SWAT-based evaluation of multi-decadal land use dynamics and hydrological response in the data-scarce Nambul River Watershed, Manipur

Wasser fällt nicht einfach vom Himmel und verschwindet; es reist. Wenn Regen auf den Boden trifft, hängt seine Reise vollständig davon ab, was sich darunter befindet. Wenn er auf einen Waldboden trifft, wirkt der Boden wie ein Schwamm, der das Wasser aufsaugt und es über die Zeit langsam in Bäche abgibt. Wenn er auf eine Betonstraße oder ein festgetretenes Feld trifft, kann das Wasser nicht einsickern. Stattdessen rast es über die Oberfläche, wobei Geschwindigkeit und Volumen zunehmen, bis es zu einer plötzlichen, gewaltigen Flut wird. Dieses grundlegende Prinzip, wie das Land den Wasserfluss formt, ist das Fundament der Einzugsgebietswissenschaft. Für Städte, die an Flüssen gebaut wurden, ist das Verständnis dieser Beziehung eine Frage der Sicherheit. Wenn eine Stadt expandiert, indem sie ihre natürlichen Überschwemmungsgebiete mit Asphalt versiegelt, kann der Fluss schneller und höher anschwellen als zuvor, was einen routinemäßigen Regenschauer in eine Katastrophe verwandelt. Die Frage für Planer ist nicht nur, ob der Wasserstand steigen wird, sondern wie sehr die Veränderung der Landschaft diesen Anstieg beschleunigt.

Im Herzen von Imphal, einer Stadt im nordöstlichen indischen Bundesstaat Manipur, schneidet der Nambul-Fluss durch eine dicht besiedelte Landschaft. Dieser Fluss ist die Lebensader der Region und speist schließlich den riesigen Loktak-See, ein geschütztes Feuchtgebiet von internationaler Bedeutung. Doch für die Menschen, die an seinen Ufern leben, ist der Fluss auch eine Quelle ständiger Angst. Zwischen 2008 und 2021 zeichneten Beamte jeden Tag den Wasserstand des Flusses auf. Die Aufzeichnungen zeigen ein besorgniserregendes Muster: An 361 Tagen überschritt das Wasser die Warnlinie, und an 75 Tagen stieg es über das Hochwasserlevel an. Die Stadt ist schnell gewachsen und hat landwirtschaftliche Flächen und tiefliegende Gebiete in Wohnviertel aus Beton und Ziegeln verwandelt. Es erscheint logisch anzunehmen, dass diese Verfestigung der Landschaft der primäre Treiber der Überschwemmungen ist, der bei jedem Sturm mehr Wasser in das Flussbett zwingt. Um diese Annahme zu testen, wandte sich ein Forscher der Dhanamanjuri University einem leistungsstarken Computersimulationswerkzeug namens SWAT zu, was für Soil and Water Assessment Tool steht. Diese Software fungiert als digitales Labor, das es Wissenschaftlern ermöglicht, das Verhalten des Flusses unter verschiedenen Bedingungen zu rekonstruieren, ohne auf den nächsten Monsun warten zu müssen.

Der Forscher erstellte eine detaillierte digitale Karte des Nambul-Fluss-Einzugsgebiets, eines Gebiets, das etwa 183 Quadratkilometer umfasst. Das Modell wurde mit realen Daten gefütet: der Form des Geländes, der Bodenart und täglichen Niederschlagsaufzeichnungen, die Jahrzehnte zurückreichen. Entscheidend war, dass sich die Studie auf drei spezifische Zeitpunkte konzentrierte: 2001, 2011 und 2021. Für jedes dieser Jahre kartierte der Forscher genau, wie das Land genutzt wurde, wobei zwischen Wäldern, Farmen, Gewässern und bebauten städtischen Flächen unterschieden wurde. Das Computermodell wurde zunächst anhand tatsächlicher Abflussmessungen aus den späten 19ff. und frühen 2000er Jahren kalibriert, um sicherzustellen, dass es genau ist. Sobald das Modell bewiesen hatte, dass es das vergangene Verhalten des Flusses zuverlässig nachahmen konnte, führte der Forscher eine Reihe von Experimenten durch. Dabei blieb das Wetter für alle drei Szenarien exakt gleich, aber die Landnutzungskarten wurden ausgetauscht. Dies ermöglichte es ihnen, den Effekt der sich ändernden Landschaft zu isolieren, indem sie dem Computer die Frage stellten: „Wenn der Regen derselbe ist, aber der Boden von einem Feld zu einer Stadt geworden ist, wie reagiert der Fluss?“

Die Ergebnisse dieses digitalen Experiments waren überraschend. Die Studie ergab, dass sich zwar die Landschaft des Nambul-Einzugsgebiets über zwei Jahrzehnte dramatisch veränderte, die Gesamtwassermenge, die aus dem Einzugsgebiet abfloss, jedoch fast exakt gleich blieb. Zwischen 2001 und 2021 wuchs die Fläche, die von Gebäuden bedeckt war, um etwa 15 Prozent, während die dichte Waldfläche um mehr als 30 Prozent schrumpfte. Trotz dieser massiven Verschiebungen in der physischen Umgebung zeigten die Computersimulationen, dass sich der durchschnittliche jährliche Abfluss des Flusses um weniger als ein Prozent änderte. Tatsächlich war das gesamte Wasservolumen, das durch den Fluss floss, über die drei Jahrzehnte hinweg so konsistent, dass die winzigen Unterschiede innerhalb der Fehlertoleranz des Modells selbst lagen. Dies deutet darauf hin, dass die schiere Gewalt der Monsunregen und die steilen Hänge der umliegenden Hügel die dominierenden Kräfte sind, die das Gesamtvolumen des Flusses antreiben und die subtilen Effekte der Landnutzungsänderung überlagern.

Die Geschichte endet jedoch nicht mit der Wassermenge. Die Studie ergab, dass die Art der Wasserbewegung wahrscheinlich gefährlicher geworden ist, selbst wenn sich das Gesamtvolumen nicht verändert hat. Die Computersimulationen deuteten darauf hin, dass Wald und Buschland das Wasser früher zurückhielten und langsam abgaben, während die neue städtische Landschaft das Wasser viel schneller über die Oberfläche fließen lässt. Diese Beschleunigung bedeutet, dass das Wasser während schwerer Stürme auf einmal in der Stadt ankommt, anstatt über einen längeren Zeitraum hinweg herbeizutrudeln. Dies erklärt, warum Imphal so häufig und schwere Sturmfluten erlebt, wobei der Fluss Dutzende Male im Jahr die Hochwassergrenze überschreitet, obwohl die gesamte Jahreswassermenge nicht zugenommen hat. Die Überschwemmungen werden nicht durch eine massive Zunahme der gesamten Wassermenge verursacht, sondern durch die Geschwindigkeit, mit der dieses Wasser in die Straßen der Stadt geleitet wird.

Die Ergebnisse stellen die einfache Vorstellung infrage, dass mehr Beton immer mehr Wasser bedeutet. In dieser spezifischen, hügeligen und vom Monsun geprägten Umgebung ist die Beziehung zwischen Landnutzung und Flusslauf weita viel komplexer. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Management des Nambul-Flusses einen ganzheitlichen Ansatz erfordert, der über das bloße Zählen der Wassermenge hinausgeht. Es erfordert einen Fokus darauf, den Fluss des Wassers durch die Stadt zu verlangsamen, Überschwemmungsgebiete wiederherzustellen und die verbleibenden Wälder zu schützen, die als natürliche Puffer dienen. Die Forschung hebt hervor, dass Computermodelle in datenarmen Regionen, in denen detaillierte Messungen schwer zu erhalten sind, wichtige Erkenntnisse liefern können, ihre Ergebnisse jedoch mit Vorsicht interpretiert werden müssen. Das Verhalten des Flusses ist ein komplexer Tanz aus Klima, Geologie und menschlicher Aktivität, und die Lösung des Flutproblems in Imphal wird erfordern, alle drei zu verstehen, nicht nur die sich verändernde Skyline.