Войти
Река Миссисипи в Каскаския, Иллинойс во время Великого наводнения 1993 года.A 100-летнее наводнение - это событие наводнение, которое имеет шанс 1 из 100 (вероятность 1%) быть равным или превышенным в любой данный год.
100- Годовое наводнение также называется 1% -ным наводнением, поскольку вероятность его превышения составляет 1%. При затоплении прибрежных зон или озер 100-летнее наводнение обычно выражается как высота или глубина затопления и может включать эффекты волны. Для речных систем 100-летнее наводнение обычно выражается в виде расхода. На основании ожидаемого 100-летнего расхода паводка, уровень паводка воды может быть нанесен на карту как область затопления. Полученная в результате карта поймы упоминается как 100-летняя пойма. Доступны оценки 100-летнего расхода паводка и другие статистические данные о водном потоке для любого ручья в Соединенных Штатах. В Великобритании Агентство по охране окружающей среды публикует исчерпывающую карту всех районов, подверженных риску наводнения 1 раз в 100 лет. Районы у побережья океана или большого озера также могут быть затоплены комбинациями приливов, штормовых нагонов и волн. Карты речной или прибрежной 100-летней поймы могут сыграть важную роль в разрешениях на строительство, экологических нормах и страховании от наводнений.
Распространенное заблуждение состоит в том, что вероятно 100-летнее наводнение происходить только один раз в 100-летний период. Фактически, существует приблизительно 63,4% вероятность того, что одно или несколько 100-летних наводнений произойдут за любой 100-летний период. На реке Дунай в Пассау, Германия, фактические интервалы между 100-летними наводнениями в период с 1501 по 2013 год составляли от 37 до 192 лет. Вероятность Peтого, что одно или несколько наводнений, происходящих в течение любого периода, превысят заданный порог наводнения, может быть выражена с помощью биномиального распределения как
где T - пороговое значение период возврата (например, 100-летний, 50-летний, 25-летний и т. Д.), А n - количество лет в периоде. Вероятность превышения Peтакже описывается как естественный, неотъемлемый или гидрологический риск отказа. Однако ожидаемое значение количества 100-летних наводнений, происходящих в любой 100-летний период, равно 1.
Десятилетние наводнения имеют 10% вероятность возникновения в любой данный год. (P e = 0,10); Вероятность наступления 500-летнего периода в любой конкретный год составляет 0,2% (P e = 0,002); и т.д. Вероятность того, что наводнение X-года произойдет в течение одного года, составляет 100 / X. Аналогичный анализ обычно применяется к прибрежным наводнениям или данным о дождевых осадках. Интервал повторяемости шторма редко идентичен таковому для соответствующего речного паводка из-за различий в времени выпадения дождя и различиях местоположения среди различных водосборных бассейнов.
Область теории экстремальных значений был создан для моделирования редких событий, таких как 100-летние наводнения, для целей гражданского строительства. Эта теория чаще всего применяется к максимальным или минимальным наблюдаемым водотокам данной реки. В пустынных районах, где есть только кратковременные смывы, этот метод применяется к максимальному наблюдаемому количеству осадков за определенный период времени (24 часа, 6 часов или 3 часа). Анализ экстремальных значений рассматривает только самые экстремальные события, наблюдаемые в данном году. Таким образом, в период между большим весенним стоком и сильным летним дождем, в зависимости от того, что привело к увеличению стока, будет считаться экстремальным явлением, в то время как меньшее событие будет проигнорировано в анализе (даже если оба события могли вызвать ужасные наводнения в своих владеть правом).
Существует ряд допущений, которые используются для завершения анализа, определяющего 100-летнее наводнение. Во-первых, экстремальные явления, наблюдаемые каждый год, должны быть независимыми от года к году. Другими словами, максимальный расход реки с 1984 года не может быть существенно коррелирован с наблюдаемым расходом в 1985 году, который не может быть коррелирован с 1986 годом и т. Д. Второе предположение состоит в том, что наблюдаемые экстремальные события должны происходить из одной и той же функции распределения вероятностей . Третье допущение состоит в том, что распределение вероятностей относится к самому сильному шторму (измерение дождя или расхода реки), которое случается за любой год. Четвертое предположение состоит в том, что функция распределения вероятности является стационарной, что означает, что среднее (среднее), стандартное отклонение, а также максимальное и минимальное значения не увеличиваются и не уменьшаются с течением времени. Эта концепция упоминается как стационарность.
Первое предположение часто, но не всегда верно, и его следует проверять в каждом конкретном случае. Второе предположение часто справедливо, если экстремальные явления наблюдаются в аналогичных климатических условиях. Например, если все зарегистрированные экстремальные явления происходят из-за гроз в конце лета (как в случае с юго-западом США) или из-за таяния снежного покрова (как в случае с северо-центральной частью США), то это предположение должно быть верным. Однако, если одни экстремальные явления связаны с грозами, другие - с таянием снежного покрова, а другие - с ураганами, то это предположение, скорее всего, неверно. Третье предположение представляет собой проблему только при попытке спрогнозировать событие с низким, но максимальным стоком (например, событие, меньшее, чем двухлетнее наводнение). Так как это обычно не цель экстремального анализа или проектирования гражданского строительства, такая ситуация возникает редко. Окончательное предположение о стационарности трудно проверить на основе данных для одного участка из-за большой неопределенности даже в самых продолжительных записях о наводнениях (см. Следующий раздел). В более широком смысле, существенные доказательства изменения климата убедительно свидетельствуют о том, что распределение вероятностей также меняется и что управление рисками наводнений в будущем станет еще более трудным. Самым простым следствием этого является то, что не все исторические данные являются или могут считаться достоверными в качестве входных данных для анализа экстремальных событий.
Когда эти допущения нарушаются, в сообщаемое значение вносится неизвестная неопределенность в отношении того, что означает 100-летнее наводнение с точки зрения интенсивности дождя или глубины наводнения. Когда все входные данные известны, неопределенность можно измерить в виде доверительного интервала. Например, можно сказать, что существует 95% вероятность того, что 100-летнее наводнение больше X, но меньше Y.
Прямой статистический анализ для оценки 100-летнего речного паводка возможен только в относительно небольшое количество мест, где были зарегистрированы годовые серии максимальных мгновенных сбросов паводков. В Соединенных Штатах по состоянию на 2014 год налогоплательщики поддерживали такие записи не менее 60 лет в менее чем 2600 населенных пунктах, в течение не менее 90 лет - менее чем в 500 и не менее 120 лет - только в 11. Для сравнения, общая площадь территории страны составляет около 3 800 000 квадратных миль (9 800 000 км), поэтому существует, возможно, 3 000 участков ручьев, которые стекают водоразделы площадью 1 000 квадратных миль (2600 км), и 300 000 участков, которые впадают в 10 квадратных миль (26 км). В городских районах оценки наводнений за 100 лет необходимы для водоразделов размером всего 1 квадратная миля (2,6 км). Для участков, не имеющих достаточных данных для прямого анализа, 100-летние оценки паводков получены на основе косвенного статистического анализа записей о наводнениях в других местах в гидрологически аналогичном регионе или на основе других гидрологических моделей. Аналогично для прибрежных наводнений, данные мареографов существуют только для 1450 объектов по всему миру, из которых только около 950 добавили информацию в глобальный центр обработки данных в период с января 2010 года по март 2016 года.
Масштаб паводка 1501- 2002 г., Пассау, Германия, по состоянию на сентябрь 2012 г. В нескольких местах по всему миру существуют гораздо более длинные записи о паводках, например, Дунай в Пассау., Германия, но перед какой-либо статистической интерпретацией их необходимо тщательно оценить на предмет точности и полноты.
Для отдельного участка водотока неопределенности любого анализа могут быть большими, поэтому 100-летние оценки паводков имеют большие индивидуальные неопределенности для большинства участков водотока. Для самого крупного зарегистрированного наводнения в любом конкретном месте или любого потенциально более крупного события интервал повторения всегда плохо известен. Пространственная изменчивость добавляет больше неопределенности, потому что пик паводка, наблюдаемый в разных местах одного и того же потока во время одного и того же события, обычно представляет собой разный интервал повторяемости в каждом месте. Если сильный шторм выпадет достаточно дождя на одном рукаве реки, чтобы вызвать 100-летнее наводнение, но не выпадет дождь на другом рукаве, волна паводка вниз по течению от их соединения может иметь период повторения только 10 лет. И наоборот, шторм, который вызывает 25-летнее наводнение одновременно в каждом ответвлении, может сформировать 100-летнее наводнение вниз по течению. Во время наводнения новостные сообщения обязательно упрощают историю, сообщая о наибольшем ущербе и наибольшем интервале повторения, оцененном в любом месте. Общественность может легко и ошибочно сделать вывод, что интервал повторяемости применяется ко всем участкам реки в зоне затопления.
Пиковые отметки 14 наводнений уже в 1501 г. на Дунай Река в Пассау, Германия, обнаруживает большие различия в фактических интервалах между наводнениями. События наводнения, превышающие 50-летнее наводнение, происходили с интервалом от 4 до 192 лет, начиная с 1501 года, а за 50-летним наводнением 2002 года только через 11 лет последовало 500-летнее наводнение. Только половина интервалов между 50- и 100-летними паводками находилась в пределах 50 процентов от номинального среднего интервала. Точно так же интервалы между пятилетними паводками в период с 1955 по 2007 год составляли от 5 месяцев до 16 лет, и только половина из них была в пределах от 2,5 до 7,5 лет.
Наблюдаемые интервалы между наводнениями в Пассау, 1501-2013 гг. В Соединенных Штатах 100-летнее наводнение обеспечивает основу риска для страховки от наводнения. Полная информация о Национальной программе страхования от наводнений (NFIP) доступна здесь. Нормативное наводнение или базовое наводнение обычно устанавливается для речных участков посредством научно обоснованного процесса разработки правил, нацеленного на 100-летнее наводнение при историческом среднем интервале повторяемости. В дополнение к историческим данным о наводнениях, процесс учитывает ранее установленные нормативные значения, влияние водохранилищ, регулирующих наводнения, и изменения в землепользовании в водоразделе. Прибрежные наводнения были нанесены на карту с помощью аналогичного подхода, который включает соответствующие физические процессы. Таким образом было нанесено на карту большинство районов, где могут произойти серьезные наводнения в Соединенных Штатах. В среднем по стране эти 100-летние оценки наводнений вполне достаточны для целей NFIP и предлагают разумные оценки риска будущих наводнений, если будущее похоже на прошлое. Примерно 3% населения США проживает в районах, подверженных риску прибрежных наводнений с вероятностью 1% в год.
Теоретически удаление домов и предприятий из районов, неоднократно подвергающихся наводнениям, может защитить людей и снизить страховые убытки, но на практике людям трудно покинуть устоявшиеся районы.
![P _ {{e}} = 1- \ left [1- \ left ({\ frac {1 } {T}} \ right) \ right] ^ {{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7a04aed785379fa1f0e7de7c1804a84391616c2d)