管理良好的水坝和智能预测如何限制洪水作为极端风暴在全球变暖变得越来越普遍

清理的艰巨的任务灾难性的洪水正在风暴拉伸后的东北地区的防洪系统几乎崩溃点。

随着全球气温上升使极端风暴更常见,国家的水坝和水库-社区保持干燥的关键正在测试。加州和州沿着密西西比河在2023年面临类似的防洪的挑战。

这些防洪系统管理一个谨慎的平衡。经理释放水做的空间风暴的径流,增加下游洪水的风险,或持有尽可能保护下游农场和社区,这将增加大洪水的机会如果另一个即将到来的风暴吗?

越早才能做出决策,更好的避免下游损害的机会。但预测并不总是可靠的,等待雨下降可能意味着行动太迟了。

我爱荷华州和锁和大坝防洪水库沿密西西比河和伊利诺伊河了十年,和我现在研究大型水库防洪系统的操作在爱荷华州大学的爱荷华州的洪水中心。这就是水库管理者思考在风暴期间,以及如何努力改善预测也许很快就能减少洪水造成的损失:

大坝的许多角色

美国拥有超过50000个可操作的水库由几十个州和联邦监管机构。日积月累,这些水坝储存更多的水比太浩湖伊利和总和。数千平方英里的降雨可能会流失掉,景观河流和小溪,最终汇入一个水库。

使用一个封闭的渠道、水库全年平稳流水量通过存储水在大雨和释放来抵消干旱的影响。这有助于确保一个可靠的供水为农业、发电和住宅使用。

重要的是,还提供防洪水库对下游的社区。

极端风暴可能意味着艰难的取舍

油藏管理可以大大复杂的降雨发生时集中爆发。

水库运营商夜以继日地准备应对暴雨。通过调整盖茨在一个水库的出口,大坝可以存储的,就像一个浴缸排水部分屏蔽。,允许运营商释放水慢慢地,以一种受控制的方式,以避免洪水下游的社区。

运营商还可以帮助社区下游洪水的风险通过限制他们从水库释放的水量。这一决定必须快,尽管——水下游的改变需要时间。如果流是削减太晚了,经理可能浪费机会的帮助。

当整个地区正在下大雨,水库,水库的上游和下游运营商面临的最大压力。

当降雨很重或多个风暴发生在短时间内,通常是没有足够的时间来释放积水从一个事件,为下一个风暴。如果一个水库已满,溢出溢洪道可能会被激活,路由额外的水在大坝坝本身以避免损坏。虽然这个大坝的维护结构完整性,它可以大大加剧下游洪水。

手册说

帮助经理做出这些艰难的决定,多数防洪水库的调节手册概述的过程操作在洪水。

每个防洪水库是独一无二的,这些文件与每个位置相关联的特定的优先级。防洪手册可能规定最大允许流出储层水平上升。也可能限制流基于下游水位计减少洪水的影响。

然而,经理还得做出选择。尽管手册会给特定的存储或下游流目标,洪水没有两个是相同的。由水库运营商来决定如何达到这些目标。释放太少水可以增加更大的洪水的风险在未来如果更多的风暴。

这之间的权衡当前和未来洪水风险被称为“套期保值。”

多年的研究和复杂的计算机模型模拟帮助优化这个决策过程。不幸的是,在纸上看起来很好并不总是容易付诸实践,尤其是当许多国家老化的水坝需要手动打开或关闭城门。此外,这些决策通常是由暴雨期间,当条件改变迅速,运营商没有事后的礼物。

准确的预测是至关重要的

对水释放做出最好的决策,准确预测是至关重要的。这是一个成熟的改善领域。

降雨预测水库操作的值可以被认为是一个三条腿的凳子建在哪里,何时以及降雨量多少。降雨预测,只得到两个这三个变量的正确可能弊大于利。例如,经理可以先发制人释放水的风暴,预计上游水库下游,只有看到风暴袭击的相反,可能导致洪水灾害时加上那些先发制人的版本。

减轻这种风险,许多防洪水库操作使用一个“水”的方法。而不是使用预测,该方法等待看到下雨了,然后反应。尽管这通常导致响应延迟的水库,它还可以减少操作错误的风险。

最近项目使用“forecast-informed水库操作“表明水文预报的发展可能导致更好的水库管理。尽管许多这些项目是在早期阶段,研究显示可能有潜在的使用forecast-informed水库操作来帮助管理洪水,同时最大化供水区域内容易发生干旱。这种权衡历来是特别难以驾驭。

随着气候变化使极端降雨更常见,它将进一步测试全国抗洪能力和储层网络的有限存储。

扩大的数量和大小水库可以帮助,但是社会和生态影响水库建设一个艰难的政治出售。优化现有的存储是最好的策略。无论如何,水库管理者和预测定位在前线的战斗将在未来气候变暖变得更具挑战性。

莱利的帖子水资源工程博士生,爱荷华大学

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