von Catherine Wilson, Elizabeth Follett und Valentine Muhawenimana, Die Unterhaltung
Kostengünstige, von Menschenhand geschaffene Flussbarrieren, ähnlich denen, die von Bibern gebaut werden, können überschwemmungsgefährdete Gemeinden schützen.
Unser neue Forschung hat herausgefunden, dass solche natürlichen Barrieren absichtlich den Wasserstand flussaufwärts erhöhen, um den Flussfluss zu verlangsamen. Diese Hochwasserbarrieren bestehen aus Materialien wie Baumstämmen, Ästen, Schlamm und Blättern. Sie reduzieren den Wasserstand flussabwärts, indem sie den Fluss gezielt sperren und das Wasser speichern. Bei einem Sturm verlangsamen sie dann den Flussfluss.
Die Nutzung natürlicher Prozesse zur vorübergehenden Speicherung von Wasser über und unter der Erde wird als natürliches Hochwassermanagement bezeichnet. Im Wesentlichen geht es darum, die Natur als Schwamm zum Aufsaugen von Regenwasser zu nutzen.
Dies schützt nicht nur die weiter flussabwärts gelegenen Gemeinden vor Überschwemmungen, sondern hat auch noch weitere Vorteile. Es hilft erweitern Lebensraumvielfalt für Flussinsekten und -tiere, fangen Schadstoffe und erweitern die Sedimentversorgung der Aue.
Außerdem erhöht es die Widerstandsfähigkeit des Flusses bei Trockenheit und Hitze, indem es ein völliges Austrocknen verhindert. Das war im Sommer 2022, der im Vereinigten Königreich stattfand, ein großes Problem am wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen.
Bis zu unserer jüngsten Forschung lagen nur sehr wenige Daten darüber vor, wie effektiv solche Flussbarrieren sind oder wie solche Ansätze am besten eingesetzt werden könnten. Wir haben auch nicht verstanden, wie diese biberähnlichen Dämme bei großen Stürmen funktionieren.
Den Fluss verlangsamen
Das Vorhandensein eines Baumstamms oder eines ähnlichen Hindernisses in einem Fluss stört dessen Fluss. Das genaue Ausmaß, in dem der Wasserfluss durch eine natürliche Barriere gebremst wurde, ganz zu schweigen von 50 bis 100 Barrieren, war jedoch unbekannt. Wir haben auch nicht verstanden, wie sich die Strömung bei verschiedenen Sturmarten und unterschiedlichen Flussverhältnissen veränderte.
Die theoretische Idee einer natürlichen Barriere besteht darin, dass sie unten ein großes Loch für alltägliche Flussströme sowie Löcher zwischen den Baumstämmen und Ästen im oberen Teil der Barriere hat, durch die das Wasser nach einem kleinen Sturm langsam hindurchfließt.
Bei starken Regenfällen steigt der Wasserspiegel und fließt über die Barriere.
Wir haben festgestellt, dass die Löcher in der Barriere durch die wechselnde Strömung des Flusses größer werden können. Darüber hinaus können sich bei einem Sturm die vom Fluss transportierten Zweige, Blätter und Sedimente hinter der Barriere ansammeln, wodurch diese an Größe zunimmt. Wir mussten also verstehen, wie sich diese natürlichen Barrieren im Laufe der Zeit entwickeln, um das Ausmaß ihrer Wirksamkeit zu verstehen.
Ingenieure verwenden Computermodelle namens „Hochwassermodelle„, die mathematische Gleichungen verwenden, um vorherzusagen, wie sich unterschiedliche Sturmgrößen auf den Wasserstand eines Flusses auswirken. Diese helfen uns, vorherzusagen, wann ein Fluss über die Ufer treten wird, und dann die Lage und das Ausmaß eines überschwemmten Gebiets zu bestimmen.
Dies ist wichtig, da es den Regierungen dabei hilft, zu entscheiden, welche Art von Hochwasserschutz erforderlich ist, um die Menschen vor bestehenden und zukünftigen Überschwemmungen zu schützen. Es hilft auch zu bestimmen, wo neue Gebäude gebaut werden können, die vor Überschwemmungen sicher sind, und dass solche Neubauten bestehende Häuser nicht anfälliger für Überschwemmungen machen.
Das Corve-Einzugsgebiet in Shropshire
Wir haben Daten von 105 natürlichen Hochwassersperren an einem kleinen Fluss in Shropshire gesammelt, um deren Wirksamkeit beim Zurückhalten von Hochwasser zu messen und um zu verstehen, wie natürliche Hochwassersperren während eines Sturms funktionieren. Wir haben über einen Zeitraum von zwei Jahren alle 15 Minuten Wasserstands-, Geschwindigkeits- und Durchflussdaten erfasst.
Wir verwendeten auch eine Technik namens „Photogrammetrie„Hier werden Daten aus Drohnenaufnahmen genutzt, um genaue Messungen der Topographie in Flussgebieten zu erhalten, die mit Bäumen und anderer Vegetation bedeckt sind.“
Unsere Ergebnisse zeigten, dass die natürlichen Hochwasserbarrieren am Standort bei starken Stürmen wie z. B. genug Wasser speichern konnten, um mindestens vier olympische Schwimmbecken zu füllen Sturm Dennisdas im Februar 2020 in Großbritannien erschien.
Dies zeigt, dass natürliche Barrieren den Flussfluss in Regenperioden effektiv verlangsamen und große Wassermengen speichern, die andernfalls durchströmen und flussabwärts gelegene Gebiete beschädigen würden. Stattdessen wird diese Kraft über einen Zeitraum von ein bis zwei Wochen langsam freigesetzt.
Unsere Forschung zeigt, dass natürliches Hochwassermanagement funktioniert. Es ist außerdem kostengünstiger als herkömmliche Ingenieurbauwerke und ergänzt bestehende Hochwasserschutzanlagen, anstatt sie zu ersetzen.
Die Informationen aus unserer Studie werden dazu beitragen, natürliche Barrieren in Hochwassermodellen genauer darzustellen, indem wir unsere neuen Beobachtungen zu Barrierenänderungen im Zeitverlauf und zur Wirksamkeit bei Stürmen nutzen.
Die Gesellschaft kann einen größeren Nutzen aus unseren Ausgaben für den Hochwasserschutz ziehen, indem sie Landbesitzer bei der Installation natürlicher Lösungen unterstützt. Dies ist zunehmend ein Problem, da es immer mehr Häuser gibt wird gebaut an überschwemmungsgefährdeten Flächen.
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