Управление наводнениями: Стратегии прогнозирования и смягчения последствий в меняющемся мире

Наводнения, повторяющаяся и усугубляющаяся глобальная проблема, представляют значительную угрозу для сообществ, экономики и экосистем во всем мире. Увеличивающаяся частота и интенсивность наводнений, часто усугубляемые изменением климата и быстрой урбанизацией, требуют комплексного и проактивного подхода к управлению наводнениями. В этой статье рассматриваются важнейшие аспекты прогнозирования и смягчения последствий наводнений, а также приводятся сведения о новейших технологиях, стратегиях и передовых методах для повышения устойчивости в меняющемся мире.

Понимание растущего риска наводнений

Глобальная картина рисков наводнений быстро меняется. Этому растущему риску способствуют несколько факторов:

• Изменение климата: Повышение уровня моря, изменение характера осадков и более частые экстремальные погодные явления увеличивают частоту и силу наводнений.
• Урбанизация: Незапланированный рост городов часто приводит к неадекватным дренажным системам и увеличению непроницаемых поверхностей, что усиливает поверхностный сток.
• Обезлесение и деградация земель: Уничтожение растительности снижает способность земли поглощать воду, что приводит к увеличению стока и эрозии почвы, которые могут усугублять наводнения.
• Старение инфраструктуры: Износ противопаводковых сооружений и дренажных систем может увеличить уязвимость перед наводнениями.

Примеры недавних разрушительных наводнений по всему миру подчеркивают срочность эффективного управления наводнениями. Вспомним разрушительные наводнения в Пакистане в 2022 году, когда беспрецедентные муссонные дожди затопили обширные территории страны, привели к перемещению миллионов людей и вызвали повсеместные разрушения. Или повторяющиеся наводнения в Венеции, Италия, которые угрожают ее культурному наследию и экономике. Даже развитые страны, такие как Германия, пережили катастрофические наводнения, что подчеркивает глобальную уязвимость перед этими явлениями.

Важность прогнозирования наводнений

Точное и своевременное прогнозирование наводнений имеет первостепенное значение для эффективного управления ими. Это позволяет активировать системы раннего предупреждения, давая сообществам возможность подготовиться и эвакуироваться, тем самым минимизируя потенциальные потери. Модели прогнозирования наводнений используют комбинацию данных и передовых технологий для предсказания наводнений.

Ключевые компоненты систем прогнозирования наводнений

• Гидрологические модели: Эти модели симулируют движение воды в гидрологическом цикле, учитывая такие факторы, как осадки, испарение, инфильтрация и сток.
• Метеорологические данные: Точные прогнозы погоды имеют решающее значение для предсказания характера и интенсивности осадков. Для работы гидрологических моделей используются данные о погоде со спутников, радаров и наземных станций.
• Геопространственные данные: Цифровые модели рельефа (ЦМР), карты землепользования и почвенные карты предоставляют информацию о топографии, растительном покрове и свойствах почвы водосборного бассейна, что необходимо для гидрологического моделирования.
• Мониторинг в реальном времени: Гидрологические посты, датчики уровня рек и датчики осадков предоставляют данные об уровнях воды и осадках в реальном времени, которые используются для калибровки и обновления моделей прогнозирования наводнений.
• Передовые технологии: Машинное обучение и искусственный интеллект (ИИ) все чаще используются для повышения точности и эффективности моделей прогнозирования наводнений. Эти технологии могут анализировать огромные объемы данных и выявлять закономерности, которые могут быть незаметны для традиционных методов.

Примеры систем прогнозирования наводнений по всему миру

• Европейская система оповещения о наводнениях (EFAS): Общеевропейская система, предоставляющая прогнозы наводнений для крупных речных бассейнов по всей Европе. EFAS объединяет данные из нескольких источников и использует передовые гидрологические модели для генерации предупреждений о наводнениях.
• Центры прогнозирования рек (RFCs) Национальной метеорологической службы (NWS) в США: NWS управляет 13 центрами RFC, которые предоставляют прогнозы по рекам и наводнениям для различных регионов Соединенных Штатов. Эти центры используют комбинацию гидрологических моделей, данных о погоде и мониторинга в реальном времени для генерации предупреждений о наводнениях.
• Японская система предотвращения речных бедствий: В Японии существует сложная система мониторинга и предупреждения на реках, которая использует сеть датчиков и камер для отслеживания уровней рек и выдачи оповещений о наводнениях.
• Центр прогнозирования и предупреждения о наводнениях Бангладеш (FFWC): FFWC предоставляет прогнозы наводнений для основных речных бассейнов Бангладеш, страны, очень уязвимой к наводнениям. FFWC использует комбинацию гидрологических моделей, данных о погоде и спутниковых снимков для генерации предупреждений о наводнениях.

Проблемы в прогнозировании наводнений

Несмотря на технологические достижения, прогнозирование наводнений остается сложной и трудной задачей. Некоторые из ключевых проблем включают:

• Недостаток данных: Во многих частях мира, особенно в развивающихся странах, не хватает надежных данных об осадках, уровнях рек и других гидрологических параметрах.
• Неопределенность моделей: Гидрологические модели являются упрощением сложных природных процессов и подвержены неопределенности.
• Вычислительные ограничения: Запуск сложных гидрологических моделей требует значительных вычислительных ресурсов, которые могут быть недоступны во всех регионах.
• Коммуникация и распространение информации: Даже при наличии точных прогнозов наводнений крайне важно эффективно донести информацию до общественности и убедиться, что люди понимают риски и знают, как реагировать.

Эффективные стратегии смягчения последствий наводнений

Смягчение последствий наводнений включает в себя реализацию стратегий по снижению воздействия наводнений. Эти стратегии можно в широком смысле разделить на структурные и неструктурные меры.

Структурные меры

Структурные меры включают строительство физической инфраструктуры для контроля и управления паводковыми водами.

• Плоины и водохранилища: Плотины и водохранилища могут накапливать паводковые воды и постепенно сбрасывать их, снижая пиковые расходы воды ниже по течению. Плотина «Три ущелья» в Китае, хотя и является спорным объектом, служит примером крупномасштабной плотины, предназначенной, помимо прочего, для борьбы с наводнениями.
• Дамбы и противопаводковые стены: Дамбы и противопаводковые стены — это насыпи или стены, построенные вдоль рек или береговых линий для сдерживания паводковых вод. Обширная система дамб вдоль реки Миссисипи в США является примером крупномасштабной системы дамб.
• Улучшение русел рек: Улучшение русел включает расширение, углубление или выпрямление речных русел для увеличения их пропускной способности.
• Дренажные системы: Улучшенные дренажные системы, включая ливневые стоки и насосные станции, могут помочь удалить избыток воды из городских районов. Нидерланды известны своими сложными дренажными системами и инфраструктурой управления водными ресурсами.
• Удерживающие бассейны: Эти бассейны временно накапливают паводковые воды, позволяя им медленно стекать в водотоки и уменьшая наводнения ниже по течению.

Неструктурные меры

Неструктурные меры направлены на снижение риска наводнений с помощью политик, нормативных актов и вовлечения общественности.

• Планирование землепользования: Ограничение застройки в зонах, подверженных наводнениям, и продвижение устойчивых практик землепользования могут снизить риск наводнений. Правила зонирования пойм являются примером планирования землепользования, направленного на минимизацию ущерба от наводнений.
• Строительные нормы: Внедрение строительных норм, требующих устойчивого к наводнениям строительства, может уменьшить ущерб зданиям в зонах, подверженных наводнениям.
• Системы раннего предупреждения: Как обсуждалось ранее, системы раннего предупреждения предоставляют своевременную информацию сообществам, позволяя им подготовиться и эвакуироваться.
• Страхование: Страхование от наводнений может помочь покрыть расходы на ущерб от наводнений, обеспечивая финансовую защиту домовладельцев и предприятий.
• Образование и информирование общественности: Просвещение сообществ о рисках наводнений и мерах готовности может повысить их устойчивость к наводнениям.
• Адаптация на основе экосистем (EbA): Использование природных экосистем, таких как водно-болотные угодья и леса, для снижения риска наводнений. Восстановление водно-болотных угодий может обеспечить естественное накопление паводковых вод, снижая пиковые расходы ниже по течению. Мангровые леса действуют как естественные барьеры против прибрежных наводнений.

Интеграция структурных и неструктурных мер

Наиболее эффективные стратегии управления наводнениями часто включают комбинацию структурных и неструктурных мер. Например, система дамб может быть объединена с правилами зонирования пойм и системой раннего предупреждения для обеспечения комплексной защиты от наводнений. Этот интегрированный подход максимизирует преимущества обоих типов мер и снижает общий риск наводнений.

Роль технологий и инноваций

Технологии и инновации играют все более важную роль в управлении наводнениями.

• Дистанционное зондирование: Спутниковые снимки и данные LiDAR могут использоваться для картирования пойм, мониторинга уровней рек и оценки ущерба от наводнений.
• Географические информационные системы (ГИС): Программное обеспечение ГИС позволяет анализировать и визуализировать пространственные данные, что необходимо для оценки и управления рисками наводнений.
• Интернет вещей (IoT): Датчики IoT могут быть развернуты для мониторинга уровней воды, осадков и других гидрологических параметров в реальном времени.
• Облачные вычисления: Облачные вычисления предоставляют вычислительные ресурсы, необходимые для запуска сложных гидрологических моделей и анализа больших наборов данных.
• Искусственный интеллект (ИИ): Алгоритмы ИИ могут использоваться для повышения точности и эффективности моделей прогнозирования наводнений, а также для автоматизации мониторинга и реагирования на наводнения.
• Дроны: Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны все чаще используются для быстрой и эффективной оценки ущерба от наводнений. Они могут делать аэрофотоснимки и видео затопленных территорий, предоставляя ценную информацию спасателям и страховым оценщикам.

Политические и управленческие рамки

Эффективное управление наводнениями требует прочной политической и управленческой основы. Эта основа должна включать:

• Четкие роли и обязанности: Определение ролей и обязанностей различных государственных учреждений и заинтересованных сторон необходимо для эффективной координации.
• Нормы и стандарты: Нормы и стандарты для планирования землепользования, строительных норм и инфраструктуры защиты от наводнений необходимы для обеспечения того, чтобы застройка была устойчивой к наводнениям.
• Механизмы финансирования: Необходимо адекватное финансирование для поддержки мероприятий по управлению наводнениями, включая прогнозирование, смягчение последствий и реагирование.
• Участие общественности: Вовлечение общественности в планирование и принятие решений по управлению наводнениями необходимо для создания поддержки со стороны сообщества и обеспечения того, чтобы решения были адаптированы к местным потребностям.
• Международное сотрудничество: Управление трансграничными наводнениями требует международного сотрудничества и координации, особенно в общих речных бассейнах.

Примеры политических рамок

• Директива Европейского союза о наводнениях: Эта директива требует от государств-членов оценивать риски наводнений и разрабатывать планы управления рисками наводнений.
• Национальная программа страхования от наводнений (NFIP) США: NFIP предоставляет страхование от наводнений домовладельцам и предприятиям в участвующих сообществах и устанавливает стандарты управления поймами.
• Сендайская рамочная программа по снижению риска бедствий: Эта международная рамочная программа содержит руководство по снижению риска бедствий, включая риск наводнений, посредством ряда мер, включая предотвращение, смягчение последствий и готовность.

Вовлечение и расширение прав и возможностей сообщества

Вовлечение сообщества является важнейшим компонентом успешного управления наводнениями. Вовлечение сообществ в планирование и реализацию стратегий управления наводнениями может повысить их осведомленность о рисках наводнений, укрепить их способность готовиться к наводнениям и реагировать на них, а также способствовать чувству сопричастности и ответственности. Общественные системы раннего предупреждения о наводнениях, в которых сообщества активно участвуют в мониторинге уровней воды и распространении предупреждений, могут быть особенно эффективны в отдаленных районах или районах с недостатком данных.

Расширение прав и возможностей сообществ для принятия мер по защите от наводнений требует предоставления им доступа к информации, ресурсам и обучению. Это может включать семинары по готовности к наводнениям, распространение устойчивых к наводнениям строительных материалов и создание общественных групп реагирования на стихийные бедствия.

Устойчивое управление наводнениями для будущего

Поскольку частота и интенсивность наводнений продолжают расти из-за изменения климата и других факторов, необходимо принять устойчивый подход к управлению наводнениями. Это означает:

• Приоритет решений на основе экосистем: Использование природных экосистем, таких как водно-болотные угодья и леса, для обеспечения защиты от наводнений и других экосистемных услуг.
• Продвижение климатически устойчивой инфраструктуры: Проектирование и строительство инфраструктуры, которая может противостоять последствиям изменения климата, включая более частые и интенсивные наводнения.
• Интеграция управления наводнениями в более широкое планирование развития: Учет рисков наводнений во всех аспектах планирования развития, включая планирование землепользования, развитие инфраструктуры и экономическое развитие.
• Инвестиции в исследования и инновации: Продолжение инвестиций в исследования и разработки для улучшения технологий и стратегий прогнозирования, смягчения последствий и реагирования на наводнения.
• Укрепление международного сотрудничества: Совместная работа через границы для решения трансграничных рисков наводнений и обмена знаниями и передовым опытом.

Заключение

Управление наводнениями — это сложная и многогранная проблема, требующая комплексного и интегрированного подхода. Инвестируя в точное прогнозирование наводнений, внедряя эффективные стратегии смягчения последствий, используя технологические инновации, создавая надежные политические рамки и вовлекая сообщества, мы можем повысить устойчивость к наводнениям и защитить сообщества и экономику по всему миру. Поскольку изменение климата продолжает усугублять риски наводнений, проактивный и устойчивый подход к управлению наводнениями важен как никогда.

Путь к эффективному управлению наводнениями требует совместных усилий правительств, ученых, инженеров, сообществ и международных организаций. Работая вместе, мы можем создать более безопасное и устойчивое будущее для всех перед лицом растущих рисков наводнений.