Hidrológiai radarérzékelők, esőmérők és elmozdulásérzékelők alkalmazási esetei hegyi árvíz korai előrejelzéséhez Délkelet-Ázsiában

Délkelet-Ázsia, amelyet trópusi esőerdő éghajlata, gyakori monszuntevékenysége és hegyvidéki terepe jellemez, a hegyi árvízkatasztrófák egyik legveszélyeztetettebb régiója világszerte. A hagyományos, egypontos csapadékmérés már nem elegendő a modern korai figyelmeztetési igények kielégítésére. Ezért kulcsfontosságú egy integrált megfigyelő és figyelmeztető rendszer létrehozása, amely ötvözi az űr-, ég- és földi technológiákat. Egy ilyen rendszer magját a következők alkotják: hidrológiai radarérzékelők (makroszkopikus csapadékméréshez), esőmérők (a precíz talajszintű kalibráláshoz) és elmozdulásérzékelők (a helyszíni geológiai viszonyok monitorozásához).

A következő átfogó alkalmazási eset bemutatja, hogyan működik együtt ez a három típusú érzékelő.

I. Alkalmazási eset: Hegyi árvizek és földcsuszamlások korai előrejelző projektje Indonézia Jáva szigetének vízgyűjtő területén

1. A projekt háttere:
A Jáva szigetének középső részén található hegyvidéki falvakat folyamatosan sújtja a monszunhoz hasonló heves esőzések, ami gyakori hegyi áradásokhoz és kísérő földcsuszamlásokhoz vezet, amelyek súlyosan veszélyeztetik a lakosok életét, vagyonát és infrastruktúráját. A helyi önkormányzat nemzetközi szervezetekkel együttműködve átfogó megfigyelési és figyelmeztető projektet hajtott végre a régió egy tipikus kis vízgyűjtő területén.

2. Érzékelő konfigurációja és szerepei:

• „Sky Eye” – Hidrológiai radarérzékelők (térbeli monitorozás)
  • Szerep: Makroszkopikus trendelőrejelzés és vízgyűjtő területi csapadékmennyiség becslése.
  • Telepítés: Kis X- vagy C-sávú hidrológiai radarok hálózatát telepítették a vízgyűjtő terület magas pontjain. Ezek a radarok nagy térbeli-időbeli felbontással (pl. 5 percenként, 500 m × 500 m-es rácskal) pásztázzák a légkört a teljes vízgyűjtő területen, megbecsülve a csapadék intenzitását, a mozgás irányát és sebességét.
  • Alkalmazás:
    • A radar egy intenzív esőfelhőt észlel, amely a felső vízgyűjtő terület felé mozog, és kiszámítja, hogy az 60 percen belül befedi a teljes vízgyűjtő területet, a becsült átlagos területi csapadékintenzitás meghaladja a 40 mm/h-t. A rendszer automatikusan 1. szintű figyelmeztetést (tájékoztató jellegű) ad ki, értesítve a földi megfigyelőállomásokat és a vezetőséget, hogy készüljenek fel az adatellenőrzésre és a vészhelyzeti reagálásra.
    • A radaradatok a teljes vízgyűjtő csapadékeloszlási térképét adják, pontosan azonosítva a leghevesebb csapadékkal rendelkező „gócpontokat”, ami kritikus fontosságú bemenetként szolgál a későbbi pontos figyelmeztetésekhez.
• „Talajreferencia” – Esőmérők (pontspecifikus pontos monitorozás)
  • Feladat: Terepi adatgyűjtés és radaradat-kalibrálás.
  • Telepítés: Több tucat billenővödrös esőmérőt helyeztek el a vízgyűjtő területen, különösen a falvak felett, különböző magasságokban és radarral azonosított „gócpont” területeken. Ezek az érzékelők nagy pontossággal (pl. 0,2 mm/billenés) mérik a tényleges talajszinti csapadékmennyiséget.
  • Alkalmazás:
    • Amikor a hidrológiai radar figyelmeztetést ad ki, a rendszer azonnal valós idejű adatokat kér le a csapadékmérőktől. Ha több csapadékmérő is megerősíti, hogy az elmúlt órában hullott összes csapadék meghaladta az 50 mm-t (egy előre beállított küszöbértéket), a rendszer 2. szintre (Figyelmeztetés) fokozza a riasztást.
    • A csapadékmérő adatait folyamatosan továbbítják a központi rendszerbe összehasonlítás és kalibrálás céljából a radarbecslésekkel, folyamatosan javítva a radaros csapadék inverziójának pontosságát, valamint csökkentve a téves riasztások és a kihagyott észlelések számát. Ez a rendszer a radarfigyelmeztetések érvényesítéséhez szükséges „földi igazságként” szolgál.
• „A Föld pulzusa” – Elmozdulásérzékelők (geológiai válaszfigyelés)
  • Szerep: A lejtő csapadékra adott tényleges reakciójának monitorozása és a földcsuszamlások közvetlen figyelmeztetése.
  • Telepítés: A vízgyűjtőn belüli geológiai felmérések során azonosított, magas kockázatú földcsuszamlás-testekre számos elmozdulásérzékelőt telepítettek, beleértve a következőket:
    • Fúrólyuk-dőlésmérők: Fúrólyukakba telepítik a mély felszín alatti kőzet és talaj apró elmozdulásainak monitorozására.
    • Repedésmérők/huzalos extenzométerek: Felületi repedésekre szerelve a repedés szélességének változásainak monitorozására.
    • GNSS (globális navigációs műholdrendszer) megfigyelőállomások: Milliméteres szintű felszíni elmozdulások figyelése.
  • Alkalmazás:
    • Heves esőzések esetén az esőmérők megerősítik a magas csapadékintenzitást. Ebben a szakaszban az elmozdulásérzékelők a legfontosabb információt – a lejtő stabilitását – szolgáltatják.
    • A rendszer a nagy kockázatú lejtőn lévő mély dőlésszögmérő által mért elmozdulási sebesség hirtelen felgyorsulását érzékeli, amelyet a felszíni repedésmérők folyamatosan szélesedő értékei kísérnek. Ez azt jelzi, hogy esővíz szivárgott be a lejtőbe, csúszófelület alakul ki, és földcsuszamlás fenyeget.
    • Ezen valós idejű elmozdulási adatok alapján a rendszer megkerüli a csapadékalapú figyelmeztetéseket, és közvetlenül a legmagasabb szintű, 3. szintű riasztást (vészhelyzeti riasztás) adja ki, rádióüzenetekkel, SMS-ben és szirénákkal értesítve a veszélyzónában lakókat az azonnali evakuálásról.

II. Az érzékelők együttműködésen alapuló munkafolyamata

1. Korai figyelmeztetési fázis (csapadék előtti időszaktól a kezdeti csapadékig): A hidrológiai radar először a folyásiránnyal szembeni intenzív csapadékfelhőket érzékeli, korai figyelmeztetést adva.
2. Megerősítési és eszkalációs fázis (csapadék idején): A csapadékmérők megerősítik, hogy a talajszintű csapadék meghaladja a küszöbértékeket, meghatározva és lokalizálva a figyelmeztetési szintet.
3. Kritikus Akciófázis (Katasztrófa Előtti): Az elmozdulásérzékelők a lejtő instabilitásának közvetlen jeleit érzékelik, kiváltva a legmagasabb szintű küszöbön álló katasztrófariasztást, megvásárolva a kritikus „utolsó perceket” az evakuáláshoz.
4. Kalibrálás és tanulás (a folyamat során): A csapadékmérő adatai folyamatosan kalibrálják a radart, miközben az összes érzékelőadat rögzítésre kerül a jövőbeli figyelmeztetési modellek és küszöbértékek optimalizálása érdekében.

III. Összefoglalás és kihívások

Ez a több szenzoros integrált megközelítés robusztus technikai támogatást nyújt a hegyi árvizek és földcsuszamlások kezeléséhez Délkelet-Ázsiában.

• A hidrológiai radar megválaszolja a „Hol lesz heves esőzés?” kérdést, megadva az előzetes időjárást.
• A csapadékmérők megválaszolják a „Mennyi eső esett valójában?” kérdést, pontos mennyiségi adatokat szolgáltatva.
• Az elmozdulásérzékelők megválaszolják a „Csúszni készül a talaj?” kérdést, közvetlen bizonyítékot szolgáltatva a közelgő katasztrófára.

A kihívások a következők:

• Magas költségek: A radar- és sűrű érzékelőhálózatok telepítése és karbantartása költséges.
• Karbantartási nehézségek: Távoli, párás és hegyvidéki területeken jelentős kihívást jelent az áramellátás biztosítása (gyakran napenergiára támaszkodva), az adatátvitel (gyakran rádiófrekvenciát vagy műholdat használva) és a berendezések fizikai karbantartása.
• Technikai integráció: Nagy teljesítményű adatplatformokra és algoritmusokra van szükség a több forrásból származó adatok integrálásához és az automatizált, gyors döntéshozatal lehetővé tételéhez.
• Komplett szerver- és szoftver vezeték nélküli modulkészlet, támogatja az RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN szabványokatkérjük, vegye fel a kapcsolatot a Honde Technology Co., LTD.-vel.

  Email: info@hondetech.com

  Cég weboldala:www.hondetechco.com

  Tel.: +86-15210548582