فيضان يحدث مرة كل 100 عام

يُعرف فيضان المئة عام، أو فيضان 1 % ، ^{[ 1 ]} أو ذو الاحتمالية العالية في المملكة المتحدة، ^{[ 2 ]} بأنه فيضان يحدث في موقع محدد بمستوى يصل إليه أو يتجاوزه مرة واحدة كل مئة عام في المتوسط ، ولكن نظرًا لتعدد المواقع، قد تحدث عدة فيضانات مستقلة من هذا النوع خلال العام نفسه. في الولايات المتحدة، تشير التقديرات المستندة إلى السجلات السابقة إلى أن احتمالية حدوثه أو تجاوزه في أي عام هي 1 من 100 (احتمالية 1%). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تُحدد الحدود التقديرية للغمر في حالة حدوث فيضان يحدث مرة كل 100 عام أو فيضان بنسبة 1% على خرائط الفيضانات. ^{[ 5 ] [ 2 ]}

تُعرّف إرشادات التخطيط في المملكة المتحدة منطقة الفيضانات 3أ "ذات الاحتمالية العالية" بأنها أرض ذات احتمالية سنوية تبلغ 1% أو أكثر لحدوث فيضان نهري؛ أو أرض ذات احتمالية سنوية تبلغ 0.5% أو أكثر لحدوث فيضان بحري. ^{[ 2 ]}

بالنسبة للفيضانات الساحلية وفيضانات البحيرات، يتم التعبير عن فيضان 100 عام بشكل عام على أنه ارتفاع مستوى المياه أو عمقها، ويشمل مزيجًا من المد والجزر ، وارتفاع مستوى المياه الناتج عن العواصف ، والأمواج . ^{[ 6 ]}

بالنسبة لأنظمة الأنهار، يمكن التعبير عن فيضان المئة عام بمعدل تدفق ، ومنه يُحسب منسوب الفيضان. وتُعرف المنطقة التي تغمرها المياه بسهل فيضان المئة عام . تتوفر تقديرات لمعدل تدفق فيضان المئة عام وإحصاءات أخرى عن تدفق المياه في أي مجرى مائي في الولايات المتحدة. ^{[ 7 ]} قد تتسبب عاصفة المئة عام في حدوث فيضان المئة عام أو لا، وذلك بسبب اختلاف توقيت وموقع هطول الأمطار بين أحواض التصريف المختلفة ، بالإضافة إلى أسباب مستقلة للفيضانات، مثل ذوبان الثلوج وتكوّن السدود الجليدية.

في المملكة المتحدة، تنشر وكالة البيئة خريطة شاملة لجميع المناطق المعرضة لخطر فيضان يحدث مرة كل مئة عام. ^{[ 8 ]} وفي الولايات المتحدة، تنشر الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ خرائط لسهول الفيضانات التي تحدث مرة كل مئة عام ومرة ​​كل خمسمئة عام. ^{[ 5 ]}

قد تلعب خرائط السهول الفيضية النهرية أو الساحلية التي تحدث مرة كل مئة عام دورًا هامًا في تراخيص البناء واللوائح البيئية والتأمين ضد الفيضانات . وتمثل هذه التحليلات عمومًا مناخ القرن العشرين، وقد تقلل من شأن آثار تغير المناخ .

من المفاهيم الخاطئة الشائعة الاعتقاد بأن فيضان المئة عام يحدث مرة واحدة كل مئة عام. في الواقع، يحدث فيضان واحد كل مئة عام، وخمسة فيضانات كل خمسمئة عام، وعشرة فيضانات كل ألف عام. ولا شك أن أي متوسط ​​يخفي اختلافات. ففي أي فترة مئة عام في موقع محدد، هناك احتمال بنسبة 37% ألا يحدث فيضان المئة عام، واحتمال بنسبة 37% أن يحدث فيضان واحد فقط، واحتمال بنسبة 26% أن يحدث فيضانان أو أكثر. فعلى نهر الدانوب في مدينة باساو الألمانية، تراوحت الفترات الفعلية بين فيضانات المئة عام خلال الفترة من 1501 إلى 2013 بين 37 و192 عامًا. ^{[ 9 ]}

ثمة سوء فهم شائع يتمثل في الاعتقاد بأن الفيضانات التي تتجاوز فيضانات المئة عام نادرة الحدوث لدرجة لا تستدعي القلق. فاحتمالية حدوثها بنسبة 1% سنويًا تتراكم لتصبح 10% كل عقد، و26% خلال فترة سداد قرض عقاري مدتها 30 عامًا، ^{[ 10 ]} و55% خلال عمر الإنسان البالغ 80 عامًا. ومن الشائع الإشارة إلى فيضانات المئة عام على أنها فيضانات احتمالية حدوثها بنسبة 1% سنويًا، وينطبق الأمر نفسه على الإشارة إليها على أنها فيضانات احتمالية حدوثها بنسبة 10% كل عقد.

في منطقة واسعة ومتنوعة، كدولة كبيرة أو العالم، تشهد 1% من مستجمعات المياه في المتوسط ​​فيضانات تحدث مرة كل 100 عام أو أكثر، بينما تشهد 0.1% منها فيضانات تحدث مرة كل 1000 عام أو أكثر. وتزداد هذه النسبة في السنوات الرطبة، وتقل في السنوات الجافة. ومن بين 1.6 مليون كيلومتر من السواحل في العالم، ^{[ 11 ]} تشهد 1600 كيلومتر منها في المتوسط ​​فيضانات تحدث مرة كل 1000 عام أو أكثر، وتزداد هذه النسبة في السنوات العاصفة، وتقل في السنوات الهادئة.

بدأ برنامج التأمين ضد الفيضانات في الولايات المتحدة في ستينيات القرن الماضي، حيث اعتمد قواعد وتأمين المباني في المناطق المعرضة لفيضانات تحدث مرة كل مئة عام، باعتباره "توازناً عادلاً بين حماية الجمهور واللوائح الصارمة للغاية". ^{[ 10 ]} بعد فيضان بحر الشمال عام 1953 ، رسمت المملكة المتحدة خرائط لفيضانات تحدث مرة كل ألف عام، ورفعت هولندا مستوى دفاعاتها ضد الفيضانات التي قد تحدث مرة كل عشرة آلاف عام. ^{[ 12 ]} وفي عام 2017، صممت هولندا بعض المناطق لمقاومة فيضانات تحدث مرة كل مليون عام. ^{[ 13 ]} وتوصي الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين بتصميم بعض المنشآت لمقاومة فيضانات تحدث مرة كل ألف عام، ^{[ 14 ]} بينما توصي بتصميمها لمقاومة رياح تحدث مرة كل ثلاثة آلاف عام. ^{[ 15 ]} في كل قرن، تبلغ احتمالية تعرض أي منطقة لفيضان يحدث مرة كل مئة عام أو ما هو أسوأ منه 63%، واحتمالية تعرضها لفيضان يحدث مرة كل ألف عام 10%، واحتمالية تعرضها لفيضان يحدث مرة كل عشرة آلاف عام 1%، واحتمالية تعرضها لفيضان يحدث مرة كل مليون عام 0.01%. وكما قال ديفيد فان دانتزيغ ، الذي عمل على استجابة الحكومة لفيضان عام 1953: "لا شك أن المرء سيكون على استعداد لإنفاق أضعاف المبلغ الذي كان سيُفقد بسبب الفيضان إذا أمكن منعه بذلك". ^{[ 16 ]}

في الولايات المتحدة، يُعتمد فيضان المئة عام كأساس لتحديد أسعار تأمين الفيضانات . ويتم تحديد فيضان تنظيمي أو فيضان أساسي بشكل روتيني لأجزاء الأنهار من خلال عملية وضع قواعد علمية تستهدف فيضان المئة عام عند متوسط ​​فترة التكرار التاريخية. وبالإضافة إلى بيانات الفيضانات التاريخية، تأخذ هذه العملية في الاعتبار القيم التنظيمية المحددة مسبقًا، وتأثيرات خزانات التحكم بالفيضانات، والتغيرات في استخدام الأراضي في مستجمعات المياه. وقد تم رسم خرائط مخاطر الفيضانات الساحلية باتباع نهج مماثل يشمل العمليات الفيزيائية ذات الصلة. وقد تم رسم خرائط معظم المناطق التي يمكن أن تحدث فيها فيضانات خطيرة في الولايات المتحدة بشكل متسق بهذه الطريقة. وعلى الصعيد الوطني، تُعد تقديرات فيضان المئة عام كافية لأغراض البرنامج الوطني للتأمين ضد الفيضانات (NFIP)، وتوفر تقديرات معقولة لمخاطر الفيضانات المستقبلية، إذا كان المستقبل مشابهًا للماضي. ^{[ 9 ] : 24} يعيش ما يقرب من 3% من سكان الولايات المتحدة في مناطق معرضة لخطر الفيضانات الساحلية بنسبة 1% سنويًا. ^{[ 17 ]}

من الناحية النظرية، يمكن أن يؤدي نقل المنازل والشركات من المناطق التي تتعرض للفيضانات بشكل متكرر إلى حماية الناس وتقليل خسائر التأمين، ولكن من الناحية العملية، يصعب على الناس الانسحاب من الأحياء القائمة. ^{[ 18 ]}

يمكن التعبير عن احتمال حدوث فيضان واحد أو أكثر خلال أي فترة زمنية _، والذي يتجاوز عتبة فيضان معينة، باستخدام التوزيع ذي الحدين ، على النحو التالي:

${\displaystyle P_{e}=1-\left[1-\left({\frac {1}{T}}\right)\right]^{n}}$

حيث T هي فترة التكرار المتوسطة الحدية ^{[ 15 ]} (على سبيل المثال 100 سنة، 50 سنة، 25 سنة، وما إلى ذلك)، وهي أكبر من 1. إذا كانت T بالسنوات، فإن n هو عدد السنوات في الفترة، وP _e هي الاحتمالية السنوية للتجاوز. ^{[ 19 ]}

يمكن فهم الصيغة على النحو التالي:

• احتمالية حدوث فيضان سنوي (T-year) هي 1/T، على سبيل المثال 1/100 = 0.01
• احتمالية عدم حدوث مثل هذا الفيضان سنوياً هي 1 − 1/T، على سبيل المثال 1 − 0.01 = 0.99
• احتمال عدم حدوث فيضان خلال n سنة مستقلة، عن طريق الضرب، هو (1 − 1/T) ^n، على سبيل المثال 0.99 ¹⁰⁰ = 0.366
• احتمال حدوث فيضان واحد على الأقل خلال n سنة هو 1 − (1 − 1/T) ^n، على سبيل المثال 1 − 0.99 ¹⁰⁰ = 0.634 = 63.4%

يُوصف احتمال التجاوز Pe أيضًا بأنه خطر الفشل الطبيعي أو الكامن أو الهيدرولوجي. [ 20 ] ^{[ 21 ] ومع ذلك ،} فإن القيمة المتوقعة لعدد الفيضانات التي تحدث مرة كل 100 عام خلال أي فترة 100 عام هي 1 _.

تبلغ احتمالية حدوث فيضانات تحدث مرة كل عشر سنوات 10% في أي سنة معينة (P _e = 0.10)؛ وتبلغ احتمالية حدوث فيضانات تحدث مرة كل 500 سنة 0.2% في أي سنة معينة (P _e = 0.002)؛ وهكذا. نسبة احتمالية حدوث فيضان يحدث مرة كل T سنة في سنة واحدة هي 100/T، حيث T أكبر من 1.

يمكن استخدام الصيغة نفسها المذكورة أعلاه لحساب احتمالية حدوث الفيضان خلال أقل من عام. يُعرَّف فيضان السنة الواحدة بأنه فيضان يستمر لمدة 12 شهرًا، باحتمالية 1/12 لكل شهر، بينما تُظهر الصيغة بالأشهر احتمالية 65% سنويًا.

نشأ مجال نظرية القيم المتطرفة لنمذجة الأحداث النادرة، مثل الفيضانات التي تحدث مرة كل مئة عام، لأغراض الهندسة المدنية. تُطبق هذه النظرية عادةً على أقصى وأدنى تدفقات المياه المرصودة في نهر معين. في المناطق الصحراوية التي لا توجد فيها سوى مجاري مائية موسمية، تُطبق هذه الطريقة على أقصى تدفق مُرصود خلال فترة زمنية محددة (24 ساعة، أو 6 ساعات، أو 3 ساعات). يقتصر تحليل القيم المتطرفة على الحدث الأكثر تطرفًا الذي تم رصده في سنة معينة. لذا، بين جريان المياه الربيعي الغزير وعاصفة مطرية صيفية غزيرة، يُعتبر الحدث الذي نتج عنه جريان أكبر هو الحدث المتطرف، بينما يُتجاهل الحدث الأقل غزارة في التحليل (مع أن كليهما قد يكون قادرًا على التسبب في فيضانات كارثية بحد ذاته).

تُبنى التحليلات التي تحدد فيضان المئة عام على عدد من الافتراضات . أولًا، يجب أن تكون الأحداث المتطرفة المُسجلة في كل عام مستقلة عن غيرها. بمعنى آخر، لا يمكن إيجاد ارتباط ذي دلالة إحصائية بين أعلى معدل تدفق نهري مُسجل عام 1984 ومعدل التدفق المُسجل عام 1985، والذي بدوره لا يمكن إيجاد ارتباط بينه وبين عام 1986، وهكذا. ثانيًا، يجب أن تنتمي الأحداث المتطرفة المُسجلة إلى دالة كثافة احتمالية واحدة . ثالثًا، يجب أن يرتبط التوزيع الاحتمالي بأكبر عاصفة (هطول أمطار أو قياس لمعدل تدفق النهر) تحدث في أي عام. رابعًا، يجب أن تكون دالة التوزيع الاحتمالي ثابتة، أي أن المتوسط ​​والانحراف المعياري والقيم القصوى والدنيا لا تتزايد أو تتناقص بمرور الوقت. يُشار إلى هذا المفهوم بالثبات . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

الافتراض الأول صحيح في كثير من الأحيان، ولكنه ليس صحيحًا دائمًا، ويجب اختباره على أساس كل حالة على حدة. أما الافتراض الثاني، فيكون صحيحًا في أغلب الأحيان إذا رُصدت الظواهر المتطرفة في ظل ظروف مناخية متشابهة. على سبيل المثال، إذا كانت جميع الظواهر المتطرفة المسجلة ناتجة عن عواصف رعدية في أواخر الصيف (كما هو الحال في جنوب غرب الولايات المتحدة)، أو عن ذوبان الثلوج المتراكمة (كما هو الحال في شمال وسط الولايات المتحدة)، فإن هذا الافتراض يكون صحيحًا. أما إذا كانت بعض الظواهر المتطرفة ناتجة عن عواصف رعدية، وأخرى عن ذوبان الثلوج المتراكمة، وثالثة عن أعاصير، فمن المرجح أن هذا الافتراض غير صحيح. أما الافتراض الثالث، فلا يمثل مشكلة إلا عند محاولة التنبؤ بحدث تدفق منخفض ولكنه ذو أقصى قيمة (على سبيل المثال، حدث أصغر من فيضان يحدث مرة كل سنتين). ولأن هذا ليس هدفًا شائعًا في تحليل الظواهر المتطرفة، أو في تصميم الهندسة المدنية، فإن هذه الحالة نادرًا ما تحدث.

يصعب اختبار الافتراض الأخير المتعلق بالاستقرار باستخدام بيانات موقع واحد فقط، نظرًا للشكوك الكبيرة حتى في أطول سجلات الفيضانات ^{[ 9 ]} (انظر القسم التالي). وبشكل أعم، تشير أدلة قوية على تغير المناخ إلى أن توزيع الاحتمالات يتغير أيضًا ^{[ 23 ]} ، وأن إدارة مخاطر الفيضانات في المستقبل ستصبح أكثر صعوبة ^{[ 24 ]} . أبسط ما يترتب على ذلك هو أن معظم البيانات التاريخية تمثل مناخ القرن العشرين، وقد لا تكون صالحة لتحليل الأحداث المتطرفة في القرن الحادي والعشرين.

عند انتهاك هذه الافتراضات، ينشأ قدر غير معروف من عدم اليقين في القيمة المُبلغ عنها لما يعنيه فيضان المئة عام من حيث شدة هطول الأمطار أو عمق الفيضان. وعندما تكون جميع المدخلات معروفة، يمكن قياس عدم اليقين في شكل فاصل ثقة. على سبيل المثال، يمكن القول إن هناك احتمالًا بنسبة 95% أن يكون فيضان المئة عام أكبر من X، ولكنه أقل من Y. ^{[ 1 ]}

لا يُمكن إجراء تحليل إحصائي مباشر ^{[ 22 ] [ 25 ]} لتقدير فيضان النهر الذي يحدث مرة كل 100 عام إلا في عدد قليل نسبيًا من المواقع التي سُجّلت فيها سلسلة سنوية من أقصى تصريفات الفيضانات اللحظية. في الولايات المتحدة، وحتى عام 2014، موّل دافعو الضرائب هذه السجلات لمدة 60 عامًا على الأقل في أقل من 2600 موقع، ولمدة 90 عامًا على الأقل في أقل من 500 موقع، ولمدة 120 عامًا على الأقل في 11 موقعًا فقط. ^{[ 26 ]} وللمقارنة، تبلغ المساحة الإجمالية للبلاد حوالي 3,800,000 ميل مربع (9,800,000 كيلومتر ^مربع ) ، لذا ربما يوجد 3000 مجرى مائي تُصرف مياه مستجمعات مائية مساحتها 1000 ميل مربع (2600 كيلومتر مربع ⁾ ، و300,000 مجرى مائي تُصرف مياه مستجمعات مائية مساحتها 10 أميال مربعة (26 كيلومتر ^مربع ) . في المناطق الحضرية، تُعدّ تقديرات الفيضانات التي تحدث مرة كل مئة عام ضرورية لأحواض تصريف المياه الصغيرة التي لا تتجاوز مساحتها ميلاً مربعاً واحداً (2.6 كيلومتر مربع ⁾ . أما بالنسبة للمناطق التي لا تتوفر فيها بيانات كافية للتحليل المباشر، فتُستمدّ تقديرات الفيضانات التي تحدث مرة كل مئة عام من التحليل الإحصائي غير المباشر لسجلات الفيضانات في مواقع أخرى ضمن منطقة مماثلة من الناحية الهيدرولوجية، أو من نماذج هيدرولوجية أخرى . وبالمثل، بالنسبة للفيضانات الساحلية، لا تتوفر بيانات قياس المد والجزر إلا لحوالي 1450 موقعاً حول العالم، منها 950 موقعاً فقط أضافت معلوماتها إلى مركز البيانات العالمي بين يناير 2010 ومارس 2016. ^{[ 27 ]}    

توجد سجلات أطول بكثير لارتفاعات الفيضانات في بعض المواقع حول العالم، مثل نهر الدانوب في باساو بألمانيا، ولكن يجب تقييمها بعناية للتأكد من دقتها واكتمالها قبل أي تفسير إحصائي.

بالنسبة لأي جزء من مجرى مائي، قد تكون الشكوك في أي تحليل كبيرة، لذا فإن تقديرات الفيضانات التي تحدث مرة كل 100 عام تنطوي على شكوك فردية كبيرة لمعظم أجزاء المجاري المائية. ^{[ 9 ] : 24} أما بالنسبة لأكبر فيضان مسجل في أي موقع محدد، أو أي حدث أكبر محتمل، فإن فترة التكرار تكون دائمًا غير معروفة بدقة. ^{[ 9 ] : 20، 24} ويضيف التباين المكاني مزيدًا من عدم اليقين، لأن ذروة الفيضان التي تُلاحظ في مواقع مختلفة على نفس المجرى المائي خلال نفس الحدث تمثل عادةً فترة تكرار مختلفة في كل موقع. ^{[ 9 ] : 20} إذا هطلت أمطار غزيرة من عاصفة شديدة على أحد فروع النهر لتتسبب في فيضان يحدث مرة كل 100 عام، ولكن لم تهطل أمطار على فرع آخر، فقد تكون فترة تكرار موجة الفيضان في اتجاه مجرى النهر من نقطة التقائهما 10 سنوات فقط. وعلى العكس من ذلك، فإن عاصفة تُنتج فيضانًا يحدث مرة كل 25 عامًا في وقت واحد في كل فرع قد تُشكل فيضانًا يحدث مرة كل 100 عام في اتجاه مجرى النهر. أثناء الفيضانات، تُبسّط التقارير الإخبارية بالضرورة القصة من خلال الإبلاغ عن أكبر الأضرار وأطول فترة تكرار مُقدّرة في أي موقع. وقد يستنتج الجمهور بسهولة وبشكل خاطئ أن فترة التكرار تنطبق على جميع مجاري الأنهار في منطقة الفيضان. ^{[ 9 ] : 7، 24}

تُظهر قياسات ذروة ارتفاع منسوب المياه في 14 فيضانًا، بدءًا من عام 1501 على نهر الدانوب في مدينة باساو بألمانيا، تباينًا كبيرًا في الفترات الزمنية الفعلية بين الفيضانات. ^{[ 9 ] : 16-19} وقد حدثت فيضانات أكبر من فيضان الخمسين عامًا على فترات تتراوح بين 4 و192 عامًا منذ عام 1501، ولم يعقب فيضان الخمسين عامًا لعام 2002 سوى 11 عامًا بفيضان الخمسمائة عام. وكان نصف الفترات الزمنية بين فيضانات الخمسين عامًا وفيضانات المئة عام فقط ضمن نطاق 50% من متوسط ​​الفترة الزمنية الاسمية. وبالمثل، تراوحت الفترات الزمنية بين فيضانات الخمسين عامًا خلال الفترة من 1955 إلى 2007 بين 5 أشهر و16 عامًا، وكان نصفها فقط ضمن نطاق 2.5 إلى 7.5 سنوات.

• نظرية القيم المتطرفة
• الطقس القاسي
• التنبؤ بالفيضانات
• تكرار التجاوز
• قائمة الفيضانات
• قوائم الفيضانات في الولايات المتحدة

• " ما هو الفيضان الذي يحدث مرة كل 100 عام؟ ". شبكة معلومات الاستدامة في منطقة بولدر (BASIN). تم الوصول إلى الرابط بتاريخ 16-06-2006.

• " تحليل الفيضانات الشديدة ". برنامج GeoTide لتحليل الفيضانات الشديدة. تم الوصول إلى الرابط بتاريخ 28-11-2023.