lối đi bộ theo chủ đề trái cây. Vùng đầm lầy Sengkang trong hồ chứa Punggol giúp cải thiện chất lượng nước và cung cấp môi trường sống tự nhiên cho các loài chim và cá. Ảnh: Nigos
Các siêu cây tại Gardens by the Bay, Singapore. Ảnh: Daniel Welsh
Rãnh sinh học và Đất ngập nước: Hệ thống “thận nhân tạo” của thành phố
Khi nước mưa bắt đầu chảy tràn trên mặt đất, nó sẽ mang theo dầu máy, bụi bẩn và rác thải đô thị. Lúc này, giải pháp rãnh sinh học vào cuộc. Đây là những con rãnh được thiết kế uốn lượn dọc theo các trục đường giao thông, trồng đầy cỏ và các loại cây bụi, phía dưới là các lớp cát, sỏi có độ rỗng cao. Thay vì chảy tuột vào miệng cống, nước mưa buộc phải chảy chậm lại qua rãnh sinh học này. Cây cối và đất đá ở đây hoạt động như một máy lọc cơ học, giữ lại chất rắn và hấp thụ các kim loại nặng trước khi dòng nước kịp ngấm xuống mạch nước ngầm.
Ở quy mô lớn hơn, các kiến trúc sư tạo ra các vùng đất ngập nước nhân tạo. Điển hình là Công viên Cảnh quan Yanweizhou tại Kim Hoa, Trung Quốc – một kiệt tác của Turenscape (văn phòng kiến trúc của Giáo sư Kongjian Yu). Nằm ở ngã ba của ba con sông lớn, khu vực này từng bị tàn phá nặng nề bởi lũ lụt hàng năm và ô nhiễm nghiêm trọng do hoạt động công nghiệp.
Công viên Cảnh quan Yanweizhou mùa khô. Ảnh: Tư liệu
Thay vì xây dựng đê bê tông cao để ngăn lũ, các kiến trúc sư đã gạt bỏ lớp tường bao cứng nhắc, thiết kế một hệ thống bờ sông ruộng bậc thang phủ đầy cây bản địa chịu nước. Khi mùa lũ đến, công viên cho phép một phần diện tích để nước tràn vào, biến các lối đi thành những cây cầu nổi uốn lượn mềm mại. Lớp thảm thực vật tại Yanweizhou không chỉ làm giảm đáng kể sức tàn phá của dòng lũ, mà còn giữ lại phù sa, lọc sạch nguồn nước ô nhiễm, biến một vùng đất chết thành một lá phổi xanh trù phú ngay giữa lòng đô thị.
Công viên Cảnh quan Yanweizhou mùa mưa. Ảnh: Tư liệu
Tư duy biến hạ tầng xanh thành “nhà máy” lọc nước này cũng được tìm thấy tại Berlin, Đức với dự án Rummelsburg nổi tiếng. Tại khu đô thị ven sông này, toàn bộ nước mưa chảy tràn từ mái nhà và đường phố không được phép xả thẳng ra sông Spree. Thay vào đó, các kỹ sư Đức đã thiết kế một hệ thống hào lọc sinh học chạy dọc theo các tòa nhà. Nước mưa buộc phải đi qua các lớp đất lọc đặc biệt chứa các khoáng chất tự nhiên và hệ thống rễ cây sậy để trung hòa hoàn toàn độc tố sinh hoạt, đảm bảo nguồn nước khi đổ ra sông đạt tiêu chuẩn tinh khiết như nước tự nhiên.
Mái nhà xanh tại các khu dân cư Rummelsburg. Ảnh: Tư liệu
Công viên ngập nước và hồ điều hòa: Những bể chứa kiêm quảng trường xanh
Giải pháp kiến trúc đỉnh cao của mô hình này chính là việc lồng ghép đa chức năng vào một không gian cộng đồng, để ngày nắng là công viên, ngày mưa là hồ chứa. Nói cách khác, kiến trúc đô thị tạo không gian cho nước “sống chung”.
Minh chứng rõ nét nhất cho tư duy này là Công viên đất ngập nước Qunli tại Cáp Nhĩ Tân, Trung Quốc. Trước khi được cải tạo, khu vực rộng 34ha này hoàn toàn bị cô lập bởi các dự án bất động sản và đường cao tốc, khiến vùng đất ngập nước tự nhiên ban đầu bị khô hạn. Các kiến trúc sư đã sử dụng chiến lược đào và lấp để tạo ra một vành đai các mô đất và hố sâu bao quanh lõi đất ngập nước trung tâm. Vành đai này hoạt động như một miếng bọt biển vùng đệm: nước mưa từ các khu đô thị xung quanh đổ về đây sẽ được giữ lại ở các hố sâu, lọc sạch qua hệ thống rễ cây của các mô đất trước khi ngấm vào vùng lõi nuôi sống hệ sinh thái ban đầu.
Giờ đây, Qunli không chỉ giải quyết triệt để bài toán ngập úng cho một vùng đô thị mới rộng lớn, mà còn trở thành một công viên quốc gia ấn tượng với hệ thống lối đi trên cao, thu hút hàng triệu người dân đến tản bộ, hòa mình vào thiên nhiên hoang dã ngay giữa những tòa nhà cao tầng.
Công viên đất ngập nước Qunli. Ảnh: Turenscape
Các lớp cho thấy công viên Qunli được xây dựng trên vùng đất ngập nước sẵn có mà không hề tác động vào nguyên bản. Ảnh: Turenscape
Tại châu Âu, nơi vốn sở hữu hạ tầng kỹ thuật lâu đời, thành phố cảng Rotterdam (Hà Lan) cũng tiên phong kiến tạo nên một “bể chứa” lộ thiên mang tên Quảng trường nước Benthemplein. Vào những ngày nắng ráo, Benthemplein là một không gian công cộng sầm uất với các bậc thềm rực rỡ, tích hợp sân trượt patin, sân bóng rổ và nhà hát ngoài trời cho giới trẻ.
Nhưng khi mưa bão ập đến, kiến trúc này ngay lập tức đảm nhiệm vai trò của một miếng bọt biển lưu trữ thông minh. Được thiết kế với ba bồn chứa dạng bậc thang trũng thấp, nước mưa từ mái nhà của các tòa nhà xung quanh và vỉa hè sẽ được dẫn trực tiếp vào quảng trường thay vì đổ vào hệ thống cống. Benthemplein có thể ngập sâu, giữ lại gần 2 triệu lít nước như một van an toàn giảm tải cho toàn thành phố. Khi cơn bão đi qua, nước được xả từ từ trở lại hệ thống lọc ngầm, trả lại không gian khô ráo cho người dân.
Quảng trường nước Benthemplein tại Hà Lan. Ảnh: Tư liệu
Thực hiện: Thùy Như | Theo: ArchDaily
Xem thêm:
Làm mát thụ động: Chiến lược bền vững trong kiến trúc hiện đại
Incubazul Base Area: Châm cứu đô thị bằng kiến trúc container
