อุทกวิทยาอุทกภัย

อุทกวิทยาอุทกภัยคือการศึกษาและการประมาณค่าการไหลของน้ำท่วม รวมถึงการเกิดทางกายภาพและการวิเคราะห์ทางสถิติของขนาดและความน่าจะเป็นสำหรับการออกแบบและการประเมินความเสี่ยง

Definition

อุทกวิทยาอุทกภัยเป็นสาขาหนึ่งของอุทกวิทยาน้ำผิวดินที่เกี่ยวข้องกับการเกิด ขนาด ความถี่ และการประมาณค่าของอุทกภัย ซึ่งเป็นการไหลสูงที่ล้นความจุของลำน้ำปกติ รวมถึงลักษณะทางสถิติที่ใช้ในการออกแบบและการจัดการความเสี่ยง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการเกิดอุทกภัย การประมาณค่าทางสถิติของขนาดอุทกภัยและช่วงเวลาการเกิดซ้ำ (การวิเคราะห์ความถี่อุทกภัย) และแนวคิดของอุทกภัยออกแบบที่ใช้ในงานวิศวกรรม โดยอาศัยข้อมูลจากกระบวนการไฮโดรกราฟและน้ำฝน-น้ำท่าที่กล่าวถึงในส่วนอื่น และเน้นที่การไหลสูงสุดของระบบ

Core questions

• ขนาดของอุทกภัยและความน่าจะเป็นสามารถประมาณค่าจากบันทึกได้อย่างไร?
• ช่วงเวลาการเกิดซ้ำคืออะไร และควรตีความอย่างไร?
• การเลือกอุทกภัยออกแบบสำหรับโครงสร้างพื้นฐานทำได้อย่างไร?
• การประมาณค่าอุทกภัยในพื้นที่ที่ไม่มีการตรวจวัดสามารถทำได้อย่างไร?

Key concepts

• อนุกรมค่าสูงสุดรายปี
• การแจกแจงความถี่อุทกภัย
• ช่วงเวลาการเกิดซ้ำและความน่าจะเป็นที่จะเกิน
• อุทกภัยออกแบบ
• ความถี่อุทกภัยระดับภูมิภาค
• ควอนไทล์อุทกภัย

Key theories

การวิเคราะห์ความถี่อุทกภัย

การไหลสูงสุดรายปีถือเป็นตัวแปรสุ่มและนำมาปรับให้เข้ากับการแจกแจงความน่าจะเป็นเพื่อประมาณค่าควอนไทล์อุทกภัยและช่วงเวลาการเกิดซ้ำ ซึ่งเป็นพื้นฐานทางสถิติสำหรับการออกแบบและการทำแผนที่พื้นที่น้ำท่วม

แนวทางปฏิบัติมาตรฐานสำหรับความถี่อุทกภัย

แนวทางปฏิบัติอย่างเป็นทางการ เช่น Bulletin 17C ของสหรัฐอเมริกา กำหนดวิธีการที่สอดคล้องกัน (การเลือกการแจกแจง การประมาณค่าพารามิเตอร์ การจัดการค่าผิดปกติที่ต่ำและอุทกภัยในอดีต) สำหรับการคำนวณความถี่อุทกภัยในการปฏิบัติงานตามกฎระเบียบ

Clinical relevance

อุทกวิทยาอุทกภัยให้ค่าปริมาณน้ำที่ออกแบบสำหรับเขื่อน สะพาน คันดิน และระบบระบายน้ำ แผนที่น้ำท่วมที่ใช้ในการวางแผนการใช้ที่ดินและการประกันภัย และการประมาณค่าที่เป็นพื้นฐานของการเตือนภัยน้ำท่วมและการลดความเสี่ยง การประเมินความถี่น้ำท่วมผิดพลาดอาจนำไปสู่โครงสร้างพื้นฐานที่ออกแบบต่ำกว่าหรือเกินความจำเป็นและไม่ปลอดภัย

Evidence & guidelines

การประมาณค่าอุทกภัยตามกฎระเบียบมักเป็นไปตามแนวทางปฏิบัติระดับประเทศ เช่น Bulletin 17C ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งกำหนดมาตรฐานการกระจายตัว การประมาณค่าพารามิเตอร์ และการจัดการข้อมูลที่ใช้ เพื่อให้การประมาณค่าความถี่อุทกภัยมีความสอดคล้องกันและสามารถอ้างอิงได้

History

การวิเคราะห์ความถี่อุทกภัยทางสถิติพัฒนาขึ้นตลอดศตวรรษที่ 20 เมื่อบันทึกการไหลของลำน้ำยาวนานขึ้น โดยอาศัยทฤษฎีค่าสุดขีด แนวทางปฏิบัติระดับประเทศ (เช่น ชุด Bulletin 17 ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งอัปเดตเป็น 17C ในปี 2019) ได้กำหนดมาตรฐานวิธีการ ในขณะที่การแบ่งภูมิภาคได้ขยายการประมาณค่าไปยังพื้นที่ลุ่มน้ำที่ไม่มีการตรวจวัด

Debates

ความคงที่ของความถี่อุทกภัย

การวิเคราะห์ความถี่อุทกภัยแบบดั้งเดิมถือว่าสภาพภูมิอากาศคงที่ แต่การใช้ที่ดินและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจทำให้สถิติอุทกภัยไม่คงที่ ซึ่งนำไปสู่การถกเถียงว่าจะรวมแนวโน้มและวิธีการที่ไม่คงที่เข้ากับการประมาณค่าการออกแบบหรือไม่และอย่างไร

Key figures

• Jery R. Stedinger
• Ven Te Chow

Seminal works

• chow1988
• stedinger1993
• england2019

Frequently asked questions

น้ำท่วม 100 ปีสองครั้งสามารถเกิดขึ้นในปีติดต่อกันได้หรือไม่?

ได้ น้ำท่วม 100 ปีมีความน่าจะเป็นประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ในแต่ละปีโดยไม่ขึ้นกับปีก่อนหน้า ดังนั้นน้ำท่วมใหญ่ที่เกิดขึ้นติดต่อกันจึงเป็นไปได้ ช่วงเวลาการเกิดซ้ำอธิบายความถี่เฉลี่ยในระยะยาว ไม่ใช่ตารางเวลาที่แน่นอน

เหตุใดการวิเคราะห์ความถี่อุทกภัยจึงมีความไม่แน่นอน?

บันทึกมักจะสั้นเมื่อเทียบกับเหตุการณ์หายากที่กำลังประมาณค่า การเลือกการแจกแจงความน่าจะเป็นส่งผลต่อผลลัพธ์ และสมมติฐานเรื่องความคงที่อาจไม่เป็นจริงภายใต้สภาพภูมิอากาศและการใช้ที่ดินที่เปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นการประมาณค่าอุทกภัยจึงมีความไม่แน่นอนอย่างมาก