Sediment-Inclusive Hydraulic Modelling Reveals Systematic Underestimation of Flood Hazard in Himalayan Rivers

ليست الأنهار في الجبال العالية مجرد قنوات للمياه؛ بل هي محركات قوية تعيد تشكيل الأرض باستمرار. ففي أماكن مثل جبال الهيمالايا، حيث تلتقي المنحدرات الشديدة مع أمطار الموسم الغزيرة، تحمل هذه الأنهار كميات هائلة من الرمال والحصى والصخور جنباً إلى جنب مع الماء. وهذه الحركة للمواد الصلبة، المعروفة باسم الرواسب، هي جزء حيوي من سلوك النهر. فعندما يحمل النهر حمولة ثقيلة من الصخور، فإنه يغير شكل مجراه، إما برفع أرضية القناة أو بنحرها لتصبح أكثر عمقاً. وتؤثر هذه التغييرات الفيزيائية بشكل مباشر على مدى ارتفاع المياه أثناء الفيضان وسرعة حركتها. ولعقود من الزمن، اعتمد المهندسون والمخططون على النماذج الحاسوبية للتنبؤ بمخاطر الفيضانات. ومع ذلك، فإن العديد من هذه النماذج القياسية تعامل مجرى النهر كما لو كان مصنوعاً من خرسانة صلبة لا تتغير؛ فهي تفترض أن القناة تظل بنفس الشكل تماماً، متجاهلة حقيقة أن الأرض نفسها في أنهار الجبال في حالة حركة. ويمكن أن يؤدي هذا التبسيط إلى حسابات خاطئة خطيرة، مما قد يترك المجتمعات غير مستعدة للحجم الحقيقي للفيضان.

في سفوح جبال الهيمالايا، بالقرب من مدينة فوتشولينغ في بوتان، شرع فريق من الباحثين في اختبار ما إذا كان تجاهل مجرى النهر المتحرك يتسبب في التقليل من تقدير مخاطر الفيضانات. فقد ركزوا على امتداد بطول تسعة كيلومترات لنهر تورسا، وهو مجرى مائي يتدفق من هضبة التبت العالية نزولاً إلى الأراضي المنخفضة. هذا الجزء من النهر ديناميكي للغاية، حيث ينتقل من أخدود ضيق وشديد الانحدار إلى سهول فيضية واسعة ومسطحة. وكان الباحثون يعلمون أنه خلال موسم الرياح الموسمية، يحمل هذا النهر كمية هائلة من الرواسب، لكنهم احتاجوا إلى فهم طبيعة هذه الرواسب بدقة وكيفية تفاعلها مع الماء. وللقيام بذلك، ساروا على طول النهر، وجمعوا عينات من مواد مجرى النهر من عشرات النقاط. وقاسوا أحجام الحصى وحبيبات الرمل، ملاحظين أن مجرى النهر كان مزيجاً فوضووياً من أحجام مختلفة، يهيمن عليه الحصى الصغير، بدلاً من أن يكون طبقة منتظمة من الرمل أو الصخور. كما جمعوا بيانات تدفق المياه لعقود لفهم سلوك النهر بمرور الوقت.

ومع وجود هذه البيانات الفيزيائية بين أيديهم، لجأ الفريق إلى محاكاة حاسوبية لمعرفة ما سيحدث إذا أخذوا في الاعتبار مجرى النهر المتحرك مقابل ما سيحدث إذا تجاهلوه. فقد أجروا سيناريوهين مختلفين لنفس الامتداد من النهر. في السيناريو الأول، استخدموا الطريقة التقليدية، حيث عومل مجرى النهر كسطح ثابت وساكن لا يتغير أبداً. وفي السيناريو الثاني، بنوا نموذجاً أكثر تعقيداً يسمح لمجرى النهر بالارتفاع والانخفاض مع تحرك الرواسب بفعل الماء. وكانت نتائج هذه المقارنة مذهلة وكشفت عن فجوة كبيرة في التخطيط الحالي للفيضانات. فعندما سمح النموذج لمجرى النهر بالتحرك، ارتفع مستوى الماء بشكل ملحوظ مقارنة بالنموذج الساكن. وتحديداً، زاد متوسط ارتفاع سطح الماء بأكثر من متر واحد. قد لا يبدو هذا كثيراً، ولكن في سياق الفيضان، فإن هذا المتر الإضافي من الماء كافٍ للتدفق فوق الضفاف المنخفضة وإغراق المناطق التي قد تعتبرها النماذج القياسية آمنة.

كما كشفت الدراسة عن أمر غير متوقع حول كيفية حركة المياه عندما تحمل حمولة ثقيلة من الصخور. ففي المحاكاة التي كان فيها مجرى النهر قابلاً للحركة، تدفقت المياه في الواقع بشكل أسرع في المتوسط، بزيادة تجاوزت النصف مقارنة بالنموذج الساكن. حدث هذا لأن الرواسب المتحركة تسببت في تضييق النهر في مقاطع معينة، مما أجبر الماء على المرور عبر مساحة أضيق وبسرعة أعلى. وهذه الزيادة في السرعة أمر بالغ الأهمية لأن المياه الأسرع تسلط قوة أكبر على الجسور والمباني وضفاف الأنهار، مما يجعلها أكثر عرضة للانهيار. علاوة على ذلك، توسعت المنطقة التي تغطيها المياه بشكل كبير؛ حيث أظهرت المحاكاة أن المنطقة المغمورة أصبحت أكبر بمرتين من قبل عند تضمين حركة الرواسب. وهذا يعني أن النهر سيفيض في سهول فيضانه والقنوات الثانوية بشكل أوسع بكثير مما كان يُعتقد سابقاً، مما يهدد منطقة أكبر من المدينة.

وعلى الرغم من هذه التغييرات الهائلة في ارتفاع المياه وسرعتها والمساحة التي تغطيها، إلا أن الطبيعة الأساسية للتدفق ظلت مستقرة. فقد وجد الباحثون أن النسبة بين سرعة الماء وعمقه، وهي مقياسة تُستخدم لتصنيف مدى اضطراب النهر، لم تتغير بشكل كبير بين النموذجين. وهذا يشير إلى أنه بينما يصبح النهر أكثر خطورة ويغطي مساحة أكبر عند وجود الرواسب، فإن الفيزياء الأساسية للتدفق تظل قابلة للتنبؤ. والدرس المستفاد الرئيسي هو أن الطريقة التقليدية لنمذجة الفيضانات، والتي تفترض مجرى نهر ثابتاً، تقلل بشكل منهجي من حجم الخطر في هذه المناطق الجبلية. فمن خلال تجاهل حقيقة أن مجرى النهر يتكون من مواد سائبة ومتحركة، تفشل النماذج الحالية في رصد الارتفاع الحقيقي للمياه ومدى وصولها.

إن التداعيات على مدينة فوتشولينغ مباشرة وملحة. إذ تسلط الدراسة الضوء على أن الاعتماد على النماذج القديمة والساكنة قد يترك المدينة عرضة لفيضانات أعلى وأسرع وأوسع مما هو متوقع. وقد وجد الباحثون أن مجرى النهر في هذه المنطقة لا يتبع النمط الكلاسيكي المتمثل في أن تصبح المواد أكثر نعومة كلما اتجهت نحو المصب؛ بل يظل مزيجاً من الحصى الخشن والرمل بسبب الإمداد المستمر للمواد الجديدة من الانهيارات الأرضية والروافد. هذا التعقيد يعني أن القواعد العامة البسيطة لا تجدي نفعاً. وتخلص الدراسة إلى أنه لحماية المدينة والتخطيط لمواجهة تغير المناخ، يجب أن تشمل إدارة مخاطر الفيضانات حركة الرواسب. ومن خلال تحديث النماذج لتعكس واقع مجرى النهر المتحرك، يمكن للمخططين التنبؤ بشكل أفضل بمكان ذهاب المياه ومدى ارتفاعها، مما يضمن بناء البنية التحتية وتدابير السلامة لتتحمل القوة الحقيقية لأنهار الهيمالايا.