دور السدود والألياف في مراقبة الفيضانات: الدروس المستفادة من حوض نهر كولورادو

Thetorical Context: Why the Colorado River Needed Taming

وكان نهر كولورادو، قبل بناء مشاريعه الضخمة في مجال البنية التحتية، واحداً من أكثر الأنهار تدميراً وهدماً في أمريكا الشمالية، حيث تحطمت هذه الزراعة من جبال الروك، عبر مناطق متنوعة، حيث كانت تحمل صهر الثلج الربيعي الذي يمكن أن يمتد إلى نهر ممزق إلى درجة كبيرة من الرذاذ، وقد نقلت هذه الفيضانات ملايين الأطنان من الرواسب سنوياً، وأعادت تشكيل قناة الأنهار السفلى بين عشية.

وقد تكيف المستوطنون المبكرون والسكان الأصليون منذ وقت طويل مع إيقاعات النهر، ولكن التوسع الحضري السريع والتنمية الزراعية في القرنين التاسع عشر والعشرين يتطلبان تدابير أكثر استدامة لمكافحة الفيضانات، وقد أدى الفيضان غير المتوقع إلى تعريض الهياكل الأساسية والأراضي الزراعية والمجتمعات المحلية للخطر، وأصبحت الحاجة إلى تسخير هذه المياه الفيضانية وتنظيمها قوة دافعة وراء بعض أكثر مشاريع إدارة المياه طموحا في تاريخ الولايات المتحدة.

وقد تبلورت الفيضانات المأساوية التي وقعت بين عامي ١٩٠٥ و ١٩٠٧ هذه الحاجة الملحة، فتسببت الأمطار الشتوية الثقيلة في حرق نهر كولورادو لقطع قناة للري بالقرب من يومة أريزونا، مما أدى إلى تحويل كامل تدفق النهر إلى سولتون سينك، وقد حفر النهر طريقا جديدا عبر الصحراء، مما أدى إلى إنشاء بحر سالتون والهياكل الأساسية المدمرة، بما في ذلك خط السك الحديدي الجنوبي.

واستجابة لذلك، شرع واضعو السياسات في سلسلة من الاتفاقات التأسيسية والقوانين التشريعية، ولا سيما اتفاق نهر كولورادو لعام 1922 وقانون مشروع بولدر كانيون لعام 1928، مما مهد الطريق لبناء سد هوفر، وهو حجر أساسي في تذوق النهر وإنشاء إطار شامل لمراقبة الفيضانات وتوفير المياه لجنوب غرب البلاد.

Dams as Primary Flood Defense: The Role of Hoover and Glen Canyon

كيف تُحدث السدود تدفقاً زهيدة

وتعمل السدود أساساً عن طريق استخلاص الرواسب من التهطال الشديد وحوادث صهر الثلج، وتخزين المياه الزائدة في الخزانات، وإطلاقها بطريقة خاضعة للرقابة يمكن أن تستوعبها قنوات المجرى المائي بأمان، وتمنع هذه اللائحة الفيضانات المفاجئة والمدمرة وتضمن إمدادات المياه الموثوق بها، وفي حوض نهر كولورادو، يستوعب نظام السد تدفقات الفيضانات التي تنجم عن وصوله إلى الولايات العليا.

وبدون هذا النظام، ستواجه المراكز الحضرية مثل لاس فيغاس، وفينيكس، ولوس أنجلوس فيضانات متكررة، كما ستتعرض الإنتاجية الزراعية للمناطق مثل الوادي الامبراطوري لخطر شديد، كما أن السدود تخفف من نقل الرواسب، وتوليد الطاقة الكهرمائية، وفرص الترفيه، وإن كانت هذه الفوائد تأتي مع المبادلات البيئية.

سد هوفر: محور النظام

وقد تم بناء سد هوفر في عام 1936 أساساً لمراقبة الفيضانات وتخزين المياه وتوليد الطاقة الكهرمائية، وتغليب خزانه، بحيرة ميد، قدرة مكرّسة لتخزين مراقبة الفيضانات تبلغ 1.5 مليون هكتار، وخلال سنوات من ارتفاع الجرعة، يعمل هذا الحجم كمياه فيضان عازلة، تغطّي على المجتمعات المحلية والهياكل الأساسية في المجرى.

ويعمل مكتب الاستخلاص على سد هوفر مع إيلاء اهتمام دقيق للبيانات الهيدرولوجية، بما في ذلك مستويات علب الثلج، والتنبؤات بالهيدروج، وتدفقات الأنهار، وباستخدام نظم الرصد المتقدمة والنماذج التنبؤية، يقوم المشغلون بتعديل الإطلاقات للحفاظ على مستويات المستودعات التي تحقق الحد الأمثل من ضبط الفيضانات في الوقت الذي تلبي فيه إمدادات المياه والطلبات على الطاقة، مما يحول الهيدروغرافيا المتقلبة تاريخيا إلى تدفق ثابت يمكن التنبؤ به، ويحمي الملايين من السكان والمليارات من الدولارات.

سد غلين كانيون: تنظيم وتعقب الرواسب

وقد أقيمت قرابة 200 1 ميل في أعلى المجرى، ودام غلين كانيون يكمل سد هوفر بتحكمه في تدفقات حوض الأعالي، حيث أنشئت في الستينات، ومستودعات بحيرة باول بوصفها الحاجز الرئيسي لتدفقات من ثلاثيات مثل نهري غرين وسان خوان، وفي حين أن أهدافها الرئيسية تشمل تخزين المياه والطاقة الكهرمائية، فإن غلين كانيون دام يؤدي أيضا دورا حاسما في تخفيف مخاطر الفيضانات.

غير أن سد غلين كانيون قد أحدث عواقب إيكولوجية هامة، حيث يُضخ ما يقرب من 90 إلى 95 في المائة من الرواسب التي كانت تنقل سابقاً في أسفل النهر، وهذا الرواسب حيوي للحفاظ على علم الأرض، لا سيما في كانيون الكبير، حيث توفر الموائل الرملية موئلاً حيوياً للأسماك والطيور المحبة، وتوفر مواقع للتخييم الترفيهي، وقد أدى تجويع الرسوبي الناجم عن تغير الرمل إلى تآكل التنوع البيولوجي.

واستجابة لذلك، نفذ مكتب الاستصلاح عمليات إطلاقات فيضانات خاضعة للرقابة التجريبية مصممة لتقليل نبضات الفيضانات الطبيعية، وتهدف هذه الإطلاقات إلى إعادة توزيع الرواسب التي تودعها ثلاثيات البيوت وإعادة بناء الرافعات الرملية، ومع أن هذه الجهود قد أسفرت عن تحسينات محلية، فإنها تؤكد صعوبة تكرار العمليات الطبيعية في نظام نهري محكم الإدارة.

Levees as Secondary Containment: The Yuma System and Beyond

حماية آل (فلودبلين)

وفي حين أن السدود تعمل كهيكل أساسي لمراقبة الفيضانات، توفر الليفيات الحماية المحلية الأساسية عن طريق احتواء تدفقات الأنهار داخل قنوات معينة أثناء أحداث الفيضانات، ويقف نظام يوما ليفي في جنوب غرب أريزونا على أنه أكثر شبكة ليفي اتساعا في حوض نهر كولورادو، ويحمي مدينة يوما والأراضي الزراعية المحيطة بها، التي تعد من بين أكثر الشبكات إنتاجية في الولايات المتحدة.

إن موقف يوما من تأجيج نهري كولورادو وجيلا يعر ِّضه لمخاطر الفيضانات المتزايدة، فالأيام التي تُفرض هنا أساساً على ضفاف الأرض - تُصمم لتحمل الأحداث ذات التدفق الكبير، ومنع تدفق الأنهار إلى المناطق الحضرية والمناطق المزروعة، وتشتمل على اعتبارات تتعلق بمراقبة النباتات، واستقرار المنحدرات، ومقاومة التحات، ومع ذلك فإنها تتطلب صيانة مستمرة لكي تظل فعالة.

١٩٨٣ الفيضانات وخصائص ليفيس

وقد كشفت حادثة الفيضانات التي وقعت في عام ١٩٨٣ عن مواطن ضعف خطيرة في نظام مراقبة الفيضانات في الحوض، فبعد أن كانت هناك حقيبة ثلج ثقيلة غير عادية في جزر الروك وسلسلة من العواصف التي كانت سائدة في أواخر الموسم، اضطر مشغلي سد غلين كانيون إلى إطلاق كميات غير مسبوقة من المياه، وتجاوزت هذه الإطلاقات القدرة على تحمل القنوات المتدفقة، مما أدى إلى تجاوز الحدود وتآكل شديد في الأحواض.

وتجاوزت الأضرار 100 مليون دولار وأبرزت عدة مسائل: فالقواعد التنفيذية لإطلاق السدود غير مرنة بالقدر الكافي لمعالجة الهيدرولوجيا الشديدة، ولم يتم بناء أو الحفاظ على الكثير من الليف لتحمل هذه التدفقات المرتفعة، وقد أدى هذا الحدث إلى استعراضات واسعة النطاق لسياسات مكافحة الفيضانات ومعايير الهياكل الأساسية، مع التأكيد على ضرورة الإدارة التكييفية وتحسين الحماية الهيكلية.

صيانة الهياكل الأساسية والمعايير الحديثة

وتطالب نظم الغطاء الحرفي باستمرار الصيانة لمعالجة اللبس الطبيعي وأوجه الضعف، إذ يمكن لمصانع مثل نمو الغطاء النباتي، وحرق الحيوانات، والنسيج أن تتدهور من نزاهة الضفاف، مما يزيد من خطر الفشل، ففي عام 2011، قامت الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ بإلغاء اعتماد أجزاء من نظام يوما ليفي، متذرعة بعدم الامتثال للمعايير الهندسية المعاصرة لحماية الفيضانات لمدة 100 سنة.

وكان لهذا إلغاء الاعتماد عواقب هامة، منها التأمين الإلزامي على الفيضانات للمالكين المحليين وحفز حملة متعددة ملايين الدولارات بقيادة فيلق المهندسين التابع للجيش الأمريكي من أجل إصلاح وتعزيز الجرافات، وتؤكد هذه الحلقة أن الليفيس ليست حلولا ثابتة؛ وهي تتطلب استثمارات مستمرة ورصدا وتحسينا لتوفير حماية موثوقة من مخاطر الفيضانات الناشئة.

التكاليف البيئية والإيكولوجية لمراقبة الفيضانات

"الزعيم الضائع" "و"الدلال الربياني"

وفي حين أن السدود والليوف قد قلصت بدرجة كبيرة من مخاطر الفيضانات، فقد أخلت أيضا دورة الفيضانات الطبيعية التي تشكل أساس النظام الإيكولوجي المهيمن لنهر كولورادو، ومن الناحية التاريخية، أدت الفيضانات الربيعية إلى ثني مصارف النهر، وتجدد المغذيات في الفيضانات، وخلقت موائل متنوعة أساسية للنباتات والحيوانات الأصلية.

ومنذ أن أزالت البنية التحتية لمراقبة الفيضانات هذه النبضات الطبيعية، انخفضت الغابات المزروعة الأصلية المؤلفة من خشب القطن والوصايا والأنواع الأخرى انخفاضا كبيرا، وتعتمد هذه الأشجار على التربة المعرضة للفيضانات التي تولدها تهجير البذور، وفي غياب الفيضانات، تتكاثر الأنواع الغازية مثل التاماسكي (المتجر) والزيتون الروسي، وتزيد من المنافسة في المناطق الأصلية، وتخفض التنوع البيولوجي، وتزيد من حدة الحرائق.

تجويع الترسب في (غراند كانيون)

ومن بين النتائج البيئية الأكثر عمقا للسدود في حوض نهر كولورادو تجويع الرواسب، ولا سيما داخل كانيون الكبير، وكان النهر يحمل في السابق ما يقدر ب85 مليون طن من الرواسب في أسفل النهر سنويا، مما شكل مباريات الرمل ومصارف الأنهار التي توفر الموئل الحرج والشوااطئ الترفيهية.

وقد انخفض اليوم نقل الرواسب إلى أقل من 5 ملايين طن سنويا بسبب الاختراق خلف سد غلين كانيون، مما أدى إلى تآكل الحبار الرملي أثر سلبي على أنواع الأسماك الأصلية من خلال الحد من الموائل المزروعة والمواقع الأثرية المتغيرة ذات الأهمية الثقافية، ولمكافحة هذه الآثار، بدأ مكتب الاستخلاص في التحكم في إطلاقات الفيضانات من سد غلين كانيون الذي تزامن مع مدخلات النجاح في الرسوبيات.

The Salton Sea: An Enduring Legacy of the 1905 Flood

إن بحر سالتون، الذي شكله بشكل غير مقصود خرق نهر كولورادو في عام ١٩٠٥، لا يزال مثالا محزنا على الآثار البيئية غير المقصودة التي تترتب على مكافحة الفيضانات، ويتزايد تهديد ميزان المياه في البحر، الذي يمتد أساسا من الوادي الامبراطوري، بسبب سياسات تحويل المياه التي تعطي الأولوية للإمدادات الحضرية في إطار خطط الطوارئ المتعلقة بالجفاف.

ومع انخفاض التدفقات الداخلية، يتقلص بحر سالتون ويصبح أكثر ملحا، ويكشف غبار الملعب السامة الذي يسهم في قضايا نوعية الهواء الشديدة وأزمات الصحة العامة في المجتمعات المحلية المحيطة بجنوب كاليفورنيا، وهذا الوضع يوضح الترابط المتشعبة بين الهياكل الأساسية لمراقبة الفيضانات، وتوزيع المياه، وصحة النظام الإيكولوجي، وبينما تمنع السدود والليفيز الفيضانات، فإنها تحد في آن واحد من التدفقات الطبيعية التي يمكن أن تغذي وتحافظ على الموائل حرجة مثل بحر سالتون.

دروس رئيسية من حوض نهر كولورادو

الدرس 1: الإدارة المتكاملة للنظام هي الأساس

وتؤكد تجربة حوض نهر كولورادو أن مكافحة الفيضانات لا يمكن إدارتها بفعالية من خلال مشاريع معزولة، وأن التشغيل المنسق لسدود متعددة - بما فيها هوفر وغلين كانيون، ولفنغ غورغ، ونافاجو - أمر لا بد منه لتحقيق التوازن بين الحد من مخاطر الفيضانات وموثوقية إمدادات المياه والاعتبارات الإيكولوجية.

The 2007 Interim Guidelines for Reservoir Operations] formalized basin-wide coordination, linking releases from Lake Powell (behind Glen Canyon Dam) to Lake Mead (behind Hoover Dam) based on realtime hydrologic conditions. This framework proved invaluable during major high-flow events in 2011 and 2017, enabling operators to prevent flooding maxim storage.

الدرس 2: الحلول الهيكلية لها حدود وآثار جانبية

فالاعتماد على السدود والأجمام يخلق إحساسا زائفا بالأمن المعروف باسم " تأثير الحيل " ، بتشجيع التنمية في قنابل الفيضانات، وهذه الهياكل تؤدي دون قصد إلى زيادة حجم الضرر المحتمل إذا فشلت أو غطت، علاوة على ذلك، فإن التحكم في الفيضانات الهيكلية يعطل العمليات النهرية الطبيعية، مما يؤدي إلى تدهور إيكولوجي مثل تجويع الرواسب، وفقدان الموئل الأصلي، ونظم درجات الحرارة المتغيرة.

وقد علم الحوض أن التدابير الهيكلية يجب أن تكملها نُهج غير هيكلية، بما في ذلك تحديد مناطق الفيضانات، وتخطيط استخدام الأراضي، وتيسيرات الحفظ، وتعزيز نظم التنبؤ والإنذار المبكر، وتدير هذه التدابير المخاطر المتبقية وتخفض من التعرض للأحداث البالغة الشدة.

الدرس 3: مطالب تغير المناخ بالعملية المرنة

إن الافتراضات الهيدرولوجيــة التي تقوم عليها الهياكل الأساسية لمراقبة الفيضانات في الحوض أصبحت سريعة الالتفات في مواجهة تغير المناخ، وقد قلصت درجات الحرارة الدافئة متوسط تدفق نهر كولورادو السنوي بنسبة 20 في المائة تقريبا مقارنة بمتوسط القرن العشرين، وفي نفس الوقت، أدى ارتفاع الطلب على المياه وتغيير أنماط التهطال إلى تذب التربة نتيجة لظواهر عواصف أكثر كثافة.

وهذه " ضربات الجلد الطبيعي " - التناوب بين الجفاف والفيضانات الشديدة - تتطلب إدارة مرنة ومكيفة لعمليات السدود - فالإطلاقات التقليدية القائمة على القواعد غير كافية لهذه الظروف المتغيرة، بل إن الوكالات تعتمد، بدلا من ذلك، أطراً للإدارة التكيفية تسمح بإجراء تعديلات تشغيلية سريعة تستند إلى بيانات آنية، بما في ذلك رصد التجليد المتطور، والتنبؤات المتعلقة بمرونة في التربة.

الدرس 4: الصيانة والاستثمار غير قابلين للتفاوض

إن أزمة الانسكاب السدودي التي حدثت في كاليفورنيا في عام 2017 هي بمثابة تذكير مُنم عن عواقب أعمال الصيانة المؤجلة للبنية التحتية، وبالمثل، فإن العديد من سدات وبقايا حوض نهر كولورادو تقترب أو تتجاوز قرن في السن، مما يتطلب تفتيشاً وتصليحاً وتحديثاً.

وتدل الجهود الجارية لإصلاح نظام يوما ليفي وإعادة تشكيل سد غلين كانيون على أن الهياكل الأساسية لمراقبة الفيضانات تتطلب استثمارات مالية مستمرة والتزاما سياسيا، وتؤدي أعمال الصيانة الاستباقية إلى الحد من احتمال حدوث إخفاقات كارثية وتمتد فترة عمر الأصول الحيوية لحماية الفيضانات.

The Future: Managing Risk in an Era of Climate Change

مركز اتخاذ التدابير غير الهيكلية

وفي المستقبل، ستركز إدارة الفيضانات في حوض نهر كولورادو بشكل متزايد على الاستراتيجيات غير الهيكلية، وتعزيز قدرات التنبؤ، وزيادة التنبؤات النهرية في الغلاف الجوي المتطور، ورصد رطوبة التربة، وتمكين مشغلي خزانات المياه من الحصول على ما قبل الإنقاذ، وخلق قدرة على تخزين الفيضانات قبل وصول العواصف الرئيسية، وهذا النهج الاستباقي يقلل من مخاطر الفيضانات دون الحاجة إلى بناء سد جديد.

وفي الوقت نفسه، فإن توسيع نطاق تقسيم قوارب الفيضانات وتقييد التنمية في المناطق الشديدة الخطورة سيخفف من الأضرار في المستقبل ويقلل من الاعتماد على التدخلات الهيكلية المكلفة، ويمكن أن يوفر استعادة قوارب الفيضانات الطبيعية والأراضي الرطبة مزيدا من خزن الفيضانات والفوائد الإيكولوجية، مما يشكل عوازل طبيعية أثناء الأحداث ذات التدفق المرتفع.

الموازنة بين إمدادات المياه، ومراقبة الفيضانات، وصحة النظم الإيكولوجية

ويجب أن تسوي الإدارة المستقبلية الطلبات المتنافسة على إمدادات المياه، ومراقبة الفيضانات، والطاقة الكهرمائية، وإصلاح النظام الإيكولوجي، وهذا العمل المتوازن يتطلب أطراً مبتكرة للإدارة تشمل أصحاب مصلحة متعددين عبر حدود الدولة والقبلية، بما يدمج البحوث العلمية مع المعارف الإيكولوجية التقليدية.

ومن شأن التقدم التكنولوجي، مثل شبكات الاستشعار في الوقت الحقيقي، والاستشعار عن بعد، والتعلم الآلي، أن يعزز عملية صنع القرار، حيث تتطور السياسات التعاونية في مجال التكيف استنادا إلى رصد النتائج - أن تكون ضرورية لإثارة الشكوك وضمان قدرة الهياكل الأساسية للمياه في حوض نهر كولورادو والنظم الإيكولوجية.