Các thành phố sụt lún và phương pháp đối phó

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Cities hồi tháng 5.2025 đã chỉ ra việc khai thác nước ngầm để sử dụng cho mục đích dân dụng là nguyên nhân gây ra 80% tổng lượng sụt lún. Nước bị khai thác từ các tầng chứa nước được tạo thành từ trầm tích hạt mịn; nếu tầng chứa nước không được bổ sung, các lỗ rỗng trước đây chứa nước cuối cùng có thể sụp đổ, dẫn đến sự nén chặt bên dưới và sụt lún trên bề mặt. Hoạt động khai thác dầu khí cũng làm trầm trọng hơn ngoài các lý do về địa lý tự nhiên của vỏ trái đất và sự gia tăng dân số cùng với biến đổi khí hậu.

Người dân đi trên lối đi bộ ở Quảng trường St. Mark bị ngập lụt trong thời gian nước dâng cao theo mùa ở Venice. Ảnh: Reuters

Một nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Earth’s Future tháng 5.2023 cũng chỉ ra sức nặng vật lý của chính thành phố đang đè lên vùng đất mà nó chiếm giữ và góp phần làm mực nước biển dâng cao tại địa phương, làm tăng nguy cơ lũ lụt. Nghiên cứu tính toán rằng với 1.084.954 tòa nhà của thành phố New York, sức nặng tổng cộng là 764 tỷ kg. Tùy thuộc vào khu vực nền đất cứng hoặc mềm, tỷ lệ sụt lún của đất được đo với tốc độ nhanh chậm khác nhau. Việc tìm ra những nguyên nhân gây sụt lún sẽ giúp các nhà thiết kế, quy hoạch, xây dựng và kỹ thuật tìm được những phương pháp giúp làm giảm tốc độ sụt lún tại các khu vực, thành phố khác nhau.

Ngân hàng Thế giới và OECD (Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế) ước tính thiệt hại do lũ lụt toàn cầu ở các thành phố ven biển lớn có thể lên tới 1 nghìn tỷ USD mỗi năm khi tính thêm rủi ro từ mực nước biển dâng cao và sụt lún đất.

Bài học kinh nghiệm từ Tokyo

Dù được đánh giá là vùng đất có nhiều trữ lượng nước ngầm, Tokyo bắt đầu ghi nhận dấu hiệu sụt lún từ sau năm 1910 khi nhiều ngành công nghiệp phát triển cần dùng lượng nước lớn. Tình hình nghiêm trọng hơn sau Thế chiến II khi Nhật Bản dồn lực tái thiết, tái định cư và bước vào giai đoạn tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ vì hoạt động khai thác nước ngầm cho sinh hoạt và phục vụ các mục đích công nghiệp trong giai đoạn này mở rộng ồ ạt.

Bên cạnh đó, nước biển dâng gây ra nhiều trận lũ lụt, phá hủy nhiều công trình và đường ống dẫn nước khiến thành phố phải nâng cao đê kè chắn nước, sửa chữa các cửa xả lũ, nhưng nhận ra các biện pháp này không bền vững.

Để giảm tốc độ sụt lún, Tokyo tăng cường bảo tồn các khu vực xanh và đất nông nghiệp, quy định các đơn vị lắp đặt hệ thống bơm nước ngầm phải lắp đặt đồng thời các thiết bị thấm nước mưa nhằm đảm bảo lượng nước khai thác tương đương lượng nước thấm trở lại đất.

Chính vì vậy vào những năm 1960 - 1970, Tokyo ban hành luật khai thác nước ngầm cho mục đích công nghiệp và xây dựng nhằm khuyến khích khai thác hợp lý và hạn chế khai thác khoáng sản, khí đốt tự nhiên. Những luật này rất khắt khe, bao gồm việc cấm các giếng khai thác nước ngầm mới và phát triển các nguồn nước mặt thay thế. Tốc độ sụt lún đã cải thiện đáng kể, từ đỉnh điểm khoảng 24 cm/năm vào năm 1968 xuống chỉ còn 1cm mỗi năm ở một số khu vực đầu những năm 2000.

Bên cạnh đó, Tokyo nhận ra mực nước ngầm phụ thuộc lớn vào sự thẩm thấu của nước mưa vào đất. Thực tế, hơn 80% diện tích mặt đất tại các quận của Tokyo bị tòa nhà và đường trải nhựa bao phủ trong khi diện tích đất nông nghiệp, mảng xanh bị thu hẹp khiến nước mưa gần như không thể thấm vào đất. Điều này khiến nước mưa chỉ chảy qua các con sông và hệ thống thoát nước thải khi trời mưa, và lượng mưa thấm vào đất ít hơn. Vì thế thành phố triển khai một loạt biện pháp nhằm tăng tỷ lệ nước trả lại cho đất. Ngoài việc tăng cường bảo tồn các khu vực xanh và đất nông nghiệp giúp tăng mức thẩm thấu của nước mưa vào lòng đất, Tokyo cũng ban hành pháp lệnh yêu cầu các đơn vị lắp đặt hệ thống bơm nước ngầm phải lắp đặt đồng thời các thiết bị thấm nước mưa để đảm bảo lượng nước khai thác tương đương lượng nước được thấm trở lại vào đất. Người dân, doanh nghiệp, các cơ sở công cộng... cũng được khuyến khích thực hiện các biện pháp để thúc đẩy khả năng thấm nước mưa vào lòng đất và sử dụng nước hiệu quả hơn.

Việc thấm nước mưa vào đất để bổ sung nước ngầm ở các khu vực đô thị, không chỉ dẫn đến sự gia tăng lượng nước ngầm khả dụng mà còn giúp khôi phục chu trình nước tự nhiên, tăng lưu lượng dòng chảy mùa khô ở các con sông bắt nguồn từ các suối, giảm lượng nước mưa và nước thải chảy vào sông và hệ thống thoát nước khi trời mưa, đồng thời ngăn ngừa lũ lụt và tràn nước thải đô thị. Một nghiên cứu công bố năm 2006 cho thấy nhiều nơi, mực nước ngầm trong các tầng đất ở khu vực này thậm chí đã tăng trở lại tại thành phố 37 triệu dân này.

Indonesia phải dời đô vì sụt lún

Cũng nằm trong danh sách lún nhanh và liên tiếp triển khai các biện pháp nhưng thành phố Jakarta (Indonesia) lại chưa có được thành quả như mong muốn.

Hình thành trên lưu vực đồng bằng trũng thấp được bao quanh bởi 13 con sông, sụt lún ở Jakarta được quan sát lần đầu tiên vào năm 1926 và trầm trọng qua nhiều thập kỷ do dân số tăng nhanh và công nghiệp mở rộng. Mãi đến sau những trận lụt gây thiệt hại nghiêm trọng năm 2007, các nhà đo đạc mới công bố các con số báo động sụt lún từ 1 - 15 cm/năm. Nhiều khu vực ở phía bắc tới 25 cm/năm, với cảnh báo có thể bị sụt lún đến 7m vào năm 2100 nếu không có biện pháp ngăn chặn.

Theo nghiên cứu của khoa Khoa học và Công nghệ Trái đất, Viện Công nghệ Bandung, nguyên nhân chính làm tốc độ chưa chậm lại là tình trạng khai thác nước ngầm quá mức cùng với tốc độ đô thị hóa, bê tông hóa nền đất ồ ạt tại thủ đô mở rộng đáp ứng 30 triệu người sinh sống.

Jakarta đã triển khai hàng loạt biện pháp như kiểm soát khai thác nước ngầm bằng cách điều chỉnh việc sử dụng, tăng giá nước và cấm khai thác ở một số khu vực nhất định. Tuy nhiên thành phố lại thiếu nguồn nước ngọt thay thế dù rất nhiều kế hoạch xây dựng hồ chứa được đề xuất nhưng vẫn chưa được thực hiện.

Jakarta đặt ra một tham vọng khác là quây vịnh Jakarta. Từ năm 2014, Jakarta bắt đầu xây dựng đê biển khổng lồ Garuda, mục đích bảo vệ thành phố khỏi nguy cơ sụt lún và ngập lụt. Tốn khoảng 40 tỷ USD, đê dài 32 km, xây dựng theo từng giai đoạn đến năm 2050. Khi hoàn tất, cửa vịnh Jakarta sẽ đóng lại tạo ra một hồ lớn để chứa nước mưa và nước sông, cung cấp nguồn nước bền vững cho thành phố. Thêm vào đó, 17 đảo nhân tạo cũng được hình thành bên trong, kết hợp mục đích thương mại theo mô hình đảo nhân tạo tại Dubai. Mặc dù được Chính phủ Hà Lan hỗ trợ, dự án bị chậm tiến độ vì cáo buộc tham nhũng và đe dọa môi trường.

Trước mắt, thành phố cho mở rộng và đào sâu để tăng sức chứa và ngăn ngừa lũ lụt tại các con sông, gia cố thêm đê, máy bơm và hồ chứa giúp quản lý mực nước, trong khi người dân tự thích nghi bằng cách xây nhà sàn và sử dụng vật liệu xây dựng chống lũ, song song với việc tăng cường không gian xanh giúp bổ sung nước ngầm tự nhiên và giảm nguy cơ lũ lụt.

Indonesia đang xây dựng một trung tâm hành chính mới nhằm di dời thủ đô từ Jakarta qua đảo Borneo để giảm tải trọng cho Jakarta đang chìm dần. Các chuyên gia nhận định nhiều hạn chế như tài chính, ưu tiên cho các nhu cầu cơ sở hạ tầng khác, tác động cứng nhắc của hệ thống chính quyền phân cấp khiến các biện pháp không được triển khai hiệu quả.

Mexico cũng không thành công

Trong khi đó, thành phố Mexico lại đối mặt với vấn đề nan giải dường như không có lối thoát. Khi người Tây Ban Nha đến đây vào thế kỷ XVII, họ tận dụng nền không gian của đô thị cũ đang được hình thành giữa lòng hồ Texcoco cổ đại. Từ việc rút sạch nước hồ rồi xây dựng một thành phố thuộc địa với các công trình nặng nề hơn trên những trầm tích mềm, dễ nén, các vấn đề về mực nước trong đất bắt đầu hình thành, tích tụ. Vị trí hồ này lại nằm trong khu vực có địa chấn mạnh, thường xuyên hứng chịu động đất, ngay cả những trận động đất ở khoảng cách tương đối xa cũng có thể gây ra thiệt hại đáng kể. Thành phố Mexico 22 triệu dân từng bị động đất tàn phá vào các năm 1985, 2017 và 2022.

Tốc độ sụt lún tại Mexico lên đến 50cm/năm đã khiến nhiều công trình lịch sử bị lún nghiêm trọng. Trong ảnh: Nhà thờ Chánh tòa thành phố Mexico, khánh thành năm 1573 đang bị nghiêng và lún.

Việc khai thác nước ngầm quá mức, đặc biệt từ những năm 1960 để đáp ứng sự gia tăng dân số, phát triển đô thị và công nghiệp cũng là nguyên nhân quan trọng bên cạnh lịch sử địa chất. Mặc dù thành phố hiện đại hóa hệ thống cung cấp nước từ năm 1940 nhưng tình trạng sụt lún và các công trình xây dựng như hệ thống metro, làm hư hại hệ thống nước, khiến cho lượng nước rò rỉ thất thoát lên đến 40%. Hệ thống cung cấp nước Cutzamala bao gồm hồ chứa, kênh, ống dẫn nước từ sông Cutzamala lọc và cung cấp cho thành phố được kỳ vọng là nguồn cung cấp giúp thành phố giảm phụ thuộc nước ngầm. Nhưng hệ thống này chỉ đạt hơn 1/3 công suất vì thiếu nước do lượng mưa thấp bất thường, thời kỳ khô hạn kéo dài nhiều năm qua và gây tốn kém cho bảo trì hệ thống.

Thành phố cũng thực hành các cách quản lý nước bền vững khác như chương trình tái bổ sung tầng chứa nước có kiểm soát để bổ sung hợp lý tầng chứa nước bị khai thác quá mức, đầu tư thu gom nước mưa và nước thải đã qua xử lý để tái bổ sung nước cho đất một cách nhân tạo và tăng nguồn cung cấp nước. Tuy nhiên, hệ thống xử lý nước thải đang ở tỷ lệ rất thấp, nhiều hóa chất không được loại bỏ có nguy cơ gây hại cho đất, thiếu các cơ chế giữ nước khiến cho việc tái sử dụng không được tận dụng.

Ngoài ra, thành phố cũng áp dụng các kỹ thuật giám sát như GPS và hình ảnh vệ tinh để theo dõi tình trạng sụt lún từng khu vực, triển khai giám sát và bảo trì cơ sở hạ tầng kịp thời, đồng thời nghiên cứu phương pháp bổ sung nước ngầm nhân tạo. Nhưng tốc độ sụt lún của thành phố ghi nhận lên đến 50 cm/năm khiến nhiều nhà thờ và công trình lịch sử bị lún nghiêm trọng hoặc hệ thống thoát nước chảy ngược lên dốc diễn ra thường xuyên.

Cơ sở hạ tầng nước trở thành đề tài nóng bỏng mà bất cứ ứng viên nào chạy đua vào chức vụ lãnh đạo thành phố cũng mang ra làm chủ đề thuyết phục cử tri.

Mexico đã triển khai hàng loạt biện pháp như hạn chế khai thác nước ngầm, tăng nguồn nước mặt, tăng cường xử lý, tái sử dụng nước,... Tuy nhiên, thành phố vẫn tiếp tục lún, người dân tiếp tục thiếu nước sử dụng và vẫn phụ thuộc vào nguồn nước ngầm.

Bài và ảnh: Lan Chi