Việc bảo vệ các khu dân cư trước nguy cơ ngập úng phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống đê điều - "bức tường" chống ngập cuối cùng.
So với sông Hồng, hệ thống đê điều tại Trung du miền núi phía Bắc (sông Thái Bình) có mức bảo vệ thấp hơn. Theo Quy hoạch phòng chống lũ và đê điều hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình đến 2030 được Thủ tướng phê duyệt năm 2016, hệ thống đê dọc khu vực sông Cầu ở cấp 3 (trên 6 cấp), thiết kế chống lũ với tần suất 2% - tức chịu được những cơn lũ lớn 50 năm mới có một lần (xác suất xảy ra một trận lũ có quy mô bằng hoặc vượt ngưỡng thiết kế là 1/50 hay 2%). Trong khi, hệ thống đê sông Hồng được thiết kế chống lũ 300 năm một lần, riêng đoạn qua Hà Nội chống được lũ 500 một lần.
Theo PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn, trong trận lũ sau bão số 11 (Matmo), hệ thống đê chính vẫn đảm bảo an toàn, nhưng ở nhiều nơi hệ thống đê cấp dưới, đê bao, đê bối đã xảy ra tràn và sự cố đe doạ an toàn đê.
Theo thống kê, có 43 sự cố đê điều tại Thái Nguyên (4), Bắc Ninh (37), và Hà Nội (2). Các tuyến đê cấp 3 trên địa bàn các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Ninh, Hà Nội như tuyến tả, hữu Cầu, hữu Cà Lồ, tả hữu Thương đã phải tổ chức chống tràn, trong đó tuyến đê sông Cầu thành phố Thái Nguyên (đê chỉnh trang) phải chống tràn lên hơn 1 m, chiều dài hơn 550m, mực nước vượt cao trình đỉnh đê trên 1 m; tuyến đê Hà Châu chống tràn đê với chiều dài khoảng 2000 m; tuyến đê Chã chống tràn đê với chiều dài khoảng 500 m...
PGS.TS Vũ Thanh Ca, chuyên gia về Thuỷ lực môi trường, nguyên giảng viên cao cấp, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, đánh giá hệ thống đê hạ lưu sông Cầu còn yếu. Các tuyến đê được đầu tư kiên cố chủ yếu tập trung ở khu vực xung yếu, gia cố bằng bê tông. Phần lớn các đoạn còn lại là đê đất, được xây dựng từ lâu trên nền đất yếu. Dù được kiểm tra, duy tu, bảo dưỡng hàng năm nhưng một số vị trí chưa đáp ứng được yêu cầu chống những cơn lũ mạnh, vượt đỉnh lũ lịch sử như hiện nay.
Khi hệ thống đê điều bị vô hiệu hoá, việc giảm lũ chỉ có thể trông chờ vào khả năng tiêu thoát nước của khu vực.
Áp lực thoát lũ
Hai hình thức tiêu thoát nước chính là tiêu tự chảy dựa trên độ dốc tự nhiên, và tiêu cơ học nhờ máy bơm rút nước từ nơi trũng thấp ra ngoài.
PGS.TS Vũ Thanh Ca phân tích hiện tại, hệ thống tiêu thoát nước tại Thái Nguyên là tiêu tự chảy, không có van tại cửa thoát nước nên mực nước trong thành phố phụ thuộc vào mực nước sông. Vì vậy, khu vực như Thái Nguyên rơi vào thế bị động trong việc tiêu thoát nước.
Hệ thống thoát nước đầy đủ của một đô thị cần được bố trí máy bơm cưỡng bức. Bởi ngay cả khi hệ thống đê bao quanh Thái Nguyên ngăn được nước từ sông Cầu tràn vào, thì vẫn phải đối mặt với lượng mưa trực tiếp bên trong, từ đồi, núi xung quanh chảy vào. Nếu chỉ dựa vào đê mà không có hệ thống bơm, nước mưa trong thành phố không thể tiêu thoát, dễ gây ngập úng.
Để dùng bơm tiêu thoát, đê phía sông cần phải cao và vững chắc, chống lại được nước tràn đê và áp lực nước từ sông. Tuy nhiên, nhiều vị trí tại Thái Nguyên có đê bối (đê bao được xây dựng bên ngoài đê chính), nhưng cũng rất yếu. Nếu bơm để thoát hết nước bên trong thì chênh lệch áp lực nước lớn giữa trong và ngoài có thể làm vỡ đê. Do đó, giải pháp tiêu thoát nước cơ học trở nên bất khả thi.