Aplicarea în India a unui sistem integrat de monitorizare pentru avertizarea timpurie a inundațiilor fulgerătoare – Un caz din Himachal Pradesh

Abstract

India este o țară afectată frecvent de inundații fulgerătoare, în special în regiunile himalayene din nord și nord-est. Metodele tradiționale de gestionare a dezastrelor, adesea axate pe răspunsul post-dezastru, au dus la victime și pierderi economice semnificative. În ultimii ani, guvernul indian a promovat energic adoptarea unor soluții de înaltă tehnologie pentru avertizarea timpurie a inundațiilor fulgerătoare. Acest studiu de caz, concentrându-se pe Himachal Pradesh, grav afectat, detaliază aplicarea, eficacitatea și provocările Sistemului său integrat de avertizare a inundațiilor fulgerătoare (FFWS), care combină debitmetre radar, pluviometre automate și senzori de deplasare.

1. Contextul și nevoile proiectului

Topografia statului Himachal Pradesh este caracterizată de munți abrupți și văi adânci, cu o rețea densă de râuri. În timpul sezonului musonic (iunie-septembrie), statul este foarte susceptibil la precipitații de scurtă durată și intensitate mare, declanșate de musonul de sud-vest, care duc la inundații fulgerătoare și alunecări de teren devastatoare. Dezastrul de la Kedarnath din 2013, din Uttarakhand, care a ucis mii de oameni, a servit drept un semnal de alarmă critic. Rețeaua tradițională de pluviometre era rară, iar transmiterea datelor era întârziată, incapabilă să satisfacă nevoia de monitorizare precisă și avertizare rapidă privind ploile abundente bruște și localizate.

Nevoi esențiale:

1. Monitorizare în timp real: Colectare detaliată de date privind precipitațiile și nivelurile apei râurilor în bazine hidrografice îndepărtate și inaccesibile.
2. Predicție precisă: Stabilirea unor modele fiabile de precipitații și scurgeri pentru a prezice momentul sosirii și amploarea vârfurilor de inundații.
3. Evaluarea riscului de hazarde geologice: Evaluarea riscului de instabilitate a pantei și alunecări de teren declanșate de precipitații abundente.
4. Avertizare rapidă: Transmiteți fără probleme informații de avertizare autorităților locale și comunităților pentru a câștiga timp prețios pentru evacuare.

2. Componentele sistemului și aplicațiile tehnologice

Pentru a răspunde acestor nevoi, Himachal Pradesh a colaborat cu Comisia Centrală pentru Apă (CWC) și Departamentul Meteorologic din India (IMD) pentru a implementa un FFWS avansat în bazinele sale hidrografice cu risc ridicat (de exemplu, bazinele Sutlej și Beas).

1. Pluviometre automate (ARG)

• Funcție: Fiind unități de detectare fundamentale și de primă linie, ARG-urile sunt responsabile pentru colectarea celor mai importante date: intensitatea precipitațiilor și precipitațiile acumulate. Acesta este factorul direct care determină formarea viiturilor fulgerătoare.
• Caracteristici tehnice: Folosind un mecanism de basculare a găleții, acestea generează un semnal pentru fiecare 0,5 mm sau 1 mm de precipitații, transmițând date în timp real către centrul de control prin GSM/GPRS sau comunicații prin satelit. Sunt amplasate strategic în zonele superioare, medii și inferioare ale bazinelor hidrografice pentru a forma o rețea densă de monitorizare, captând variabilitatea spațială a precipitațiilor.
• Rol: Furnizarea datelor de intrare pentru calculele modelului. Când un ARG înregistrează o intensitate a precipitațiilor care depășește un prag prestabilit (de exemplu, 20 mm pe oră), sistemul declanșează automat o alertă inițială.

2. Debitmetre/nivelmetre radar fără contact (senzori radar pentru nivelul apei)

• Funcție: Instalate pe poduri sau structuri de pe maluri, acestea măsoară distanța până la suprafața râului fără contact, calculând astfel nivelul apei în timp real. Oferă o avertizare directă atunci când nivelurile apei depășesc pragurile de pericol.
• Caracteristici tehnice:
  • Avantaj: Spre deosebire de senzorii tradiționali bazați pe contact, senzorii radar nu sunt afectați de impactul sedimentelor și resturilor transportate de apele inundațiilor, necesitând o întreținere minimă și oferind o fiabilitate ridicată.
  • Aplicarea datelor: Datele privind nivelul apei în timp real, combinate cu datele privind precipitațiile din amonte, sunt utilizate pentru calibrarea și validarea modelelor hidrologice. Prin analizarea ratei de creștere a nivelului apei, sistemul poate prezice mai precis vârful inundațiilor și momentul sosirii acestora pentru zonele din aval.
• Rol: Furnizarea de dovezi concludente că inundațiile au loc. Sunt esențiale pentru validarea predicțiilor privind precipitațiile și declanșarea răspunsurilor de urgență.

3. Senzori de deplasare/fisură (aparate de măsurare a fisurilor și inclinometre)

• Funcție: Monitorizarea pantelor cu risc de alunecări de teren sau fluxuri de debriuri pentru deplasări și deformări. Acestea sunt instalate pe corpuri de alunecări de teren cunoscute sau pe pante cu risc ridicat.
• Caracteristici tehnice: Acești senzori măsoară lărgirea fisurilor de suprafață (contoare de fisuri) sau mișcarea solului subteran (inclinometre). Atunci când rata de deplasare depășește un prag de siguranță, aceasta indică o scădere rapidă a stabilității pantei și o probabilitate ridicată a unei alunecări majore din cauza precipitațiilor persistente.
• Rol: Furnizarea unei evaluări independente a riscului de hazardă geologică. Chiar dacă precipitațiile nu ating nivelurile de alertă de inundații, un senzor de deplasare declanșat va declanșa o avertizare privind alunecările de teren/curgerea de deșeuri pentru o anumită zonă, servind ca un supliment crucial la avertizările pure de inundații.

Integrare de sistem și flux de lucru:
Datele de la ARG-uri, senzorii radar și senzorii de deplasare converg către o platformă centrală de avertizare. Modelele de pericol hidrologic și geologic încorporate efectuează analize integrate:

1. Datele privind precipitațiile sunt introduse în modele pentru a prezice volumul potențial de scurgere și nivelurile apei.
2. Datele radar în timp real privind nivelul apei sunt comparate cu predicțiile pentru a corecta continuu și a îmbunătăți precizia modelului.
3. Datele privind deplasările servesc ca un indicator paralel pentru luarea deciziilor.
   Odată ce orice combinație de date depășește pragurile prestabilite pe mai multe niveluri (Avertizare, Supraveghere, Avertizare), sistemul transmite automat alerte către oficialii locali, echipele de intervenție în caz de urgență și liderii comunității prin SMS, aplicații mobile și sirene.

3. Rezultate și impact

• Timp de așteptare crescut: Sistemul a crescut timpii de așteptare pentru avertizările critice de la aproape zero la 1-3 ore, ceea ce face fezabilă evacuarea satelor cu risc ridicat.
• Pierderi reduse de vieți omenești: În timpul mai multor ploi abundente din ultimii ani, Himachal Pradesh a executat cu succes mai multe evacuări preventive, prevenind eficient pierderi majore de vieți omenești. De exemplu, în musonul din 2022, districtul Mandi a evacuat peste 2.000 de persoane pe baza avertismentelor; nicio viață omenească nu s-a pierdut în inundațiile fulgerătoare ulterioare.
• Luarea deciziilor bazate pe date: A schimbat paradigma de la dependența de judecata experiențială la gestionarea științifică și obiectivă a dezastrelor.
• Conștientizare publică sporită: Prezența sistemului și instanțele de avertizare reușite au sporit semnificativ gradul de conștientizare a comunității și încrederea în informațiile de avertizare timpurie.

4. Provocări și direcții viitoare

• Întreținere și costuri: Senzorii utilizați în medii dificile necesită întreținere regulată pentru a asigura continuitatea și acuratețea datelor, ceea ce reprezintă o provocare continuă pentru capacitatea financiară și tehnică locală.
• Comunicare „pe ultima milă”: Asigurarea faptului că mesajele de avertizare ajung la fiecare individ din fiecare sat îndepărtat, în special la vârstnici și copii, necesită îmbunătățiri suplimentare (de exemplu, utilizarea radioului, a clopotelor comunitare sau a gongurilor ca rezervă).
• Optimizarea modelului: Geografia complexă a Indiei necesită colectarea continuă de date pentru localizarea și optimizarea modelelor de predicție pentru o precizie îmbunătățită.
• Energie și conectivitate: Alimentarea stabilă cu energie electrică și acoperirea rețelei celulare în zonele îndepărtate rămân problematice. Unele stații se bazează pe energia solară și comunicațiile prin satelit, care sunt mai scumpe.

Direcții viitoare: India intenționează să integreze mai multe tehnologii, cum ar fi radarul meteo pentru o prognoză mai precisă a precipitațiilor, utilizând inteligența artificială (IA) și învățarea automată pentru a analiza datele istorice pentru algoritmi de avertizare optimizați și să extindă în continuare acoperirea sistemului la alte state predispuse la inundații fulgerătoare.

Concluzie

Sistemul de avertizare pentru inundații fulgerătoare din Himachal Pradesh, India, este un model pentru țările în curs de dezvoltare care utilizează tehnologia modernă pentru combaterea dezastrelor naturale. Prin integrarea pluviometrelor automate, a debitmetrelor radar și a senzorilor de deplasare, sistemul creează o rețea de monitorizare multistratificată „de la cer la pământ”, permițând o schimbare de paradigmă de la răspunsul pasiv la avertizarea activă pentru inundațiile fulgerătoare și pericolele lor secundare. În ciuda provocărilor, valoarea dovedită a acestui sistem în protejarea vieților și a proprietăților oferă un model de succes, replicabil, pentru regiuni similare din întreaga lume.

Set complet de servere și modul wireless software, suportă RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Pentru mai multe informații despre senzori,

Vă rugăm să contactați Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Site-ul web al companiei:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582