Ett team av Leeds-matematiker och franska civilingenjörer har utvecklat ett nytt sätt att visualisera och analysera komplexa översvämningsskydd.

De har styrt bort från ekvationer och vetenskapligt språk och har istället tagit fram en grafisk display som visar, som en hypotetisk sjö 2 meter djup, den mängd vatten som måste finnas i en älvdal för att förhindra översvämningar.

Grafiken är överlagd med de olika alternativen som krävs för att hålla tillbaka eller för att fånga översvämningsvattnet, och hur mycket varje alternativ kommer att kosta.

Arbetet är ett samarbete mellan tillämpade matematiker professor Onno Bokhove, Professor Mark Kelmanson och Dr. Tom Kent från School of Mathematics vid University of Leeds; och civilingenjörerna Dr Guillaume Piton och Dr Jean-Marc Tacnet från Université Grenoble Alpes.

Professor Bokhove sa:"Detta arbete startade från en utmaning som kastades ner av en representant för miljöbyrån i Storbritannien som sa att matematiker alltid producerar ekvationer och att han ville ha något som var mer tillgängligt, ett sätt att kommunicera komplexa idéer tydligt och enkelt, att tillåta vetenskapen som ligger bakom översvämningsbegränsningen att vara begriplig för det bredare brödraskapet som är inblandat i beslutsfattande."

Forskarna tittade på ett nytt koncept i hjärtat av översvämningsanalys. Känd som översvämningsvolym (FEV), det är mängden vatten i ett flodsystem som inte kan innehållas av befintliga översvämningsskydd, uttryckt som så många miljoner kubikmeter vatten. Dock, för de flesta, inklusive professor Bokhove, det är en effektivt meningslös åtgärd som människor inte kan visualisera.

De har beskrivit sitt tillvägagångssätt i en tidning, Ett kostnadseffektivitetsprotokoll för översvämningsplaner baserat på Leeds översvämningar på Boxing Day 2015, publicerad i tidningen Vatten .

För att illustrera idén, de använde data från översvämningarna på annandag jul 2015, när floden Aire sprängde sina stränder i Leeds och orsakade omfattande skador på hem och företag som uppskattas till cirka en halv miljard pund.

Cirka 9,34 miljoner kubikmeter vatten svämmade över från floden Aire.

Den volymen av översvämningsvatten översätts till en hypotetisk kvadratisk sjö, 2 meter djup och med sidor på 2,16 km långa. I jämförelse, den övre floden Aire är cirka 50 mil lång, med en dalbredd som varierar ungefär mellan 200 och 600 meter längs vägen.

Professor Bokhove tillade:"För att ha förhindrat översvämningen, du skulle behöva ta itu med den mängden vatten någonstans. Det är inte otänkbart att längs flodens lopp att ytterligare vatten skulle kunna tas emot, antingen genom att öka storleken på översvämningsslätter, eller genom att ta bort hinder i floden, vidga flodkanalen på vissa ställen eller genom att bygga högre översvämningsmurar:eller, mer troligt, genom att kombinera några eller alla av dessa åtgärder.

"Att se översvämningsbegränsning på det här nya sättet gör det lättare för människor att förstå inte bara de ingripanden som är möjliga och vilken effekt de sannolikt kommer att få utan också kostnaderna förknippade med varje sådan åtgärd."

Forskarna använde sedan sitt nya grafiska tillvägagångssätt för att analysera och kommunicera ett hypotetiskt schema för att öka översvämningsskyddet i centrala Leeds för att klara inte bara en stor översvämning som skulle förväntas en gång på 100 år utan också en en-på-200- års översvämning. De tittade på flera begränsningsscenarier, deras kostnader och deras inverkan på floddynamiken, ett vetenskapsområde känt som fluid dynamics där Leeds är världsledande.

Under de sex åren fram till 2021, regeringen kommer att ha spenderat 2,6 miljarder pund på översvämningsplaner i England, och ytterligare investeringar förväntas.

Professor Bokhove sa:"Vårt tillvägagångssätt är avsett att erbjuda ett sätt att jämföra och välja mellan översvämningsdämpande scenarier på ett kvantifierbart och visuellt sätt, vilket ger en bättre chans att de blir förstådda av en bred publik inklusive allmänheten, intressenter och planerare."