Hundratals miljoner människor bor på floddeltan runt om i världen, gör dem centrala för rik mångfald i kultur och blomstrande ekonomier. När deltan står inför miljöförstöring och pågående klimatförändringar, regeringar har eftersträvat allt mer drastiska åtgärder för att förhindra översvämningar och skydda samhället och dess infrastruktur. Men, denna politik kan skada den naturliga miljön och leda till förlust av dyrbar mark. Att hitta en balans mellan att begränsa deltaernas markförlust och att maximera kulturell och ekonomisk nytta för samhället är en högsta prioritet i hållbarhetspolitiken.

Forskare vid University of Texas i Austin och Texas Tech University skapade ett nytt analysverktyg som försöker skydda de miljontals människor som bor på urbana floddeltat, samtidigt som den miljömässiga och kommersiella livskraften för dessa landskap bevaras. Deras studie, publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences , tillämpar en kostnads-nyttomodell på konceptet deltahantering, för första gången, genom att undersöka hur man balanserar floddeltans naturliga funktion med samhällets önskemål om landskapsstabilitet.

"Genom att begränsa flodkanaler på deltan, vi har begränsat leveransen av sediment till kusten där det behövs för att upprätthålla land inför stigande havsnivå, sa Andrew Moodie, huvudförfattare till uppsatsen och en National Science Foundation postdoktoral forskare som arbetar i docent Paola Passalacquas labb vid institutionen för civila, Arkitekt- och miljöteknik vid Cockrell School of Engineering. "Det ironiska här är att genom att förhindra att floden översvämmas naturligt, vi har förvärrat markförlusten, och på lång sikt, gjort samhället mer mottagligt för katastrofala översvämningar."

I deras tidning, forskarna noterar att vallar och andra översvämningsförebyggande åtgärder ofta placeras nära kusten eftersom det kostar mindre och minimerar påverkan på stora befolkningscentra. Men dessa nedströmslägen begränsar den naturliga funktionen av deltalandbyggnad, vilket kräver sediment för att nå kusten.

Moodies studie utnyttjar de senaste vetenskapliga framstegen från två tätbefolkade deltan, Gula floden i Kina och Mississippifloden, att undersöka naturbaserade lösningar som efterliknar hur floder naturligt beter sig för att stoppa markförlust. De analyserade den bästa platsen för kanalomledning, som är konstruerade strukturer som skapar nya vägar för floder att rinna igenom. Att hitta rätt placering krävde balansering av fördelarna med omläggningar när det gäller markbyggnad, med kostnaden för strukturen. Balansen mellan kostnader och fördelar kommer att variera med varje delta, så det finns inget entydigt svar. Dock, ramverket kan tillämpas på en mängd olika system över hela världen.

Analysen fann att för att maximera effektiviteten av avledningar, strukturer måste placeras längre uppströms än befintliga konstruktioner och strukturer, som ofta är borta från befolkningscentra och nära kusten. Avvägningen med att bygga omledningar uppströms är att det vanligtvis kostar mer och är mer benäget att förflytta människor.

"Många studier har sagt att samhället, i synnerhet storstäder som New Orleans, är dömd, och att ingenjörsinsatser som utnyttjar naturbaserade lösningar inte kan samexistera med stora befolkningscentra, " Sa Moodie. "Vad vi har visat med vårt optimeringsbara ramverk är att att ha städer i närheten faktiskt gör det ännu lättare att motivera att göra dessa stora projekt, eftersom de skyddar samhällen."

Moodie började detta arbete som en del av sin doktorsexamen. studier vid Rice University. Hans avhandling undersökte effekterna av flodkanalavullioner på deltan - en process genom vilken en kanal plötsligt överger sin kurs till förmån för en ny väg till havet.

"Avulsions är ganska lika omledningar som människor försöker implementera på floddeltan, för att ge näring åt landskapet, sa Moodie.

Med fokus på Gula flodens delta i Kina, Moodie insåg ett olöst problem:brist på forskning som integrerar geomorfologi och hydrologi med ekonomi, när man överväger hur man hanterar deltan med omledningar.

"Vi som människor vill ha stabilitet; vi vill ha stabila landskap som vi kan räkna med år efter år för att tillhandahålla ekosystemtjänster som fiske, odlingsbäddar för ostron med mera, " Sa Moodie. "Alla dessa saker påverkas av naturliga avulsions, och om vi effektivt utnyttjar detta beteende, vi kan svänga skalan för att förbättra chanserna att upprätthålla deltan och de människor och kulturer som finns där."