Bao cát chống ngập: Công nghệ 'thấp' nhưng hiệu quả cao

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và thiên tai ngày càng phức tạp, bao cát chống ngập vẫn là một giải pháp được tin dùng toàn cầu. Sau đây là những minh chứng khoa học thú vị giúp những bao cát đơn giản, ứng dụng những công nghệ “thấp cấp” mà đạt hiệu quả cao.

Những bao cát xếp chồng lên nhau có thể ngăn ngập, lụt hiệu quả. (Nguồn: Empteezy)

Vật liệu rời với nguyên lý công nghệ đơn giản

Cát là vật liệu rời có khả năng hấp thụ lực va đập và phân tán áp suất nước rất tốt. Khi nước dâng cao, áp lực tác động lên bao cát sẽ được truyền đều qua các hạt cát, giúp giảm nguy cơ nước xuyên qua. Nhờ tính chất không biến dạng nhiều, bao cát tạo thành một “tường chắn mềm” nhưng ổn định, phù hợp với các địa hình phức tạp như bậc thềm, cửa sổ hay cống thoát nước.

Theo nghiên cứu từ Nature Ecology & Evolution, các hệ thống thủy lực tự nhiên như cây cối cũng sử dụng nguyên lý phân tán áp lực để duy trì chức năng sống trong điều kiện khô hạn, cho thấy tính ứng dụng rộng rãi của nguyên lý này trong môi trường sống và kỹ thuật.

Khi xếp bao cát đúng kỹ thuật (theo hình zích-zắc, chồng lớp xen kẽ), chúng tạo thành một vùng cản dòng chảy khiến nước bị đổi hướng hoặc giảm tốc độ. Đây là ứng dụng trực tiếp của nguyên lý thủy lực: Thay đổi hướng và tốc độ dòng chảy để giảm áp lực lên các khu vực cần bảo vệ.

Các nghiên cứu về tương tác chất lỏng – vật liệu rắn trong kỹ thuật khai thác dầu khí cũng chỉ ra rằng việc kiểm soát dòng chảy bằng vật liệu rời có thể tạo ra hiệu ứng giảm áp lực đáng kể, tương tự như cách bao cát hoạt động trong môi trường ngập.

Những bao cát được xếp xen kẽ, tạo thành "bức tường" ngăn nước. (Nguồn: Shutterstock)

Sử dụng bao cát được nâng cấp trong thời đại số

Một bước tiến mới trong công nghệ chống ngập là bao cát thông minh – chứa polymer siêu thấm nước. Khi gặp nước, polymer sẽ phồng lên gấp nhiều lần, tạo thành hàng rào chắn nước tự động. Loại bao này nhẹ khi khô, dễ vận chuyển, nhưng cực kỳ hiệu quả khi ngập xảy ra.

Tại Jakarta, thành phố đã ứng dụng AI và IoT để dự báo ngập lụt và triển khai các biện pháp phòng ngừa, trong đó bao cát thông minh là một phần của hệ thống kiểm soát lũ. Hệ thống này sử dụng dữ liệu thời gian thực từ cảm biến đo mưa, mực nước và dòng chảy để đưa ra cảnh báo sớm và kích hoạt các biện pháp ứng phó như đóng cổng lũ, vận hành máy bơm và triển khai bao cát.

Bao cát là giải pháp “low-tech” nhưng “high-impact”: Chi phí thấp, dễ triển khai, không cần điện hay thiết bị phức tạp. Trong các hệ thống phản ứng khẩn cấp như FEMA (Mỹ), bao cát vẫn là lựa chọn hàng đầu nhờ tính linh hoạt và hiệu quả tức thì.

Bao cát thông minh – chứa polymer siêu thấm nước. (Nguồn: Smartcities)

Theo IEEE Smart Cities, việc kết hợp bao cát với hệ thống cảnh báo sớm và dữ liệu thời gian thực giúp các thành phố như Jakarta chuyển từ phản ứng bị động sang chủ động, giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ người dân hiệu quả hơn.

Bao cát chống ngập là minh chứng cho việc công nghệ không nhất thiết phải phức tạp để đạt hiệu quả cao. Từ nguyên lý thủy lực cơ bản đến tích hợp polymer siêu thấm và AI, bao cát đã tiến hóa thành một giải pháp khoa học toàn diện, phù hợp với cả đô thị hiện đại lẫn vùng nông thôn. Trong thời đại biến đổi khí hậu, đây là một công nghệ đáng được đầu tư và phát triển.

Minh Hoàn