Khi Israel được thành lập vào năm 1948, đất nước này đối mặt một vấn đề lớn. Làm cách nào để cung cấp đủ nước cho dân số gia tăng nhanh chóng trên đất liền khi lượng mưa tự nhiên phân bố không đồng đều? Hệ thống dẫn nước quốc gia (NWC) ra đời từ thách thức này. Đây là dự án kỹ thuật được thiết kế để vận chuyển lượng lớn nước từ miền bắc ẩm ướt tới miền trung và miền nam khô hạn hơn. Vừa táo bạo về mặt kỹ thuật vừa đóng vai trò chủ chốt đối với sự phát triển của cả nước, NWC góp phần tái định hình địa lý của Israel, củng cố nền kinh tế nhưng cũng dấy lên nhiều tranh cãi, theo Interesting Engineering.
Vào cuối thập niên 1940, Israel ghi nhận số lượng cư dân mới tăng vọt do hậu quả của Thế chiến II. Năm 1948, dân số trong vùng chỉ ở mức hơn 800.000 người. Chỉ 3 năm sau, năm 1951, dân số đã tăng gấp đôi lên 1,6 triệu người. Ngày nay, con số đó đã vượt mức 9 triệu người, tất cả tập trung trong khu vực rộng khoảng 22.000 km2, tương đương diện tích bang New Jersey của Mỹ.
Dân số tăng nhanh hé lộ một thách thức trọng yếu là tình trạng khan hiếm nước do phân bố nước mưa không đồng đều. Khu vực phía bắc như Biển Galilee và lưu vực sông Jordan có lượng mưa dồi dào, trung bình khoảng 102 cm nước mưa mỗi năm. Tuy nhiên, hầu hết cư dân mới định cư ở miền trung và miền nam Israel, khu vực có lượng mưa thấp hơn hẳn. Sa mạc Negev rộng lớn chiếm khoảng 1/2 tổng diện tích đất liền của nước này, với một số điểm nhận chưa đến 10 cm nước mưa hàng năm.
Trong khi cộng đồng Bedouin từ lâu đã thích nghi với điều kiện khắc nghiệt của Negev, lượng dân cư mới đòi hỏi nguồn nước ở xa đáng tin cậy hơn. Đảm bảo tiếp cận nguồn nước rất cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu của dân số bùng nổ và đặt nền móng cho sự phát triển trong tương lai của đất nước.
Nền tảng của hệ thống dẫn nước
Ra đời vào đầu thập niên 1950, Hệ thống dẫn nước quốc gia (NWC) của Israel được thiết kế để giải quyết vấn đề phân bố nước không đồng đều. Trải dài 130 km, hệ thống bao gồm hàng loạt công trình bên dưới và bên trên mặt đất, 87 km đường ống thép và bê tông, 13 km đường hầm đào tay qua lớp đá gồ ghề và 8 km kênh đào lộ thiên nối với những hồ chứa nước lớn.
Quá trình xây dựng bắt đầu năm 1958 dưới sự chỉ đạo của Tahal, một công ty hoạch định tài nguyên nước, và hoàn thành chỉ sau 8 năm, vào năm 1964. Hệ thống ban đầu vận chuyển 450 triệu m3 nước hàng năm, mức đỉnh điểm là 1,5 triệu m3 nước một ngày. Chi phí 420 triệu USD của dự án tương đương 4 tỷ USD ngày nay.
Điều quan trọng là dự án được xây để đáp ứng sự phát triển trong tương lai. Các kỹ sư thiết kế những cải tiến dạng module trong công nghệ quản lý nước giúp tăng công suất khi dân số mở rộng. Ngày nay, hệ thống có thể vận chuyển lượng nước gấp gần 4 lần công suất ban đầu, dẫn 1,7 tỷ m3 nước qua mạng lưới hàng năm.
Vượt qua thách thức về độ cao
Một nhiệm vụ kỹ thuật rõ rệt đối với NWC là vận chuyển nước lên đồi cao từ Biển Galilee nằm ở 213 m bên dưới mực nước biển, ngang qua tổng chênh lệch độ cao khoảng 600 m. Hành trình bắt đầu từ trạm bơm Sapir, đẩy nước lên cao 250 m từ điểm khởi đầu chính của mạng lưới. Tiếp theo, trạm bơm Tzalmon sử dụng các turbine và máy bơm chế tạo riêng để nâng hàng triệu m3 lên cao thêm 115 ở phần dốc nhất của lộ trình.
Từ Tzalmon, dòng nước đổ vào đường hầm Yakov, một đường dẫn dài 850 m bên dưới những ngọn đồi ở Elun. Đào xuyên qua lớp đá vôi và đá bazan là thách thức đối với hàng nghìn công nhân, kỹ sư và chuyên gia khi họ phải duy trì độ dốc lý tưởng cho chuyển động dựa vào trọng lực, đồng thời tối thiểu nhu cầu dùng thêm máy bơm. Gia cố đường hầm rộng 3 m bằng thép và bê tông giúp đảm bảo công trình chịu được áp suất nước cao, cho phép mở rộng công suất trong tương lai. Ngoài kỳ quan dưới lòng đất này, hai trạm bơm lớn khác ở Eshkol và Mishmar Haemek cũng giúp điều phối, lọc và cân bằng dòng nước trước khi đưa nước tới Negev ở miền nam Israel.
Giảm thiểu thất thoát do bay hơi
Do phần lớn Israel chỉ có lượng mưa tối thiểu và nhiệt độ cao, hiện tượng bay hơi nước là một vấn đề đáng lo ngại, đặc biệt đối với hồ chứa trên mặt đất và kênh đào lộ thiên. Để giải quyết vấn đề, các kỹ sư áp dụng một số biện pháp. Nhiều hồ chứa nước nhỏ hơn được xây dựng theo hình oval hoặc hình tròn để giảm diện tích bề mặt lộ ra, qua đó giảm thể tích nước thất thoát do bay hơi. Hồ chứa nước Eshkol Reservoir, một trong những hồ lớn nhất trong mạng lưới, có thể chứa hơn 5 triệu m3 nước. Hồ rộng 400 m và sâu 15 m, được xây cẩn thận để ngăn bay hơi thông qua giảm bề mặt tiếp xúc với gió và ánh sáng Mặt Trời.
Thiết kế kênh đào cũng theo hướng tương tự. Chúng thường có hình thang với độ sâu đa dạng và sườn dốc để hạn chế hấp thụ nhiệt ở khu vực lộ ra. Bằng cách tận dụng nguyên tắc cơ bản trong vật lý và thủy văn, nhóm kỹ sư phía sau NWC đảm bảo mọi đoạn từ đường ống và đường hầm tới hồ chứa nước và kênh đào đều lưu giữ hết mức có thể nguồn tài nguyên nước quý giá.
Biến đổi sa mạc
Thành công khổng lồ của NWC định hình lại quang cảnh đô thị của Israel, đặc biệt là sa mạc Negev. Những thị trấn như Be’er Sheva biến đổi thành trung tâm giáo dục, nghiên cứu và công nghiệp thịnh vượng, trực tiếp hưởng lợi từ nguồn cung cấp nước ổn định. Arad, thành phố quy hoạch đầu tiên của Israel thành lập năm 1962, cũng phát triển bất chấp môi trường sa mạc khắc nghiệt nhờ nguồn cung cấp nước ổn định từ NWC. Các khu vực khác như Dimona, Mitzpe Ramon, và Kiryat Gat cũng tăng trưởng nhanh chóng, điều vốn bất khả thi nếu không có cơ sở hạ tầng dẫn nước bền vững và dễ tiếp cận này.
Những tranh cãi và giải pháp kỹ thuật
Bất chấp các thành tựu, NWC vẫn gây lo ngại trên trường quốc tế. Các nước Jordan, Syria, và Lebanon lo sợ khai thác nước quá mức từ Biển Galilee sẽ hạ thấp lượng nước ở lưu vực sông Jordan. Vào cuối thập niên 1960, mối lo sợ đó trở thành hiện thực. Những tổ chức môi trường cũng chỉ trích dự án tàn phá hệ động thực vật và chất lượng nước địa phương, đặc biệt dọc hạ lưu sông Jordan.
Một thay đổi lớn diễn ra với sự xuất hiện của công nghệ khử mặn, lần đầu được thử nghiệm tại Israel trong thập niên 1960 cho mục đích công nghiệp. Thông qua thẩm thấu ngược, nước biển được đẩy dưới áp suất cao qua màng bán thấm giúp tách muối và tạp chất từ nước uống. Vào đầu những năm 2000, Israel đầu tư mạnh vào công nghệ này, xây dựng nhiều nhà máy khử mặn dọc vùng ven biển Địa Trung Hải. Ngày nay, những cơ sở này chiếm 70 - 80% nguồn cung cấp nước trong nước và phối hợp với cơ sở hạ tầng NWC để phân bố trên cả nước. Sự kết hợp này giúp giảm bớt mối lo ngại về hoạt động sử dụng quá mức nguồn tài nguyên nước ngọt.
An Khang (Theo Interesting Engineering)