Khi nhắc đến lũ lụt, nhiều người thường nghĩ đơn giản: mưa lớn thì nước dâng. Cách hiểu này đúng, nhưng chưa đủ. Nó không giải thích được vì sao một cơn mưa rào kéo dài 30 phút có thể biến nhiều tuyến phố ở Hà Nội thành sông, trong khi rừng tự nhiên có thể hứng chịu mưa dầm nhiều ngày mà hầu như không xuất hiện lũ. Cũng như vậy, nó không lý giải được vì sao ở miền Trung, lũ lên rất nhanh và dữ dội, còn tại Đồng bằng sông Cửu Long, mực nước lại dâng chậm, theo nhịp thủy triều.
Muốn hiểu và ứng phó hiệu quả với thiên tai, chúng ta cần đi sâu vào quá trình thủy văn. Lũ lụt không đơn thuần sinh ra từ nước mưa, mà bắt nguồn từ sự mất cân bằng trong cách nước vận động, thấm, tích trữ và thoát đi. Khi sự cân bằng này bị phá vỡ, lũ xuất hiện. Phần dưới đây sẽ phân tích cơ chế hình thành lũ lụt, từ khoảnh khắc hạt mưa chạm đất cho đến các kịch bản thiên tai phức hợp đang gây áp lực ngày càng lớn lên hạ tầng Việt Nam.
Cơ chế vật lý hình thành lũ lụt
Trước khi trở thành dòng lũ, mọi giọt nước đều tuân theo một nguyên lý nền tảng của khoa học thủy văn, phương trình cân bằng nước: P=Q+E+ΔS
Trong đó:
- P (Precipitation): lượng mưa đầu vào.
- Q (Runoff): dòng chảy mặt và dòng chảy sông suối, yếu tố trực tiếp gây lũ.
- E (Evaporation): lượng nước bốc hơi.
- ΔS (Storage Change): lượng nước được đất, thảm thực vật và các tầng chứa nước giữ lại.
Lũ lụt xuất hiện khi hệ thống này bị quá tải. Khi đất không còn khả năng thấm và không thể tích trữ thêm nước (ΔS đạt ngưỡng), lượng mưa mới buộc phải chuyển thành dòng chảy Q. Đây là thời điểm cơ chế lũ được kích hoạt.
Hãy hình dung mặt đất như một miếng bọt biển. Đổ nước từ từ, bọt biển hút hết. Dội nước ào ạt, nước sẽ tràn ra ngoài dù bên trong vẫn còn chỗ chứa. Nguyên lý đơn giản này giải thích vì sao mưa lớn trong thời gian ngắn dễ gây lũ hơn mưa nhỏ kéo dài.
Xem thêm: Lũ lụt là gì? Hiểu đúng để dự báo, ứng phó và giảm thiệt hại
Trong thủy văn học hiện đại, các nhà khoa học như Robert E. Horton và Thomas Dunne đã xác định hai cơ chế chính tạo ra dòng chảy mặt. Phân biệt rõ hai cơ chế này giúp lý giải vì sao lũ đô thị khác hoàn toàn với lũ ở vùng đồi núi hay đồng bằng.
Cơ chế 1: Dòng chảy tràn Hortonian
- Nguyên lý: Cường độ mưa lớn hơn khả năng thấm của đất (i > f).
- Đặc điểm đất: Bề mặt gần như không thấm, dù tầng dưới có thể vẫn khô.
- Điển hình: Đô thị như TP.HCM và Hà Nội, nơi bê tông và nhựa đường khiến f xấp xỉ bằng 0; vùng đồi trọc có đất bị đóng váng.
- Đặc tính lũ: Lên rất nhanh, rút nhanh, thường gây ngập đột ngột.
Cơ chế 2: Dòng chảy tràn do bão hòa
- Nguyên lý: Đất đã no nước, mực nước ngầm dâng lên sát hoặc vượt bề mặt.
- Đặc điểm đất: Toàn bộ tầng đất bị bão hòa.
- Điển hình: Vùng trũng thấp như ĐBSCL, đất ngập nước, hoặc rừng núi sau nhiều ngày mưa dầm.
- Đặc tính lũ: Lên chậm, rút chậm, kéo dài trong thời gian dài.
Mô hình tư duy ngắn gọn:
Hortonian: Mưa rơi → bề mặt không thấm → nước tràn ngay.
Bão hòa: Mưa rơi → thấm xuống → mực nước ngầm dâng → tràn ra bề mặt.
Cơ chế hình thành lũ lụt theo đặc điểm địa lý
Với địa hình kéo dài theo hình chữ S, Việt Nam là một phòng thí nghiệm tự nhiên của các cơ chế lũ khác nhau. Mỗi vùng chịu tác động của một tổ hợp riêng giữa địa hình, khí hậu và hoạt động con người. Vì vậy, lũ lụt không có một khuôn mẫu duy nhất.
Miền Bắc: Cơ chế lũ quét và động lực học dòng chảy bùn cát
Tại các tỉnh miền núi phía Bắc như Lào Cai, Yên Bái và Hà Giang, lũ lụt thường xuất hiện dưới dạng nguy hiểm nhất: lũ quét. Cơ chế này bị chi phối trực tiếp bởi địa hình dốc và lưu vực nhỏ.
Thời gian tập trung (Tc) là khoảng thời gian để nước mưa từ điểm xa nhất trong lưu vực chảy về cửa ra. Ở đồng bằng, Tc có thể kéo dài vài ngày. Nhưng tại miền núi dốc, Tc chỉ còn 2-3 giờ. Nước gần như không có thời gian để thấm hay bốc hơi. Thay vào đó, nó dồn nhanh xuống khe suối, tạo thành dòng lũ bất ngờ và dữ dội.
Khi mưa lớn xảy ra trên sườn dốc, nước không chỉ chảy đơn lẻ. Nó kéo theo đất, đá và cây cối từ các điểm sạt lở. Hỗn hợp này có tỷ trọng lớn hơn nước nhiều lần, làm tăng động năng và sức tàn phá. Dòng lũ lúc này không còn là chất lỏng thuần túy, mà trở thành dòng bùn đá bán rắn, đủ sức cuốn trôi nhà cửa và những tảng đá nặng hàng tấn.
Ngoài ra, sạt lở đất thường tạo ra các đập chắn tạm thời trên suối. Nước tích tụ phía sau các đập này và âm thầm gia tăng áp lực. Khi đập vỡ, khối nước bị nén được giải phóng trong thời gian rất ngắn, tạo ra sóng lũ có sức công phá lớn hơn nhiều lần so với lũ thông thường. Đây là lý do lũ quét ở miền núi phía Bắc thường đến nhanh, mạnh và gần như không có thời gian cảnh báo.
Miền Trung: Cơ chế lũ sông ngắn và tương tác liên hồ chứa
Miền Trung thường đối mặt với kịch bản lũ chồng lũ, nơi các yếu tố tự nhiên và nhân sinh cùng lúc khuếch đại rủi ro.
Các hệ thống sông như sông Ba hay Vu Gia – Thu Bồn có chiều dài ngắn và độ dốc lớn. Sông bắt nguồn từ dãy Trường Sơn rồi chảy thẳng ra biển. Vì vậy, thời gian truyền lũ rất ngắn. Nước mưa ở thượng nguồn có thể dồn về hạ du chỉ sau vài giờ, khiến mực nước sông dâng nhanh và khó kiểm soát.
Miền Trung còn mâu thuẫn trong vận hành hồ thủy điện và hồ chứa, những hồ chứa đa mục tiêu được thiết kế để cắt lũ. Tuy nhiên, khi dung tích phòng lũ không đủ hoặc dự báo mưa sai lệch, đơn vị vận hành buộc phải xả nước nhằm bảo vệ an toàn đập. Nếu việc xả trùng với thời điểm hạ du đang mưa lớn, lượng nước đổ về sẽ tăng đột biến, làm trầm trọng thêm tình trạng ngập lụt.
Nguy hiểm nhất là khi đỉnh lũ tự nhiên trùng với đỉnh xả hồ chứa. Sự cộng hưởng này có thể đẩy mực nước hạ du vượt xa ngưỡng an toàn. Kịch bản này thường xảy ra khi quy trình vận hành liên hồ chứa không được tuân thủ chặt chẽ hoặc thiếu chia sẻ thông tin theo thời gian thực giữa các hồ trong cùng lưu vực.
Đặc biệt, cửa sông miền Trung thường bị bồi lấp bởi cồn cát trong mùa khô. Khi lũ về, dòng nước thoát ra biển bị cản trở. Nước dềnh ngược lên, gây ngập sâu vùng đồng bằng ven sông vốn có bề ngang hẹp. Đây là lý do nhiều đô thị ven biển miền Trung thường ngập nặng dù mưa không kéo dài quá lâu.
Miền Nam: Lũ phức hợp và tác động của thủy triều
Tại miền Nam, lũ không còn là một sự kiện đơn lẻ. Nó là lũ phức hợp, nơi nhiều yếu tố cùng lúc chồng lên nhau và khuếch đại rủi ro. Công thức của lũ phức hợp: Mưa lớn tại chỗ + Triều cường dâng cao + Lũ thượng nguồn + Sụt lún đất.
Ở Đồng bằng sông Cửu Long và TP.HCM, thủy triều từ Biển Đông đóng vai trò như một “piston” khổng lồ. Khi triều dâng, nó chặn đường thoát của nước sông và nước mưa. Dòng nước không thể thoát ra biển mà bị đẩy ngược vào nội đồng và hệ thống kênh rạch. Vì thế, ngập có thể xảy ra ngay cả khi lượng mưa không lớn.
Ngoài ra, việc xây dựng đê bao khép kín để phục vụ sản xuất nông nghiệp đã làm mất đi không gian trữ lũ tự nhiên, đặc biệt tại các vùng trũng như Tứ giác Long Xuyên. Nước lũ không còn chỗ trú, buộc phải dồn ra sông chính. Hệ quả là mực nước sông dâng cao hơn và dòng chảy trở nên mạnh hơn về phía hạ lưu.
Sự dồn nén này khiến các đô thị trung tâm như Cần Thơ và Vĩnh Long thường xuyên đối mặt với ngập sâu kéo dài. Trong bối cảnh sụt lún đất và mực nước biển dâng, lũ ở miền Nam ngày càng mang tính hệ thống và khó kiểm soát hơn, đòi hỏi các giải pháp quản lý tổng hợp thay vì xử lý đơn lẻ từng yếu tố.
Cơ chế gây nên ngập lụt tại các đô thị Việt Nam
Tại các siêu đô thị như Hà Nội và TP.HCM, ngập lụt không còn là sự cố bất thường. Nó phản ánh sự tụt hậu của hạ tầng kỹ thuật so với tốc độ đô thị hóa và biến đổi khí hậu.
Trong phương pháp tính toán dòng chảy cực đại: Q=C.i.A
Hệ số C (Runoff Coefficient) cho biết tỷ lệ nước mưa biến thành dòng chảy mặt.
- Bề mặt tự nhiên: C ≈ 0,2. Phần lớn nước được thấm và tích trữ.
- Bề mặt đô thị bê tông hóa: C ≈ 0,9. Gần như toàn bộ nước mưa chảy tràn ngay lập tức.
Sự gia tăng đột ngột của C khiến đường phố nhanh chóng trở thành kênh thoát nước tạm thời chỉ sau vài phút mưa lớn. Cộng thêm hệ thống thoát nước đô thị tại Việt Nam hiện vẫn dựa trên TCVN 7957. Tuy nhiên, nhiều thông số trong tiêu chuẩn này không còn phù hợp với thực tế khí hậu hiện nay.
Theo TCVN 7957, chu kỳ lặp lại mưa thiết kế:
- Cống nhánh: 1-2 năm.
- Cống chính: 2-5 năm.
Điều này có nghĩa là hệ thống chỉ được thiết kế để chịu các trận mưa ở mức bình thường. Trong khi đó, mưa cực đoan, vốn trước đây 10-20 năm mới xảy ra, nay xuất hiện thường xuyên hơn. Khi cường độ mưa thực tế vượt quá năng lực thiết kế, dòng chảy trong cống chuyển từ chảy tự do sang chảy có áp. Hệ quả là nắp hố ga bị bật lên, nước phun ngược ra mặt đường, gây ngập cục bộ nguy hiểm.
Ngoài ra, tại TP.HCM và Đồng bằng sông Cửu Long, sụt lún đất đang diễn ra với tốc độ nhanh hơn mực nước biển dâng. Ở một số khu vực, mức sụt lún trung bình đạt 2-4 cm mỗi năm.
Sụt lún làm mất độ dốc thủy lực cần thiết để nước tự chảy ra sông. Nhiều khu vực có cao độ nền đã thấp hơn mực nước triều. Khi đó, hệ thống thoát nước gần như bị vô hiệu hóa: nước sông chảy ngược vào cống. Kết quả là hiện tượng ngập khô, ngập ngay cả trong ngày nắng, chỉ vì triều cường dâng cao.
Tóm lại, cơ chế hình thành lũ lụt tại Việt Nam không chỉ là hệ quả của mưa lớn. Đó là một hệ thống phức hợp, nơi các quy luật vật lý của dòng chảy Hortonian và dòng chảy do bão hòa tương tác chặt chẽ với địa hình, thảm phủ và hoạt động của con người.
Từ lũ quét dữ dội ở miền núi phía Bắc do địa hình dốc và suy giảm rừng, đến hiện tượng lũ chồng lũ gắn với vận hành hồ chứa ở miền Trung, rồi bài toán ngập do triều cường và sụt lún tại Đồng bằng sông Cửu Long và TP.HCM, mỗi khu vực đều phản ánh một cơ chế lũ riêng biệt. Điểm chung là: khi khả năng tự điều tiết của hệ thống tự nhiên bị vượt ngưỡng, rủi ro thiên tai sẽ bộc lộ rõ rệt.
Hiểu đúng cơ chế lũ không chỉ giúp dự báo chính xác hơn, mà còn là nền tảng để xây dựng các chiến lược thích ứng dài hạn. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khó lường, cách tiếp cận khoa học, tổng thể và tôn trọng quy luật tự nhiên là chìa khóa để giảm thiểu thiệt hại và hướng tới phát triển bền vững. Và để hiểu rõ hơn về dự báo dòng chảy, lũ lụt, bạn hãy liên hệ 3Di để được tư vấn chi tiết hơn nhé!
