Hasil untuk "River protective works. Regulation. Flood control"

Holger Schüttrumpf, Jörn Birkmann, Stefanie Stenger‐Wolf et al.

Degfie Teku, Tesfaldet Sisay, Alemnew Ali et al.

ABSTRACT Flooding remains one of the most critical natural hazards threatening livelihoods, infrastructure, and ecological systems in Ethiopia's highland landscapes. This study presents a rigorously integrated, multi‐criteria flood risk assessment that combines the Analytical Hierarchy Process (AHP) with GIS‐based spatial modeling to delineate, classify, and prioritize flood‐prone zones within the Gimba sub‐watershed. Eight biophysical flood‐generating factors stream density, rainfall, slope, elevation, land use/land cover (LULC), soil type, geology, and groundwater depth were systematically evaluated to derive a standardized and weighted Flood Hazard Index (FHI). Standardization was performed through min‐max normalization to ensure comparability across variables, while weighting was achieved using pairwise comparison matrices in AHP, allowing expert judgments to quantify the relative influence of each factor on flood susceptibility. The resulting FHI was subsequently integrated with exposure layers, including population density, built‐up intensity, and road network distribution, to compute a comprehensive Flood Risk Index (FRI). Model accuracy was assessed through spatial overlay with historical flood inventories and Receiver Operating Characteristic (ROC) curve analysis, generating an Area Under the Curve (AUC) value of 0.885, which confirms very strong predictive capability. Results reveal that approximately 34.6% of the Gimba sub‐watershed falls within high or very high flood hazard classes, with pronounced hotspots in downstream floodplains, mid‐slope flash‐flood corridors, and zones undergoing severe land degradation. A targeted mitigation suitability analysis further shows that 32.1% of these high‐risk zones are highly appropriate for nature‐based solutions such as agroforestry, check‐dam installation, terracing, and catchment‐scale reforestation. Importantly, participatory engagement through key informant interviews (KIIs) and focus group discussions (FGDs) played a direct role in refining hazard classifications and prioritizing intervention sites, ensuring that the spatial outputs aligned with community experience, local knowledge, and on‐the‐ground feasibility. This co‐production of knowledge enhanced both the accuracy and social legitimacy of the proposed measures. Overall, the study provides a transparent, adaptable, and policy‐relevant framework for evidence‐based flood risk management. By integrating biophysical hazard metrics, terrain suitability, and stakeholder insights, the approach supports Ethiopia's Climate Resilient Green Economy (CRGE) strategy and national Disaster Risk Management (DRM) initiatives. Moreover, the methodology demonstrates strong scalability and transferability, offering a robust decision‐support tool that can be applied across other data‐scarce, hazard‐prone watersheds to strengthen climate‐resilient landscape planning.

Helene Meyer, Thomas Hartmann

Abstract In flood risk management awareness has been growing that the responsibility for coping with a flood cannot be assumed by the government alone. Homeowners need to be actively involved in flood risk management by taking responsibility; for this, they need empowerment and support to take adequate precautions. If homeowners implement precautionary measures, they can mitigate damage caused by floods and thus increase their resilience. This requires an appropriate risk communication strategy with the population. The FLOODLABEL in Germany informs and prompts homeowners to take precautionary measures. The Flood Competence Center developed the FLOODLABEL. This study employs the analytical framework of social innovation as the FLOODLABEL has some characteristics of social innovation. This study first explores the FLOODLABEL, which constitutes social innovation in flood risk management, and therefore characterizes the five development phases and their successes and challenges as social innovation. Second, it tries to understand and reflect upon the current stage of the FLOODLABEL as a social innovation in Germany and seeks to learn from this tool about the potential drivers associated with the process of implementation. Third, there is potential to gather a better understanding of other social innovations in flood risk management.

Emily C. O'Donnell, Andrea M. Snelling, Jessica E. Lamond

Abstract The Learning and Action Alliance (LAA) framework is increasingly valued as an approach to facilitate social learning and action by enabling collaboration within and between organisations, breaking down barriers to information sharing and facilitating co‐development of innovative visions to address key environmental and societal challenges. While the social learning potential of LAAs has been documented in detail, the role of ‘action’ is relatively unexplored and there is little research into how LAAs might evolve over time to ensure longevity. Here, we explore the key achievements and limitations of the Newcastle LAA (established in 2014) through interviews with 15 LAA members. We find that interpretations of the concept of ‘action’ influences perceptions of the LAA's success. We update the structural framework of the LAA and expand the implementation phase to better reflect the agents of change that impact the LAAs' ability to apply their vision to demonstration projects. Finally, we explore the longevity of the Newcastle LAA and conclude that after running for 8 years, there may be a cyclical nature to whole‐group visioning and a move towards greater intra‐organisational learning. This demonstrates a shift in the primary role of the LAA over time, from learning towards greater influence and action.

Jun‐Hak Lee, Seungsoo Lee, Bomi Kim et al.

ABSTRACT This study examines the impact of spatial resolution on urban pluvial flood modeling, emphasizing the role of high‐resolution topographic data in flood inundation mapping. Using the physically‐based H12 urban flood model, we simulated the December 6–8, 2015, pluvial flood event in a sub‐watershed in Portland, Oregon. We compared the temporal evolution of inundation maps from a benchmark 1 m resolution model with coarser resolutions (2–50 m) and assessed accuracy using water depth error measures and grid‐based inundation extent metrics. Our results indicate that accumulated inundated water volume increases significantly with coarser grid resolutions, leading to larger discrepancies in flood extent. Coarser grids generally overpredict inundation extents, except in the 2 m model. Accuracy metrics decline with resolution coarsening, with the hit rate (H) dropping below 0.7 and the critical success index (C) falling to 0.5 or lower beyond 7 m resolution. Multi‐directional flow path analyses reveal that inundation extent expands with coarser resolutions, while computational efficiency improves. The primary source of accuracy degradation is the inability of coarse grids to capture key urban topographical details, such as road networks, which influence floodwater movement. While no single optimal resolution applies universally, grid resolutions must be fine enough to accurately represent major urban features critical to flood dynamics.

Sanaz Sediqi, Jueyi Sui, Guowei Li

Understanding the hydraulic resistance is vital for river engineering projects that include the installation of in-stream infrastructure, such as bridge abutments, which directly impact flow dynamics and sediment transport. In this study, based on laboratory experiments in a large-scale flume, the hydraulic resistance of flow has been investigated, considering the combined effects of submerged vegetation, ice cover, and bed sediment. The bed and ice cover shear stress, vegetative drag, and the composite Manning's roughness coefficient under various conditions have been calculated and discussed. An empirical model that indicates the relationship between the composite Manning's roughness coefficient of the channel and the roughness coefficients of the bed, ice cover, and vegetation has been developed. Results indicated that the presence of an ice cover leads to a noticeable increase in the channel bed shear stress, with a greater contribution of the shear stress in vegetated beds under ice-covered flow conditions, accounting for up to 60% of the total shear stress compared to that under open flow conditions with vegetated beds. Compared to the square arrangement of vegetation elements in the bed, the presence of vegetation arranged in a staggered pattern in the bed results in a decrease in the bed shear stress but an increase in the vegetation drag force. Findings emphasize the importance of vegetation density as the primary factor influencing the drag coefficient. Notably, the drag force exceeds the shear force in all experimental scenarios, accounting for 85% of the total resistance force. Furthermore, Manning's roughness coefficient for the vegetation patch exhibits higher values than that for the ice cover. A clear correlation exists between Manning's coefficients and the Froude number; the higher the flow Froude number, the less the Manning's roughness coefficient.

Joanne Vinke‐de Kruijf, Lisette Groefsema, Karin A. W. Snel

Abstract Climate change urges water managers in low‐lying deltas to diversify their flood risk management (FRM) strategies. To reduce residual risks, they increasingly need to incorporate spatial and other measures. This has implications for the boundary judgements made by water authorities, that is, the implicit and explicit decisions about who and what is relevant to include and consider. To understand these implications, we assess the boundary judgements made by a Dutch regional water authority in two diversification‐oriented frontrunner projects. We distinguish between three categories of judgements: (1) substantive: the scale, domains, time horizon and solutions that are considered; (2) participation: who is involved, to what extent and when; and (3) planning and decision: the flexibility of responsibilities, financing, planning and decision‐making. Our results show that, in both projects, most of the boundary judgements became wider over time as a result of pressure from or interactions with actors from outside the water sector. Hence, despite its ambition to diversify flood risk strategies, the water authority continued to draw boundaries that were too tight to allow for meaningful collaboration with actors outside the water sector. Considering the importance of reconfiguring practices in transforming FRM, we recommend more engaged research into practices.

L. F. Mooyaart, A. M. R. Bakker, J. A. van denBogaard et al.

Abstract Sea level rise necessitates the upgrade of coastal flood protection including storm surge barriers. These large movable hydraulic structures are open in normal conditions, but close during a storm surge to prevent coastal floods in bays and estuaries. Barrier improvements lower their susceptibility to operational, structural, or height‐related failures. However, there is no method to determine the relative importance of these three barrier failure types. Here, we present a probabilistic method to systematically organize barrier failures and storm conditions to establish exceedance frequencies of extreme water levels behind the barrier. The method is illustrated by an assessment of extreme water level frequencies at Rotterdam (The Netherlands), which is protected by the Maeslant barrier. Four combinations of barrier states and storm conditions were analyzed and prioritized in the following order: (1) an operational failure with 1/100 year storm conditions, (2) a successful closure with an extreme (~1/1000 year) river discharge accumulating behind the barrier, (3) structural failure, and (4) insufficient height both with extreme storm conditions (10–6 year). The case study confirmed the method's ability to systematically explore promising barrier improvements to adapt to sea level rise, in this case, lowering the susceptibility toward operational failures.

Binh Quang Nguyen, Sameh A. Kantoush, Ngoc Duong Vo et al.

Sediment estimation would help practice sustainable watershed management and efficient reservoir operation. Different methods exist to estimate reservoir sedimentation based on the differences in sediment yield flowing in and releasing from the reservoir and successive bathymetric field measurements. This paper investigates the variability in sediment yield from watersheds and sedimentation in the A Vuong reservoir in central Vietnam using the soil and water assessment tool (SWAT) compared with bathymetry mapping. Bathymetry data were collected in 2003, 2015, and 2021 and conducted in 2022. SWAT was calibrated from 1996 to 2008 and validated from 2009 to 2020 using monthly observations. SWAT performs well and can accurately simulate monthly streamflow and sediment yield. The goodness-of-fit analyses suggested that the area list representation of the watershed behavior and satisfactory Sutcliffe efficiency (NSE = 0.86) values for streamflow were obtained during the calibration and validation periods. For sediment simulation, the efficiency is lower than streamflow's, with NSE in the validation values of 0.61. The results showed that the sedimentation estimate from the SWAT model is smaller than that from bathymetry. A Vuong reservoir's annual storage capacity loss due to sedimentation accumulation from the SWAT model and bathymetry was 0.08% and 0.38%, respectively. Based on the bathymetry data, we estimated that the average rate of sedimentation deposition of A Vuong reservoir was 1.3 Mm3/y. The average calculated net deposition value was 4.3 m (0.3 m per year) within fourteen years of operation. The study outcomes demonstrated that the framework approach may transfer to an ungauged catchment and address the complex sedimentation problem in tropical regions.

Felipe Fileni, Hayley J. Fowler, Elizabeth Lewis et al.

ABSTRACT Flood risk assessments (FRAs) are essential tools in Scottish planning policy to identify and minimise flood risk in new planning applications. Most FRAs in Scotland are performed in (very) small (< 50km2) < 100km2 catchments, particularly vulnerable to increases in rainfall intensity due to climate change. This study provides a historical overview of the literature used as guidance in FRAs in Scotland and then focuses on their application in smaller catchments, addressing three areas: understanding the different physical processes in smaller catchments, their representation within the guidelines and how these guidelines are applied in practice. Our results highlight the need to move beyond simple mathematical and hydrological methods for FRAs. We find that small catchments' physical processes are not adequately represented in current methods, leading to higher biases and uncertainties in modelling. When applied in practice, these techniques are often used unconventionally for the fulfilment of established guidelines. Finally, climate change science implementation into guidance also needs refinement, with current regulations lacking a sound scientific basis, particularly for smaller catchments. We underscore the need for testing and application of innovative solutions found in academia and utilisation of additional data to provide improved methods for FRAs in smaller catchments, particularly under climate change.

Hongxin Luo, Zhiqiang Lin, Haimeng Chen et al.

Abstract Mountain torrents are frequent and severe hazards, causing serious economic losses and personnel casualties, and in particular, they are the most dangerous threat in the complex terrain. Multi‐source precipitation products should be used to drive the hydrological models to improve understanding of the processes of mountain torrents. Fifteen sets of precipitation products are evaluated against the ground observations in situ within a serious mountain torrent caused by a severe rainstorm at June 26, 2020 in Sichuan. The multi‐source merged precipitation products performed better than the others. Satellite‐based precipitation performed better than model‐based products, while IMERG‐Early and FY2G performed better than other satellite‐based precipitation products. The reanalysis datasets are relatively worse than the observed products. The operational NWPs strongly underestimated precipitation in the mountainous areas. Furthermore, the related floods caused by the rainstorm is simulated based on various precipitation products by a raster‐based hydrodynamic two‐dimensional model of FloodArea. Most observation‐based precipitation products represented the flooding area well, while the model‐based precipitation products underestimated the severity of the mountain torrents. Finally, the risk of mountain torrents under variant return‐period rainfall is analyzed. The result shows the potential of real‐time torrent monitoring and forecasting using high‐resolution DEM and precipitation products.

ملیحه محمدنیا, ابوالقاسم امیراحمدی, لیلی گلی مختاری

مقدمه انسان با مسائل محیط زیستی فراوانی مواجه است. بلایای طبیعی جزئی از این مشکلات هستند که سالانه موجب کشته و مجروح شدن صدها هزار تن و بی‌خانمان شدن میلیون‌‌ها نفر در سراسر جهان می‌‌شوند. مخاطرات ژئومورفولوژیک به‌عنوان پدیده‌ای بالقوه زیان‌بار مطرح است که مهم‌ترین آنها حرکت‌های توده‌ای و زمین‌لغزش‌ها هستند. حرکت توده‌ای، شامل حرکت به سمت بیرون یا رو به پایین یک توده از مواد تشکیل‌دهنده دامنه تحت‌تأثیر نیروی گرانش است. این نوع حرکات عمدتاً در اثر نیروی ثقل، عوامل طبیعی مثل بارش شدید، زلزله، اشباع شدن خاک از آب و همچنین، علل انسانی مثل تخریب پوشش گیاهی و عملیات نادرست مهندسی به وقوع می‌پیوندد. برطبق گزارش‌های جهانی مخاطرات طبیعی در سال 2012، لغزش در میان هفت بلایای طبیعی خطرناک جهان قرار گرفت. وقوع مخاطرات طبیعی (ازجمله زمین‌لغزش‌ها) فشار جدی بر روی توسعه اقتصادی کشورها، به‌‌ویژه کشورهای جهان سوم دارد. به‌طوری‌که خسارت‌‌های مالی ناشی از مخاطرات طبیعی، رشد و شکوفایی اقتصادی را با رکود مواجه می‌سازد. سرزمین ایران با توپوگرافی نسبتاً کوهستانی، فعالیت زمین‌ساختی و لرزه‌خیزی زیاد و شرایط متنوع زمین‌شناسی و اقلیمی عمده شرایط طبیعی را برای ایجاد طیف وسیعی از زمین‌لغزش‌ها فراهم کرده است.   مواد و روش‌ها هدف از این پژوهش، مدل‌‌سازی مکانی حساسیت زمین‌‌لغزش با استفاده از روش‌‌های یادگیری ماشین شامل جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و درخت رگرسیون تقویت‌‌شده در استان خراسان رضوی است. در ابتدا، نقشه پراکنش زمین‌‌لغزش‌‌های منطقه در بازدیدهای صحرایی و با استفاده از بانک اطلاعات زمین‌‌لغزش‌‌های کشور تهیه شد. در مرحله بعد، 70 درصد زمین‌‌لغزش‌‌های شناسایی‌‌شده برای فرایند مدل‌‌سازی و 30 درصد برای ارزیابی مدل‌‌های یاد شده، به‌‌کار برده شد. لایه‌‌های اطلاعاتی ارتفاع، شیب، جهت شیب، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، فاصله از جاده، فاصله از گسل، کاربری زمین، شاخص پوشش گیاهی، انحنای سطح، انحنای نیمرخ، بارش و واحدهای سنگ‌‌شناسی انتخاب و نقشه‌‌های آن در محیط ArcGIS تهیه شد.   نتایج و بحث نتایج اولویت‌‌بندی عوامل مؤثر با استفاده از مدل جنگل تصادفی نشان داد که عوامل بارش و ارتفاع بیشترین تأثیر را در وقوع رخداد زمین‌‌لغزش‌‌های منطقه موردمطالعه داشته است. همچنین، نتایج ارزیابی مدل‌‌های یادگیری ماشین با استفاده از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) نشان داد نقشه تهیه شده با روش جنگل تصادفی بیشترین دقت (0.97) را در تهیه نقشه پتانسیل زمین‌‌لغزش در منطقه موردمطالعه داشته است و بر این اساس، بیش از 25 درصد منطقه در کلاس خطر زیاد و خیلی ‌‌زیاد قرار دارد.   نتیجه‌گیری این نقشه می‌‌تواند به برنامه‌ریزان محیطی جهت پروژه‌های عمرانی کمک کند و از تغییر کاربری و ساخت‌وساز در مناطق با حساسیت بالا جلوگیری شود. همچنین، می‌توان با آگاه نمودن مردم، فعالیت‌های ناصحیح انسانی در این زمینه را کاهش داد. گرچه کنترل زمین‌لغزش در حال وقوع اغلب امکان‌پذیر نبوده و یا در صورت امکان بسیار پرهزینه است ولی می‌توان با مدیریت صحیح در جهت پیشگیری و یا کاهش خطرات آن با در نظر گرفتن ویژگی‌های منطقه مطالعاتی، فعالیت‌هایی را به انجام رساند. امید است، با شناسایی عوامل مؤثر در وقوع حرکت‌های توده‌ای و پهنه‌بندی آن، بتوان کمک مؤثری در تدوین برنامه مدیریت خطر و کاهش خسارت‌های ناشی از این پدیده نمود.

عبدارضا واعظی هیر, فاطمه صفری

مقدمه حوضه گویجه‌‌بل به‌دلیل برون‌زدگی وسیع سازندهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و میزان بارش مناسبی که دریافت می‌‌کند، می‌‌تواند پتانسیل ذخیره و انتقال منابع آب سازند سخت را داشته باشد. این واحدهای سازند سخت از یک طرف کیفیت خوبی داشته، از طرف دیگر به‌دلیل قرار گرفتن در ارتفاعات می‌‌تواند بدون ایستگاه پمپاژ برای تأمین آب شرب شهر اهر مورد توجه قرار گیرد. بیشتر چشمه‌‌های موجود در حوضه گویجه‌‌بل از سازندهای سخت خارج می‌‌شوند که تمرکز این چشمه‌‌ها در مرکز و شمال حوضه حاکی از توسعه آبخوان سازند سخت در این واحدها است. محدودیت منابع آبرفتی و برداشت‌‌های بی‌‌رویه از منابع آب زیرزمینی از طریق چاه‌‌ها منجر به کاهش شدید منابع آبرفتی شده است و مدیریت عرضه آب را به سمت منابع آب سازند سخت معطوف کرده است. حدود 65 درصد حوضه به‌دلیل برون‌زدگی وسیع سازندهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و میزان بارش مناسبی که دریافت می‌‌کند (حدود 342.2 میلی‌‌متر در سال)، می‌‌تواند پتانسیل ذخیره و انتقال منابع آب سازند سخت را داشته باشد. هدف از این پژوهش، بررسی و شناخت منابع آب زیرزمینی از نظر کمی و کیفی و بررسی وضعیت منابع آب زیرزمینی در آبخوان سازند سخت منطقه گویجه‌‌بل است که می‌‌تواند در مواقع بحرانی برای تامین آب شرب شهر اهر مورد استفاده قرار گیرد. بخش اعظم آب آشامیدنی مردم شهرستان اهـر از مخـزن سد ستارخان در مسیر رودخانه به تصفیه‌‌خانه شهر اهر تأمین می‌شود که احتمال آلودگی در طول مسیر رودخانه به‌وسیله پساب‌‌های حاصله از معادن مس وجود دارد و احتمال بهره‌‌مندی از منابع آب سطحی را محدود می‌‌کند. همچنین به‌دلیل گسترش فعالیت‌‌های کشاورزی و باغداری در این منطقه و محدودیت منابع آبرفتی از یک طرف و برداشت‌‌های بی‌‌رویه از منابع آب زیرزمینی از طریق چاه‌‌ها، منجر به کاهش شدید منابع آبرفتی شده است و مدیریت عرضه آب را به سمت منابع آب سازند سخت معطوف کرده است.     مواد و روش‌‌ها منطقه گویجه‌بل در 10 کیلومتری جنوب غرب شهرستان اهر واقع شده است و بخشی از حوزه آبخیز رودخانه اهرچای است که پس از پیوستن به رودخانه قره‌‌سو به رودخانه ارس ملحق می‌شود. در این پژوهش از دو روش سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی (روش تحلیل سلسه مراتبی (AHP) و روش هم‌پوشانی وزنی (Weighted Overlay) و میانگین‌‌گیری وزنی درجه‌‌ای (Ordered Weighted Average (OWA)) برای تجزیه و تحلیل داده‌‌ها بهره گرفته شده است. در روش سنجش از دور، از تصاویر ماهواره‌‌ای لندست 8، برای تهیه نقشه رستری شاخص رطوبت اختلاف نرمال و نقشه رستری شاخص پوشش گیاهی اختلاف نرمال استفاده شد. در فرایند تحلیل سلسله مراتبی، داده‌‌های معیارها بر اساس اهمیت هر معیار، از مقیاس 1 تا 9 رتبه‌‌بندی شده و به صورت دوتایی، مقایسه می‌شوند. در روش هم‌پوشانی وزنی، با توجه به تأثیر و اهمیت مختلف هر یک از لایه‌‌ها نسـبت بـه یکدیگر، به هر یک از لایه‌‌ها بر اساس اهمیت آن لایه در آن موضوع مورد بررسی، وزنی تخصیص داده شده است. روش میانگین‌‌گیری وزنی درجه‌‌ای نیز برای رتبه‌‌بنـدی معیارها بر اساس نظرات کارشناسی و یا از طریق مقایسه زوجی برای کنترل سطح جبران‌‌پذیری معیارها نسبت به معیارهای دیگر بهره گرفته شده است. در این پژوهش، نمونه‌برداری از پنج منبع آب زیرزمینی و آب رودخانه گویجه‌‌بل انجام و ازنظر هیدروشیمی مورد تحلیل قرار گرفت. این نتایج شامل تحلیل هشت یون اصلی (سدیم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، کربنات، بی کربنات و سولفات) و اندازه‌گیری پارامتر TDS و pH و محاسبه سه پارامتر SAR ، Na و TH است. در این بررسی، وضعیت هدایت الکتریکی، میزان املاح محلول، میزان یون کلر و کیفیت آب‌‌های زیرزمینی منطقه از نظر شرب در منابع آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین از داده‌های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک اهر (شامل داده‌‌های بارش، دما و تبخیر) در بازه زمانی 20 سال گذشته استفاده شد. از داده‌های موقعیت چشمه‌ها به‌منظور تعیین تراکم آنها در بخش صحت‌‌سنجی مورد استفاده قرار گرفت.   نتایج و بحث به‌منظور تعیین پتانسیل منابع آب زیرزمینی حوضه گویجه‌‌بل، لایه‌‌های اطلاعاتی شامل لیتولوژی، تراکم خطواره‌‌ها، اختلاف ارتفاع، شاخص رطوبت، شیب، تراکم آبراهه، جهت شیب و شاخص پوشش گیاهی تهیه و با استفاده از روش AHP، weighted overlay و OWA نقشه پهنه‌‌بندی و میزان هم‌‌پوشانی معیارهای در نظر گرفته شده، مشخص شد. لایه‌‌های تهیه شده بر اساس اهمیت نسبی هر یک، با استفاده از روش AHP با یکدیگر مقایسه و وزن نسبی هر لایه تعیین شد. با تأثیر وزن‌‌های نسبی به دست آمده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) روی لایه‌‌های رستری ایجاد شده به نسبت تأثیری که در پتانسیل‌‌یابی دارند، وزنی بین 1 تا 9 اختصاص داده شد. سپس لایه‌‌ها در بخش weighted overlay هم‌‌پوشانی پیدا کردند تا نقشه نهایی پتانسیل به‌‌دست آید. در روش میانگین‌‌گیری وزنی درجه‌‌ای با استفاده از نقشه‌‌های رستری به دست آمده، نقشه‌‌های فازی تهیه و در نرم‌افزار ARCGIS ، نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی به‌‌دست آمد. درنهایت، به‌منظور صحت‌‌سنجی نقشه‌‌های حاصل از دو روش OWA  و Weighed overlay، از موقعیت چشمه‌‌ها برای صحت‌‌سنجی نقشه‌‌های پتانسیل‌‌یابی بهره گرفته شد و نتیجه آن وجود حدود 50 درصد از چشمه‌ها در مناطق با پتانسیل متوسط به بالا بوده است. برای بررسی کیفیت آب به‌منظور امکان‌سنجی تامین آب شرب منطقه، وضعیت هدایت الکتریکی، میزان املاح محلول، میزان یون کلر و کیفیت آب‌‌های زیرزمینی منطقه از نظر شرب و کشاورزی مورد بررسی قرار گرفتند. بر این اساس، میزان هدایت الکتریکی از ارتفاعات به طرف خروجی حوضه افزایش می‌یابد و روند کلی تغییرات آن حاکی از افزایش EC از بالادست جریان به طرف پایین‌‌دست است. این مقدار در نمونه S1، 325 و در نمونه S2 به 381 میکروزیمنس بر سانتی‌‌متر می‌‌رسد. تغییرات یون کلر نیز مانند تغییرات EC است به عبارت دیگر به نظر می‌‌رسد نقش کلر (و به تبع آن سدیم) در شوری منابع آب زیرزمینی منطقه بیش از سایر یون‌‌ها است. از دیاگرام شولر برای تعیین کیفیت آب برای شرب استفاده شده، بخش عمده‌‌ای از آب‌‌های زیرزمینی منطقه کیفیت خوبی برای آشامیدن دارند که این وضعیت نتیجه فقدان سازندهای آلاینده مانند واحدهای نمکی، رسی و مارنی وسیع در منطقه است. این نتایج مشابه قابلیت شرب منابع آب در سازندهای سخت و کارستی غرب ارومیه است که دارای آب با کیفیت خوب برای شرب است.   نتیجه‌‌گیری بر اساس نقشه پهنه‌‌بندی، بخش جنوب غربی حوضه پتانسیل بالایی برای منابع آب زیرزمینی دارد. بررسی ارتباط بین تعداد چشمه‌‌ها و چاه‌‌ها و مناطق با پتانسیل منابع آبی مختلف و انطباق حدود 50 درصدی چشمه‌‌ها نشان داد که نقشه پتانسیل‌‌یابی با روش OWA بیشترین انطباق را با موقعیت چشمه‌‌ها دارد. همچنین کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه نیز مورد بررسی قرار گرفته، نتایج حاصل بیانگر افزایش شوری از ارتفاعات به سمت مرکز و خروجی حوضه است. در عین حال میزان EC از 310 تا 1444 میکروزیمنس بر سانتی‌‌متر متغیر است. بخش عمده‌‌ای از آب‌‌های زیرزمینی محدوده، کیفیت خوبی برای آشامیدن دارند که این وضعیت نتیجه عدم وجود سازندهای آلاینده مانند واحدهای نمکی، رسی و مارنی در منطقه است. بنابراین، نتایج حاصل شده از روش OWA، هدف اصلی این پژوهش که بررسی پتانسیل آب زیرزمینی در سازندهای سخت است را به دست می‌دهد. در منطقه گویجه بل، عملیات آبخیزداری به روش بیولوژیک و یا از طریق ساخت سازه‌های کنترل سیلاب و رسوب می‌تواند منجر به افزایش نفوذپذیری شده و میزان تغذیه از طریق نزولات جوی را افزایش دهد. هر عملیات آبخیزداری که منجر به کاهش سرعت رواناب‌ها و در نتیجه افزایش نفوذ آن شود، می‌تواند به تغذیه آبخوان‌های سازند سخت کمک کند. به‌منظور تعیین پتانسیل کمی آبخوان و تخمین حجم آب قابل استحصال، پیشنهاد می‌شود عملیات ژئوفیزیک و حفاری چاه‌های اکتشافی در مناطق امیدبخش (دارای پتانسیل بالای آب زیرزمینی) صورت گیرد.

محمدرضا شیخ ربیعی, حمید رضا پیروان, پیمان دانشکار آراسته et al.

مقدمه تغییر اقلیم، یکی از مهمترین چالش‌‌هایی است که بر اکوسیستم‌‌های طبیعی و جنبه‌‌های مختلف زندگی انسان تأثیر دارد. تأثیرات گرمایش جهانی و به تبع آن اثرات تغییر اقلیم بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات به‌صورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد می‌‌کند. ارزیابی این تغییرات برای کاهش اثرات آنها بر حوضه و تدوین استراتژی مناسب برای به حداقل رساندن آثار سوء آنها ضروری است. این پژوهش با استفاده از مدل ترکیبی SDSM و SWAT به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر میزان رواناب و رسوب حوزه آبخیز کرگانرود در استان گیلان می‌پردازد. ایستگاه آب‌سنجی (ماشین‌خانه) در داخل این حوضه قرار دارد و دارای سابقه طولانی آماری است. همچنین، در این حوضه کمترین میزان تغییرات کاربری اراضی صورت گرفته است که این امر می‌‌تواند نتایج آشکارسازی تغییرات اقلیم بر روی میزان رواناب و رسوب را بهتر نمایان سازد.   مواد و روش‌‌ها به‌منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با بهبود نتایج شبیه‌سازی جریان دبی و رسوب حوضه، مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. پس از اجرای مدل SWAT تعداد 109 واحد پاسخ هیدرولوژیک در پنج زیرحوضه استخراج شد. پس از 500 مرحله اجراء شبیه‌سازی درنهایت، 22 شاخص در تولید رواناب و شش پارامتر در تولید رسوب حوزه آبخیز کرگانرود به‌عنوان پارامترهای مؤثر شناخته شدند. سپس با توجه به مقادیر به‌دست‌آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل‌های اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به‌صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشین‎خانه در دوره‌‌های 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 شبیه سازی شد.   نتایج و بحث با توجه به مقادیر به‌دست‌آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل‌های اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. نتایج مدل CanESM5 حاکی از این است که بارندگی، دمای حداکثر و حداقل در تمامی دوره‌‌های آتی براساس SSP2-4.5 کاهش می‌‌یابد. همچنین، بررسی نتایج مدل CanESM5 در ارتباط با SSP5-8.5 نشان می‌‌دهد، بارندگی در تمامی دوره‌‌های آتی کاهش و دمای حداکثر در دوره 2075-2051 و 2100-2076 افزایش خواهد یافت. همچنین، نتایج حاصل از داده‌‌های اقلیمی در هر سه مدل اقلیمی و در هر دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 نشان داد که دروه 2100-2076 دوره خشک‌‌تر و گرمتری نسبت به دوره‌‌های دیگر خواهد بود. به‌منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT و با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به‌صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشین‌خانه در دوره‌‌های 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5. شبیه‌سازی شد. نتایج مدل SWAT نشان داد، تغییرات رواناب را برای سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در تمامی دوره‌‌های آتی کاهشی و تغییرات رسوب افزایشی خواهد بود.   نتیجه‌‌گیری با استفاده از نتایج داده‌‌های خروجی مدل اقلیمی CanESM5 مربوط به گزارش ششم و تحت سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 و با به‌کارگیری مدل SWAT، میزان رواناب و رسوب در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2050-2026)، متوسط (2075-2051) و دور (2100-2076) انجام پذیرفت. مقدار رسوب در نقطه خروجی ایستگاه آب‌سنجی ماشین‌خانه روند افزایشی نشان داد. همچنین، نتایج نشان داد، دبی حدی جریان مشاهداتی با دبی حدی سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در دوره‌‌های آتی تطابق نداشته ولی رسوب مشاهداتی با دوره‌‌های آتی تطبیق دارد. داده‌های سناریوی SSP2-4.5 نشان داد که دبی در تمامی دوره‌‌ها کاهش و رسوب در تمامی دوره‌‌های آتی افزایش می‌‌یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56.7- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 48.5- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2075-2051 و به میزان 54.3 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 5.12 درصد است. همچنین نتایج مدل SWAT براساس داده‌‌های سناریوی SSP5-8.5 نشان داد که دبی در تمامی دوره‌‌ها کاهش و رسوب در تمامی دوره‌‌های آتی افزایش می‌‌یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 52.8- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 113.27 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 29 درصد است. به‌نظر می‌‌رسد کاهش بارندگی در دوره‌‌های آتی باعث کاهش پوشش گیاهی شده و به‌‍خصوص در اواخر تابستان و اوایل پاییز و با ذوب برف‌‌های باقی مانده در ارتفاعات به‌دلیل افزایش دما، میزان رواناب تولید شده افزایش می‌‌یابد که این امر باعث افزایش رسوب تولید شده در حوضه خواهد شد.

Tomohiro Tanaka, Asuka Koga, Muneta Yokomatsu

Abstract Integrated flood risk management based on urban policies remains challenging compared with infrastructure due to the unclear risk‐reduction effects over time. To consider heterogeneity in social responses to urban planning measures, a previous study developed an agent‐based household relocation model under flood risk (AHR‐FLOOD) by combining flood‐inundation and agent‐based relocation models. However, accurate modelling of relocation incentives remains challenging. This study aimed to improve AHR‐FLOOD by introducing spatial amenities based on transportation convenience and reflecting their impact on the decision‐making processes of agents to analyze the development of different flood risk areas. AHR‐FLOOD considering access to public transportation reproduced the spatial characteristics of the actual population and housing prices. The development of low‐risk areas reduced flood exposure and resulting flood damage. However, this effect was less clear for low‐income individuals, but the development of low‐amenity areas had the potential to induce low‐income population to move to safe areas. Chain migration was observed as a long‐term effect of the spatial amenity policy. This study presents insights into the effect of transportation policies on flood safety for long‐term spatial distance management in an agent‐based approach with the rigorous modelling and validation of local amenity impact on household relocation choices.

Shaofeng Yang, Yoshiki Ogawa, Koji Ikeuchi et al.

Abstract In the event of a flood, affected firms will experience production stoppages, resulting in supply chain (SC) disruptions and indirect economic damage to firms even outside the affected area. To mitigate the economic damage, it is essential for each firm in the entire SC to acquire a behavioural strategy in line with its recovery status. To achieve optimal behavioural strategies for individual firms in the recovery process, we present a learning framework using multi‐agent simulation and deep reinforcement learning, which considers dynamically changing factors such as the flooding depth of buildings and roads, SC, labour and capital. The agents use reinforcement learning to make decisions about the dynamically changing environment and establish optimal action strategies during the recovery process. The model is trained using inundation simulation data from the Arakawa River located in Tokyo and inter‐firm transaction data in Japan. The results show that the learned model can acquire behavioural strategies in the recovery process on a firm‐by‐firm basis, and to identify industries and regions with high economic damage. The results of this study can contribute to the development of recovery plans that consider the early recovery of SCs during floods.

Ricardo A. Bocanegra, Félix Francés

Abstract Floods negatively affect roads, vehicles and transport systems in general. The impact on these systems leads to a cascasing effect with significant repercussions. Due to this, the evaluation of the instability risk to which the vehicles are subjected in stream crossing is necessary for the integral management of floods. A methodology was herein developed that allows instability risks due to floods to be estimated for vehicles driving through stream crossings, which may correspond to fords, vented fords or bridges. Risk was calculated by combining hazard and vulnerability. To determine hazard, a stability function of partially submerged vehicles, the geometric characteristics of vehicles, the hydrodynamic characteristics of floods (water depths and velocities) and the probability of them occurring were employed. Vulnerability was determined by combining exposure and susceptibility, which are respectively established with the exposure and damage function. To determine exposure, a limit water depth to interrupt the traffic of vehicles through the flooded area was considered. The developed methodology was applied to the Godelleta municipality (Spain), and found that roughly one quarter of the stream crossings in this study area presented a relatively high vehicle instability risk due to floods because it exceeded 0.2 vehicles/year.

Christina W. Tsai, Ting‐Gu Yeh, Yaowen Hsu et al.

Abstract Reservoir sustainability is strongly impacted by the reservoir sedimentation processes. Most of the substantial sedimentation processes occur in non‐stationary flows such as in the case of flash floods, surges and tidal waves. However, a stationary probability assumption is normally adopted to reduce mathematical model complexity. This work develops a non‐stationary Gambler's ruin model using the Monte‐Carlo simulation method. Daily water‐level data for the Xia‐Yun station are used to predict the effective risk that the maximum capacity of the water treatment plant in the Shihmen Reservoir is reached. This non‐stationary model yields fairly accurate probabilities of sedimentation by the transitional probability of a reservoir reaching different levels of turbidity, and the average time to reach a designated reservoir maximum handling turbidity. The extended capacity of the proposed model demonstrates the major particle processes during non‐stationary flows. Such analytical results offer water resources agency to scientifically evaluate the dredging/remediation strategies with the existing reservoirs. Transport capacities of rivers and streams, and the potential consequences of flood risks in response to reservoir sedimentation can then be comprehensively estimated in order to allow effective contingency planning for public safety.

Marlies H. Barendrecht, Simon McCarthy, Alberto Viglione

Abstract There has been a move towards a more integrated approach to flood risk management, which includes a stronger focus on property level measures. However, in England the uptake of these measures remains low. Flood experience has been found to influence preparedness (i.e., the uptake of measures), but even experience does not always result in an increase in preparedness. We investigate the variations in the relationship between experience and preparedness for the regions of England as defined by the Environment Agency. Analysis of survey data collected by the Environment Agency among the at risk population between 1997 and 2004 was undertaken to determine the differences between the seven regions. We find that in the South West, Southern and Anglian regions increases in preparedness with increasing experience are higher compared to other regions. In the Thames, Midlands and North West regions the preparedness increases less with increasing experience. We explore the influence of other factors influencing flood mitigation behaviour that have been previously found in the literature and find that the differences between regions are correlated with the severity of experienced flooding and whether English is the first language of the respondents.

Giovanni Musolino, Reza Ahmadian, Junqiang Xia et al.

Abstract Extreme flood events are becoming more frequent and challenging due to climate change. Key objectives of this study are to evaluate different criteria used in assessing the hazard to people during flood events and, once determined, the most suitable method is then used to assess the hazard and the safest route(s) for evacuation during a flood event and for a particular case study. The results of the application of two criteria are analysed in terms of the flood hazard assessment with the two criteria being based on a widely used empirical approach and a mechanics based approach. Both criteria are used to assess the flood hazard to people during an extreme flash flood, which occurred on 16th August 2004 in Boscastle (UK). Results obtained for this study have highlighted that the mechanics based criteria are preferable in identifying the ideal escape routes, when considering the flood characteristics and the corresponding response of a human body. The main novelty of this study lies in linking the flood hazard rating with the human body characteristics, when determining the safest route and with a revised formula being developed, which includes the effects of ground slope in the application to a real case study.