Hoe menselijke activiteiten hebben uitgebreid overstromingen in het Colorado rivierbekken

Het Colorado-bekken, een levenslijn voor meer dan 40 miljoen mensen in zeven staten van de VS en Mexico, wordt steeds meer geconfronteerd met een paradox: een regio die wordt gedefinieerd door chronische droogte is het zien van de overstromingsvlaktes groter en gevaarlijker worden. Hoewel natuurlijke klimaatvariabiliteit speelt een rol, de primaire driver achter de uitbreiding van de overstromingsgebieden ligt in de cumulatieve en vaak over het hoofd geziene impact van menselijke activiteiten. Van stedelijke uitgestrektheid tot en met aangelegde rivierkanalen, de gebouwde omgeving heeft fundamenteel veranderd hoe water zich door het landschap beweegt, waarbij eens beheersbare regenval gebeurtenissen worden omgezet in catastrofale overstromingen. In dit artikel worden de specifieke manieren onderzocht waarop ontwikkeling, verandering van landgebruik en infrastructuur hebben uitgebreid vloedgevoelige gebieden in de Colorado-rivierbekken en de beheerstrategieën onderzocht die nodig zijn om deze trend om te keren.

Stadsontwikkeling en ondoordringbare oppervlakken

De hydrologie van beton

De meest directe manier waarop mensen uit te breiden overstromingsgebieden is door middel van verstedelijking. Als steden zoals Phoenix, Las Vegas, Denver, en Salt Lake City zijn gegroeid, enorme gebieden van inheemse woestijn grond, die eenmaal geabsorbeerd regenval als een spons, zijn vervangen door daken, wegen, en parkeerplaatsen. Deze impervious oppervlakken[] voorkomen dat water in de grond te infiltreren. In plaats van in te weken, regen loopt onmiddellijk af, verzamelen volume en snelheid. Een enkele gemiddelde onweersbui over een ontwikkeld gebied kan produceren runoff tientallen keren groter dan dezelfde storm over een onontwikkelde woestijn. Deze verhoogde runoff vult drainage kanalen, wass, en storm afvoeren ver buiten hun natuurlijke capaciteit, effectief uit te breiden het gebied dat kan worden overspoeld zelfs tijdens gematigde stormen.

Volgens de V.S. Geologische enquête (USGS), is de urbanisatie in het bekken de piekvloeden met 200 tot 500 procent toegenomen in kleine waterstallen. Dit betekent dat een 10-jarige storm vandaag een stroom kan produceren die overeenkomt met wat een 100-jarige storm slechts enkele decennia geleden heeft veroorzaakt. Steden stroomafwaarts van deze ontwikkelde gebieden zijn net als die langs de Zout Rivier en Gila River .Zijn nu een hoger risico van flits overstromingen afkomstig uit de voorstedelijke rand. De uitbreiding van de overstroming is niet alleen een kwestie van meer water; het is een kwestie van sneller water dat met minder waarschuwing arriveert.

Bouwen in de overstroming

Menselijke activiteiten ook fysiek bezetten de overstroming. Ontwikkeling in de Colorado rivier Basin is steeds meer in overtreding op de natuurlijke overstromingsplassen van de hoofdsteel en zijrivieren. Historische overstromingskaarten tonen aan dat vele steden, onderverdelingen, en industriële parken werden gebouwd op landschappen die natuurlijke vloed om de paar decennia. Dit is geen nieuw fenomeen: vroege nederzettingen vaak gelegen nabij rivieren voor landbouw en vervoer. Echter, moderne ontwikkeling heeft dit patroon versterkt, vaak met onvoldoende overstromingsbestendiging. Wanneer een overstroming optreedt, het water niet alleen blijft in het oorspronkelijke kanaal . . . . . . . . . . . . . . .maar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

De uitbreiding van het metropolitane gebied Las Vegas tot de wash overstromingsplassen heeft bijvoorbeeld geleid tot een verhoogd aantal risicovolle eigenschappen. Een NOAA analyse geeft aan dat de overstromingen in het hele land het snelst stijgen in het zuidwesten, waar urbanisatie in woestijnvlaktes een belangrijke factor is. Het Colorado-bekken is een casestudy van deze trend.

Verandering van de natuurlijke waterstroom: stuwdammen, stuwmeer en kanalen

Hoe engineering kan backfire

De dammen en reservoirs worden vaak als overstromingsbestrijdingsmaatregelen genoemd. Op het hoofdsteel Colorado, regelen massieve structuren zoals de Glen Canyon Dam en Hoover Dam de stroom en hebben de overstromingen in vele gebieden in de downstream beperkt. Dezezelfde structuren dragen echter ook bij tot het op onverwachte wijze uitbreiden van overstromingsgebieden. Reservoiropslag verandert het tijdstip en volume van de uitstoot. Gedurende langere natte perioden of wanneer reservoirs bijna volop capaciteit zijn, moeten stuwdambeheerders water vrijlaten om de veiligheidsmarges te behouden. Dit kan resulteren in langdurige, hoogvolumes die stroomafwaartse overstromingen die normaal droog zijn. Bovendien kan sediment dat achter dammen wordt opgevangen, een stroomuitstervende invloed hebben op de zand- en grindlijnen die op natuurlijke wijze rivierbanken en overstromingsplassen opbouwen. In de loop van de tijd wordt het rivierkanaal ingesneden (doorgesneden), en de overstromingslaag wordt boven het kanaal geplaatst.

Bovendien heeft de bouw van levens en channelization projecten[ een paradoxaal effect. Een dijkensysteem dat is ontworpen om een bepaald gebied te beschermen kan de ontwikkeling van de achter-leefzone daadwerkelijk aanmoedigen. .Wanneer een dijken uitvalt, of wanneer een overstroming zijn ontwerpcapaciteit overschrijdt (wat met toenemende frequentie gebeurt als gevolg van klimaatverandering), kan de plotselinge overstroming van deze nieuw ontwikkelde gebieden catastrofaal zijn. De dijkensystemen in de lagere Colorado rivier bij Yuma en de Imperial Valley zijn voorbeelden waar overstromingsgolf uitbreiding na een breuk leidt tot schade die veel groter is dan wanneer de overstromingsvlakte niet ontwikkeld was gebleven. Ook kanalen gelegerd en bekleed met beton, zoals het Zout Rivier kanaal in Phoenix, bewegen water sneller, waardoor lokale overstromingsrisico's worden verminderd, maar de piekstromen stroomafwaarts toenemen voor gemeenschappen verder langs de rivier.

Grondwaterwinning en -onderkomen

Een andere minder voor de hand liggende menselijke activiteit die overstromingsgebieden uitbreidt is grondwater pompen. In veel delen van de Colorado rivier Basin, met name in de lagere bekkenstaten, zware terugtrekking van grondwater voor landbouw en gemeentelijk gebruik heeft geleid tot landverzakking. Grondverzakking verlaagt de oppervlaktehoogte van de grond, effectief het verlagen van de hoogte van de overstroming in vergelijking met de rivier. Dit maakt het gemakkelijker voor overstromingen om zich te verspreiden in gebieden die voorheen minder gevoelig waren voor overstromingen. Het percentage van de daling in delen van Arizona en Nevada kan bereiken verschillende inches per jaar. In combinatie met de korstvorming van waterverwijdering, de overstroming risico geometrie verandert. Een eens veilige buurt kan plotseling liggen in een opnieuw gedefinieerde overstromingszone . Niet omdat de rivier veranderde, maar omdat de grond zonk.

Onderzoek door het USGS Grondwaterbronnenprogramma documenteert dat alleen al in de Las Vegas Valley de daling van de grondwaterafbraak meer dan 100 vierkante kilometer is gemeten. Tegelijkertijd neemt de watertafel af en verliest de bodem zijn vermogen om zware regens op te vangen, wat de afvoer en overstromingen verder verergert.

Ontbossing, verandering in landgebruik en wilde brand

De vangst aan het licht brengen

Het Colorado-bekken is niet alleen woestijn; de bergachtige hoofdwateren zijn bebost met pijnbomen, dennen en aspen. Ontbossen van houtkap, ontwikkeling en catastrofale wilde branden is de laatste decennia dramatisch toegenomen. Het verlies van de dekking vermindert het vermogen van het bos om regenval te onderscheppen en de runoff te vertragen. Zonder boomdak en een diepe laag organische stoffen op de bosvloer, sneeuwsmelt en zware regen snel weglopen, waardoor scherpere overstromingspieken in de rivieren en rivieren die de Colorado voeden. Dit breidt overstromingsgebieden uit niet alleen in het directe gebied maar ver stroomafwaarts. Bijvoorbeeld, ontbossing in de San Juan-bergen is gekoppeld aan snellere overstromingen in de Navajo Reservoir en latere releases die gemeenschappen die de downstream in New Mexico en Utah beïnvloeden.

De vuur-Flood verbinding

Wildfire . Geïnteresseerd door de mens-geïnduceerde klimaatverandering en historische brand onderdrukking . is ontegensprekelijk de meest krachtige menselijke activiteit uitbreiden van overstromingsgebieden in het bekken . Ernstige wilde branden branden branden vegetatie en een hydrofobe laag in de bodem . In de jaren na een brand , het verbrande gebied wordt zeer gevoelig voor flash overstromingen en puinstromen . Zelfs een bescheiden zomer onweer kan een torrent van as , modder en water naar beneden een eerder stabiele canyon , overstromingen overspoelen in lagere hellingen die nooit historisch in gevaar waren . De 2020 Cameron Peak en East Troublesome branden in Colorado , die verbrand grote delen van de kopwaters , dramatisch uitgebreide overstromingsgebieden langs de Cache la Poudre rivier en de Big Thompson River . Gevolg overstromingen veroorzaakten uitgebreide schade aan infrastructuur en gedwongen evacuaties in gebieden die als laag risico waren beschouwd .

De V.S. Forest Service meldt dat overstromingen na brand de piekstromen met 100 keer kunnen doen toenemen in vergelijking met de omstandigheden vóór het vuur. Doordat klimaatverandering vaker en ernstiger bosbranden in het bekken veroorzaakt, zal deze door mensen veroorzaakte uitbreiding van de overstromingsgebieden waarschijnlijk versnellen.

Landbouwpraktijken en bodemverdichting

Irrigatie en afwateringswisselingen

Landbouw domineert het watergebruik in het Colorado-bekken, goed voor ongeveer 70 procent van het totale verbruik. Landbouwpraktijken zelf wijzigen de lokale hydrologie en kan het overstromingsrisico verhogen. De bouw van irrigatiekanalen en drainage sloten kanalen water over het landschap, vaak het verbinden van eerder geïsoleerde bekkens. Wanneer zware regens samenvallen met irrigatiecycli, kunnen deze kanalen stormwater ver over de oorspronkelijke drainagegrenzen brengen, uitbreiding van overstromingsgebieden. Bovendien, de consolidatie van kleine boerderijen in grootschalige operaties vaak omvat het gelijktrekken en verwijderen van hagen en sloten die voorheen water gehouden.

De bodemverdichting van zware apparatuur en veebegrazing vermindert de infiltratiesnelheid, vooral op de uitgestrekte gebieden van het bekken. Overbegrazing in de bovenste bekkenstaten heeft geleid tot aangetaste bodems die neerslag niet kunnen absorberen, wat een snellere runoff en verhoogde overstroming pieken in zijrivieren veroorzaakt. Een USDA Landbouwonderzoek Service] studie merkte op dat compacte rangelandgronden tot 60 procent meer runoff produceren dan inheemse vegetatiegebieden. Deze runoff draagt uiteindelijk bij tot uitdijing van de overstroming in het bekken.

Klimaatverandering: de versterker

Hoewel niet strikt een menselijke activiteit .In de zin van directe landmodificatie, broeikasgassen emissies van menselijke activiteiten zijn de drijvende kracht achter klimaatverandering, die is supercharging alle hierboven beschreven processen. Warmer temperaturen verhogen de atmosfeer capaciteit om vocht te houden, wat leidt tot meer intense, korte-durige regenval gebeurtenissen die zelfs overweldigend natuurlijke landschappen. Sneeuwmelt is eerder en meer plotseling, wat leidt tot grotere piekstromen. De combinatie van meer intense regen en sneeuw smelt op een landschap al gecompromitteerd door verstedelijking, ontbossing en brand is een recept voor uitgebreide overstromingsgebieden.

In het Colorado-bekken tonen klimaatprognoses een verschuiving naar frequentere, hoog-mighted overstromingen, vooral in de transitiezones tussen woestijn en bergen. Een studie van journal Nature Climate Change (link naar een representatieve klimaatstudie) heeft aangetoond dat antropogene klimaatverandering de kans op extreme overstromingen in het stroomgebied van de Boven Colorado met ongeveer 30 procent heeft verhoogd in de afgelopen eeuw. Dit betekent dat overstromingsgebieden gedefinieerd met behulp van historische gegevens (bijv. FEMA's 100-jaars overstromingsvlak) al in veel gebieden verouderd zijn, maar de kaarten zijn niet bijgewerkt. Menselijke bewoning en activiteiten in die ..veilige zones vertegenwoordigen nu een significant risico.

Het uitbreiden van de overstromingsstroom: Een weg vooruit

Herstarten van stedelijke stormwatersystemen

De uitbreiding van de overstromingsgebieden is niet onvermijdelijk. Menselijke activiteiten die het probleem veroorzaakten kunnen worden aangepast om risico's te verminderen. Ten eerste moet stedelijke planning verschuiven naar groene infrastructuur. Doordrenkte bestratingen, regentuinen, aangelegde wetlands, en retentiebekkens kunnen nabootsen natuurlijke absorptie, verminderen runoff uit ontwikkelde gebieden. Steden als Denver en Salt Lake City zijn al het aannemen van lage-impact ontwikkelingsnormen, maar de implementatie blijft fragmentarisch. De opbrengst van investeringen is hoog: elke dollar besteed aan natuurlijke overstromingsbeheer bespaart meerdere dollars in overstromingsschade reparatie.

Herstel en tegenslagen van overstromingen

In niet-stedelijke gebieden is het herstellen van natuurlijke overstromingsvlaktes essentieel. Het inkopen en dediceren van overstromingsgevoelige gebieden als open ruimte, het verwijderen van verouderde dammen of het wijzigen van reservoiractiviteiten om natuurlijke stroompatronen beter aan te passen, en het toestaan van rivieren om weer te meanderen zijn allemaal beproefde methoden. De herstelpogingen van de Colorado River Delta zijn een uitstekend voorbeeld van hoe het terugkeren van water naar historische overstromingsvlak de downstreamoverstromingsrisico's kan verminderen terwijl het ecologische voordelen biedt. Op zijrivieren, het opnieuw verbinden van zijkanalen en het verwijderen van het pantser van banken kunnen de overstromingsstadia verlagen.Het FEMA Flood Hazard Mapping Program[] werkt aan het bijwerken van overstromingskaarten om de huidige omstandigheden te weerspiegelen, maar veel gemeenschappen vertrouwen nog steeds op verouderde gegevens, wat leidt tot verdere ontwikkeling in gevarenzones.

Na de brand voorbereide overstromingen

Met de verwachte toename van de bosbranden, moeten gecoördineerde inspanningen worden geleverd om verbrande gebieden te stabiliseren met behulp van mulching, zaaien en puinstromen. Vroege waarschuwingssystemen die neerslagprognoses integreren met post-vuur bodemomstandigheden kunnen bewoners van downstream gemeenschappen extra tijd geven om te evacueren. Land-gebruiksplanning moet nieuwe constructies in gebieden die waarschijnlijk na het vuur overstromingen ervaren beperken.

Hervorming van het waterbeheer

Het verminderen van grondwater pompen kan vertragen dalen en herstellen van een aantal natuurlijke infiltratie capaciteit. Meer flexibele waterrechten en droogte rampenplannen die overstroming management omvatten nodig zijn, in plaats van het behandelen van droogte en overstromingen als afzonderlijke kwesties. Grote reservoirs kunnen worden bediend met lege ruimte speciaal gereserveerd voor overstroming vangen, iets wat het Bureau van Reclamation onderzoekt in zijn . .reservoir reoperation . Echter, dit vereist het balanceren van concurrerende eisen voor wateropslag en overstromingscontrole, een uitdaging die alleen zal groeien met de klimaatverandering.

Conclusie

De uitbreiding van de overstromingsgebieden in het Colorado-bekken is niet primair een natuurlijk fenomeen.Het is het directe gevolg van menselijke keuzes over hoe we bouwen, waar we ons vestigen, hoe we water beheren en hoe we land gebruiken. Stedelijke ontwikkeling heeft absorberende bodems vervangen door ondoordringbare oppervlakken, dammen en kanalen hebben natuurlijke stromen veranderd, ontbossing en wilde branden hebben het bekken in gevaar gebracht en landbouwpraktijken hebben het land verdicht. Klimaatverandering, gedreven door menselijke emissies, versterkt al deze effecten.

Begrijpen dat deze overstromingsgebieden door mensen worden gemaakt, betekent dat we de macht hebben om ze kleiner te maken. Door te investeren in groene infrastructuur, het herstellen van overstromingsvlaktes, het bijwerken van gevarenkaarten en het hervormen van waterbeheer, kunnen we het overstromingsrisico verminderen voor de miljoenen mensen die afhankelijk zijn van de Colorado rivier. De uitdaging is niet een tekort aan oplossingen, maar een kloof tussen actie en behoefte. Gemeenten, staat en federale agentschappen, en individuele landeigenaren hebben allemaal een rol te spelen. De tijd om te handelen is nu .. terwijl we nog steeds vooruit kunnen plannen in plaats van te reageren op de volgende ramp. De groeiende overstromingszone is een oproep om onze relatie met de rivier te heroverwegen.