In che modo le dighe e le previsioni intelligenti possono limitare le inondazioni man mano che le tempeste estreme diventano più comuni in un mondo in fase di riscaldamento

Come l’aumento delle temperature globali rendere più comuni le tempeste estreme, le dighe e i bacini idrici della nazione – cruciali per mantenere le comunità asciutte – vengono testati.

Tempeste negli Stati UnitiNord-est ha portato i sistemi di controllo delle inondazioni della regione quasi al punto di rottura nel luglio 2023. California e stati lungo il fiume Mississippi hanno dovuto affrontare sfide simili per il controllo delle inondazioni nel 2023.

Gestire questi sistemi di controllo delle inondazioni lo è un attento atto di bilanciamento.I gestori rilasciano l’acqua per fare spazio al deflusso della tempesta, aumentando il rischio di inondazioni a valle, o trattengono quanta più acqua possibile per proteggere le fattorie e le comunità a valle, il che potrebbe aumentare la possibilità di inondazioni più grandi se arriva un’altra tempesta?

Quanto prima si prendono le decisioni, tanto maggiori sono le possibilità di evitare danni a valle.Ma le previsioni non sono sempre affidabili e aspettare che cada la pioggia potrebbe significare agire troppo tardi.

Per un decennio ho gestito bacini idrici per il controllo delle inondazioni in Iowa e chiuse e dighe lungo i fiumi Mississippi e Illinois, e ora faccio ricerche sul funzionamento di grandi sistemi di bacini idrici per il controllo delle inondazioni presso l'Università dell'Iowa. Centro alluvioni dell'Iowa.Ecco cosa pensano i gestori dei bacini idrici durante le tempeste e come gli sforzi per migliorare le previsioni potrebbero presto essere in grado di ridurre i danni delle inondazioni:

I molteplici ruoli delle dighe

Gli Stati Uniti ospitano oltre 50.000 serbatoi utilizzabili che sono supervisionati da dozzine di agenzie statali e federali.Complessivamente, queste dighe immagazzinano più acqua dei laghi Erie e Tahoe messi insieme.Migliaia di chilometri quadrati di pioggia possono defluire dal paesaggio in fiumi e torrenti e infine defluire in un unico bacino idrico.

Utilizzando uno sbocco con cancello, i serbatoi regolarizzano il flusso dei corsi d'acqua durante tutto l'anno immagazzinando l'acqua durante le forti piogge e rilasciandola per compensare gli effetti della siccità.Ciò contribuisce a garantire un approvvigionamento idrico affidabile per l’agricoltura, la produzione di energia e l’uso residenziale.

È importante sottolineare che i bacini idrici forniscono anche protezione dalle inondazioni per le comunità a valle.

Le tempeste estreme possono significare compromessi difficili

La gestione dei serbatoi può essere drasticamente complicata quando le precipitazioni si verificano in raffiche concentrate.

Gli operatori dei bacini sono pronti 24 ore su 24 per rispondere alle forti piogge.Regolando le saracinesche all’uscita di un serbatoio, l’acqua può essere immagazzinata dietro la diga, proprio come una vasca da bagno con lo scarico parzialmente bloccato.Ciò consente agli operatori di rilasciare l’acqua lentamente, in modo controllato, per evitare inondazioni nelle comunità a valle.

Gli operatori possono anche aiutare le comunità a valle a rischio di inondazioni improvvise limitando la quantità di acqua rilasciata dal bacino.Quella decisione deve essere fatto velocemente, però: l’acqua impiega tempo per spostarsi a valle.Se il flusso viene interrotto troppo tardi, il manager potrebbe sprecare l’opportunità di aiutare.

È quando sull’intera regione piove forte – sia a monte che a valle del bacino – che gli operatori del bacino si trovano ad affrontare lo stress maggiore.

Quando le precipitazioni sono abbondanti o si verificano più temporali in un breve periodo, spesso non c'è abbastanza tempo per rilasciare l'acqua accumulata da un evento per fare spazio alla tempesta successiva.Se un serbatoio è pieno, probabilmente verrà attivato uno sfioratore di troppo pieno, che convoglierà ulteriore acqua attorno alla diga per evitare di danneggiare la diga stessa.Sebbene ciò mantenga l’integrità strutturale della diga, può peggiorare drasticamente le inondazioni a valle.

Cosa dicono i manuali

Per aiutare i gestori a prendere queste decisioni difficili, la maggior parte dei bacini idrici per il controllo delle inondazioni dispone di un manuale di regolamentazione che delinea il processo di azionamento delle paratoie durante le inondazioni.

Ogni bacino idrico per il controllo delle inondazioni è unico e questi documenti tengono conto delle priorità specifiche associate a ciascuna località.Un manuale per il controllo delle inondazioni può stabilire i deflussi massimi consentiti man mano che i livelli del serbatoio aumentano.Potrebbe anche limitare i flussi in base alle misure dei fiumi a valle per ridurre gli impatti delle inondazioni.

I manager, però, devono ancora fare delle scelte.Sebbene il manuale possa fornire specifici obiettivi di stoccaggio o di flusso a valle, non esistono due inondazioni uguali.Spetta agli operatori dei giacimenti determinare come raggiungere tali obiettivi.Rilasciare troppo poca acqua può aumentare il rischio di inondazioni ancora più grandi in futuro se sono in arrivo altre tempeste.

Questo compromesso tra il rischio di alluvioni attuale e quello futuro è noto come “copertura.”

Anni di ricerca con modelli computerizzati complessi e simulazioni hanno ha contribuito a ottimizzare questo processo decisionale.Sfortunatamente, ciò che sembra buono sulla carta non è sempre facile da mettere in pratica, in particolare quando molte delle vecchie dighe del paese richiedono l’apertura o la chiusura manuale dei cancelli.Inoltre, queste decisioni vengono spesso prese durante forti piogge, quando le condizioni cambiano rapidamente e gli operatori non hanno il dono del senno di poi.

Le previsioni accurate sono essenziali

Per prendere le migliori decisioni possibili sui rilasci d’acqua, sono essenziali previsioni accurate.Questa è un’area matura per il miglioramento.

Il valore di una previsione delle precipitazioni per il funzionamento del bacino può essere pensato come uno sgabello a tre gambe costruito su dove, quando e quanta pioggia cade.Una previsione delle precipitazioni che renda corrette solo due di queste tre variabili può causare più danni che benefici.Ad esempio, un manager potrebbe rilasciare preventivamente l’acqua per una tempesta prevista a monte di un bacino idrico, solo per vedere invece la tempesta colpire a valle, causando potenzialmente danni da inondazione se combinato con tali rilasci preventivi.

Per mitigare questo rischio, molti bacini idrici per il controllo delle inondazioni vengono gestiti utilizzando un approccio “acqua sul terreno”.Invece di utilizzare una previsione, questo approccio attende di vedere dove cade la pioggia e poi reagisce.Sebbene ciò si traduca spesso in una risposta ritardata del serbatoio, riduce anche il rischio di errori operativi.

Progetti recenti che utilizzano "funzionamento del giacimento basato sulle previsionihanno dimostrato come i progressi nelle previsioni idrologiche possano portare a una migliore gestione dei bacini idrici.Sebbene molti di questi progetti siano nelle fasi iniziali, gli studi dimostrano che potrebbe esserci la possibilità di utilizzare il funzionamento dei serbatoi basato sulle previsioni per aiutare a gestire le inondazioni, massimizzando allo stesso tempo l’approvvigionamento idrico nelle regioni soggette a siccità.Questo compromesso è stato storicamente particolarmente difficile da gestire.

Come il cambiamento climatico rende le precipitazioni estreme più comuni, metterà alla prova ulteriormente le capacità di lotta alle inondazioni della nazione e lo stoccaggio limitato delle reti di serbatoi.

L’espansione del numero e delle dimensioni dei serbatoi potrebbe aiutare, ma il problema impatti sociali ed ecologici rendere la costruzione dei bacini una dura vendita politica.Ottimizzazione deposito esistente è la strategia migliore.Indipendentemente da ciò, i gestori dei giacimenti e i meteorologi sono posizionati in prima linea in una battaglia che diventerà più impegnativa in un futuro sempre più caldo.