Integruota potvynių stebėsenos ir ankstyvojo perspėjimo sistema „Chao Phraya upės baseine“, Pietryčių Azijoje

Projekto aplinkybės

Pietryčių Azija, kuriai būdingas tropinis musoninis klimatas, kasmet lietaus sezono metu susiduria su dideliais potvynių pavojais. Naudojant reprezentatyvios šalies „Chao Phraya upės baseino“ pavyzdį, šis baseinas teka per tankiausiai apgyvendintą ir ekonomiškai išsivysčiusią šalies sostinę bei aplinkinius regionus. Istoriškai susiklostė taip, kad staigių liūčių, greito nuotėkio iš aukštupio kalnuotų vietovių ir miestų užliejimo sąveika tradicinius, rankinius ir patirtimi pagrįstus hidrologinio stebėjimo metodus pavertė nepakankamais, todėl dažnai buvo pateikiami laiku pateikti įspėjimai, didelė turto žala ir net aukų skaičius.

Siekdamas pereiti nuo šio reaktyvaus požiūrio, nacionalinis vandens išteklių departamentas, bendradarbiaudamas su tarptautiniais partneriais, pradėjo projektą „Integruota potvynių stebėsenos ir ankstyvojo perspėjimo sistema Chao Phraya upės baseine“. Tikslas buvo sukurti realiuoju laiku veikiančią, tikslią ir efektyvią modernią potvynių kontrolės sistemą, pasitelkiant daiktų internetą, jutiklių technologijas ir duomenų analizę.

Pagrindinės technologijos ir jutiklių taikymas

Sistema integruoja įvairius pažangius jutiklius, sudarydama suvokimo sluoksnio „akis ir ausis“.

1. Apverčiamo kibiro lietaus matuoklis – potvynių priežasčių „pirmosios linijos sargybinis“

• Dislokavimo vietos: plačiai dislokuotos aukštupio kalnuotose vietovėse, miškų rezervatuose, vidutinio dydžio rezervuaruose ir pagrindinėse miesto periferijose esančiose baseinuose.
• Funkcija ir vaidmuo:
  • Kritulių stebėjimas realiuoju laiku: renka kritulių duomenis kas minutę 0,1 mm tikslumu. Duomenys realiuoju laiku perduodami į centrinį valdymo centrą GPRS/4G/palydoviniu ryšiu.
  • Įspėjimas apie audrą: kai lietaus matuoklis per trumpą laikotarpį užfiksuoja itin didelį kritulių intensyvumą (pvz., daugiau nei 50 mm per valandą), sistema automatiškai įjungia pradinį įspėjimą, rodantį staigių potvynių ar greito nuotėkio riziką toje vietovėje.
  • Duomenų sintezė: kritulių duomenys yra vienas iš svarbiausių hidrologinių modelių įvesties parametrų, naudojamų upių nuotėkio kiekiui ir potvynių pikų atvykimo laikui prognozuoti.

2. Radaro srauto matuoklis – upės „pulso monitorius“

• Dislokavimo vietos: Įrengta visose pagrindinėse upių vagose, svarbiausiose intakų santakose, pasroviui nuo rezervuarų ir ant svarbių tiltų ar bokštų prie įvažiavimų į miestą.
• Funkcija ir vaidmuo:
  • Bekontakčio greičio matavimas: naudoja radaro bangų atspindžio principus, kad tiksliai išmatuotų paviršinio vandens greitį, kuriam įtakos neturi vandens kokybė ar nuosėdų kiekis, todėl jam nereikia daug priežiūros.
  • Vandens lygio ir skerspjūvio matavimas: kartu su įmontuotais slėgio vandens lygio jutikliais arba ultragarsiniais vandens lygio matuokliais, prietaisas gauna vandens lygio duomenis realiuoju laiku. Naudodamas iš anksto įkeltus upės vagos skerspjūvio topografijos duomenis, jis apskaičiuoja srauto greitį realiuoju laiku (m³/s).
  • Pagrindinis įspėjimo indikatorius: srauto greitis yra tiesiausias rodiklis, leidžiantis nustatyti potvynio mastą. Kai radaro matuoklio stebimas srautas viršija iš anksto nustatytas įspėjimo ar pavojaus ribas, sistema įjungia įspėjimus skirtingais lygiais, taip suteikdama svarbaus laiko evakuacijai pasroviui.

3. Poslinkio jutiklis – infrastruktūros „saugos sargas“

• Dislokavimo vietos: kritinės pylimai, pylimų užtvankos, šlaitai ir upių krantai, kuriems kyla geotechninių pavojų.
• Funkcija ir vaidmuo:
  • Konstrukcijų būklės stebėsena: Naudoja GNSS (pasaulinės navigacijos palydovų sistemos) poslinkio jutiklius ir vietoje įmontuotus poslinkio matuoklius, kad nuolat stebėtų milimetro lygio poslinkį, nusėdimą ir pylimų bei šlaitų pakreipimą.
  • Įspėjimas apie užtvankos / griūties pažeidimus: potvynių metu kylantis vandens lygis daro didžiulį spaudimą hidraulinėms konstrukcijoms. Poslinkio jutikliai gali aptikti ankstyvus, subtilius konstrukcijos nestabilumo požymius. Jei poslinkio pokyčio greitis staiga padidėja, sistema nedelsdama įjungia konstrukcijos saugos įspėjimą, užkirsdama kelią katastrofiškiems potvyniams, kuriuos sukelia inžineriniai gedimai.

Sistemos darbo eiga ir pasiekti rezultatai

1. Duomenų rinkimas ir perdavimas: Šimtai jutiklių mazgų visame baseine renka duomenis kas 5–10 minučių ir perduoda juos paketais į debesies duomenų centrą per daiktų interneto tinklą.
2. Duomenų suliejimas ir modelių analizė: Centrinė platforma gauna ir integruoja kelių šaltinių duomenis iš lietaus matuoklių, radarinių srauto matuoklių ir poslinkio jutiklių. Šie duomenys tiekiami į kalibruotą sujungtą hidrometeorologinį ir hidraulinį modelį, skirtą potvynių modeliavimui ir prognozavimui realiuoju laiku.
3. Pažangus ankstyvasis įspėjimas ir sprendimų palaikymas:
   • 1 scenarijus: Kritulių matuokliai aukštupio kalnuose užfiksuoja smarkią audrą; modelis iš karto prognozuoja, kad potvynio pikas, viršijantis įspėjimo lygį, pasieks A miestą per 3 valandas. Sistema automatiškai siunčia įspėjimą A miesto nelaimių prevencijos skyriui.
   • 2 scenarijus: Upės, tekančios per B miestą, radaro srauto matuoklis rodo staigų srauto padidėjimą per valandą, vandens lygiui artėjant prie pylimo. Sistema įjungia raudoną pavojaus signalą ir per mobiliąsias programėles, socialinius tinklus ir avarines transliacijas siunčia skubius evakuacijos nurodymus upės pakrantės gyventojams.
   • 3 scenarijus: poslinkio jutikliai ant senos pylimo atkarpos C taške aptinka neįprastą judėjimą, todėl sistema įspėja apie griūties riziką. Komandos centras gali nedelsdamas išsiųsti inžinierių komandas pastiprinimui ir prevenciškai evakuoti gyventojus rizikos zonoje.
4. Paraiškos rezultatai:
   • Pailgintas įspėjimo apie potvynius paruošimo laikas: palyginti su tradiciniais metodais, potvynių įspėjimo paruošimo laikas sutrumpėjo nuo 2–4 valandų iki 6–12 valandų.
   • Patobulintas mokslinis sprendimų priėmimo tikslumas: moksliniai modeliai, pagrįsti realaus laiko duomenimis, pakeitė patirtimi pagrįstą neapibrėžtą vertinimą, todėl tokie sprendimai kaip rezervuaro eksploatavimas ir potvynių nukreipimo zonos aktyvavimas tapo tikslesni.
   • Sumažinti nuostoliai: Pirmuoju potvynių sezonu po sistemos įdiegimo ji sėkmingai suvaldė du didelius potvynius, kurie, kaip manoma, sumažino tiesioginius ekonominius nuostolius maždaug 30 % ir pasiekė nulinį aukų skaičių.
   • Pagerintas visuomenės įsitraukimas: naudodamiesi vieša mobiliąja programėle, piliečiai gali realiuoju laiku tikrinti kritulių kiekį ir vandens lygį savo aplinkoje, taip didindami visuomenės informuotumą apie nelaimių prevenciją.

Iššūkiai ir ateities perspektyvos

• Iššūkiai: didelės pradinės investicijos į sistemą; ryšio tinklo aprėptis atokiose vietovėse išlieka problemiška; ilgalaikiam jutiklių stabilumui ir atsparumui vandalizmui užtikrinti reikalinga nuolatinė priežiūra.
• Ateities perspektyvos: Planuojama įdiegti dirbtinio intelekto algoritmus, siekiant dar labiau pagerinti prognozių tikslumą; integruoti palydovinius nuotolinio stebėjimo duomenis, siekiant išplėsti stebėsenos aprėptį; ir tyrinėti glaudesnius ryšius su miestų planavimu ir žemės ūkio vandens naudojimo sistemomis, siekiant sukurti atsparesnę „išmaniojo upės baseino“ valdymo sistemą.

Santrauka:
Šiame atvejo tyrime parodoma, kaip sinergiškai veikiant „Tipping Bucket“ lietaus matuokliams (šaltinio jutikliams), radariniams srauto matuokliams (proceso stebėjimui) ir poslinkio jutikliams (apsauginei infrastruktūrai), sukuriama išsami, daugiamačio potvynių stebėjimo ir ankstyvojo perspėjimo sistema – nuo ​​„dangaus“ iki „žemės“, nuo „šaltinio“ iki „struktūros“. Tai ne tik atspindi potvynių kontrolės technologijų modernizavimo kryptį Pietryčių Azijoje, bet ir suteikia vertingos praktinės patirties pasauliniam potvynių valdymui panašiuose upių baseinuose.

Pilnas serverių ir programinės įrangos belaidžio modulio rinkinys, palaikantis RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

prašome susisiekti su „Honde Technology Co., LTD.“

Email: info@hondetech.com

Įmonės svetainė:www.hondetechco.com

Tel.: +86-15210548582