Nằm giữa lòng Bắc Kinh, Tử Cấm Thành không chỉ là biểu tượng uy quyền tối thượng của 2 triều đại Minh và Thanh, mà còn là một kỳ quan kiến trúc thách thức thời gian và quy luật tự nhiên. 

Trải qua gần 6 thế kỷ (được xây dựng từ năm 1406 và hoàn thành năm 1420), quần thể cung điện rộng lớn với diện tích 720.000m2 này đã đứng vững trước hàng trăm trận mưa lớn, thậm chí là những trận bão lịch sử, mà chưa một lần phải đối mặt với cảnh ngập lụt nghiêm trọng. 

Trong khi nhiều đô thị hiện đại khắp thế giới phải vật lộn với tình trạng úng ngập mỗi mùa mưa, bí quyết của kỳ tích kiến trúc cổ đại này nằm ở sự kết hợp thông minh, tinh tế giữa việc tận dụng địa hình tự nhiên, xây dựng hệ thống thoát nước 3 lớp hoàn hảo và một quy trình bảo dưỡng định kỳ nghiêm ngặt.

Địa hình Bắc cao - Nam thấp

Là trung tâm quyền lực, Tử Cấm Thành được lựa chọn vị trí và quy hoạch rất cẩn thận. Ngay từ khâu khảo sát và quy hoạch ban đầu, thay vì san phẳng khu đất, các kiến trúc sư thời nhà Minh đã khéo léo tận dụng và củng cố địa hình tự nhiên, chọn vị trí xây cung điện trên khu đất có độ cao dốc dần.

Khu vực phía Bắc của Tử Cấm Thành, nơi có Thần Vũ Môn, nằm ở độ cao khoảng 46,05m so với mực nước biển, trong khi khu vực phía Nam, nơi có Ngọ Môn và các điện tiền triều, có độ cao khoảng 44,28m. Độ chênh này, tuy chỉ khoảng 1,77m, là yếu tố then chốt, nhờ độ dốc tạo ra một dòng chảy tự nhiên và liên tục.

Nước mưa, theo độ dốc, sẽ tự động chảy từ Bắc xuống Nam, băng qua toàn bộ khu vực cung điện rồi được dẫn thẳng ra hệ thống kênh mương ngoại vi. Sự bố trí này đã giải quyết triệt để vấn đề đọng nước cục bộ ngay từ tầng vĩ mô, biến địa hình thành một phần của hệ thống thoát nước.

Để gia cố thêm, những người xây Tử Cấm Thành đã cho khai thác đất đá để đắp nên Cảnh Sơn (đồi than) ngay phía Bắc, vừa làm bức bình phong phong thủy, vừa giúp nâng cao độ dốc khu vực phía Bắc lên đáng kể, tối ưu hóa dòng chảy của nước mưa.

Hệ thống thoát nước 3 lớp - mạng lưới ngầm tinh xảo

Tinh hoa của hệ thống thoát nước Tử Cấm Thành nằm ở cấu trúc đa tầng, đa cấp độ, hoạt động đồng bộ từ mái nhà xuống đến lòng đất. Lớp thoát nước thứ nhất là các mái nhà và “đội quân” đầu rồng trên mái. Các tòa nhà trong Tử Cấm Thành đều có mái ngói âm dương tráng men, cấu trúc đa cấp với độ dốc lớn (khoảng 30 - 40 độ). Thiết kế này đẩy nước mưa trôi nhanh, giảm thời gian tiếp xúc của nước với vật liệu xây dựng. Nước sau đó được tập trung vào các máng thu ẩn dưới diềm mái.

Tại Điện Thái Hòa (Điện Kim Loan), ở các bậc tam cấp và lan can bằng đá cẩm thạch trắng, người ta chạm khắc và lắp đặt tổng cộng hơn 1.142 đầu rồng đá (hay còn gọi là “Long thổ”). Khi mưa lớn, những đầu rồng này cùng lúc phun nước mạnh mẽ xuống kênh Kim Thủy ở phía dưới. Hình ảnh hàng nghìn cột nước trắng xóa tuôn ra cùng lúc không chỉ là một cảnh tượng đẹp mắt mà còn là một cơ chế dẫn nước trực tiếp, phân tán lực nước hiệu quả, ngăn nước dội ngược lên nền sân.

Lớp thoát nước thứ hai là mặt sân và lớp lát đá nghiêng. Mặt sân của các điện lớn không phẳng ngang tuyệt đối mà được xây cao ở khu vực trung tâm, nghiêng nhẹ về hai bên Đông - Tây, và tiếp tục dốc về phía Nam. Chênh lệch độ cao này đo được chỉ là vài centimet trên diện tích hàng nghìn mét vuông, tuy nhỏ nhưng đủ để tạo ra dòng chảy.

Sân trong Tử Cấm Thành được lát bằng lớp đá cẩm thạch trắng hoặc gạch thanh đặc biệt có độ thấm hút và thoát nước tốt. Giữa các viên đá, những người thợ đã tạo ra các rãnh nổi thoát nước nhẹ. Những rãnh này dẫn nước chảy đều đặn vào các hố thu hoặc các mương nổi (ám câu) được bố trí kín đáo xung quanh sân.

Lớp thoát nước thứ ba của Tử Cấm Thành là mạng lưới cống ngầm khổng lồ. Đây là tầng quan trọng nhất của hệ thống thoát nước. Mê cung cống ngầm bên dưới bề mặt sân được xây dựng kiên cố bằng đá tảng và gạch. Theo các nghiên cứu, tổng chiều dài của hệ thống cống ngầm này ước tính từ 15 đến 18km. Cơ chế thu nước vào hệ thống này là hàng nghìn lỗ thông nhỏ hoặc các khe hở được giấu khéo léo, trải đều khắp nền sân, dẫn nước mưa đã qua lớp lát sân xuống thẳng các cống bên dưới.

Hệ thống cống ngầm này được thiết kế với độ dốc liên tục, đảm bảo nước không bị tù đọng. Cuối cùng, tất cả nước trong cống ngầm đổ về kênh Kim Thủy - một con sông nhân tạo - rồi tiếp tục chảy ra sông ngoại trấn qua các cửa thoát lớn như Đông Hoa Môn và Tây Hoa Môn, hòa vào hệ thống thủy lợi lớn.

Mạng lưới thủy lộ ngoại vi

Tử Cấm Thành được bảo vệ bởi một vành đai thủy lợi rộng lớn, giúp giảm áp lực đáng kể cho hệ thống thoát nước nội thành. Ba tuyến thủy lộ chính gồm: 

1. Sông hộ thành (Hộ Thành Hà) bao quanh tường thành, đóng vai trò là hào nước phòng thủ và cũng là kênh dẫn và điều tiết nước mưa chính. Nó kết nối với kênh Đại Minh và hệ thống hồ tự nhiên như hồ Thái Bình. 

2. Kênh Hậu Hải và Thái Dịch: hệ thống hồ và kênh này không chỉ là nguồn cấp nước sinh hoạt cho Hoàng cung mà còn là nơi lưu trữ và hạ lưu nước thải sau khi đã qua xử lý. 

3. Kênh Kim Thủy và Đồng Tử Hà: đây là các tuyến mương bao quanh Tam Điện (Thái Hòa, Trung Hòa, Bảo Hòa), nhận nước trực tiếp từ các đầu rồng đá và sân trong, nhanh chóng dẫn nước ra sông chính bên ngoài.

Nhờ mạng lưới kênh mương, hồ lớn này, lượng nước mưa đổ xuống khu vực Tử Cấm Thành và các vùng lân cận dù lớn đến đâu cũng được gom, điều tiết, tiêu thoát hoặc trữ ngầm chờ thoát, giảm hết mức nguy cơ quá tải cho hệ thống cống ngầm.

Bảo trì hoàn hảo

Dưới triều đại Minh và Thanh, việc nạo vét, kiểm tra định kỳ hệ thống cống ngầm và mương nổi là một công tác trọng yếu, được thực hiện bởi đội ngũ chuyên trách, để đảm bảo không có rác thải, bùn đất hay rễ cây làm tắc nghẽn dòng chảy. Ngày nay, Tử Cấm Thành vẫn duy trì quy trình bảo dưỡng nghiêm ngặt, cống ngầm được nạo vét 2 - 3 lần mỗi năm (trừ mùa đông băng giá).

Các công nhân phải luồn lách vào các hầm cống hẹp để dọn dẹp lá rụng, rác thải và kiểm tra tình trạng cống. Khi phát hiện sạt lở hoặc tắc nghẽn, việc sửa chữa được tiến hành ngay lập tức. Nhờ việc bảo trì được tiến hành với sự tận tâm và trách nhiệm, hệ thống cống ngầm luôn hoạt động hiệu quả suốt 6 thế kỷ qua.

Từ Tử Cấm Thành đến “thành phố bọt biển”

Các kiến trúc sư của Tử Cấm Thành không chỉ xây dựng một cung điện mà còn kiến tạo một hệ sinh thái thủy lợi hoàn chỉnh, biến nước mưa từ mối đe dọa thành một nguồn lực có thể quản lý. Tử Cấm Thành để lại những bài học về quy hoạch đô thị bền vững đặc biệt có giá trị trong bối cảnh các đô thị lớn đang phải đối mặt với biến đổi khí hậu và hiện tượng ngập lụt đô thị.

Đầu tiên là bài học tận dụng địa hình. Các kiến trúc sư hiện đại cần từ bỏ thói quen san phẳng tuyệt đối bề mặt, thay vào đó nên tính toán và bố trí địa hình đô thị có độ dốc hợp lý để thúc đẩy quá trình tự thoát nước.

Bên cạnh máy móc cơ giới, cần xây dựng các hệ thống thoát nước đa tầng từ mái nhà (mái xanh, vật liệu thoát nước), mặt đất (sân gạch thấm nước, rãnh nổi) đến cống ngầm (tăng kích thước và công suất).

Mạng lưới kênh, hồ, công viên ngập nước làm nơi dự trữ và điều tiết nước mưa đang ngày càng cho thấy chúng quan trọng đến mức nào. Thay vì cố gắng xả hết nước ra khỏi thành phố càng nhanh càng tốt, mô hình “thành phố bọt biển” - với khả năng thấm hút, trữ ngầm và tái sử dụng nước mưa - nên được khuyến khích.

Cuối cùng, bất kỳ hệ thống nào, dù hoàn hảo đến đâu, thì việc bảo dưỡng cũng là yếu tố sống còn để duy trì hiệu suất của toàn bộ cơ sở hạ tầng./.