Примена интегрисаног система за праћење упозоравања на бујичне поплаве у Индији – случај Химачал Прадеша

Апстракт

Индија је земља коју често погађају бујичне поплаве, посебно у хималајским регионима на северу и североистоку. Традиционалне методе управљања катастрофама, често усмерене на реаговање након катастрофе, резултирале су значајним жртвама и економским губицима. Последњих година, индијска влада је снажно промовисала усвајање високотехнолошких решења за рано упозоравање на бујичне поплаве. Ова студија случаја, фокусирана на тешко погођени Химачал Прадеш, детаљно описује примену, ефикасност и изазове интегрисаног система за упозоравање на бујичне поплаве (FFWS), који комбинује радарске мераче протока, аутоматске мераче кише и сензоре померања.

1. Позадина и потребе пројекта

Топографију Химачал Прадеша карактеришу стрме планине и дубоке долине, са густом мрежом река. Током сезоне монсуна (јун-септембар), веома је подложан краткотрајним, високоинтензивним падавинама изазваним југозападним монсуном, што доводи до разорних бујичних поплава и клизишта. Катастрофа у Кедарнату у Утараканду 2013. године, у којој су погинуле хиљаде људи, послужила је као критичан позив на буђење. Традиционална мрежа кишомера била је оскудна, а пренос података је каснио, неспособна да задовољи потребу за прецизним праћењем и брзим упозоравањем на изненадне, веома локализоване обилне падавине.

Основне потребе:

1. Праћење у реалном времену: Минутно прикупљање података о падавинама и нивоима река у удаљеним, неприступачним сливовима.
2. Тачно предвиђање: Успоставити поуздане моделе падавина и отицања како би се предвидело време доласка и обим врхова поплава.
3. Процена ризика од геолошке опасности: Процените ризик од нестабилности падине и клизишта изазваних обилним падавинама.
4. Брзо упозорење: Беспрекорно достављајте упозорења локалним властима и заједницама како бисте купили драгоцено време за евакуацију.

2. Системске компоненте и примена технологије

Да би се задовољиле ове потребе, Химачал Прадеш је сарађивао са Централном комисијом за воде (CWC) и Индијским метеоролошким одељењем (IMD) како би распоредио напредни FFWS у својим сливовима високог ризика (нпр. сливови Сатлеџа и Беаса).

1. Аутоматски мерачи кише (ARG)

• Функција: Као најискреније и фундаменталне сензорске јединице, ARG-ови су одговорни за прикупљање најкритичнијих података: интензитета падавина и акумулираних падавина. Ово је директан покретачки фактор који стоји иза формирања бујичних поплава.
• Техничке карактеристике: Користећи механизам за нагињање канте, генеришу сигнал за сваких 0,5 мм или 1 мм падавина, преносећи податке у реалном времену у контролни центар путем GSM/GPRS или сателитске комуникације. Стратешки су распоређени у горњем, средњем и доњем току сливова како би формирали густу мрежу за праћење, бележећи просторну варијабилност падавина.
• Улога: Обезбеђивање улазних података за прорачуне модела. Када ARG забележи интензитет падавина који прелази унапред подешени праг (нпр. 20 мм на сат), систем аутоматски покреће почетно упозорење.

2. Бесконтактни радарски мерачи протока/нивоа (радарски сензори нивоа воде)

• Функција: Инсталирани на мостовима или обалским објектима, мере растојање до површине реке без контакта, чиме израчунавају ниво воде у реалном времену. Пружају директно упозорење када ниво воде пређе опасне ознаке.
• Техничке карактеристике:
  • Предност: За разлику од традиционалних сензора заснованих на контакту, радарски сензори нису погођени ударима седимента и отпадака које носе поплавне воде, захтевајући минимално одржавање и нудећи високу поузданост.
  • Примена података: Подаци о нивоу воде у реалном времену, у комбинацији са подацима о падавинама узводно, користе се за калибрацију и валидацију хидролошких модела. Анализом брзине пораста нивоа воде, систем може прецизније предвидети врхунац поплаве и време његовог доласка за низводна подручја.
• Улога: Пружити убедљиве доказе да се поплаве дешавају. Они су кључни за валидацију предвиђања падавина и покретање хитних интервенција.

3. Сензори померања/пукотина (мерачи пукотина и инклинометри)

• Функција: Праћење падина које су угрожене клизиштима или токовима отпада ради праћења померања и деформација. Инсталирају се на познатим клизиштима или падинама високог ризика.
• Техничке карактеристике: Ови сензори мере ширење површинских пукотина (мерачи пукотина) или кретање подземног тла (инклинометри). Када брзина померања пређе безбедан праг, то указује на брзи пад стабилности косине и велику вероватноћу великог клизишта под сталним падавинама.
• Улога: Обезбедити независну процену ризика од геолошке опасности. Чак и ако падавине не достигну нивое упозорења на поплаву, активирани сензор померања ће покренути упозорење о клизишту/току отпада за одређено подручје, служећи као кључни додатак чистим упозорењима на поплаве.

Системска интеграција и ток рада:
Подаци из ARG-ова, радарских сензора и сензора померања конвергирају се на централној платформи за упозоравање. Уграђени хидролошки и геолошки модели опасности обављају интегрисану анализу:

1. Подаци о падавинама се уносе у моделе како би се предвидела потенцијална количина отицања и нивои воде.
2. Подаци о нивоу воде добијени помоћу радара у реалном времену упоређују се са предвиђањима како би се континуирано исправљала и побољшавала тачност модела.
3. Подаци о расељавању служе као паралелни индикатор за доношење одлука.
   Када било која комбинација података пређе унапред подешене прагове на више нивоа (Саветовање, Надзор, Упозорење), систем аутоматски шаље упозорења локалним званичницима, тимовима за хитне интервенције и лидерима заједнице путем СМС порука, мобилних апликација и сирена.

3. Исходи и утицај

• Повећано време претходних упозорења: Систем је повећао време претходних упозорења са скоро нуле на 1-3 сата, што евакуацију високоризичних села чини изводљивом.
• Смањен број губитака живота: Током неколико обилних киша последњих година, Химачал Прадеш је успешно спровео више превентивних евакуација, ефикасно спречавајући веће жртве. На пример, током монсуна 2022. године, округ Манди је евакуисао преко 2.000 људи на основу упозорења; ниједан живот није изгубљен у каснијој поплави.
• Доношење одлука на основу података: Померило је парадигму са ослањања на искуствено просуђивање на научно и објективно управљање катастрофама.
• Повећана свест јавности: Присуство система и успешни случајеви упозорења значајно су повећали свест заједнице и поверење у информације раног упозоравања.

4. Изазови и будући правци

• Одржавање и трошкови: Сензори који се користе у тешким условима захтевају редовно одржавање како би се осигурао континуитет и тачност података, што представља стални изазов за локалне финансијске и техничке капацитете.
• Комуникација „последње миље“: Осигуравање да упозоравајуће поруке стигну до сваке особе у сваком удаљеном селу, посебно до старијих особа и деце, захтева даља побољшања (нпр. ослањање на радио, локална звона или гонгове као резерву).
• Оптимизација модела: Комплексна географија Индије захтева континуирано прикупљање података како би се локализовали и оптимизовали модели предвиђања ради побољшане тачности.
• Напајање и повезивање: Стабилно напајање и покривеност мобилном мрежом у удаљеним подручјима остају проблематични. Неке станице се ослањају на соларну енергију и сателитску комуникацију, које су скупље.

Будући правци: Индија планира да интегрише више технологија, као што је метеоролошки радар за прецизније предвиђање падавина, користећи вештачку интелигенцију (ВИ) и машинско учење за анализу историјских података за оптимизоване алгоритме упозорења, и даље прошири покривеност система на друге државе склоне поплавама.

Закључак

Систем упозоравања на бујичне поплаве у Химачал Прадешу, у Индији, представља модел за земље у развоју које користе модерну технологију за борбу против природних катастрофа. Интеграцијом аутоматских мерача кише, радарских мерача протока и сензора померања, систем ствара вишеслојну мрежу за праћење „од неба до земље“, омогућавајући промену парадигме са пасивног реаговања на активно упозоравање на бујичне поплаве и њихове секундарне опасности. Упркос изазовима, доказана вредност овог система у заштити живота и имовине нуди успешан, поновљив модел за сличне регионе широм света.

Комплетан сет сервера и софтверског бежичног модула, подржава RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

За више информација о сензорима,

Молимо контактирајте Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Веб-сајт компаније:www.hondetechco.com

Тел: +86-15210548582