Комбинированное влияние плотин и дамб меняет динамику паводков на Янцзы и выявляет значительную недооценку рисков при игнорировании дамб

Почему речные укрепления важны для повседневной жизни

По мере того как изменение климата усиливает ливни, всё больше людей живут под угрозой катастрофических речных паводков. Вдоль реки Янцзы более 400 миллионов человек зависят от плотин и земляных насыпей — дамб, — которые сдерживают растущие воды. Тем не менее большинство мировых исследований рисков наводнений учитывают в основном плотины, рассматривая дамбы как нечто второстепенное. В этой статье показано, что исключение дамб из анализа может серьёзно исказить оценки того, кто и что действительно находится в опасности, и предлагается новый способ понять, как эти два типа защитных сооружений взаимодействуют — а порой и действуют вразрез друг с другом — вдоль одной из величайших рек мира.

Гигантская река, преобразованная людьми

Бассейн реки Янцзы простирается примерно на 6300 километров от заснеженных истоков до низменной дельты у Восточно-Китайского моря. Он обеспечивает 40% водных ресурсов Китая и более трети его зерна, но также знаменит разрушительными наводнениями, такими как в 1998 и 2021 годах. Для укрощения реки инженеры построили сотни крупных водохранилищ, включая плотину Три ущелья, а также длинные цепи дамб, ограничивающих реку в её средних и нижних течениях. Плотины сдерживают воду в обширных верховных озёрах, тогда как дамбы образуют приподнятые стены, не дающие высоким стокам разливаться по городам и полям. До сих пор большинство крупномасштабных компьютерных моделей риска наводнений учитывало плотины, но редко — дамбы, главным образом потому, что дамбы сложнее картировать и описывать простыми уравнениями.

Цифровая река с плотинами и стенами

Авторы используют специализированную модель CaMa-Flood, чтобы воссоздать, как вода перемещалась по каналам и поймам Янцзы с 1980 по 2019 годы. В модель подаются суточные оценки стока, подробные карты речной сети и новые наборы данных, описывающие 327 крупных водохранилищ и местоположения и высоты дамб. Затем они прогоняют четыре альтернативные истории: «естественная» река без крупных сооружений; река только с плотинами; река только с дамбами; и река с обоими типами защит. Сравнивая эти сценарии, исследователи разделяют вклады каждого типа инфраструктуры в высокие и низкие стоки и затопленные площади, а также проверяют реализм симуляций по сопоставлению с измеренными уровнями и расходами воды на 32 гидрологических постах по бассейну.

Разные защиты — разные задачи

Анализ показывает, что плотины и дамбы эффективны в разных частях спектра стока. Плотины в основном действуют как гигантские буферы: они накапливают воду в период сильных осадков и выпускают её медленнее, что делает низкие и умеренные стоки более стабильными и улучшает точность модели при сухих и обычных условиях. Дамбы, напротив, мало влияют на объём воды, движущийся вниз по течению, но существенно определяют, куда эта вода попадёт. Удерживая паводки внутри русла, а не позволяя им разливаться по пойме, дамбы делают симулированные пики острее и лучше согласуют поведение высоких стоков с наблюдениями. Когда оба сооружения учтены вместе, общее качество симуляций оказывается наиболее сбалансированным и последовательным по бассейну, даже если ни одна отдельная метрика не становится лучшей во всех отношениях. Иными словами, плотины помогают правильно оценить объём, а дамбы — форму и временные характеристики волны паводка.

Как под человеческим контролем уменьшаются — и смещаются — наводнения

Глядя дальше, чем гидропосты, на прилегающие земли, модель показывает, что вместе плотины и дамбы значительно сокращают площади бассейна, затапливаемые во время крупных событий. По сравнению с естественной, нерегулируемой рекой только плотины уменьшают ежегодную максимальную затопленную площадь примерно вдвое, а только дамбы — примерно на две трети. Когда присутствуют оба типа, среднее сокращение составляет около 65%, и резко снижается число дней и участков с глубокой водой в пиковые периоды муссонов. Однако картина не сводится к всеобщему чувству безопасности. В верховьях крупных водохранилищ сдерживаемая вода может повышать местные уровни, а строго ограниченные дамбами каналы ниже по течению могут переносить быстрые высокие потоки, представляющие опасность при выходе защит из строя. Исследование также отмечает, что во многих местах после строительства прочных дамб дополнительное накопление воды в плотинах приносит лишь скромное дальнейшее сокращение затопленных площадей, указывая на убывающую отдачу от новых верховных сооружений.

Что это значит для рисков наводнений и планирования

Для неспециалистов главный вывод заключается в том, что учёт только плотин без дамб даёт вводящую в заблуждение картину опасностей наводнений. Модели, игнорирующие дамбы, в среднем переоценивают затопляемую площадь примерно на 15% и более чем на 30% в экстремальные годы, такие как 1998-й, поскольку они позволяют воде растекаться по поймам, которые на самом деле теперь ограждены и часто интенсивно застроены. В то же время кажущаяся безопасность, создаваемая дамбами, может скрывать новые уязвимости, например повышение уровня внутри русла и большие последствия при переливе или прорыве защит. Построив единую картину того, как плотины и дамбы совместно перестраивают паводки Янцзы, эта работа предлагает более реалистичную отправную точку для планирования будущих мер защиты, корректировки режимов работы плотин и решения о том, где действительно нужны дополнительные укрепления — или более природосообразные решения — по мере продолжения потепления климата.

Цитирование: Xu, S., Sun, H., Zhang, L. et al. Compound effects of dams and levees reshape Yangtze flood dynamics and reveal substantial risk misestimations from ignoring levees. Sci Rep 16, 13298 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41694-x

Ключевые слова: Паводки на реке Янцзы, плотины и дамбы, моделирование наводнений, риски инфраструктуры, наводнения, вызванные климатом