Vì sao dòng lũ ở Nepal được ví như “bê tông lỏng”?

Những hình ảnh ghi lại trận lũ quét kinh hoàng tại khu vực biên giới Nepal - Trung Quốc ngày 26/8 cho thấy một dòng nước màu xám đục lao qua các thung lũng, cuốn theo nhà cửa, phương tiện và nhiều công trình trên đường đi.

Ít nhất 160 người đã thiệt mạng; các cơ quan chức năng tại Nepal vẫn đang nỗ lực tìm kiếm, cứu hộ, xác định vị trí hàng trăm người đang mất tích.

Theo The Guardian, Giáo sư Hatim Sharif, chuyên gia thủy văn tại Đại học Texas ở San Antonio (Mỹ) cho rằng một trong những yếu tố khiến thảm họa đặc biệt nguy hiểm là dòng lũ không đơn thuần gồm nước.

GS Sharif mô tả lượng bùn và nước di chuyển ở tốc độ cao tạo thành một hỗn hợp chết người giống như “bê tông lỏng”. Khi nhìn thấy dòng vật chất này lao tới, việc chạy bộ hoặc dùng phương tiện để thoát thân gần như không còn hiệu quả.

So sánh trên không chỉ nhằm mô tả hình ảnh của trận lũ. Đằng sau nó là một cơ chế vật lý khiến những dòng lũ chứa nhiều bùn đá có thể sở hữu sức phá hủy lớn hơn đáng kể so với nước lũ thông thường.

Trận sạt lở kinh hoàng có thể là nguyên nhân

Các nhà khoa học vẫn đang phân tích nguyên nhân, xác định toàn bộ chuỗi sự kiện dẫn đến thảm họa. Phân tích ảnh vệ tinh cho thấy một phần sông băng ở độ cao khoảng 5.200m có thể đã sụp xuống thung lũng nằm thấp hơn khoảng 1.200m.

Reuters dẫn lời các chuyên gia, vụ sụp tạo ra một trận lở băng - đá, sau đó đẩy một lượng lớn nước, trầm tích và đá tảng xuống hệ thống sông Bhote Koshi và Trishuli. Tại Galchhi ở hạ lưu, mực nước được ghi nhận tăng tới khoảng 9m chỉ trong 30 phút.

Cơ quan khí tượng Nepal còn đưa ra một kịch bản sơ bộ khác bổ sung cho chuỗi thảm họa: vật liệu từ vụ lở có thể đã chặn sông ở thượng nguồn, tạo thành một hồ tạm thời. Khi vật cản bị phá vỡ, lượng nước tích tụ được giải phóng đột ngột xuống phía dưới.

ICIMOD - một tổ chức chuyên nghiên cứu khu vực Hindu Kush Himalaya cũng ghi nhận dòng lũ mang theo nước, trầm tích và những tảng đá lớn. Các nhà khoa học của tổ chức này đang phân tích dữ liệu thủy văn, địa chấn, ảnh viễn thám và dữ liệu thực địa để xác định chính xác nguyên nhân.

Khi nước cuốn theo lượng lớn đất đá, tính chất của dòng chảy bắt đầu khác đáng kể so với một dòng nước thông thường.

Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) gọi dạng chuyển động gồm đất, đá và nước lao nhanh xuống địa hình dốc là "debris flow", có thể hiểu là dòng bùn đá hoặc dòng mảnh vụn.

USGS cho biết các dòng bùn đá điển hình có thể chứa trên 40% trầm tích tính theo thể tích và đạt vận tốc trên 10m/s. Một số dòng có thể vượt 56km/h, đủ sức vận chuyển đá tảng, cây cối và cả ô tô. Chưa có số liệu cho thấy tỷ lệ trầm tích trong dòng lũ Nepal đạt mức nào, nhưng những quan sát ban đầu cho thấy nó chứa lượng vật liệu rắn rất lớn.

Điều này giúp giải thích phép so sánh với “bê tông lỏng” của GS Sharif. Một mét khối nước có khối lượng khoảng một tấn. Nhưng nếu cùng thể tích đó chứa thêm lượng lớn đá, cát và bùn, khối lượng của dòng vật chất sẽ lớn hơn đáng kể.

Theo nguyên lý động lượng, với cùng vận tốc, vật có khối lượng càng lớn sẽ mang động lượng càng lớn. Khi dòng vật chất nặng như vậy lao xuống một thung lũng dốc, nhà cửa hay cầu đường phía trước không chỉ chịu áp lực của nước mà còn phải hứng những cú va đập liên tục từ đá tảng và các vật thể bị cuốn theo.

Bùn và các hạt nhỏ còn lấp khoảng trống giữa những hòn đá, tạo thành một hỗn hợp đặc nhưng vẫn có thể chuyển động nhanh. Các nghiên cứu của USGS cho thấy trong dòng bùn đá, nước nằm giữa các hạt có thể làm giảm ma sát giữa chúng, giúp cả khối vật chất duy trì khả năng di chuyển trên quãng đường dài.

Dòng lũ có thể mạnh lên trên đường di chuyển

Một đặc điểm nguy hiểm khác là dòng bùn đá không nhất thiết yếu dần ngay khi rời khỏi nơi phát sinh.

Khi lao xuống thung lũng, nó có thể bào xói đáy và hai bên bờ, cuốn thêm cát, đất, đá, cây cối và nước vào dòng chảy. USGS cho biết những dòng như vậy có thể tăng mạnh về thể tích khi đi qua các kênh và khe núi.

Địa hình Himalaya càng làm quá trình này trở nên nguy hiểm.

Dorothy Heinrich, nhà nghiên cứu tại Đại học Reading (Anh), giải thích với The Guardian rằng các dòng sông trong môi trường núi cao có thể nằm trong những thung lũng rất hẹp. Nếu lở đất hoặc tuyết lở chặn dòng sông, một lượng nước lớn có thể tích tụ trước khi bất ngờ được giải phóng, tạo ra dòng lũ có tốc độ rất cao.

Thảm họa Chamoli tại Himalaya của Ấn Độ năm 2021 cho thấy sức mạnh của cơ chế tương tự.

Tại thời điểm đó, khoảng 27 triệu m3 đá và băng sông băng sụp khỏi sườn núi Ronti Peak. Theo nghiên cứu đăng trên Science, dòng lở nhanh chóng biến thành một dòng bùn đá cực lớn khi lao xuống thung lũng.

Thảm họa trên đã vận chuyển những tảng đá đường kính hơn 20m, đồng thời bào xói vách thung lũng tới độ cao 220m so với đáy. Hai dự án thủy điện nằm trên đường di chuyển của dòng vật chất bị hư hại nghiêm trọng.