Flood Frequency Curve (FFC) – ett matematiskt uttryck för sannolikhetsfördelningen för översvämningar – är ett viktigt verktyg för att uppskatta översvämningsrisken, med ett konventionellt antagande om stationära översvämningsseriedata. Dock, miljöförändringar under de senaste decennierna förändrar detta antagande. Ett forskargrupp med forskare vid U.S. Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory utvecklade ett nytt analytiskt ramverk för att kvantifiera effekter av reservoarer som förändrar FFC -egenskaper. Ramverket avslöjade hur reservoarreglering påverkar formen på FFC -sannolikhetskurvan.

Översvämningar orsakar betydande socioekonomiska och ekologiska skador. Analyser av strömflödesrekord i USA kombinerat med reservoarmodellering avslöjade en viktig påverkan av reservoarreglering på översvämningsfrekvensen. Denna studie antyder behovet av att separat analysera uppgifter före och efter översvämningar, var och en uppfyller det stationära antagandet för en mer robust översvämningsfrekvensanalys. Sådana data kan hjälpa till att styra regional planering av hydrauliska strukturer i komplexa flodsystem.

Översvämningsfrekvenskurvan ger en omfattande beskrivning av ett avrinningsområdes stormrespons. Tidigare studier fokuserade främst på hur klimat och urbanisering påverkar översvämningsfrekvensen. Dock, reservoaroperationer kan också förändra FFC -egenskaper och utmana det grundläggande antagandet om stationaritet (dvs. tidsserier med statistiska egenskaper som är konstanta över tid) som används i översvämningsfrekvensanalys.

I den här studien, forskare använde ett dimensionslöst Reservoir Impact Index (RII) – definierat som den totala uppströms reservoarlagringskapaciteten normaliserad av den årliga strömflödesvolymen – för att kvantifiera reservoarregleringseffekter. Teamet utförde analyser med hjälp av översvämningsrekord för 388 flodstationer i det angränsande USA för perioder före och efter fördämningen. Forskare analyserade två statistiska ögonblick av FFC:den maximala årliga översvämningen och variationskoefficienten, motsvarande extremiteten och variationen i strömflödet. Resultaten visade att den maximala årliga översvämningen i allmänhet minskade med ökande RII men stabiliserades när RII översteg ett tröskelvärde. Under tiden, variationskoefficienten ökade med RII tills ett tröskelvärde över vilket variationskoefficienten minskade med RII.

Tre reservoarmodeller med olika komplexitetsnivåer fångade de olinjära förhållandena mellan den maximala årliga översvämningen och variationskoefficienten med RII. Modellerna gav insikter för att förstå effekterna av reservoarer från deras grundläggande översvämningskontrollfunktion. Även om alla tre reservoarmodellerna kan fånga FFC:s beroende av RII, tröskelvärdena för RII i de olinjära förhållandena kan endast fångas av de mer komplexa reservoarmodellerna. Det analytiska ramverket som utvecklats i denna studie kan användas för att ytterligare förbättra bedömningen och hanteringen av översvämningsrisker i reglerade älvsystem i regional skala.