Overstromingsfrequentiecurve (FFC) - een wiskundige uitdrukking van de kansverdeling van overstromingen - is een belangrijk hulpmiddel voor het schatten van overstromingsrisico's, met een conventionele aanname van stationaire overstromingsreeksgegevens. Echter, veranderingen in het milieu in de afgelopen decennia veranderen die veronderstelling. Een onderzoeksteam met wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy heeft een nieuw analytisch raamwerk ontwikkeld om de effecten te kwantificeren van reservoirs die de FFC-kenmerken veranderen. Het raamwerk onthulde hoe reservoirregulering de vorm van de FFC-waarschijnlijkheidscurve beïnvloedt.

Overstromingen veroorzaken aanzienlijke sociaaleconomische en ecologische schade. Analyses van stroomstroomregistraties in de Verenigde Staten in combinatie met reservoirmodellering onthulden een belangrijke invloed van reservoirregulering op de overstromingsfrequentie. Deze studie suggereert de noodzaak om de overstromingsrecords voor en na de dam afzonderlijk te analyseren, elk voldoet aan de stationaire aanname voor een meer robuuste analyse van de overstromingsfrequentie. Dergelijke gegevens kunnen helpen bij de regionale planning van waterbouwkundige constructies in complexe riviersystemen.

De overstromingsfrequentiecurve geeft een uitgebreide beschrijving van de stormrespons van een stroomgebied. Eerdere studies waren vooral gericht op de invloed van klimaat en verstedelijking op de overstromingsfrequentie. Echter, reservoirbewerkingen kunnen ook de FFC-kenmerken veranderen en de basisveronderstelling van stationariteit (d.w.z. tijdreeksen met statistische eigenschappen die constant zijn in de tijd) die worden gebruikt bij de analyse van overstromingsfrequenties.

In dit onderzoek, wetenschappers gebruikten een dimensieloze Reservoir Impact Index (RII) - gedefinieerd als de totale opslagcapaciteit van het stroomopwaartse reservoir, genormaliseerd door het jaarlijkse stroomvolume - om de effecten van reservoirregulering te kwantificeren. Het team voerde analyses uit met behulp van overstromingsrecords voor 388 rivierstations in de aangrenzende Verenigde Staten voor perioden vóór en na de dam. Onderzoekers analyseerden twee statistische momenten van de FFC:de maximale jaarlijkse overstroming en de variatiecoëfficiënt, overeenkomend met de extreme en variabiliteit van de stroomstroom. De resultaten toonden aan dat de maximale jaarlijkse overstroming in het algemeen afnam met toenemende RII, maar stabiliseerde wanneer RII een drempelwaarde overschreed. In de tussentijd, de variatiecoëfficiënt nam toe met RII tot een drempelwaarde waarboven de variatiecoëfficiënt afnam met RII.

Drie reservoirmodellen met verschillende niveaus van complexiteit legden de niet-lineaire relaties vast van de maximale jaarlijkse overstroming en de variatiecoëfficiënt met RII. De modellen boden inzichten om de effecten van reservoirs te begrijpen vanuit hun elementaire overstromingsbeheerfunctie. Hoewel alle drie de reservoirmodellen de afhankelijkheid van de FFC van RII kunnen vastleggen, de drempel RII-waarden in de niet-lineaire relaties kunnen alleen worden vastgelegd door de meer complexe reservoirmodellen. Het analytische kader dat in deze studie is ontwikkeld, kan worden gebruikt om de beoordeling en het beheer van overstromingsrisico's in gereguleerde riviersystemen op regionale schaal verder te verbeteren.