Flodsystem är viktiga resurser för allt från dricksvattenförsörjning till elproduktion - men dessa system är också hydrologiskt komplexa, och det är inte alltid klart hur vattenflödesdata från olika övervakningspunkter relaterar till någon specifik infrastruktur. Forskare från Cornell University och North Carolina State University har nu utvecklat ett verktyg som hämtar från flera databaser för att ge vattenresursförvaltare och infrastrukturanvändare den information de behöver för att fatta välgrundade beslut om vattenanvändning i flodnätverk.

"En ström berättar vad vattennivån är vid en viss punkt i floden - men det är inte tillräckligt med information, "säger Sankar Arumugam, medförfattare till en uppsats om arbetet och professor i civilingenjörer vid NC State. "Om du är en infrastrukturoperatör, vad du verkligen behöver veta är hur lång tid det tar för den vattennivåinformationen att vara relevant för din infrastruktur. Hur långt bort är strömmen från ditt vattenintag längs flodvägen, inte bara som kråkan flyger? Hur nära sammankopplade dessa två saker, hydrologiskt?"

"Denna information är viktig för att hantera vattensystem effektivt, för att säkerställa att infrastruktur – såsom kraftverk – kan fortsätta att fungera, och för att skydda infrastrukturen, "säger Sudarshana Mukhopadhyay, uppsatsens första författare och för närvarande postdoktor vid Cornell University. "Informationen är särskilt viktig under extrema förhållanden, som översvämningar eller torka.

"Alla dessa data finns redan, det är bara utspridda över separata databaser. Vi har utvecklat en algoritm som effektivt drar all information till ett ställe och redogör för hur strömmen och de olika infrastrukturplatserna är hydrologiskt anslutna över en stor vattendelare, "säger Mukhopadhyay, som arbetade med forskningen som Ph.D. student vid NC State.

För att visa verktygets användbarhet, forskarna använde algoritmen för att skapa ett anslutningsnätverk som visar sammankopplingen av cirka 1, 400 reservoarer och 1, 600 strömningar i de övre och nedre Colorado River -bassängerna.

För detta nätverk, algoritmen använde data från tre källor:topografisk information från U.S. Geological Survey (USGS) National Hydrographic Dataset; streamgages från USGS National Water Information System; och reservoardata från National Inventory of Dams.

"Detta är ett verktyg som kan användas av kraftverksoperatörer, reservoaroperatörer, vattenresursförvaltare – det är verkligen för alla som hämtar vatten från flodsystemet, " säger Mukhopadhyay. "Den kan informera dem om flodförhållanden både uppströms och nedströms, och hjälpa dem att fatta beslut om var de ska hämta vatten från systemet."

Forskarna har också gjort en mall allmänt tillgänglig, så att alla kan utveckla liknande anslutningsnätverk för andra vattendrag.

"Det borde vara ganska enkelt för yrkesverksamma inom vattenresurser, "Säger Mukhopadhyay.

"Vi arbetar för närvarande på en nationell version, som vi tror kommer att hjälpa oss att bättre förstå alla sätt som flodområden förbinder infrastrukturer över hela landet, "Säger Arumugam.

Pappret, "Utveckla den hydrologiska beroendestrukturen mellan streamgage- och reservoarnätverk, "publiceras med öppen åtkomst i tidskriften Scientific Data. Tidningen var medförfattare av Chandramauli Awasthi, en doktorsexamen student vid NC State.

Arbetet utfördes med stöd från National Science Foundation, under bidrag 1823111 och 1442909; och från USGS Powell Center Working Group Project "En global syntes av flussar på landytan under naturliga och mänskligt förändrade vattendrag med hjälp av Budyko-ramverket."