河流一直在變化,並影響其遏制洪水的能力

河流一直在變化,並影響其遏制洪水的能力 在越南西貢河邊的房子。 托尼·拉昂(Tony La Hoang)/ Unsplash, CC BY-SA

降雨 淹沒了英格蘭北部的是 排長隊最新 越來越多的洪水事件 這個國家的新常態。 確實,在世界範圍內,預計洪水將成為 更頻繁,更極端 隨著地球的升溫。

如果我們要避免遭受這些破壞性天氣事件造成的生命和生計損失,那麼建立強大的防洪系統和對脆弱地區進行建模至關重要。 但 我們的新研究 揭示了河流保持水流在其河岸中的能力可能會迅速改變-如果不承認這一點,則某些洪水模型和防禦措施可能不足以應對洪​​水造成的後果。

許多人認為洪水是由於 傾盆大雨。 這是事實,但這只是解釋的一部分。 當流離土地的水量超過河流的承載能力時,也會發生洪水(例如,當頓河(River Don)最近突破了謝菲爾德地區的防洪設施時。 因此,洪水的部分原因是降雨的減少,部分原因是地下已經存在的水分,部分原因是 河流容納水的能力 在他們的渠道內。

這意味著,如果河道的通行能力發生變化,則在相同的潮濕地面上發生的兩個相同的降雨事件可能會導致嚴重程度不同的洪水。

大多數河流永遠在變化。 它們是由它們攜帶的沉積物和水形成的。 人類已經改變 世界上大多數河流都以某種方式存在。 在某些情況下,這是通過直接影響來實現的,例如大壩建設或河流工程。 其他影響是間接的–在附近土地上建房會降低地面吸收水的能力,農業從河流中汲水,而森林砍伐則會使更多的水流向其他地方。

河流一直在變化,並影響其遏制洪水的能力 唐河(River Don)在當地的河堤破裂後,羅瑟勒姆(Rotherham)等城市中心的多條道路氾濫成災。 DnG攝影/快門

河流也響應氣候變化。 在較乾燥的時期 流經河流的水更少。 這意味著在沉積物中移動沉積物的能量通常較少,因此河床水位可能會逐漸升高,從而降低河流的流量。 河道內植物的大量生長也會降低河道的通行能力 減緩流量.

但是,要預測河流將如何變化並不總是那麼容易。 通道形狀和容量的極端變化會非常迅速地發生。 在西班牙最近發生山洪之後,一條河幾乎漲了 一米 由於上游的大量沉積物被驅逐並進一步傾倒。 在熱帶河流系統中,沉積物往往比溫帶河流多,這些變化可能是 幾米.

不確定的風險

不幸的是,洪水工程師和建模人員通常會忽略此類更改,他們通常將通道視為固定功能。 如果河流實際上改變了它們在時空上的容量,那麼洪水概率的估計可能是不正確的,從而使人員和財產處於危險之中。

受這些擔憂的驅使,我們調查了渠道變化發生的速度,以及氣候變化可能在多大程度上推動了這些變化。 我們從一個簡單的概念模型開始:氣候控制降雨,降雨影響河流流量,河流流量影響通道流量。

在短時間內,河流系統缺乏對此鏈接的直接觀測。 因此,我們對美國10,000條河流的容量進行了67次測量,涵蓋了近70年的時間。 我們還收集了降雨和河流流量數據,以評估氣候變化如何影響河流流量。

我們發現了 持續數年至數十年的河流流量臨時變化的頻率比以前設想的要頻繁得多。 總體而言,由於河道侵蝕加劇,河水運量往往在較平的時期有所增加,而在較乾燥的時期則有所減少。

河流一直在變化,並影響其遏制洪水的能力 氾濫的恒河是千百萬人賴以生存的生命線。 約阿希姆·勃固/ Shutterstock

我們還發現,影響區域降水模式的多年氣候週期(例如厄爾尼諾南方濤動)可能也會導致渠道容量的擴大和收縮,也許是在全球範圍內。 有了這些知識,我們最終可以預測河流的流量如何變化,從而更好地了解洪水風險。

在英國這樣的溫帶地區,河流往往是植被茂盛的,工程量大且相對穩定的河道,其細微的變化難以察覺,而且不大可能威脅生命。 但是,在攜帶大量沉積物的河流系統中,或在一年中降雨量變化很大的世界部分中,河流流量的突然減少可能會大大增加附近居民點的洪水風險。 例如, 恒河-布拉馬普特拉 印度和孟加拉國的河流屬於此類。 它的容量已經在變化,其洪氾區是世界上人口最稠密的地區。

不幸的是,我們對大多數地區的信道容量變化的性質和原因仍然知之甚少-風險最高的地方往往數據最少。 為了更好地了解正在發生的事情,我們需要使用衛星圖像來監視河流對氣候變化的響應速度。 但是,我們尚無法實時監控河流的調整情況。 開發能夠做到這一點的技術將極大地增進我們對河流形狀和流量變化如何影響全球洪水風險的理解。

在此信息變得明顯之前,洪水模型和防禦結構應將這種不確定的風險納入其設計中。 這樣做可能對生活在脆弱地區的人們產生重大影響。

關於作者

自然地理學副教授Louise Slater, 牛津大學; 氣候和天氣數據分析研究助理Abdou Khouakhi, 拉夫堡大學和水文氣候模擬教授Robert Wilby, 拉夫堡大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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