هيدرولوجيا الفيضانات

هيدرولوجيا الفيضانات هي دراسة وتقدير تدفقات الفيضانات، بما في ذلك تولدها الفيزيائي والتحليل الإحصائي لحجمها واحتمال حدوثها لأغراض التصميم وتقييم المخاطر.

Definition

هيدرولوجيا الفيضانات هي فرع من هيدرولوجيا المياه السطحية يهتم بحدوث الفيضانات وحجمها وتكرارها وتقديرها، وهي التدفقات العالية التي تتجاوز سعة القناة العادية، بما في ذلك التوصيف الإحصائي المستخدم في التصميم وإدارة المخاطر.

Scope

يغطي هذا الموضوع تولد الفيضانات، والتقدير الإحصائي لأحجام الفيضانات وفترات العودة (تحليل تكرار الفيضانات)، ومفهوم فيضان التصميم المستخدم في الهندسة. يستند إلى عمليات الهيدروغراف والجريان السطحي للمياه التي يتم تناولها في مواضيع أخرى ويركز على الطرف الأقصى للتدفقات العالية في النظام.

Core questions

• كيف تُقدر أحجام الفيضانات واحتمالاتها من السجلات؟
• ما هي فترة العودة، وكيف ينبغي تفسيرها؟
• كيف يتم اختيار فيضانات التصميم للبنية التحتية؟
• كيف يمكن إجراء تقديرات الفيضانات في المواقع غير المقاسة؟

Key concepts

• سلسلة الحد الأقصى السنوي
• توزيعات تكرار الفيضانات
• فترة العودة واحتمال التجاوز
• فيضان التصميم
• تكرار الفيضانات الإقليمي
• كميات الفيضانات

Key theories

تحليل تكرار الفيضانات

تُعامل تدفقات الذروة السنوية كمتغيرات عشوائية وتُطابق مع توزيعات الاحتمالية لتقدير كميات الفيضانات وفترات العودة، مما يوفر الأساس الإحصائي للتصميم ورسم خرائط سهول الفيضانات.

إرشادات تكرار الفيضانات الموحدة

تصف الإرشادات الرسمية، مثل النشرة 17C في الولايات المتحدة، طرقًا متسقة (اختيار التوزيع، تقدير المعلمات، معالجة القيم الشاذة المنخفضة والفيضانات التاريخية) لحساب تكرارات الفيضانات في الممارسات التنظيمية.

Clinical relevance

توفر هيدرولوجيا الفيضانات تصريفات التصميم للسدود والجسور والسواتر الترابية والصرف، وخرائط الفيضانات المستخدمة في تخطيط استخدام الأراضي والتأمين، والتقديرات التي تدعم الإنذار المبكر بالفيضانات والحد من المخاطر؛ وقد يؤدي سوء تقدير تكرار الفيضانات إلى بنية تحتية مصممة بأقل أو أكثر من اللازم وغير آمنة.

Evidence & guidelines

غالبًا ما يتبع تقدير الفيضانات التنظيمي الإرشادات الوطنية، مثل النشرة 17C في الولايات المتحدة، والتي توحد التوزيع وتقدير المعلمات ومعالجة البيانات المستخدمة بحيث تكون تقديرات تكرار الفيضانات متسقة وقابلة للدفاع عنها.

History

تطور تحليل تكرار الفيضانات الإحصائي على مدار القرن العشرين مع تزايد طول سجلات تدفق الأنهار، بالاعتماد على نظرية القيم القصوى؛ وقد وحدت الإرشادات الوطنية (على سبيل المثال سلسلة النشرة 17 في الولايات المتحدة، التي تم تحديثها إلى 17C في عام 2019) الأساليب، بينما وسعت المنهجية الإقليمية التقديرات لتشمل المستجمعات المائية غير المقاسة.

Debates

الاستقرارية في تكرار الفيضانات

يفترض تحليل تكرار الفيضانات التقليدي مناخًا مستقرًا، ولكن تغير استخدام الأراضي والمناخ يمكن أن يجعل إحصائيات الفيضانات غير مستقرة، مما يثير نقاشًا حول ما إذا كان يجب دمج الاتجاهات والأساليب غير المستقرة في تقديرات التصميم وكيفية ذلك.

Key figures

• Jery R. Stedinger
• Ven Te Chow

Seminal works

• chow1988
• stedinger1993
• england2019

Frequently asked questions

هل يمكن أن تحدث فيضانان من فئة 100 عام في سنوات متتالية؟

نعم. يمتلك فيضان الـ 100 عام فرصة حوالي واحد بالمائة في أي سنة بشكل مستقل عن السنوات السابقة، لذا فإن الفيضانات الكبيرة المتتالية ممكنة؛ تصف فترة العودة متوسط التكرار على المدى الطويل، وليس جدولًا زمنيًا ثابتًا.

لماذا يتسم تحليل تكرار الفيضانات بعدم اليقين؟

عادة ما تكون السجلات قصيرة بالنسبة للأحداث النادرة التي يتم تقديرها، ويؤثر اختيار التوزيع الاحتمالي على النتائج، وقد لا تصمد افتراضات الاستقرارية في ظل تغير المناخ واستخدام الأراضي، لذا فإن تقديرات الفيضانات تحمل قدرًا كبيرًا من عدم اليقين.