DOI: https://doi.org/10.1007/s40710-026-00818-1
تاريخ النشر: 2026-03-01
المؤلف: Josefina Kountouri وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقييم وإدارة مخاطر الفيضانات
نظرة عامة
تقدم هذه الورقة البحثية منهجية شاملة لتقييم مخاطر الفيضانات تطبق على حوض نهر غاريليس في ليماسول، قبرص، متكاملة مع النمذجة الهيدروليكية، والمراقبة الأرضية، والتحليل الجغرافي المكاني، والبيانات الاجتماعية والاقتصادية. تستخدم الدراسة محاكاة هيدروليكية ثنائية الأبعاد تحت سيناريوهات فترات عودة مختلفة (50، 100، و1000 سنة)، كاشفة أن أسوأ سيناريو قد يؤدي إلى عمق مياه يتجاوز 6.2 متر، مما يؤثر بشكل خاص على المناطق الحضرية في الحوض الجنوبي. يجمع التقييم بين بيانات مخاطر الفيضانات مع مؤشرات الضعف الديموغرافي ومقاييس التعرض الاقتصادي، مما ينتج عنه مصفوفة مخاطر تصنف مخاطر الفيضانات إلى خمسة مستويات متميزة. تشير النتائج إلى أن المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية هي الأكثر عرضة للخطر بسبب تضاريسها المسطحة، وانخفاض نفاذية السطح، والقيمة الاقتصادية الكبيرة.
تقترح الدراسة أيضًا استراتيجيات قابلة للتنفيذ للتخطيط للطوارئ، بما في ذلك طرق الإخلاء المثلى والملاجئ الآمنة الواقعة في مناطق منخفضة المخاطر، مما يضمن الوصول إلى الفئات الضعيفة. من خلال ترجمة نتائج النمذجة إلى توصيات لتطوير البنية التحتية، مثل تحسين شبكات الطرق وتجديد المباني العامة، تسهم الأبحاث في تعزيز مرونة المجتمع وتتوافق مع الأطر الدولية لإدارة مخاطر الفيضانات، بما في ذلك توجيه الفيضانات في الاتحاد الأوروبي 2007/60/EC. لا تساعد هذه المقاربة المتكاملة فقط السلطات المدنية في الاستعداد للكوارث، بل تعمل أيضًا كإطار قابل للتكرار لمناطق أخرى معرضة للفيضانات، مما يبرز الحاجة إلى تدابير تكيف استباقية للتخفيف من آثار التطرف الهيدرولوجي في المستقبل.
مقدمة
تمثل الفيضانات كارثة طبيعية حرجة، حيث تتزايد تواترها وشدتها بسبب العوامل البشرية وتغير المناخ، مثل التحضر وإزالة الغابات. في عام 2024، أسفرت أحداث الفيضانات العالمية عن 5,883 حالة وفاة، وأثرت على 48.8 مليون فرد، وتكبدت خسائر اقتصادية تقدر بحوالي 32.8 مليار دولار. في أوروبا، كانت الفيضانات مسؤولة عن 584 حالة وفاة من 1980 إلى 2022، حيث يعيش حوالي 12% من سكان الاتحاد الأوروبي في مناطق معرضة للفيضانات. يهدف توجيه الفيضانات في الاتحاد الأوروبي إلى التخفيف من الآثار السلبية للفيضانات على الصحة والبيئة والاقتصاد، ومع ذلك، لا تزال التحديات قائمة في تحويل التقييمات العلمية إلى قرارات قابلة للتنفيذ، خاصة في المناطق التي تعاني من نقص البيانات.
تتطلب إدارة مخاطر الفيضانات الفعالة فهمًا شاملاً للتفاعل بين العوامل المختلفة، بما في ذلك التضاريس، والظروف الجوية، وخصائص التربة، واستخدام الأراضي. يمكن تحقيق هذا الفهم من خلال دمج مصادر البيانات المتنوعة وأدوات النمذجة، التي تساعد في إنتاج خرائط مخاطر الفيضانات وتقييم استراتيجيات التخفيف. تعتبر التدابير الهيكلية (مثل السدود) والنهج غير الهيكلية (مثل تخطيط استخدام الأراضي) ضرورية لإدارة الفيضانات. تلعب النماذج الهيدرولوجية والهيدروليكية، مثل SWAT وHEC-RAS، دورًا محوريًا في محاكاة ديناميات الفيضانات وإبلاغ قرارات السياسة. تؤكد الدراسات الحديثة على أهمية دمج العوامل الاجتماعية والاقتصادية في تقييمات مخاطر الفيضانات وتبرز مزايا دمج بيانات مخاطر الفيضانات مع تحليل القرار متعدد المعايير (MCDA) لتعزيز شمولية تقييمات المخاطر.
الطرق
تدمج الإطار المنهجي المقترح لتقييم مخاطر الفيضانات البيانات الفيزيائية والهيدروليكية والاجتماعية والاقتصادية لإنشاء فهم شامل لمخاطر الفيضانات وللمساعدة في تطوير استراتيجيات إخلاء فعالة. يركز هذا الإطار على أهمية التفاعل المستمر والتواصل مع السلطات الحكومية طوال فترة تنفيذه. يضمن هذا التعاون الوصول إلى مجموعات البيانات الرسمية وتوافق افتراضات النمذجة، والاختيارات المنهجية، والتدابير المقترحة للتخفيف مع الممارسات المحلية والمتطلبات التنظيمية.
من خلال الحفاظ على هذا الحوار مع السلطات، لا يعزز الإطار فقط موثوقية تقييم مخاطر الفيضانات، بل يعزز أيضًا اعتماد الاستراتيجيات المقترحة في السيناريوهات الواقعية، مما يحسن مرونة المجتمع تجاه أحداث الفيضانات.
النتائج
يقدم قسم النتائج تحليلًا شاملاً لرسوم هطول الأمطار الاصطناعية وتقييمات مخاطر الفيضانات لثلاث فترات عودة: 50، 100، و1000 سنة. تظهر كثافات الأمطار توزيعًا متماثلًا، مع زيادة كميات الأمطار الإجمالية مع فترات العودة الأطول—سُجلت كـ 21.2 مم، 26.3 مم، و52.9 مم، على التوالي. تم إنشاء خرائط الفيضانات وسرعة التدفق، كاشفة أن أكثر من 99% من منطقة الدراسة لفترات العودة 50 و100 سنة شهدت سرعات تدفق ضئيلة (< 0.005 م/ث)، مما أدى إلى استبعادها من تصنيفات المخاطر. تشير التحليلات إلى أن الغالبية العظمى من المنطقة تتميز بسرعات تدفق منخفضة، مع وجود جزء صغير فقط يعاني من سرعات متوسطة إلى عالية. توضح خرائط مخاطر الفيضانات أنه بالنسبة لفترات العودة 50 و100 سنة، تقع المناطق المعرضة للفيضانات بشكل أساسي على طول القناة الرئيسية للنهر، حيث تصل أعماق المياه القصوى إلى 5.3 م في المناطق الحضرية. يوسع سيناريو فترة العودة 1000 سنة منطقة مخاطر الفيضانات بشكل كبير إلى حوالي 8.2 كم²، مع أعماق قصوى تبلغ 6.2 م تتركز في المناطق الحضرية ذات الارتفاع المنخفض. كما تقيم الدراسة ضعف السكان والتعرض الاقتصادي، محددة المناطق عالية المخاطر في المناطق الحضرية، وخاصة في مدينة ليماسول، التي تُعرف بأنها منطقة معرضة للفيضانات. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تحسين أنظمة الصرف الحضري لتعزيز مرونة الفيضانات، خاصة في ضوء التوسع الحضري المستمر والتغيرات الديموغرافية. بالإضافة إلى ذلك، يتم اقتراح طرق إخلاء مثلى، مما يضمن الوصول إلى الملاجئ الواقعة في مناطق منخفضة المخاطر، مما يسهل استراتيجيات الاستجابة للطوارئ الفعالة.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على فجوة كبيرة في أبحاث إدارة مخاطر الفيضانات الحالية، التي تركز بشكل أساسي على رسم المخاطر الثابتة دون معالجة الجوانب التشغيلية للتخطيط للإخلاء وأطر الحماية المدنية بشكل كافٍ. أظهرت الدراسات أن دمج التخطيط للإخلاء مع رسم الخرائط للفيضانات يمكن أن يعزز السلامة أثناء الطوارئ، ومع ذلك، لا تزال هناك ندرة في المنهجيات التي تحول التقييمات العلمية إلى استراتيجيات عملية للإخلاء والملاجئ. تهدف الدراسة الحالية إلى سد هذه الفجوة من خلال اقتراح إطار جديد يجمع بين محاكاة هيدروليكية قائمة على نظم المعلومات الجغرافية (GIS) مع نهج تحليل القرار متعدد المعايير (MCDA)، مما يسهل تخطيط طرق الإخلاء واختيار الملاجئ مع مراعاة المخاطر.
يتضمن الإطار عدة مراحل رئيسية: محاكاة أحداث الفيضانات لتوليد خرائط المخاطر، وحساب مؤشر مخاطر الفيضانات من خلال الجدولة المتقاطعة للمخاطر، والتعرض، والضعف، وتحديد الملاجئ وطرق الإخلاء المثلى بناءً على معايير السلامة والوصول. يتم تطبيق هذه المقاربة المتكاملة على حوض نهر غاريليس في قبرص، وهي منطقة لها تاريخ من الفيضانات الشديدة، مما يوضح إمكانية المنهجية في تعزيز مرونة الفيضانات الحضرية واستراتيجيات الحماية المدنية. تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة لتحسين مرونة البنية التحتية وزيادة الوعي العام في المناطق المعرضة للفيضانات، مشددة على أن المنهجية المقترحة يمكن تكييفها للاستخدام في مناطق أخرى معرضة للخطر على مستوى العالم.
القيود
يسلط قسم القيود الضوء على عدة عوامل تؤثر على دقة وقابلية توسيع إطار تقييم مخاطر الفيضانات. تنبع القيود الرئيسية من الاعتماد على بيانات السكان المجمعة على مستوى الشارع، والتي خضعت لعدة تحولات وافتراضات قبل إعادة إسقاطها على مستوى كتلة المباني لرسم خرائط الضعف. أدخلت هذه العملية عدم اليقين الذي تفاقم بواسطة متغيرات إضافية مثل مواد البناء، وارتفاع المباني، والعمر، خاصة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية مثل ليماسول. علاوة على ذلك، فإن استخدام منحنى شدة-مدة-تكرار (IDF) واحد بناءً على بيانات 2009 يتجاهل التغيرات المناخية الأخيرة التي تؤثر على أنماط هطول الأمطار.
تعترف الدراسة أيضًا بعدم الدقة الجغرافية والموضوعية في مجموعات البيانات المدخلة، بما في ذلك استخدام الأراضي وخصائص التربة، واستبعاد العوامل الديناميكية مثل القدرة التشغيلية لشبكة الصرف الصحي والتعديلات البشرية على أنظمة الصرف. يساهم اعتماد النموذج الهيدروليكي على عدد محدود من سيناريوهات هطول الأمطار أيضًا في عدم اليقين، والذي يمكن تصنيفه على أنه عشوائي—ينبع من التباين الطبيعي في هطول الأمطار—وإبستيمي، ينشأ من قيود النموذج الهيكلي وعدم اليقين في المعلمات. لتعزيز موثوقية تقييمات مخاطر الفيضانات المستقبلية، يقترح المؤلفون تحسينات في جمع البيانات، ودقة المدخلات، والتفتيش الميداني، ودمج توقعات المناخ المحدثة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s40710-026-00818-1
Publication Date: 2026-03-01
Author(s): Josefina Kountouri et al.
Primary Topic: Flood Risk Assessment and Management
Overview
This research paper presents a comprehensive flood risk assessment methodology applied to the Garyllis River Basin in Limassol, Cyprus, integrating hydraulic modeling, earth observation, geospatial analysis, and socioeconomic data. The study employs two-dimensional hydraulic simulations under various return period scenarios (50, 100, and 1000 years), revealing that the worst-case scenario could lead to water depths exceeding 6.2 meters, particularly impacting urban areas in the southern basin. The assessment combines flood hazard data with demographic vulnerability indicators and economic exposure metrics, resulting in a risk matrix that categorizes flood risk into five distinct levels. The findings indicate that densely populated urban regions are at the highest risk due to their flat terrain, low surface permeability, and significant economic value.
The study further proposes actionable strategies for emergency planning, including optimal evacuation routes and safe shelters located in low-risk zones, ensuring accessibility for vulnerable populations. By translating modeling results into infrastructure development recommendations, such as enhancing road networks and renovating public buildings, the research contributes to community resilience and aligns with international flood risk management frameworks, including the EU Floods Directive 2007/60/EC. This integrated approach not only aids civil protection authorities in disaster preparedness but also serves as a replicable framework for other flood-prone regions, emphasizing the need for proactive adaptation measures to mitigate future hydrological extremes.
Introduction
Floods represent a critical natural disaster, with their frequency and intensity escalating due to anthropogenic factors and climate change, such as urbanization and deforestation. In 2024, global flood events resulted in 5,883 fatalities, affected 48.8 million individuals, and incurred economic losses of approximately $32.8 billion. In Europe, floods accounted for 584 deaths from 1980 to 2022, with around 12% of the EU population living in flood-prone areas. The EU Flood Directive aims to mitigate the adverse impacts of floods on health, the environment, and the economy, yet challenges persist in translating scientific assessments into actionable decision-making, particularly in data-scarce regions.
Effective flood risk management necessitates a comprehensive understanding of the interplay between various factors, including topography, meteorological conditions, soil characteristics, and land use. This understanding can be achieved through the integration of diverse data sources and modeling tools, which help in producing flood risk maps and evaluating mitigation strategies. Structural measures (e.g., levees) and non-structural approaches (e.g., land use planning) are essential for flood management. Hydrological and hydraulic models, such as SWAT and HEC-RAS, play a pivotal role in simulating flood dynamics and informing policy decisions. Recent studies emphasize the importance of incorporating socioeconomic factors into flood risk assessments and highlight the advantages of combining flood hazard data with multi-criteria decision analysis (MCDA) to enhance the comprehensiveness of risk evaluations.
Methods
The proposed methodological framework for flood risk assessment integrates physical, hydraulic, and socioeconomic data to create a comprehensive understanding of flood risks and to aid in the development of effective evacuation strategies. This framework emphasizes the importance of continuous interaction and communication with governmental authorities throughout its implementation. Such collaboration ensures access to official datasets and alignment of modeling assumptions, methodological choices, and proposed mitigation measures with local practices and regulatory requirements.
By maintaining this dialogue with authorities, the framework not only enhances the reliability of the flood risk assessment but also promotes the adoption of the proposed strategies in real-world scenarios, thereby improving community resilience to flooding events.
Results
The results section presents a comprehensive analysis of synthetic rainfall hyetographs and flood risk assessments for three return periods: 50, 100, and 1000 years. The rainfall intensities exhibit a symmetric distribution, with total rainfall amounts increasing with longer return periods—recorded as 21.2 mm, 26.3 mm, and 52.9 mm, respectively. Flood and flow velocity maps were generated, revealing that over 99% of the study area for the 50- and 100-year return periods experienced negligible flow velocities (< 0.005 m/s), leading to their exclusion from hazard classifications. The analysis indicates that the majority of the area is characterized by low flow velocities, with only a small fraction experiencing moderate to high velocities. Flood hazard maps illustrate that for the 50- and 100-year return periods, flood-prone areas are primarily located along the main river channel, with maximum water depths reaching 5.3 m in urbanized zones. The 1000-year return period scenario significantly expands the flood risk area to approximately 8.2 km², with maximum depths of 6.2 m concentrated in low-altitude urban regions. The study also assesses population vulnerability and economic exposure, identifying high-risk zones in urbanized areas, particularly in Limassol city, which is recognized as a flood-prone region. The findings underscore the need for improved urban drainage systems to enhance flood resilience, especially in light of ongoing urban expansion and demographic changes. Additionally, optimal evacuation routes are proposed, ensuring accessibility to shelters located in low-risk areas, thereby facilitating effective emergency response strategies.
Discussion
The discussion highlights a significant gap in current flood risk management research, which predominantly focuses on static risk mapping without adequately addressing the operational aspects of evacuation and civil protection frameworks. Studies have shown that integrating evacuation planning with flood mapping can enhance safety during emergencies, yet there remains a scarcity of methodologies that translate scientific assessments into practical evacuation and shelter strategies. The present study aims to bridge this gap by proposing a novel framework that combines GIS-based hydraulic simulations with a multi-criteria decision analysis (MCDA) approach, facilitating risk-aware evacuation route planning and shelter selection.
The framework involves several key stages: simulating flood events to generate hazard maps, calculating a flood risk indicator through cross-tabulation of hazard, exposure, and vulnerability, and identifying optimal shelters and evacuation routes based on safety and accessibility criteria. This integrated approach is applied to the Garyllis River Basin in Cyprus, an area with a history of severe flooding, demonstrating the methodology’s potential for enhancing urban flood resilience and civil protection strategies. The study underscores the urgent need for improved infrastructure resilience and public awareness in flood-prone regions, emphasizing that the proposed methodology can be adapted for use in other vulnerable areas globally.
Limitations
The section on limitations highlights several factors that affect the precision and scalability of the flood risk assessment framework. Key limitations stem from the reliance on population data collected at the street level, which underwent multiple transformations and assumptions before being reprojected to the building block level for vulnerability mapping. This process introduced uncertainties that were compounded by additional variables such as construction materials, building height, and age, particularly in densely populated areas like Limassol. Furthermore, the use of a single Intensity-Duration-Frequency (IDF) curve based on 2009 data overlooks recent climatic changes that influence rainfall patterns.
The study also acknowledges the geographical and thematic inaccuracies in the input datasets, including land use and soil properties, and the exclusion of dynamic factors such as the operational capacity of the sewerage network and human-made alterations to drainage systems. The hydraulic model’s reliance on a limited number of rainfall scenarios further contributes to uncertainties, which can be categorized as aleatory—stemming from natural variability in rainfall—and epistemic, arising from structural model limitations and parameter uncertainties. To enhance the reliability of future flood risk assessments, the authors suggest improvements in data collection, input resolution, on-site inspections, and the incorporation of updated climate projections.