ALHAMBRA VÀ HỆ THỐNG NƯỚC CẢNH QUAN KIỆT TÁC THỜI KÌ TRUNG ĐẠI

Ban đầu nó được xây dựng như một pháo đài nhỏ vào năm 889 trên nền là hệ thống công sự phòng thủ của đế chế Roman, và sau đó hầu như bị lãng quên cho đến khi những tàn tích của công trình này được cải tạo và xây dựng lại vào giữa thế kỷ 13 bởi Tiểu Vương Mohammed ben Al-Ahmar, triều đại Nasrid thuộc đế chế Emirate of Granada, ông là người đã xây dựng lên kiến trúc cung điện và những bức tường của Alhambra như hiện tại. Cho đến ngày nay, Cung điện Alhambra vẫn là một trong những công trình kiến ​​trúc đẹp nhất từng được xây dựng. Nhưng khi bạn đi qua những sân trong và hành lang sang trọng, bạn bắt đầu nhận thấy một điều thậm chí còn đặc biệt hơn, đó là sự hiện diện đầy ấn tượng của nước.

Hình 1. Cung điện Alhambra ngày nay

Uốn lượn qua Alhambra là một mạng lưới đường ống và kênh thời trung cổ tuyệt đẹp dẫn nước đến những khu vườn tươi tốt, phòng tắm nước nóng và đài phun nước thanh lịch. Kỹ thuật cần thiết để thực hiện điều này thật đáng kinh ngạc, và nó cung cấp cho cung điện những thứ như hệ thống sưởi dưới sàn và đài phun nước có thể phun theo giờ. Hệ thống thủy lực đáng kinh ngạc này cũng giúp cung điện mát mẻ và mang lại sức sống cho thiên nhiên xung quanh trong hàng trăm năm, và nó vẫn hoạt động cho đến ngày nay.

Khi người cai trị Granada cho xây dựng cung điện, các kỹ sư đã gặp phải một vấn đề lớn. Ngọn đồi cao hơn khoảng 200 mét so với con sông chính của Granada và việc đưa nước lên cung điện sẽ là một thách thức rất lớn. Và vì vậy, họ đã đi theo con sông 6 km ngược dòng đến một điểm cao hơn đáng kể so với cung điện.

Hình 2. Sơ lược mạng lưới cấp nước của cung điện Alhambra

Từ đây, họ đắp đập ngăn dòng sông và bắt đầu chuyển hướng nó xuống một kênh mới được gọi là Kênh đào Hoàng gia. Với kế hoạch tỉ mỉ, nó đã đi qua địa hình khó khăn bằng cách sử dụng các đường hầm và cống dẫn nước, duy trì độ dốc rất nông, cho đến khi nó đến ngay bên ngoài cung điện. Đó là một khối lượng công việc khổng lồ và cung cấp cho cung điện nguồn cung cấp nước liên tục - nhưng đây chỉ là khởi đầu.

Những người thiết kế cung điện đã có những ý tưởng lớn; đài phun nước thanh lịch phun ra những tia nước, phòng tắm có vòi sen và hệ thống sưởi dưới sàn, và đồng hồ chạy bằng nước. Tất cả những thứ này đòi hỏi áp suất nước cao hơn nhiều so với kênh đào Royal Canal.

Tăng áp hệ thống nước

Và vì vậy, để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư bắt đầu đào một hồ nước lớn ở một khu vực cao hơn nhiều so với Alhambra. Bên dưới, nước từ Kênh đào Hoàng gia sẽ chảy vào một đường ống ngầm và tích tụ trong một cái giếng sâu 60 mét bên dưới hồ nước. Ở phía trên cùng của giếng, các kỹ sư đã lắp đặt một bánh xe nước, được trang bị các thùng có thể được động vật quay.

Điều này sẽ đưa nước lên bề mặt và lấp đầy hồ chứa khoảng 400 mét khối nước. Việc lưu trữ toàn bộ lượng nước này phía trên cung điện đã tạo áp lực cho toàn bộ hệ thống, đồng thời cung cấp cho cung điện nguồn nước dự phòng trong thời kỳ hạn hán. Từ đây, nước chảy qua một đường ống dẫn nước và vào cung điện, nơi mọi thứ bắt đầu trở nên thực sự thú vị.

Đài phun nước Court of the Lions

Nước sẽ tách thành một mạng lưới phức tạp gồm các kênh được thiết kế cẩn thận, mang theo lượng nước vừa đủ đến các hồ bơi và đài phun nước xung quanh cung điện – trong đó ấn tượng nhất nằm ở trung tâm cung điện. Được xây dựng vào thế kỷ 14, đài phun nước này có 12 con sư tử, mỗi con phun ra một tia nước để hiển thị thời gian trong ngày. Theo trình tự được kiểm soát, các con sư tử sẽ hoạt động từng giờ, cho đến khi tất cả chúng phun ra nước vào giữa trưa. Sau đó, hệ thống sẽ tự thiết lập lại và quá trình sẽ bắt đầu lại.

Hình 3. Đài phun nước sư tử ở chân trung tâm cung điện 

Nhưng làm sao điều này có thể xảy ra với công nghệ thời trung cổ? Câu trả lời nằm ở cấu trúc của chiếc bát lớn ở giữa đài phun nước có 12 lỗ được đặt ở độ cao rất cụ thể, mỗi lỗ dẫn đến một con sư tử thông qua một loạt các đường ống bên trong. Những lỗ này được tính toán cẩn thận để chứa cùng một thể tích chính xác giữa tất cả chúng. Một đường ống trung tâm sẽ lấp đầy bát với tốc độ chậm và liên tục, khiến mực nước dâng lên và kích hoạt từng con sư tử một. Các lỗ được tính toán chính xác và nguồn cung cấp nước liên tục đến mức phải mất đúng một giờ để đến lỗ tiếp theo. Sau 12 giờ, bát sẽ đầy nước và một ống xi phông thông minh bên trong bát sẽ tự động thiết lập lại hệ thống. Khi nước bên trong bát bắt đầu dâng lên, nước trong ống xi phông cũng dâng lên. Khi nước đạt đến đỉnh ống xi phông, nước sẽ bắt đầu chảy xuống ống thoát nước.

Hình 4. Mô phỏng hệ thống ống nước căn chỉnh thời gian của đài phun nước sư tử

Lúc này, một lớp bít kín được tạo ra và không có không khí nào có thể lọt vào để thay thế nước rơi xuống. Điều này kích hoạt xi phông và sức căng bề mặt của nước rơi xuống sẽ kéo phần nước còn lại theo. Trong vài giây, bát sẽ cạn hoàn toàn và quá trình sẽ bắt đầu lại. Nước từ những con sư tử sẽ thoát ra qua 4 kênh nông dưới lòng đất và tiếp tục chảy khắp cung điện, cuối cùng đến một kỳ quan kỹ thuật khác, phòng tắm nước nóng. Đây là nơi các vị vua, các cận thần và các nhà ngoại giao đến để thư giãn và thực hiện các giao dịch. Nơi đây có hồ bơi nước lạnh, phòng nóng có sàn được sưởi ấm và phòng xông hơi.

Phòng tắm nước nóng

Nước sẽ đi vào phòng điều khiển dưới lòng đất và đi qua một nồi hơi bằng đồng được đun nóng bằng củi. Từ đây, nước nóng sẽ chảy qua các đường ống đến nhiều đài phun nước và vòi sen xung quanh bồn tắm. Để cung cấp hệ thống sưởi ấm dưới sàn trong phòng nóng, hơi nước từ nồi hơi được dẫn qua các kênh bên dưới sàn đá cẩm thạch. Từ đó, hơi nước sẽ đi lên qua các trụ trong phòng xông hơi và thoát ra qua các lỗ thông hơi nhỏ, làm đầy phòng bằng hơi nước. Mái nhà có một loạt các cửa sổ hình ngôi sao có thể mở và đóng để kiểm soát mức độ hơi nước.

Khi nước tiếp tục chảy qua mạng lưới đài phun nước, kênh và hồ bơi của Alhambra, nó có một lợi ích khác, đó là làm mát. Granada là một vùng cực kỳ nóng của Tây Ban Nha, nhưng khi luồng không khí ấm thổi qua các hồ bơi và đài phun nước, nước sẽ bốc hơi, làm mát không khí xung quanh cung điện và biến nơi đây thành một nơi có vi khí hậu rất thoải mái.

Hình 5. Hệ thống cấp nước nóng cho nhà tắm nước nóng công cộng

Làm cho nước chảy ngược lên dốc

Nước tiếp tục chảy qua Alhambra cho đến khi nó đến phần phía tây của cung điện, nơi những người lính sinh sống. Nó được xây dựng cao hơn một chút so với phần còn lại của cung điện và do đó nước phải leo lên 6 mét cuối cùng để đến được đó. Chúng tôi đã thấy cách bánh xe nước được sử dụng để đưa nước lên, nhưng đối với phần này, họ đã nghĩ ra một thứ ấn tượng hơn nhiều. Đây là một thiết bị đặc biệt không cần bánh xe nước, động vật hoặc bất kỳ nguồn năng lượng bên ngoài nào, đây là cách nó hoạt động.

Nước từ hệ thống sẽ chảy vào một bình chứa có lỗ ở đáy dẫn xuống một bình chứa khác bên dưới. Khi nước chảy xuống đường ống, một xoáy nước sẽ hình thành trong bình chứa trên cùng. Ở tâm của xoáy nước, một vùng áp suất thấp sẽ hình thành, hút không khí xuống dưới và vào bình chứa bên dưới. Tại đây, không khí và nước sẽ trộn lẫn và nước dạng khí này sẽ bị đẩy vào một đường ống mỏng. Năng lượng tiềm tàng trong cả hai đường ống là như nhau, nghĩa là trong những trường hợp bình thường, nước đẩy xuống trong đường ống này sẽ đẩy nước lên trên một cách đều đặn trong đường ống này. Nhưng vì nước trong đường ống mỏng hơn chứa đầy bọt khí nên nó nhẹ hơn và có thể di chuyển lên cao hơn trong đường ống.

Hình 6. Sơ đồ hoạt động của bơm nước khí nén thời trung đại 

Mặc dù có vẻ như đây là hành vi gian lận vật lý bằng cách nào đó thu được năng lượng, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là chỉ một tỷ lệ nhỏ nước đi vào xoáy nước mới đi lên đường ống mỏng hơn. Phần nước còn lại thoát ra khỏi bình chứa thứ 2 qua một lỗ ở đáy. Đây là nguyên lý cơ bản của máy bơm nâng khí, một thiết bị hiện đại trong đó khí nén được đưa vào nước. Bằng cách dẫn một dòng nước liên tục qua xoáy nước, thiết bị này có thể nâng nước lên cao hơn 6 mét so với khi nước chảy vào, cung cấp nước cho phần còn lại của cung điện.

Ngày nay, nhiều hệ thống nước thông minh xung quanh Alhambra vẫn hoạt động, và tất cả là nhờ những kỹ sư tài ba đã tạo ra chúng cách đây hàng trăm năm.

Tài liệu tham khảo:

[1] D. Fairchild Ruggles. 2000. Gardens, Landscape, and Vision in the Palaces of Islamic Spain, Philadelphia: Pennsylvania State University Press.

[2] D. Fairchild Ruggles. 1992, "The Gardens of the Alhambra and the Concept of the Garden in Islamic Spain," in Al-Andalus: The Arts of Islamic Spain, ed. Jerrilynn Dodds. New York: Metropolitan Museum, pp. 162–71.

[3] Grabar, Oleg. The Alhambra. Massachusetts: Harvard University Press, 1978.

Ths.KTS. Nguyễn Hoàng Linh

Bộ môn Kiến trúc cảnh quan, Khoa Kiến trúc & Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội