Table of Contents

إن دراسة ووصف الملامح المادية لسطح الأرض عنصر أساسي في علم الهيدرولوجيا والفيضانات، ويشمل كل شيء من ارتفاع الجبال إلى ضخامة قنوات الأنهار، ومنحدرات التلال، ومواقف الوديان المعاصرة، ويبحث فهم كيفية توجيه هذه السمات وجمعها وتسريعها في البيئة الطبيعية، ويبحث في بيئة مائية متطورة، ويخفف من حدة المخاطر التي تنجم عن التقلبات في جميع أنحاء العالم.

How Topography Influences Flooding Dynamics

ومن الطبيعي أن تتدفق المياه إلى أسفل، بعد أن تجتاز أقل المقاومة، مما يجعل الطبقات الجغرافية مُحدداً رئيسياً في سلوك الفيضانات، ويملي شكل الأرض حيث تتراكم المياه، ومدى سرعة تحركها، وما إذا كانت تُغنى نظم الصرف المحلية، وتجمع عدة عوامل طبوغرافية بين التأثير على الفيضانات:

الارتفاع وقابلية الازدهار

فالارتفاع هو أحد أكثر التنبؤات غير الملائمة لمخاطر الفيضانات، حيث أن المناطق المنخفضة مثل السهول الساحلية، ووادي الأنهار، وأرضية الأحواض، تكون ضعيفة بطبيعتها لأن الجاذبية تتجه نحو هذه الكساد، فخلال هطول الأمطار الغزيرة أو بطيخة الثلج السريعة، فإن هذه المناطق نادرا ما تصبح مناطق جمع طبيعية، تنمو بسرعة تدفق المياه نحو الفيضان.

وفي المناطق الساحلية، يحدد الارتفاع بالمقارنة بمستوى البحر أيضاً الضعف إزاء ارتفاع عواصف المياه وارتفاع مستوى سطح البحر، بل إن الاختلافات الطفيفة في الارتفاع يمكن أن تعني الفرق بين العزل والأرض الآمنة أثناء الأحداث الجوية البالغة الشدة.

Slope Gradient and Runoff Velocity

إن التدرج المائي - الذي يمتد من سطح الأرض - يؤثر تأثيرا مباشرا على سرعة وحجم المياه السطحية، ففي المنحدرات النبيلة )٠-٢ في المائة(، تميل المياه إلى التسلل إلى التربة أو البركة مؤقتا، مما قد يؤدي إلى فيضان واسع النطاق ولكن سطحي، وكثيرا ما تتسبب هذه المياه المخففة البطيئة في انقطاع التربة لمدة طويلة، مما يؤثر على الزراعة والهياكل الأساسية.

وعلى النقيض من ذلك، فإن سقوط الأمطار في منحدرات شديدة (أكثر من 15 في المائة) يتحول بسرعة إلى قوارب متمركزة، وقنوات ملتوية، ويكسب طاقة حركية، مما يعجل بزوغ الفيضانات اللامعة التي يمكن أن ترتفع وتتراجع في غضون دقائق، ويترك وقتاً ضئيلاً للإنذار أو الإجلاء، وترتفع فيها التلال الحضرية بشكل خاص إلى الفيضانات الوعية بسبب ارتفاع سطح الماء الخافت بسرعة.

آثار الإشعاعات الآجلة والشمسية

وينعكس اتجاه المنحدر على الجانب المتخلف الذي يتجه المنحدر إلى منحدرات صغيرة تؤثر على حركية التربة وديناميات الصهر الجليدي، وفي المناخات المتقلبة، تحصل المنحدرات الجنوبية على ضوء الشمس المباشر، وتشجع التبخر وتخفض رطوبة التربة، ولا تزال المنحدرات الشمالية أكثر برودة وتحافظ على الرطوبة الأطول، مما يزيد من تشبع التربة ويعزز احتمالات حدوث الفيضانات أثناء فترة الرعي.

كما يؤثر المنظور على توقيت ومعدل صهر الثلج، فعلى سبيل المثال، قد تحافظ المنحدرات من الشمال على حقائب الثلج لمدة أطول، مما يؤدي إلى حدوث فيضان الربيع متأخر ولكنه أكثر حدة أحيانا عندما يذوب الثلج بسرعة في ظل ظروف الاحترار المقترنة بنهب الأمطار.

أهم أنواع الحيوانات البرية التي تُعرض للزهور

فبعد المنحدر العام والارتقاء، تخلق أشكالا محددة من الأراضي أنماطاً من الفيضانات والمخاطر ذات الطابع الخاص، إذ إن إدراك هذه السمات يساعد المخططين على التنبؤ بالمناطق المعرضة للفيضانات ووضع تدابير ملائمة للتخفيف من آثارها.

الوادي، الحوض، والاكتئاب

فالوادي تعمل كممرات صرف طبيعية حيث تتجمع المياه من التلال المحيطة إلى المجاري والأنهار، وتميل النارو والوادي ذات الجانب العميق (التي غالبا ما تكون على شكل فائق) إلى أن تشهد ارتفاعا سريعا في مستوى المياه خلال أحداث العواصف، مما يؤدي إلى حدوث فيضان سريع ومدمر، وقد تسبب هذه الفيضانات المفاجئة أضرارا جسيمة في البنية التحتية وتطرح مخاطر كبيرة على الحياة بسبب انفجارها المفاجئ.

وعلى النقيض من ذلك، فإن الوديان الشقيقة (الوحيدة أو المزروعة) تسمح لمياه الفيضانات بالانتشار ببطء على المناطق الكبيرة، مما يقلل سرعة تدفق المياه، ولكنه قد يسبب تهجيرا واسعا، وهذه المناطق تدعم النظم الإيكولوجية للأراضي الرطبة التي يمكنها تخزين مياه الفيضانات مؤقتا، وذلك كعناصر طبيعية.

كما أن أحواض الأنهار - التي لا توجد فيها أحواض مائية سطحية - يمكن أن تتراكم لفترات طويلة، وتشكل البحيرات المؤقتة أو الأراضي الرطبة، وتجمع السواحل والثقوب المغرقة والاكتئاب الكارثي أيضاً مياهاً، وقد تتحول إلى بركات نصفية أثناء التهطال الشديد، وعندما تصبح هذه السمات مشبعة أو مغشوة، يمكن أن تحدث الفيضانات المحلية أحياناً مع القليل من الإنذار.

الفيضانات: ممر الطبيعة

فالبنات الأرضية مسطحة، ومناطق منخفضة التلال مجاورة للأنهار والمجاري التي تستوعب بطبيعتها مياه الفيضانات وتبطيءها أثناء أحداث التصريف المرتفعة، ومن خلال تفريق الطاقة وتخزين المياه الزائدة، تقلل الفيضانات من تدفق الذروة إلى أسفل النهر وتسهم في إعادة تغذية المياه الجوفية، وكثيرا ما تدعم مشاعل الفيضانات الصحية الموائل المتنوعة وتوفر خدمات النظم الإيكولوجية مثل تنقية المياه ورسم الرواسب.

غير أن التنمية في حالة الفيضانات - مثل المنازل والأعمال التجارية والهياكل الأساسية - تقلل من قدرتها على تخزين المياه، وتزيد من الأضرار التي تلحق بالفيضانات، وكثيرا ما ينطوي التعدي الحضري على ملء أو تأجير فيضانات، مما يمكن أن يزيد من ذروت الفيضانات ويعرض المجتمعات المحلية لخطر أكبر، فمفهوم فيضان الـ 100 سنة، الذي يعرف بأنه المنطقة التي لديها فرصة سنوية للفيضانات، هو أمر أساسي في برامج التأمين على الفيضانات.

خصائص المياه والتأقلم الطيّب

ومستجمع مياه أو حوض استنزاف هو المنطقة البرية التي تجمع التهطال وتوصله إلى منفذ مشترك مثل فم النهر أو الخزان، ويحدّد حجم وشكل و كثافة تصريف مياه مستجمعات المياه مدى سرعة تحول الأمطار إلى تدفق مياه المجاري والفيضانات.

وتميل مستجمعات المياه الطويلة والضيقة إلى أن تنتج أبطأ، وطول فترات ذروة الفيضانات، مع تزايد اكتظاظ المياه تدريجيا، وعلى النقيض من ذلك، تركز مستجمعات المياه الدائرية على سرعة الركض، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات الفيضانات الحادة، وهشاشة التربة، وغطاء الغطاء النباتي، واستخدام الأراضي بدرجة أكبر في معدلات التسلل وحجم الارتداد.

وتحضر مستجمعات المياه - مع مساحات واسعة النطاق غير مرئية مثل الطرق والأسطح وقوافل السيارات - وتستغرق وقتاً طويلاً في الحد الأقصى من المياه، مما يسهم في ظروف الفيضانات الوشيكة، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للهياكل الأساسية لتصريف مياه الأمطار أن تشق المياه بسرعة إلى المجاري والأنهار، مما يزيد من مخاطر الفيضانات في أسفل المجرى.

التضاريس الساحلية والاصدار

ويتأثر الفيضانات الساحلية الناجمة عن موجة العواصف تأثرا شديدا بقياس المياه القريبة من الشاطئ (تضاريس المياه الجوفية) وشكل الشواطئ، وتسمح المنحدرات البحرية النبيلة بتفشي العواصف وتخترق الأراضي الداخلية، مما يتسبب في الفيضانات الواسعة، وتميل المنحدرات الساحلية والخطوط الساحلية الصخرية إلى تآكل طاقة الموجات، مما يقلل من التغلغل.

ويمكن للطلاب والمزارع والخليات أن يضخموا ويزيدوا من ارتفاعات العواصف، ويزيد ارتفاعات الفيضانات فوق مستويات المحيطات المفتوحة، وتعاني الجزر ذات الحاجز المنخفض، والمارشات الساحلية، والسهول الدلتية، بشكل خاص من الفيضانات والتحات المتصلين بالطيف، ومن الأمثلة البارزة على ذلك موجات العواصف المدمرة التي حدثت خلال إعصار كاترينا (2005)، وسطح الخليج الأعلى (2012)، وها هارفي (2017).

التعديلات البشرية: تغيير التضاريس والمخاطر المتعلقة بالفيضانات

وقد أعادت الأنشطة البشرية تشكيل الطبوغرافية الطبيعية بطرق كثيرا ما تؤدي إلى تفاقم الفيضانات، ويمكن أن تكون هذه التعديلات مقصودة، مثل الهياكل الأساسية لمراقبة الفيضانات، أو غير مقصودة، مثل التفشي الحضري وتدهور الأراضي.

التوسع الحضري والسطحي

ومع توسع المدن، فإن التلال الطبيعية تصنف في الشقة، وتستبدل النباتات بالمباني والطرق وقوف السيارات وغيرها من السطحات غير المزروعة، وتمنع هذه الأسطح من تسرب التربة، وتزيد أحجام الجرعات بمقدار مرتين إلى خمس مرات مقارنة بظروف ما قبل التنمية، وتتحول شبكات تصريف مياه الأمطار والقنوات والغطاءات إلى مجرى أسرع، وتنتقل بسرعة إلى المياه.

ونتيجة لذلك، تزايد تواتر وشدة الفيضانات السريعة في المناطق الحضرية، لا سيما في الأحياء المنخفضة التي كثيرا ما تكون مبنية على الأراضي الرطبة أو الفيضانات السابقة، وتواجه هذه المجتمعات مخاطر الفيضانات المزمنة والأضرار الباهظة التكلفة، مضافا إليها عدم كفاية القدرة على تصريف المياه والهياكل الأساسية الناشئة.

السدود والسدود والقناة النهرية

وتُعدل السدود والأنهار لمكافحة الفيضانات وحماية المجتمعات المحلية، غير أنها تغير كثيراً الطبوغرافية الطبيعية والهيدرولوجيا، وتقتصر على الأنهار الضيقة، وتزيد سرعة تدفق المياه وترفع مستوياتها في أعلى المجرى، وإذا ما أُجريت عملية سطوانات أو خروقات، فإن الإفراج المفاجئ عن المياه المخزنة يمكن أن يتسبب في حدوث فيضان مفجع في أسفل المجرى.

السدود تقلل من ذروة الفيضانات في أسفل النهر عن طريق تخزين الرواسب، ولكنها أيضاً تُخيط الرواسب التي من الطبيعي أن تُعيد فيضان القوارض والدلتا، ويمكن أن يؤدي هذا التجويع الرسوبي إلى التخريب وزيادة خطر الفيضانات بمرور الوقت.

وتزيد من حدة الانفاق - تضييق وتعميق قنوات الأنهار - حركة المياه خارج المنطقة، مما يقلل من الفيضانات المحلية، ولكنه ينقل مشاكل الفيضانات إلى أسفل المجرى، وتظهر هذه التدخلات أن التضاريس ذات دينامية ويمكن أن تتأثر تأثراً شديداً بالأنشطة البشرية، التي كثيراً ما تكون لها عواقب غير مقصودة على خطر الفيضانات.

الزراعة الزراعية

وقد أدت الممارسات الزراعية مثل تصريف مياه البلاط، والمستوى الميداني، وإزالة معدلات النبات الطبيعي إلى زيادة معدلات المياه وخفض المياه المزروعة بالمناظر الطبيعية، وفي دلتا نهرية مسطحة وخصبة مثل دلتا ميسيسيبي في الولايات المتحدة أو في وادي بو في إيطاليا، إلى حدوث انخفاض كبير في الأراضي، وإلى انخفاض ارتفاع سطح الأرض، وزيادة التعرض للفيضانات وتدفقات العواصف.

وهذه التعديلات، مع تحسين غلة المحاصيل في الأجل القصير، لها آثار طويلة الأجل على أخطار الفيضانات وعلى صحة النظم الإيكولوجية، مع التشديد على الحاجة إلى ممارسات مستدامة لإدارة الأراضي.

التسلسل في إدمان الفيضانات، رسم الخرائط، الإنذار المبكر

والبيانات الطبوغرافية الدقيقة هي حجر الأساس للتنبؤات الحديثة بالفيضانات، وتقييم المخاطر، والتأهب لحالات الطوارئ.

LiDAR and High-Resolution Elevation Models

وتنتج تكنولوجيا الكشف عن النور والارتحال، التي تنشر عن طريق الطائرات أو الطائرات بدون طيار، نماذج رقمية للارتقاء بالمقياس الفرعي، وتكشف هذه النماذج العالية الاستبانة عن الاكتئاب في مجال التحلل الجزئي، والأعراف، وتاج الطرق، وملامح الصرف التي تؤثر على كيفية تحرك مياه الفيضانات وتراكمها.

وتسمح خرائط الفيضانات القائمة على الديدار بتفصيل مناطق الخطر، وتخطيط الهياكل الأساسية، واستراتيجيات الاستجابة لحالات الطوارئ أكثر دقة بكثير من الخرائط التقليدية للمخروط، فعلى سبيل المثال، يستخدم المخططون الحضريون بيانات ليدار لتحديد مواقع الفيضان الساخنة، وتوجيه الاستثمارات في إدارة مياه العواصف.

خرائط معدل التأمين على الفيضانات

وفي الولايات المتحدة، تنشر الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ خرائط أسعار تأمينات الفيضانات التي تحدد المناطق الخطرة الخاصة استنادا إلى الطبوغرافية والهيدرولوجيا وبيانات الفيضانات التاريخية، وتسترشد هذه الخرائط بمتطلبات التأمين على الفيضانات، ومدونات البناء، وسياسات استخدام الأراضي.

غير أن عمليات إطلاق النار يمكن أن تصبح قديمة أو تفتقر إلى القرار الذي يرمي إلى استخلاص العنايات الطبوغرافية المحلية، ولا سيما في المناظر السريعة التطور أو المتغيرة، ونتيجة لذلك، تكمل مجتمعات كثيرة عمليات إطلاق النار ببيانات ذات استبانة أعلى، والنماذج المحلية لتحسين تقييمات المخاطر، وزيارة خرائط الفيضانات والمعلومات المستكملة FEMA ' s Flood Map Service Center.]

النموذج الافتراضي للفيضانات باستخدام البيانات الطبوغرافية

وتجمع نظم الإنذار المسبق بالفيضانات بين بيانات الأمطار الرادارية في الوقت الحقيقي والنماذج الطبوغرافية المفصلة لتحفيز التقدم في الفيضانات مع ظهور العواصف، وتعمل الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي على وضع نموذج وطني للمياه، يدمج بيانات الارتفاع العالية الاستبانة للتنبؤ بتدفقات المياه والفيضانات عبر ملايين الأميال النهرية.

وتوفر هذه القدرة على وضع النماذج في الوقت الحقيقي وقتاً رائداً حاسماً لمديري الطوارئ وللجمهور، مما يتيح عمليات الإجلاء في الوقت المناسب ونشر الموارد، ويمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات في ] مركز المياه الوطني التابع للرابطة .

مجموعات البيانات العالمية وأدوات رسم الخرائط المفتوحة

وتوفر مجموعات بيانات الارتفاع العالمية، مثل برنامج الولايات المتحدة للارتقاء بالأشعة الجيولوجية (USGS) 3D Elevation Program (3DEP) وبعثة رصد الرادار لأصول المكوك التابعة لوكالة ناسا، بيانات أساسية لتحليل مخاطر الفيضانات في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك المناطق التي تعاني من فقر البيانات.

:: استخدام أدوات ومشاريع المصادر المفتوحة، مثل تلك التي وضعتها الجامعات والمنظمات الدولية، لحشد مجموعات البيانات هذه من أجل وضع خرائط مخاطر الفيضانات، ودعم الاستجابة للكوارث، وتحسين قدرة المجتمعات المحلية على التكيف على الصعيد العالمي.

استراتيجيات إدارة الفيضانات التي استُخدمت في الطبقات الجغرافية

ففهم الطبوغرافية يتيح للمخططين والمهندسين التحرك إلى أبعد من الاستجابات التفاعلية للفيضانات، واعتماد استراتيجيات استباقية ومتكاملة تعمل مع المناظر الطبيعية.

تخطيط التزود واستخدام الأراضي استنادا إلى التضاريس

ويتمثل أكثر التدابير فعالية لتخفيف حدة الفيضانات في تجنب البناء في المناطق الشديدة الخطورة، حيث تتيح رسم الخرائط الطبوغرافية التفصيلية للحكومات تحديد المناطق المعرضة للفيضانات باعتبارها أماكن مفتوحة أو حدائق أو أراض رطبة بدلا من التنمية السكنية أو التجارية، وتستلزم عادة زيادة بناء جديد فوق ارتفاع مستوى الفيضانات الأساسية، وهو ارتفاع مستمد من النماذج الطبوغرافية والهيدروليكية مجتمعة.

ونفذت بعض المجتمعات المحلية الساحلية " تسهيلات كهربية " مبتكرة تسمح بتراجع خط الساحل الطبيعي استجابة لارتفاع مستوى سطح البحر، والحفاظ على العوازل الطبيعية، والحد من التعرض للفيضانات في المستقبل.

البنية التحتية الخضراء وتعزيز تخزين المياه الطبيعية

إن إعادة الطبوغرافيا الطبيعية ونقلها إلى مهاجرها نهج يزداد شعبية لإدارة الفيضانات، إذ أن بناء الأراضي الرطبة والحدائق المطرية والنزوح الأحيائي والرصفات القابلة للدم، يساعد على التباطؤ والانتشار والتسلل، وهذه النظم أكثر فعالية عندما يتم تحديدها على التضاريس المسطحة أو على طول خطوط المخروط الطبيعية، مما يسمح باستيلاء المياه قبل أن تركز على المجاري.

كما أن إعادة ربط الأنهار بفيضاناتها - من خلال النكسات الجذعية، أو استعادة قنابل الفيضانات، أو إزالة الجف - تولد قدرة واسعة على تخزين المياه تقلل من ذروتها وتخفف من الفيضانات في أسفل النهر، وهذه الحلول القائمة على الطبيعة توفر أيضاً منافع مشتركة مثل خلق الموائل، وتحسين نوعية المياه، وعزل الكربون.

أعمال التأجير والاستمرار في الزراعة في الأراضي الزراعية

وفي المناطق الزراعية التلالية، تحول التضاريس المنحدرات الشديدة إلى خطوات مستوية تحافظ على المياه والتربة، وتخفض من التحات والهروب، وتستمر الزراعة على طول مواقد الارتفاع بدلا من أن تخفض من المنحدرات وتخفف من التآكل وتبطأ سرعة الركض، وهذه التقنيات القديمة والفعالة من حيث التكلفة لا تزال حاسمة بالنسبة لتخفيف الفيضانات والجفاف، ولا سيما في البلدان النامية التي قد تفتقر فيها الهياكل الأساسية الحديثة.

نظم الإنذار المبكر والتخطيط للإخلاء

وتؤثر الطبقات الأرضية على طرق الإجلاء، ومواقع المأوى، ولوجستيات الاستجابة لحالات الطوارئ، إذ إن تحديد الطرق المنخفضة الارتفاع المعرضة للفيضانات يتيح للمسؤولين أن يغلقوا أو يعززوا هذه الطرق بصورة استباقية خلال العواصف، بينما تكفل الطرق السريعة والملاجئ الملاذ الآمن.

وتواجه المجتمعات المحلية القريبة من الوديان العميقة فيضانات سريعة يمكن أن تصل في غضون دقائق من سقوط الأمطار المكثفة، وتنظم الإنذار المبكر التي تتضمن قياسات الأمطار في أعلى المجرى، ومستشعرات الاستقرار في المنحدرات، والنماذج الطبوغرافية توفر وقتاً رئيسياً للإجلاء.() وتصدر [(FLT:0]) خدمات الطقس الوطنية حالات الإنذار بالفيضانات الوعية استناداً إلى احتمالات سقوط الأمطار الطوبوغرافية، مع تقديم تقديرات تساعد على تحقيق سقوط الأمطار الرادار.

الاستنتاج: التألق كعامل رئيسي لمخاطر الفيضانات

فالتضاريس ليست مجرد خلفية للفيضانات - بل هي المديرة النشطة لرحلة المياه عبر المشهد، وكل مخروط، ومنحدر، وتغير في الارتفاع، تشكل سرعة وعمق ومدة مياه الفيضانات، ويمكن للتعديلات البشرية إما أن تضخم أو تخفف هذه الضوابط الطبيعية، ولكن الأساس هو أن الشكل المادي للأرض يظل هو المخطط لمخاطر الفيضانات.

إن التقدم المحرز في الاستشعار عن بعد، ورسم الخرائط ذات الاستبانة العالية، والنماذج الهيدرولوجية، يتيح للمجتمعات المحلية الآن فهم مخاطر الفيضانات وتوقعها بتفصيل غير مسبوق، وإدماج هذه المعارف في تخطيط استخدام الأراضي، وتصميم الهياكل الأساسية، وإدارة الطوارئ، أمر أساسي لبناء القدرة على التكيف في عالم يواجه مخاطر متزايدة في الفيضانات بسبب تغير المناخ والتحضر.