Почему бобровые плотины могут защитить сообщества от наводнений – новое исследование

Бобровая плотина в Уайлд-Брук на водосборе Корве в Шропшире. Автор фото – Дэниел Джонс.

Недорогие речные барьеры, созданные руками человека, подобные тем, которые сооружены бобрами, могут защитить сообщества, которым грозит наводнение.

Наше новое исследование показало, что такие естественные барьеры преднамеренно повышают уровень воды вверх по течению, чтобы замедлить течение реки. Эти барьеры от наводнений сделаны из таких материалов, как бревна, ветки, грязь и листья. Они снижают уровень воды ниже по течению, намеренно блокируя реку и сохраняя воду. Кроме того они замедляют течение реки во время шторма.

Использование естественных процессов для временного хранения воды над и под землей называется управлением естественными наводнениями. По сути, это использование природы в качестве губки для впитывания дождевой воды.

Подобная практика не только защищает общины дальше по течению от наводнений, но и имеет другие преимущества: помогает увеличить разнообразие среды обитания речных насекомых и животных, улавливать загрязняющие вещества, увеличить поступление наносов в пойму, а также повышать устойчивость реки во время периодов сухой и жаркой погоды, предотвращая ее полное высыхание. Это было большой проблемой летом 2022 года, которое было самым теплым в Великобритании за всю историю наблюдений.

До нашего недавнего исследования существовало очень мало данных о том, насколько эффективны такие речные барьеры и какк лучше всего использовать такие подходы. Мы также не понимали, как эти бобровые плотины работают во время сильных штормов.

Замедление потока

Наличие ствола дерева или подобного препятствия в реке нарушит ее течение. Но точная степень замедления водного потока одной естественной преградой, не говоря уже о 50-100 преградах, была неизвестна. Мы также не понимали, как менялся поток при разных типах штормов и различном течении реки.

Теоретическая идея естественных преград состоит в том, что у них есть большое отверстие на дне для повседневных речных стоков, а также отверстия между бревнами и ветками в верхней части, через которые вода медленно течет после небольшого шторма.

Во время сильных дождей уровень воды становится выше и переливается через верхнюю часть барьера.

​Бобры — инженеры-натуралисты, они строят плотины, используя свои зубы для рубки деревьев и веток. Марк А. Райс/Shutterstock

Мы обнаружили, что отверстия в барьере могут увеличиваться из-за изменения течения реки. Кроме того, во время шторма переносимые речным потоком ветки, листья и наносы могут скапливаться за преградой, заставляя ее увеличиваться в размерах. Итак, нам нужно было понять, как эти естественные барьеры развиваются с течением времени, чтобы понять диапазон их эффективности.

Инженеры используют компьютерные модели, называемые «моделями наводнений», которые используют математические уравнения для прогнозирования того, как различные размеры шторма влияют на уровень воды в реке. Они помогают нам предсказать, когда река выйдет из берегов, а затем определить местонахождение и площадь затопленной территории.

Это важно, поскольку помогает правительствам решить, какой тип защиты от наводнений необходим для спасения людей от существующих и будущих бедствий. Это также помогает определить, где можно построить новые здания, которые будут защищены от наводнений, и убедиться в том, что новые постройки не сделают уже существующие дома более уязвимыми к стихие.

Водосборный бассейн Корве в Шропшире

Мы собрали данные о 105 естественных барьерах от наводнений на небольшой реке Шропшир, чтобы измерить их эффективность в сдерживании паводковых вод и понять, как естественные барьеры от наводнений работают во время шторма. Мы собирали данные об уровне воды, скорости и потоке каждые 15 минут в течение двухлетнего периода.

Мы также использовали технику под названием «фотограмметрия» и  данные фотографий с беспилотников для получения точных измерений топографии участков реки, покрытых деревьями и другой растительностью.

Наши результаты показали, что естественные барьеры от наводнений на объекте могут хранить достаточно воды, чтобы наполнить как минимум четыре бассейна олимпийских размеров во время сильных штормов, таких как шторм Деннис, обрушившийся на Великобританию в феврале 2020 года.

Это показывает, что естественные барьеры эффективно замедляют течение реки в периоды дождей, накапливая огромное количество воды, которая в противном случае хлынула бы через нее, нанося ущерб районам ниже по течению. Вместо этого эта сила медленно высвобождается в течение периода от одной до двух недель.

Наши исследования показывают, что управление естественными паводками работает. Оно дешевле, чем традиционные инженерные работы, и дополняет, а не заменяет существующие средства защиты от наводнений.

Полученная в ходе исследования информация поможет более точно представить естественные барьеры в моделях наводнений, используя наши новые наблюдения за изменениями барьеров с течением времени и их эффективностью во время штормов.

Общество может получить большую отдачу от наших расходов на защиту от наводнений, поддерживая землевладельцев в выборе  естественных решений. Это становится все более серьезной проблемой, поскольку все больше и больше домов строится на землях, подверженных риску затопления.