Improving predictions of the effects of extreme events, land use, and climate change on the hydrology of watersheds in the Philippines
- 1. Victoria University of Wellington
Description
Abstract. Due to its location within the typhoon belt, the Philippines is vulnerable to tropical cyclones that can cause destructive floods. Climate change is likely to exacerbate these risks through increases in tropical cyclone frequency and intensity. To protect populations and infrastructure, disaster risk management in the Philippines focuses on real-time flood forecasting and structural measures such as dikes and retaining walls. Real-time flood forecasting in the Philippines mostly utilises two models from the Hydrologic Engineering Center (HEC): the Hydrologic Modeling System (HMS) for watershed modelling, and the River Analysis System (RAS) for inundation modelling. This research focuses on using non-structural measures for flood mitigation, such as changing land use management or watershed rehabilitation. This is being done by parameterising and applying the Land Utilisation and Capability Indicator (LUCI) model to the Cagayan de Oro watershed (1400 km2) in southern Philippines. The LUCI model is capable of identifying areas providing ecosystem services such as flood mitigation and agricultural productivity, and analysing trade-offs between services. It can also assess whether management interventions could enhance or degrade ecosystem services at fine spatial scales. The LUCI model was used to identify areas within the watershed that are providing flood mitigating services and areas that would benefit from management interventions. For the preliminary comparison, LUCI and HEC-HMS were run under the same scenario: baseline land use and the extreme rainfall event of Typhoon Bopha. The hydrographs from both models were then input to HEC-RAS to produce inundation maps. The novelty of this research is two-fold: (1) this type of ecosystem service modelling has not been carried out in the Cagayan de Oro watershed; and (2) this is the first application of the LUCI model in the Philippines. Since this research is still ongoing, the results presented in this paper are preliminary. As the land use and soil parameterisation for this watershed are refined and more scenarios are run through the model, more robust comparisons can be made between the hydrographs produced by LUCI and HEC-HMS and how those differences affect the inundation map produced by HEC-RAS.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الخلاصة. نظرًا لموقعها داخل حزام الأعاصير، فإن الفلبين معرضة للأعاصير المدارية التي يمكن أن تسبب فيضانات مدمرة. ومن المرجح أن يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم هذه المخاطر من خلال زيادة تواتر الأعاصير المدارية وشدتها. لحماية السكان والبنية التحتية، تركز إدارة مخاطر الكوارث في الفلبين على التنبؤ بالفيضانات في الوقت الفعلي والتدابير الهيكلية مثل السدود والجدران الاستنادية. يستخدم التنبؤ بالفيضانات في الوقت الفعلي في الفلبين في الغالب نموذجين من مركز الهندسة الهيدرولوجية (HEC): نظام النمذجة الهيدرولوجية (HMS) لنمذجة مستجمعات المياه، ونظام تحليل الأنهار (RAS) لنمذجة الغمر. يركز هذا البحث على استخدام التدابير غير الهيكلية للتخفيف من آثار الفيضانات، مثل تغيير إدارة استخدام الأراضي أو إعادة تأهيل مستجمعات المياه. ويتم ذلك عن طريق تحديد معلمات وتطبيق نموذج مؤشر استخدام الأراضي وقدراتها (LUCI) على مستجمعات مياه كاغايان دي أورو (1400 كيلومتر مربع) في جنوب الفلبين. نموذج LUCI قادر على تحديد المجالات التي توفر خدمات النظام الإيكولوجي مثل التخفيف من حدة الفيضانات والإنتاجية الزراعية، وتحليل المفاضلات بين الخدمات. ويمكنه أيضًا تقييم ما إذا كانت تدخلات الإدارة يمكن أن تعزز أو تتدهور خدمات النظام الإيكولوجي على نطاقات مكانية دقيقة. تم استخدام نموذج LOCI لتحديد المناطق داخل مستجمعات المياه التي تقدم خدمات التخفيف من آثار الفيضانات والمناطق التي ستستفيد من تدخلات الإدارة. للمقارنة الأولية، تم تشغيل لوسي و HEC - HMS في نفس السيناريو: استخدام الأراضي الأساسي وحدث هطول الأمطار الغزيرة لإعصار بوفا. ثم تم إدخال الهيدروغرافات من كلا النموذجين إلى HEC - RAS لإنتاج خرائط الغمر. وحداثة هذا البحث ذات شقين: (1) لم يتم تنفيذ هذا النوع من نمذجة خدمات النظام الإيكولوجي في مستجمعات المياه في كاغايان دي أورو ؛ و (2) هذا هو التطبيق الأول لنموذج لوسي في الفلبين. نظرًا لأن هذا البحث لا يزال مستمرًا، فإن النتائج المقدمة في هذه الورقة أولية. نظرًا لصقل استخدام الأراضي ووضع معايير التربة لمستجمعات المياه هذه وتشغيل المزيد من السيناريوهات من خلال النموذج، يمكن إجراء مقارنات أكثر قوة بين الهيدروغرافيات التي تنتجها LUCI و HEC - HMS وكيف تؤثر هذه الاختلافات على خريطة الغمر التي تنتجها HEC - RAS.Translated Description (French)
Résumé. En raison de son emplacement dans la ceinture des typhons, les Philippines sont vulnérables aux cyclones tropicaux qui peuvent provoquer des inondations destructrices. Le changement climatique est susceptible d'exacerber ces risques en augmentant la fréquence et l'intensité des cyclones tropicaux. Pour protéger les populations et les infrastructures, la gestion des risques de catastrophe aux Philippines se concentre sur la prévision des inondations en temps réel et les mesures structurelles telles que les digues et les murs de soutènement. La prévision des inondations en temps réel aux Philippines utilise principalement deux modèles du Centre d'ingénierie hydrologique (HEC) : le système de modélisation hydrologique (HMS) pour la modélisation des bassins versants et le système d'analyse des rivières (RAS) pour la modélisation des inondations. Cette recherche se concentre sur l'utilisation de mesures non structurelles pour l'atténuation des inondations, telles que la modification de la gestion de l'utilisation des terres ou la réhabilitation des bassins versants. Cela se fait en paramétrant et en appliquant le modèle d'indicateur d'utilisation des terres et de capacité (LUCI) au bassin versant de Cagayan de Oro (1400 km2) dans le sud des Philippines. Le modèle LUCI est capable d'identifier les zones fournissant des services écosystémiques tels que l'atténuation des inondations et la productivité agricole, et d'analyser les compromis entre les services. Il peut également évaluer si les interventions de gestion pourraient améliorer ou dégrader les services écosystémiques à des échelles spatiales fines. Le modèle LUCI a été utilisé pour identifier les zones du bassin versant qui fournissent des services d'atténuation des inondations et les zones qui bénéficieraient d'interventions de gestion. Pour la comparaison préliminaire, LUCI et HEC-HMS ont été exécutés dans le même scénario : l'utilisation des terres de base et l'événement de précipitations extrêmes du typhon Bopha. Les hydrographes des deux modèles ont ensuite été saisis dans HEC-RAS pour produire des cartes d'inondation. La nouveauté de cette recherche est double : (1) ce type de modélisation des services écosystémiques n'a pas été réalisé dans le bassin versant de Cagayan de Oro ; et (2) il s'agit de la première application du modèle LUCI aux Philippines. Cette recherche étant toujours en cours, les résultats présentés dans cet article sont préliminaires. Au fur et à mesure que l'utilisation des terres et le paramétrage des sols pour ce bassin versant sont affinés et que davantage de scénarios sont exécutés dans le modèle, des comparaisons plus robustes peuvent être faites entre les hydrographes produits par LUCI et HEC-HMS et comment ces différences affectent la carte d'inondation produite par HEC-RAS.Translated Description (Spanish)
Resumen. Debido a su ubicación dentro del cinturón de tifones, Filipinas es vulnerable a los ciclones tropicales que pueden causar inundaciones destructivas. Es probable que el cambio climático exacerbe estos riesgos a través de aumentos en la frecuencia e intensidad de los ciclones tropicales. Para proteger a las poblaciones y la infraestructura, la gestión del riesgo de desastres en Filipinas se centra en el pronóstico de inundaciones en tiempo real y en medidas estructurales como diques y muros de contención. El pronóstico de inundaciones en tiempo real en Filipinas utiliza principalmente dos modelos del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC): el Sistema de Modelado Hidrológico (HMS) para el modelado de cuencas hidrográficas y el Sistema de Análisis de Ríos (RAS) para el modelado de inundaciones. Esta investigación se centra en el uso de medidas no estructurales para la mitigación de inundaciones, como el cambio en la gestión del uso de la tierra o la rehabilitación de cuencas hidrográficas. Esto se está haciendo mediante la parametrización y aplicación del modelo de Indicador de Utilización y Capacidad del Suelo (LUCI) a la cuenca de Cagayan de Oro (1400 km2) en el sur de Filipinas. El modelo LUCI es capaz de identificar áreas que proporcionan servicios ecosistémicos como la mitigación de inundaciones y la productividad agrícola, y analizar las compensaciones entre los servicios. También puede evaluar si las intervenciones de gestión podrían mejorar o degradar los servicios ecosistémicos a escalas espaciales finas. El modelo LUCI se utilizó para identificar áreas dentro de la cuenca que brindan servicios de mitigación de inundaciones y áreas que se beneficiarían de las intervenciones de gestión. Para la comparación preliminar, LUCI y HEC-HMS se ejecutaron bajo el mismo escenario: uso de la tierra de referencia y el evento de lluvia extrema del tifón Bopha. Los hidrogramas de ambos modelos se introdujeron en HEC-RAS para producir mapas de inundación. La novedad de esta investigación es doble: (1) este tipo de modelización de servicios ecosistémicos no se ha realizado en la cuenca de Cagayán de Oro; y (2) esta es la primera aplicación del modelo LUCI en Filipinas. Dado que esta investigación aún está en curso, los resultados presentados en este documento son preliminares. A medida que se refina el uso de la tierra y la parametrización del suelo para esta cuenca y se ejecutan más escenarios a través del modelo, se pueden hacer comparaciones más sólidas entre los hidrogramas producidos por LUCI y HEC-HMS y cómo esas diferencias afectan el mapa de inundaciones producido por HEC-RAS.Files
piahs-373-147-2016.pdf.pdf
Files
(2.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1a7c45e063a47d26cf53ed95c17c4568
|
2.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين التنبؤات بآثار الأحداث المتطرفة واستخدام الأراضي وتغير المناخ على هيدرولوجيا مستجمعات المياه في الفلبين
- Translated title (French)
- Améliorer les prévisions des effets des événements extrêmes, de l'utilisation des terres et du changement climatique sur l'hydrologie des bassins versants aux Philippines
- Translated title (Spanish)
- Mejorar las predicciones de los efectos de los eventos extremos, el uso de la tierra y el cambio climático en la hidrología de las cuencas hidrográficas en Filipinas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2368412251
- DOI
- 10.5194/piahs-373-147-2016
References
- https://openalex.org/W2083735459
- https://openalex.org/W2087423504
- https://openalex.org/W2122247095
- https://openalex.org/W2158911504