India integrált monitoring rendszert alkalmaz villámárvizek korai előrejelzésére – Himachal Pradesh esete

Absztrakt

India egy olyan ország, amelyet gyakran sújtanak villámárvizek, különösen az északi és északkeleti Himalája régióiban. A hagyományos katasztrófavédelmi módszerek, amelyek gyakran a katasztrófa utáni reagálásra összpontosítanak, jelentős áldozatokat és gazdasági veszteségeket okoztak. Az elmúlt években az indiai kormány erőteljesen támogatta a villámárvizek korai előrejelzésére szolgáló csúcstechnológiás megoldások bevezetését. Ez az esettanulmány, amely a súlyosan érintett Himachal Pradeshre összpontosít, részletezi az integrált villámárvíz-figyelmeztető rendszer (FFWS) alkalmazását, hatékonyságát és kihívásait, amely radaros áramlásmérőket, automatikus esőmérőket és elmozdulásérzékelőket kombinál.

1. A projekt háttere és igénye

Himachal Pradesh domborzatát meredek hegyek és mély völgyek jellemzik, sűrű folyóhálózattal. A monszun évszakban (június-szeptember) rendkívül érzékeny a délnyugati monszun által kiváltott rövid ideig tartó, nagy intenzitású esőzésekre, amelyek pusztító villámárvizekhez és földcsuszamlásokhoz vezetnek. A 2013-as uttarakhandi Kedarnath katasztrófa, amely több ezer ember halálát okozta, kritikus ébresztőként szolgált. A hagyományos esőmérő hálózat ritka volt, az adatátvitel pedig akadozott, így nem tudta kielégíteni a pontos megfigyelés és a hirtelen, erősen lokalizált heves esőzések gyors figyelmeztetésének igényét.

Alapvető szükségletek:

1. Valós idejű monitorozás: Apró adatgyűjtés a csapadékmennyiségről és a folyók vízállásáról távoli, nehezen megközelíthető vízgyűjtő területeken.
2. Pontos előrejelzés: Megbízható csapadék-lefolyás modelleket kell létrehozni az árvízcsúcsok érkezési idejének és mértékének előrejelzésére.
3. Geológiai veszélyek kockázatértékelése: Értékelje a heves esőzések által kiváltott lejtőinstabilitás és földcsuszamlások kockázatát.
4. Gyors figyelmeztetés: Zökkenőmentesen juttathat el figyelmeztető információkat a helyi hatóságokhoz és közösségekhez, hogy értékes időt nyerjen az evakuálásra.

2. Rendszerösszetevők és technológiai alkalmazás

Ezen igények kielégítése érdekében Himachal Pradesh együttműködött a Központi Vízügyi Bizottsággal (CWC) és az Indiai Meteorológiai Hivatallal (IMD), hogy fejlett FFWS-t telepítsen a magas kockázatú vízgyűjtő területein (pl. Sutlej és Beas vízgyűjtői).

1. Automatikus esőmérők (ARG-k)

• Funkció: Az ARG-k a legfontosabb és legalapvetőbb érzékelőegységek, amelyek felelősek a legfontosabb adatok gyűjtéséért: a csapadék intenzitásáért és a felhalmozódott csapadékért. Ez a közvetlen kiváltó tényező a villámárvizek kialakulásában.
• Műszaki jellemzők: Billenővödör mechanizmus segítségével minden 0,5 mm-es vagy 1 mm-es csapadékmennyiség esetén jelet generálnak, és valós időben továbbítják az adatokat a vezérlőközpontba GSM/GPRS vagy műholdas kommunikáció útján. Stratégiailag a vízgyűjtők felső, középső és alsó szakaszain vannak elhelyezve, sűrű megfigyelőhálózatot alkotva, amely rögzíti a csapadék térbeli változékonyságát.
• Szerepkör: Bemeneti adatok biztosítása a modellszámításokhoz. Amikor egy ARG egy előre beállított küszöbértéket (pl. óránként 20 mm) meghaladó csapadékintenzitást rögzít, a rendszer automatikusan riasztást ad.

2. Érintésmentes radaros áramlás-/szintmérők (radaros vízszintérzékelők)

• Funkció: Hidakra vagy vízparti szerkezetekre szerelve érintésmentesen mérik a folyó felszínétől való távolságot, ezáltal kiszámítják a valós idejű vízszintet. Közvetlen figyelmeztetést adnak, ha a vízszint meghaladja a veszélyes határértéket.
• Műszaki jellemzők:
  • Előny: A hagyományos érintésalapú érzékelőkkel ellentétben a radarérzékelőket nem befolyásolja az árvíz által szállított üledék és törmelék hatása, így minimális karbantartást igényelnek, és nagy megbízhatóságot kínálnak.
  • Adatalkalmazás: A valós idejű vízállásadatokat, a folyásirány feletti csapadékadatokkal kombinálva, hidrológiai modellek kalibrálására és validálására használják. A vízszintemelkedés ütemének elemzésével a rendszer pontosabban meg tudja jósolni az árvízcsúcsot és annak érkezési idejét az alsóbb szakaszokon.
• Szerep: Meggyőző bizonyítékokat szolgáltatni az árvizek bekövetkeztéről. Kulcsfontosságúak a csapadékmennyiség-előrejelzések validálásában és a vészhelyzeti reagálás kiváltásában.

3. Elmozdulás-/repedésérzékelők (repedésmérők és dőlésmérők)

• Funkció: Földcsuszamlás vagy törmelékfolyás kockázatának kitett lejtők elmozdulásának és deformációjának monitorozása. Ezeket ismert földcsuszamlás-testekre vagy nagy kockázatú lejtőkre telepítik.
• Műszaki jellemzők: Ezek az érzékelők a felszíni repedések kiszélesedését (repedésmérők) vagy a felszín alatti talajmozgást (dőlésmérők) mérik. Amikor az elmozdulás mértéke meghaladja a biztonságos küszöbértéket, az a lejtő stabilitásának gyors csökkenését és a tartós esőzések alatti nagyobb csúszás nagy valószínűségét jelzi.
• Feladat: Független geológiai veszélyértékelés elvégzése. Még ha a csapadékmennyiség nem is éri el az árvízriasztási szintet, egy bekapcsolt elmozdulásérzékelő földcsuszamlás/törmelékfolyás figyelmeztetést ad ki egy adott területre vonatkozóan, ami kulcsfontosságú kiegészítője a tiszta árvízriasztásoknak.

Rendszerintegráció és munkafolyamat:
Az ARG-kből, radarszenzorokból és elmozdulás-érzékelőkből származó adatok egy központi figyelmeztető platformon gyűlnek össze. A beépített hidrológiai és geológiai veszélymodellek integrált elemzést végeznek:

1. A csapadékadatokat modellekbe építik be, hogy előre jelezzék a potenciális lefolyási mennyiséget és a vízszinteket.
2. A valós idejű radar vízállásadatokat összehasonlítják az előrejelzésekkel a modell pontosságának folyamatos korrigálása és javítása érdekében.
3. Az elmozdulási adatok párhuzamos mutatóként szolgálnak a döntéshozatalhoz.
   Amint bármely adatkombináció meghaladja az előre beállított többszintű küszöbértékeket (figyelmeztetés, figyelmeztetés, tájékoztató), a rendszer automatikusan riasztásokat küld a helyi tisztviselőknek, a katasztrófavédelmi csapatoknak és a közösségi vezetőknek SMS-ben, mobilalkalmazásokon és szirénák segítségével.

3. Eredmények és hatás

• Megnövelt átfutási idő: A rendszer a kritikus figyelmeztetések átfutási idejét közel nulláról 1-3 órára növelte, így a magas kockázatú falvak evakuálása megvalósítható.
• Csökkentett életveszteség: Az elmúlt években számos heves esőzés során Himachal Pradesh sikeresen végrehajtott megelőző evakuálásokat, hatékonyan megelőzve a nagyobb áldozatokat. Például a 2022-es monszun idején a Mandi kerület több mint 2000 embert evakuált a figyelmeztetések alapján; az azt követő villámárvízben senki sem veszítette életét.
• Adatvezérelt döntéshozatal: A paradigmát a tapasztalati megítélésre való támaszkodásról a tudományos és objektív katasztrófakezelésre helyezték át.
• Fokozott társadalmi tudatosság: A rendszer jelenléte és a sikeres figyelmeztetések jelentősen növelték a közösség tudatosságát és a korai figyelmeztető információkba vetett bizalmat.

4. Kihívások és jövőbeli irányok

• Karbantartás és költségek: A zord környezetben telepített érzékelők rendszeres karbantartást igényelnek az adatfolyam folytonosságának és pontosságának biztosítása érdekében, ami folyamatos kihívást jelent a helyi pénzügyi és műszaki kapacitás számára.
• „Utolsó mérföld” kommunikáció: További fejlesztéseket igényel annak biztosítása, hogy a figyelmeztető üzenetek minden távoli falu minden lakosához, különösen az idősekhez és a gyermekekhez eljussanak (pl. rádió, közösségi harangok vagy gongok használata tartalékként).
• Modelloptimalizálás: India összetett földrajza folyamatos adatgyűjtést tesz szükségessé az előrejelzési modellek lokalizálásához és optimalizálásához a pontosság javítása érdekében.
• Energiaellátás és csatlakoztathatóság: A stabil áramellátás és a mobilhálózati lefedettség továbbra is problémás a távoli területeken. Egyes állomások napenergiára és műholdas kommunikációra támaszkodnak, amelyek drágábbak.

Jövőbeli irányok: India további technológiák integrálását tervezi, például időjárási radar integrálását a pontosabb csapadékmennyiség-előrejelzés érdekében, mesterséges intelligencia (MI) és gépi tanulás használatát a historikus adatok elemzéséhez az optimalizált figyelmeztetési algoritmusok érdekében, valamint a rendszer lefedettségének további kiterjesztését más, villámárvizek által sújtott államokra.

Következtetés

Az indiai Himachal Pradesh állambeli villámárvíz-riasztó rendszer modellként szolgál a fejlődő országok számára, amelyek modern technológiát alkalmaznak a természeti katasztrófák leküzdésére. Az automatikus esőmérők, radaros áramlásmérők és elmozdulásérzékelők integrálásával a rendszer egy többrétegű megfigyelőhálózatot hoz létre az „égtől a földig”, lehetővé téve a paradigmaváltást a passzív reagálásról az aktív figyelmeztetésre a villámárvizek és azok másodlagos veszélyei esetén. A kihívások ellenére ennek a rendszernek a bizonyított értéke az élet- és vagyonvédelemben sikeres, megismételhető modellt kínál a világ hasonló régiói számára.

Komplett szerver- és szoftver vezeték nélküli modulkészlet, támogatja az RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN szabványokat

További információkért az érzékelőkről,

kérjük, vegye fel a kapcsolatot a Honde Technology Co., LTD.-vel.

Email: info@hondetech.com

Cég weboldala:www.hondetechco.com

Tel.: +86-15210548582