Четыре года назад летние наводнения в Лимбурге — на юге Нидерландов — кардинально изменили русло реки Маас, усложнив прогнозирование высоких уровней воды. «Это показывает, насколько уязвимой и непредсказуемой на самом деле является река Маас», — говорит исследователь Хермьян Барневельд.
В июле 2021 года сильные дожди из-за шторма «Бернд» привели к затоплению частей Германии, Бельгии и Нидерландов. В Южном Лимбурге река Геул вышла из берегов, повредив 2300 домов в одном только Валкенбурге. Маас также не справился с огромным объёмом воды — химические трубопроводы внезапно обнажились, а паромная пристань обрушилась.
Для Барневельда и профессора Тона Хойтинка из группы гидрологии и экологической гидравлики высокие уровни воды стали поводом для нового исследования того, что происходит под поверхностью — на русле реки. Их исследования привели к неожиданным открытиям, которые в конечном итоге могут улучшить оценку рисков наводнений. Результаты были опубликованы 10 июля в журнале Nature.
Лимбург дважды подвергался сильным наводнениям в 1990-х годах, что привело к разработке новых стратегий защиты от наводнений вдоль Мааса. Если раньше реки ограничивали и сужали, то новый подход был сосредоточен на том, чтобы дать воде больше пространства. Поймы рек были расширены, и им было разрешено выходить из берегов во время паводков. Но многие из этих проектов ещё не завершены — и это имеет последствия.
Барневельд объясняет: «Проблема заключается в разнице скоростей потока. В поймах вода движется медленно, и уровень воды снижается, но в более узких участках реки поток ускоряется — иногда достигая скорости до 20 километров в час».
«Вы бы ожидали такого на горных реках, но не в Нидерландах. Нам нужно гораздо лучше понимать, что происходит в этих узких местах, чтобы прогнозировать как время, так и пиковые уровни высокой воды», — добавляет он.
Во время наводнений 2021 года расход воды в Маастрихте вырос с 50 м³/с до 3310 м³/с всего за два дня. Внезапно каждый литр воды, эквивалентный половине ванны, хлынул по Маасу. Примерно в 150 километрах ниже по течению, возле Лита в Северном Брабанте, река несколько успокоилась. Хотя она вышла из берегов только на поймах, жители некоторых промежуточных районов едва избежали затопления — иногда всего на три сантиметра.
Даже во время наводнения голландское водное управление Rijkswaterstaat использовало исследовательские суда для измерения быстротекущего русла реки. Вертолёты, оснащённые лазерами, также летали над этим районом, картографируя водную поверхность с высокой точностью.
Как только дождь прекратился, Барневельд и его коллеги также приступили к действиям. Они заметили глубокие ямы в русле реки и большие песчаные дюны, которые изменили своё положение. Исследователи прошли по поймам, чтобы проследить, куда делся эродированный песок и гравий.
Итак, что именно произошло на русле реки Маас в те дни? В так называемых узких местах огромное количество гравия и мелкого песка было смыто — процесс, известный как эрозия. Возле города Штайн в Лимбурге это привело к образованию 16 ям в русле реки, некоторые из которых достигали глубины 15 метров.
Хойтинк объясняет: «Сначала был смыт слой гравия. В этом месте слой был очень тонким. Под ним был мелкий песок, и как только он начал размываться, это произошло чрезвычайно быстро».
Оказывается, Маас переместил столько песка и гравия за несколько дней, сколько обычно перемещает за десять лет. Большая часть песка прошла всего несколько километров вниз по течению и оказалась в поймах, где образовала большие насыпи — иногда более трёх метров в высоту.
В некоторых местах уровень воды на Маасе был на полметра выше ожидаемого. «Было несколько факторов, — говорит Барневельд. — Была середина лета, поэтому поймы были полны растительности и сельскохозяйственных культур, что сыграло свою роль. Но если русло реки меняется так быстро и резко, это также оказывает влияние. Нам всё ещё нужны дополнительные исследования по этому вопросу».
До сих пор внезапная сильная эрозия не учитывалась при прогнозировании высоких уровней воды. «И всё же мы знаем, что мелкий песок лежит близко к поверхности во многих местах, узкие места широко распространены, и из-за изменения климата паводки станут более частыми», — говорит Барневельд. «Это первый раз, когда мы увидели, насколько значительной может быть эрозия — в Нидерландах и во всём мире».
По словам Барневельда, Rijkswaterstaat сейчас разрабатывает планы по улучшению картирования русла реки для улучшения прогнозов наводнений. «Это важный шаг — точные прогнозы имеют решающее значение при принятии решения о том, строить ли аварийные барьеры из мешков с песком или эвакуировать людей. Так мы можем предотвратить будущие бедствия», — заключает он.