Reservoirhåndtering ændrer oversvømmelsesfrekvensen på regionalt plan

Oversvømmelsesfrekvenskurve (FFC) - et matematisk udtryk for sandsynlighedsfordelingen for oversvømmelser - er et vigtigt værktøj til at estimere oversvømmelsesrisiko, med en konventionel antagelse om stationære oversvømmelsesseriedata. Imidlertid, miljøændringer i de seneste årtier har ændret denne antagelse. Et forskerhold med forskere ved det amerikanske energiministeriums Pacific Northwest National Laboratory udviklede en ny analytisk ramme til at kvantificere virkningerne af reservoirer, der ændrer FFC-karakteristika. Rammen afslørede, hvordan reservoirregulering påvirker formen af ​​FFC-sandsynlighedskurven.

Oversvømmelser forårsager betydelige socioøkonomiske og økologiske skader. Analyser af strømningsregistreringer i USA kombineret med reservoirmodellering afslørede en vigtig indflydelse af reservoirregulering på oversvømmelsesfrekvens. Denne undersøgelse antyder behovet for at analysere optegnelser før og efter dæmning separat, hver opfylder den stationære antagelse for mere robust oversvømmelsesfrekvensanalyse. Sådanne data kan hjælpe med at vejlede regional-skala planlægning af hydrauliske strukturer i komplekse flodsystemer.

Oversvømmelseskurven giver en omfattende beskrivelse af et oplands stormrespons. Tidligere undersøgelser fokuserede hovedsageligt på, hvordan klima og urbanisering påvirker oversvømmelsesfrekvensen. Imidlertid, reservoiroperationer kan også ændre FFC-karakteristika og udfordre den grundlæggende antagelse om stationaritet (dvs. tidsserier med statistiske egenskaber, der er konstante over tid) brugt i oversvømmelsesfrekvensanalyse.

I dette studie, forskere brugte et dimensionsløst Reservoir Impact Index (RII) - defineret som den samlede opstrøms reservoiropbevaringskapacitet normaliseret af den årlige strømningsvolumen - til at kvantificere reservoirreguleringseffekter. Holdet udførte analyser ved hjælp af oversvømmelsesregistreringer for 388 flodstationer i det sammenhængende USA for perioder før og efter dæmningen. Forskere analyserede to statistiske øjeblikke af FFC:den maksimale årlige oversvømmelse og variationskoefficienten, svarende til det ekstreme og variabilitet af streamflow. Resultaterne viste, at den maksimale årlige oversvømmelse generelt faldt med stigende RII, men stabiliserede sig, når RII overskred en tærskelværdi. I mellemtiden variationskoefficienten steg med RII indtil en tærskelværdi, ud over hvilken variationskoefficienten faldt med RII.

Tre reservoirmodeller med forskellige kompleksitetsniveauer fangede de ikke -lineære forhold mellem den maksimale årlige oversvømmelse og variationskoefficient med RII. Modellerne gav indsigt til at forstå virkningerne af reservoirer fra deres grundlæggende oversvømmelseskontrolfunktion. Selvom alle tre reservoirmodeller kan fange FFC's afhængighed af RII, tærskelværdierne for RII i de ikke-lineære relationer kan kun fanges af de mere komplekse reservoirmodeller. Den analytiske ramme, der er udviklet i denne undersøgelse, kan bruges til yderligere at forbedre vurdering og styring af oversvømmelsesrisiko i regulerede flodsystemer på regional skala.