Управління повенями: Стратегії прогнозування та пом'якшення наслідків для світу, що змінюється

Повені, що є періодичною та зростаючою глобальною проблемою, становлять значну загрозу для громад, економіки та екосистем у всьому світі. Збільшення частоти та інтенсивності повеней, що часто посилюється зміною клімату та швидкою урбанізацією, вимагає комплексного та проактивного підходу до управління повенями. У цій статті розглядаються найважливіші аспекти прогнозування та пом'якшення наслідків повеней, надається інформація про новітні технології, стратегії та найкращі практики для підвищення стійкості у світі, що змінюється.

Розуміння зростаючого ризику повеней

Глобальний ландшафт ризику повеней швидко змінюється. Цій зростаючій загрозі сприяють кілька чинників:

• Зміна клімату: Підвищення рівня моря, зміна режиму опадів та частіші екстремальні погодні явища збільшують частоту та силу повеней.
• Урбанізація: Незаплановане зростання міст часто призводить до неадекватних дренажних систем та збільшення непроникних поверхонь, що посилює поверхневий стік.
• Вирубка лісів та деградація земель: Знищення рослинності зменшує здатність землі поглинати воду, що призводить до збільшення стоку та ерозії ґрунту, які можуть посилювати повені.
• Старіння інфраструктури: Зношені протипаводкові споруди та дренажні системи можуть підвищувати вразливість до повеней.

Приклади нещодавніх руйнівних повеней у всьому світі підкреслюють нагальну потребу в ефективному управлінні повенями. Згадаймо руйнівні повені в Пакистані у 2022 році, де безпрецедентні мусонні дощі затопили величезні території країни, змусивши мільйони людей покинути свої домівки та спричинивши масштабні руйнування. Або періодичні повені у Венеції, Італія, що загрожують її культурній спадщині та економіці. Навіть розвинені країни, як-от Німеччина, зазнали катастрофічних повеней, що підкреслює глобальну вразливість до цих явищ.

Важливість прогнозування повеней

Точне та своєчасне прогнозування повеней має першочергове значення для ефективного управління ними. Це дозволяє активувати системи раннього попередження, даючи змогу громадам підготуватися та евакуюватися, мінімізуючи таким чином потенційні збитки. Моделі прогнозування повеней використовують комбінацію даних та передових технологій для прогнозування паводків.

Ключові компоненти систем прогнозування повеней

• Гідрологічні моделі: Ці моделі симулюють рух води в гідрологічному циклі, враховуючи такі фактори, як опади, випаровування, інфільтрація та стік.
• Метеорологічні дані: Точні прогнози погоди є вирішальними для прогнозування характеру та інтенсивності опадів. Метеорологічні дані із супутників, радарів та наземних станцій використовуються для роботи гідрологічних моделей.
• Геопросторові дані: Цифрові моделі рельєфу (ЦМР), карти землекористування та ґрунтові карти надають інформацію про топографію, земний покрив та властивості ґрунту водозбірного басейну, що є важливим для гідрологічного моделювання.
• Моніторинг у реальному часі: Водомірні пости, датчики рівня річок та опадоміри надають дані про рівень води та опади в реальному часі, які використовуються для калібрування та оновлення моделей прогнозування повеней.
• Передові технології: Машинне навчання та штучний інтелект (ШІ) все частіше використовуються для підвищення точності та ефективності моделей прогнозування повеней. Ці технології можуть аналізувати величезні обсяги даних та виявляти закономірності, які можуть бути неочевидними для традиційних методів.

Приклади систем прогнозування повеней у світі

• Європейська система попередження про повені (EFAS): Загальноєвропейська система, що надає прогнози повеней для основних річкових басейнів по всій Європі. EFAS інтегрує дані з багатьох джерел і використовує передові гідрологічні моделі для створення попереджень про повені.
• Центри прогнозування річок (RFCs) Національної метеорологічної служби (NWS) у США: NWS керує 13 центрами RFC, які надають прогнози щодо річок та повеней для різних регіонів Сполучених Штатів. Ці центри використовують комбінацію гідрологічних моделей, метеорологічних даних та моніторингу в реальному часі для створення попереджень про повені.
• Японська система запобігання річковим катастрофам: Японія має складну систему моніторингу річок та попередження, яка використовує мережу датчиків та камер для моніторингу рівня річок та видачі попереджень про повені.
• Центр прогнозування та попередження про повені в Бангладеш (FFWC): FFWC надає прогнози повеней для основних річкових басейнів у Бангладеш, країні, що є дуже вразливою до повеней. FFWC використовує комбінацію гідрологічних моделей, метеорологічних даних та супутникових знімків для створення попереджень про повені.

Виклики у прогнозуванні повеней

Незважаючи на технологічний прогрес, прогнозування повеней залишається складним і важким завданням. Деякі з ключових викликів включають:

• Дефіцит даних: У багатьох частинах світу, особливо в країнах, що розвиваються, бракує надійних даних про опади, рівень річок та інші гідрологічні параметри.
• Невизначеність моделі: Гідрологічні моделі є спрощенням складних природних процесів, і вони піддаються невизначеності.
• Обчислювальні обмеження: Запуск складних гідрологічних моделей вимагає значних обчислювальних ресурсів, які можуть бути недоступними в усіх регіонах.
• Комунікація та поширення: Навіть за наявності точних прогнозів повеней, вкрай важливо ефективно доносити інформацію до громадськості та забезпечувати, щоб люди розуміли ризики та знали, як реагувати.

Ефективні стратегії пом'якшення наслідків повеней

Пом'якшення наслідків повеней передбачає впровадження стратегій для зменшення впливу паводків. Ці стратегії можна умовно поділити на структурні та неструктурні заходи.

Структурні заходи

Структурні заходи передбачають будівництво фізичної інфраструктури для контролю та управління паводковими водами.

• Греблі та водосховища: Греблі та водосховища можуть накопичувати паводкові води та поступово випускати їх, зменшуючи пікові стоки нижче за течією. Гребля \"Три ущелини\" в Китаї, хоч і є суперечливою, служить прикладом масштабної греблі, розробленої, серед іншого, для боротьби з повенями.
• Дамби та протипаводкові стіни: Дамби та протипаводкові стіни — це насипи або стіни, побудовані вздовж річок або берегових ліній для стримування паводкових вод. Розгалужена система дамб уздовж річки Міссісіпі в Сполучених Штатах є прикладом масштабної системи дамб.
• Поліпшення русел річок: Поліпшення русел передбачає розширення, поглиблення або випрямлення річкових русел для збільшення їх пропускної здатності.
• Дренажні системи: Покращені дренажні системи, включаючи зливові каналізації та насосні станції, можуть допомогти видалити надлишок води з міських територій. Нідерланди відомі своїми складними дренажними системами та інфраструктурою управління водними ресурсами.
• Утримуючі басейни: Ці басейни тимчасово накопичують паводкову воду, дозволяючи їй повільно виходити у водні шляхи та зменшувати повені нижче за течією.

Неструктурні заходи

Неструктурні заходи зосереджені на зменшенні ризику повеней за допомогою політик, нормативних актів та залучення громад.

• Планування землекористування: Обмеження забудови в зонах, схильних до повеней, та сприяння сталому землекористуванню можуть зменшити ризик повеней. Правила зонування заплав є прикладом планування землекористування, спрямованого на мінімізацію збитків від повеней.
• Будівельні норми: Впровадження будівельних норм, що вимагають стійкого до повеней будівництва, може зменшити пошкодження будівель у зонах, схильних до повеней.
• Системи раннього попередження: Як обговорювалося раніше, системи раннього попередження надають своєчасну інформацію громадам, дозволяючи їм підготуватися та евакуюватися.
• Страхування: Страхування від повеней може допомогти покрити витрати на збитки від повеней, забезпечуючи фінансовий захист домовласникам та підприємствам.
• Освіта та обізнаність громади: Інформування громад про ризики повеней та заходи готовності може підвищити їхню стійкість до паводків.
• Екосистемна адаптація (ЕСА): Використання природних екосистем, таких як водно-болотні угіддя та ліси, для пом'якшення ризику повеней. Відновлення водно-болотних угідь може забезпечити природне утримання паводкових вод, зменшуючи пікові стоки нижче за течією. Мангрові ліси діють як природні бар'єри проти прибережних повеней.

Інтеграція структурних та неструктурних заходів

Найефективніші стратегії управління повенями часто включають комбінацію структурних та неструктурних заходів. Наприклад, система дамб може поєднуватися з правилами зонування заплав та системою раннього попередження для забезпечення комплексного протипаводкового захисту. Цей інтегрований підхід максимізує переваги обох типів заходів та зменшує загальний ризик повеней.

Роль технологій та інновацій

Технології та інновації відіграють все більш важливу роль в управлінні повенями.

• Дистанційне зондування: Супутникові знімки та дані LiDAR можуть використовуватися для картографування заплав, моніторингу рівня річок та оцінки збитків від повеней.
• Географічні інформаційні системи (ГІС): Програмне забезпечення ГІС дозволяє аналізувати та візуалізувати просторові дані, що є важливим для оцінки та управління ризиками повеней.
• Інтернет речей (IoT): Датчики IoT можуть бути розгорнуті для моніторингу рівня води, опадів та інших гідрологічних параметрів у режимі реального часу.
• Хмарні обчислення: Хмарні обчислення надають обчислювальні ресурси, необхідні для запуску складних гідрологічних моделей та аналізу великих масивів даних.
• Штучний інтелект (ШІ): Алгоритми ШІ можуть використовуватися для підвищення точності та ефективності моделей прогнозування повеней, а також для автоматизації моніторингу та реагування на повені.
• Дрони: Безпілотні літальні апарати (БПЛА) або дрони все частіше використовуються для швидкої та ефективної оцінки збитків від повеней. Вони можуть робити аерофотознімки та відео затоплених територій, надаючи цінну інформацію службам екстреного реагування та страховим експертам.

Політичні та управлінські рамки

Ефективне управління повенями вимагає міцних політичних та управлінських рамок. Ці рамки повинні включати:

• Чіткі ролі та обов'язки: Визначення ролей та обов'язків різних державних установ та зацікавлених сторін є важливим для ефективної координації.
• Норми та стандарти: Норми та стандарти для планування землекористування, будівельних норм та інфраструктури протипаводкового захисту необхідні для забезпечення стійкості забудови до повеней.
• Механізми фінансування: Необхідне адекватне фінансування для підтримки заходів з управління повенями, включаючи прогнозування, пом'якшення наслідків та реагування.
• Участь громадськості: Залучення громадськості до планування та прийняття рішень з управління повенями є важливим для створення підтримки в громаді та забезпечення того, щоб рішення відповідали місцевим потребам.
• Міжнародне співробітництво: Транскордонне управління повенями вимагає міжнародного співробітництва та координації, особливо у спільних річкових басейнах.

Приклади політичних рамок

• Директива Європейського Союзу про повені: Ця директива вимагає від держав-членів оцінювати ризики повеней та розробляти плани управління ризиками повеней.
• Національна програма страхування від повеней США (NFIP): NFIP надає страхування від повеней домовласникам та підприємствам у громадах-учасницях та встановлює стандарти управління заплавами.
• Сендайська рамкова програма зі зменшення ризику лих: Ця міжнародна рамкова програма надає рекомендації щодо зменшення ризику катастроф, включаючи ризик повеней, за допомогою низки заходів, таких як запобігання, пом'якшення наслідків та готовність.

Залучення та розширення прав і можливостей громад

Залучення громади є вирішальним компонентом успішного управління повенями. Залучення громад до планування та реалізації стратегій управління повенями може підвищити їхню обізнаність про ризики повеней, розвинути їхню здатність готуватися до паводків та реагувати на них, а також сприяти почуттю власності та відповідальності. Громадські системи раннього попередження про повені, де громади активно беруть участь у моніторингу рівня води та поширенні попереджень, можуть бути особливо ефективними у віддалених районах або районах з дефіцитом даних.

Розширення прав і можливостей громад для вжиття заходів щодо захисту від повеней вимагає надання їм доступу до інформації, ресурсів та навчання. Це може включати семінари з готовності до повеней, розповсюдження стійких до повеней будівельних матеріалів та створення громадських груп реагування на надзвичайні ситуації.

Стале управління повенями для майбутнього

Оскільки частота та інтенсивність повеней продовжують зростати через зміну клімату та інші фактори, важливо прийняти сталий підхід до управління повенями. Це означає:

• Пріоритезація екосистемних рішень: Використання природних екосистем, таких як водно-болотні угіддя та ліси, для забезпечення протипаводкового захисту та інших екосистемних послуг.
• Сприяння кліматично стійкій інфраструктурі: Проектування та будівництво інфраструктури, яка може витримувати наслідки зміни клімату, включаючи частіші та інтенсивніші повені.
• Інтеграція управління повенями у ширше планування розвитку: Врахування ризиків повеней у всіх аспектах планування розвитку, включаючи планування землекористування, розвиток інфраструктури та економічний розвиток.
• Інвестування в дослідження та інновації: Продовження інвестування в дослідження та розробки для вдосконалення технологій та стратегій прогнозування, пом'якшення наслідків та реагування на повені.
• Зміцнення міжнародного співробітництва: Спільна робота через кордони для вирішення транскордонних ризиків повеней та обміну знаннями та найкращими практиками.

Висновок

Управління повенями — це складна та багатогранна проблема, що вимагає комплексного та інтегрованого підходу. Інвестуючи в точне прогнозування повеней, впроваджуючи ефективні стратегії пом'якшення наслідків, використовуючи технологічні інновації, створюючи надійні політичні рамки та залучаючи громади, ми можемо підвищити стійкість до повеней та захистити громади та економіку в усьому світі. Оскільки зміна клімату продовжує посилювати ризики повеней, проактивний та сталий підхід до управління повенями є як ніколи важливим.

Шлях до ефективного управління повенями вимагає спільних зусиль урядів, науковців, інженерів, громад та міжнародних організацій. Працюючи разом, ми можемо створити безпечніше та стійкіше майбутнє для всіх перед обличчям зростаючих ризиків повеней.