Cáp quang và vệ tinh mở lối cứu hạ tầng ngầm đang xuống cấp

Đây được xem là hướng đi quan trọng nhằm khôi phục niềm tin của xã hội và hình thành một thị trường công nghệ quy mô lớn trong tương lai.

Hạ tầng ngầm quá lớn, rủi ro khó nhìn thấy

Khoảng một năm sau vụ sập đường tại thành phố Yashio, tỉnh Saitama hồi tháng 1.2025, vấn đề an toàn của hệ thống hạ tầng ngầm tiếp tục được đặt ra như một thách thức lớn. Sự cố này không chỉ gây thiệt hại về giao thông và kinh tế, mà còn cho thấy những giới hạn của phương thức kiểm tra truyền thống đối với các công trình nằm sâu dưới lòng đất.

Một sự cố nghiêm trọng liên quan đến sập đường tại thành phố Yashio, quận Saitama, Nhật Bản hồi đầu năm 2025 - Ảnh: Kyodo

Trên toàn nước Nhật, tổng chiều dài hệ thống đường ống cấp nước và thoát nước ước khoảng 1,23 triệu km, phần lớn được chôn ngầm và không thể quan sát trực tiếp. Việc kiểm tra hiện nay chủ yếu dựa vào các đợt khảo sát định kỳ, thường cách nhau vài năm. Trong nhiều trường hợp, khi dấu hiệu bất thường được phát hiện thì tình trạng hư hỏng đã tiến triển nghiêm trọng, rất khó khắc phục và tiềm ẩn nguy cơ gây tai nạn lớn, như những gì đã xảy ra tại Yashio.

Giới chuyên gia cho rằng niềm tin của công chúng đối với hệ thống thoát nước thải và hạ tầng ngầm đang bị bào mòn. Phát biểu tại một cuộc họp chuyên đề do Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông vận tải và Du lịch Nhật Bản tổ chức, ông Hiroyuki Kato - Phó Giáo sư Trường Cao học Kỹ thuật, Đại học Tokyo - nhấn mạnh rằng ngành này không còn lựa chọn nào khác ngoài việc thúc đẩy đổi mới công nghệ song song với hoàn thiện chính sách quản lý.

Trong bối cảnh đó, chính phủ Nhật Bản đã sớm kêu gọi đẩy mạnh chuyển đổi số trong lĩnh vực cấp nước và xử lý nước thải. Các cơ quan chức năng đang xây dựng cơ chế hỗ trợ xuyên suốt, từ nghiên cứu, thử nghiệm đến thương mại hóa công nghệ, nhằm thu hút cả khu vực tư nhân tham gia sâu hơn vào lĩnh vực vốn được xem là truyền thống và ít hấp dẫn này.

Cảm biến, vệ tinh và cáp quang mở ra thị trường mới

Một trong những hướng đi được kỳ vọng tạo đột phá là ứng dụng công nghệ cảm biến để phát hiện sớm các bất thường dưới lòng đất, bao gồm rò rỉ đường ống, các khoảng trống ngầm hay nguy cơ sụt lún mặt đường. Nhờ các công nghệ này, hoạt động kiểm tra có thể được thực hiện thường xuyên hơn thay vì chỉ vài năm một lần, qua đó phát hiện tín hiệu rủi ro trước khi sự cố xảy ra.

Ngay từ năm 2013, Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông vận tải và Du lịch Nhật Bản đã ban hành hướng dẫn sử dụng cảm biến vệ tinh trong sàng lọc rò rỉ đường ống cấp nước. Công nghệ này cho phép phát hiện những thay đổi bất thường trên bề mặt và độ ẩm đất từ không gian, giúp khoanh vùng khu vực cần kiểm tra chi tiết mà không phải đào bới trên diện rộng.

Song song đó, cảm biến dựa trên mạng cáp quang cũng đang thu hút sự quan tâm lớn. Công nghệ này có khả năng ghi nhận rung động và biến dạng rất nhỏ trong lòng đất, từ đó phát hiện sự hình thành các khoang rỗng hay vết nứt trong đường ống. Dù hiện vẫn ở giai đoạn nghiên cứu cơ bản, các dự án trình diễn công nghệ được kỳ vọng sẽ bắt đầu vào khoảng năm 2026.

Theo ông Daisuke Iida, nhà nghiên cứu cấp cao thuộc Dự án Vận hành Mạng Truy cập của Tập đoàn NTT, chi phí và điều kiện triển khai từng là rào cản lớn đối với việc thương mại hóa cảm biến sợi quang. Tuy nhiên, sau sự cố Yashio, nhu cầu từ các địa phương và đơn vị quản lý hạ tầng đã tăng mạnh, tạo động lực mới để đẩy nhanh ứng dụng thực tế.

Về dài hạn, quy mô thị trường bảo trì, sửa chữa và nâng cấp hệ thống cấp nước và xử lý nước thải của Nhật Bản được dự báo sẽ đạt khoảng 3,3 nghìn tỉ Yên mỗi năm vào năm 2050, tăng khoảng 1,4 lần so với hiện nay.

Sự tham gia của nhiều doanh nghiệp công nghệ, kể cả những đơn vị trước đây không hoạt động trong lĩnh vực hạ tầng nước, đang góp phần biến đây thành một ngành kinh doanh lớn, đồng thời mang lại kỳ vọng cải thiện an toàn cho các đô thị trong tương lai.

Nguyễn Tuyết