Data envelopment analysis of flood retention area management for a large-scaled catchment: a case study of Huai River basin, China

ABSTRACT

According to China’s national standard, the design of flood retention areas should cover four hydrological situations associated with 10–100-year return period events, and their capacities should be kept operational for at least 30 years after completion. The Huai River basin is one of the large river basins in China, with an area of 270,000 km² and 31 flood retention areas. To achieve integrated flood management by combining various uses in the flood retention areas, three scenarios were developed for three reference retention areas. The relative efficiency of each flood retention area is assessed using a data envelopment analysis model according to various standards over a period of 35 years after completion. The results show that by considering 10 indexes that refer to flood control capacity and social and economic influences, the partial wetland restoration solution would be the optimal flood management option for the Huai River basin, with highest efficiency. Moreover, by considering the 50-year return period flood standard as the threshold value, maintaining the status quo would be the more efficient approach. This strategy for the sustainable management of flood retention areas in the Huai River basin is promising and can be generalised for other large catchments in China.

RESUME

Selon la norme nationale chinoise, la conception des zones de rétention des inondations doit couvrir quatre situations hydrologiques associées à des événements de période de retour de 10 à 100 ans et leurs capacités doivent rester opérationnelles pendant au moins 30 ans après l’achèvement de leur construction. Le bassin de la Huai est l'un des les grands bassins fluviaux en Chine avec une superficie de 270 000 km2 et compte 31 zones de rétention des crues. Afin de mettre en place une gestion intégrée des crues qui associe différents usages dans les zones de rétention, trois scénarios ont été élaborés pour trois secteurs de référence. L'efficacité relative de chaque zone de rétention est évaluée à l'aide d'un modèle d'analyse de l'enveloppement des données selon les diverses normes et sur une période de 35 ans après construction. Les résultats montrent obtenus en considérant 10 indicateurs qui intègrent la capacité de contrôle sur les crues ainsi que les impacts sociaux et économiques, la solution de la restauration partielle de ces zones sous la forme de zones humides serait l'option optimale à la fois pour la gestion des crues ainsi que pour les différentes activités humaines. De plus, en considérant comme référence la crue de période de retour 50 ans, le maintien du statu quo serait la stratégie la efficace. Cette stratégie pour la gestion des bassins de rétention pour les crues dans le bassin de la Huai est prometteur et peut être généralisé à d'autres grands bassins versants en Chine.

KEYWORDS:

• Integrated flood management
• flood retention areas
• data envelopment analysis
• Huai River basin

MOTS CLÉS:

• Gestion intégrée des crues
• zones de rétention des crues
• analyse d'enveloppement des données
• Bassin de la rivière Huai

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was supported by the National Key R&D Program of China [grant number 2019YFC1510603].