The Construction of Disaster- Response Riverside Urban Ecological Security Pattern: the New Solution for Flood Monitoring and Defensive Restoration in the Rocky Mountains River Basin

The above was presented at the February 22 – 25, 2022 Research eSummit.

Ce qui précède a été présenté au eSommet de Recherche du 22 au 25 février 2022.

(résumé et vidéo en français ci-dessous)

ABSTRACT

The main scientific issues facing this research are: Calgary is suffering serious floods almost every year, which shows the fragmented survival security pattern of urban areas in the Rocky Mountains river basin has been threatened by not only the overexploitation of natural resources upstream but also overexpansion of downstream urban. However, the efficient and real-time flood prevention and restoration system haven’t been established for every flood city in Canada, such as Calgary.

Based on my research experiences in monitoring and restoring mountain flood areas in Peru, Greece, and China, finally, the upstream and downstream basins of Bow River in the Rocky Mountains during the past 50 years will be the object of this study by combining supervisors’ researches experience about the flood mapping practices and water data analysis in Canada, and the theory of research will be based on my Ph.D. study on the landscape ecology pattern.

The methodology of this research includes three steps. This research will first construct the hydrology and topography, dynamic models of the Bow River flood corridor, during the past 50 years by combing the flood modeling software (Hec-Ras, Cyclone) and high-definition radar imagery source from the 1th series Sentinel satellite, Radar scanner, and UAV. Then we will secondly construct the environmental dynamic models (the forest patch, the frozen land surface temperature matrix, the wildlife migration corridors, etc) of the riverside of the Bow River during the past 50 years by combing the environmental remote sensing software (GIS, QGIS, SNAP, and ENVI) and high-definition radar imagery source from the 2nd series of the Sentinel satellite and Sensor with a small airplane.

Secondly, we will couple the hydrology, topography, and environmental dynamic models by applying the visual environmental modeling software (ArcScene, Rhino, and Grasshopper). The upstream habitat carrying capacity assessment and the downstream Calgary urban area flood monitoring will both be realized, by constructing these dynamic models of the evolution of the ecological pattern in this area.

Finally, the management mode of disaster-response resource exploitation in the Bow River basin of the Rocky Mountains, and the solution of the Calgary urban area flood defensive restoration will be proposed.

The research will provide scientific evidence for establishing not only the more comprehensive and accurate flood prevention and restoration system for the riverside urban in the Rocky Mountains but also the continuous ecological security pattern for flood plains in Canada for responding to the future of extreme climate.

ABSTRACT

Les principaux enjeux scientifiques de cette recherche sont les suivants : Calgary subit de graves inondations presque chaque année, ce qui montre que le modèle fragmenté de sécurité de survie des zones urbaines dans le bassin fluvial des Rocheuses a été menacé non seulement par la surexploitation des ressources naturelles en amont, mais aussi par la surexpansion urbaine en aval. Cependant, le système efficace et en temps réel de prévention et de restauration des inondations n’a pas été établi pour toutes les villes inondées du Canada, comme Calgary.

Sur la base de mes expériences de recherche dans la surveillance et la restauration des zones d’inondation en montagne au Pérou, en Grèce et en Chine, les bassins en amont et en aval de la rivière Bow dans les Rocheuses au cours des 50 dernières années seront l’objet de cette étude en combinant les expériences de recherche des superviseurs sur les pratiques de cartographie des inondations et l’analyse des données sur l’eau au Canada, et la théorie de la recherche sera basée sur mon étude de doctorat sur le modèle d’écologie du paysage.

La méthodologie de cette recherche comprend trois étapes. Cette recherche construira d’abord l’hydrologie et la topographie, les modèles dynamiques du corridor d’inondation de la rivière Bow, au cours des 50 dernières années en combinant le logiciel de modélisation des inondations (Hec-Ras, Cyclone) et l’imagerie radar haute définition provenant du satellite Sentinel de la 1ère série, du scanner radar et du drone. Nous construirons ensuite les modèles dynamiques environnementaux (la parcelle de forêt, la matrice de température de la surface terrestre gelée, les corridors de migration de la faune, etc.) de la rive de la rivière Bow au cours des 50 dernières années en combinant les logiciels de télédétection environnementale (GIS, QGIS, SNAP et ENVI) et l’imagerie radar haute définition de la 2e série du satellite Sentinel et du capteur avec un petit avion.

Ensuite, nous couplerons les modèles d’hydrologie, de topographie et de dynamique environnementale en appliquant le logiciel de modélisation environnementale visuelle (ArcScene, Rhino et Grasshopper). L’évaluation de la capacité de charge de l’habitat en amont et la surveillance des inondations de la zone urbaine de Calgary en aval seront toutes deux réalisées en construisant ces modèles dynamiques de l’évolution du modèle écologique dans cette zone.

Enfin, le mode de gestion de l’exploitation des ressources en cas de catastrophe dans le bassin de la rivière Bow dans les Rocheuses et la solution de la restauration de la défense contre les inondations de la zone urbaine de Calgary seront proposés.

La recherche fournira des preuves scientifiques pour établir non seulement un système plus complet et plus précis de prévention des inondations et de restauration des zones urbaines riveraines dans les montagnes Rocheuses, mais aussi un modèle de sécurité écologique continu pour les plaines inondables au Canada, afin de répondre à l’avenir à un climat extrême.