Абстрактный
Индия – страна, часто страдающая от внезапных наводнений, особенно в гималайских районах на севере и северо-востоке. Традиционные методы управления стихийными бедствиями, часто ориентированные на реагирование после стихийных бедствий, привели к значительным человеческим жертвам и экономическому ущербу. В последние годы правительство Индии активно продвигало внедрение высокотехнологичных решений для раннего предупреждения о внезапных наводнениях. В этом исследовании, посвященном сильно пострадавшему штату Химачал-Прадеш, подробно рассматриваются применение, эффективность и сложности комплексной системы предупреждения о внезапных наводнениях (FFWS), которая объединяет радарные расходомеры, автоматические дождемеры и датчики смещения.
1. Предыстория и потребности проекта
Рельеф Химачал-Прадеша характеризуется крутыми горами и глубокими долинами с густой сетью рек. В сезон муссонов (июнь-сентябрь) штат крайне подвержен кратковременным, но интенсивным дождям, вызванным юго-западным муссоном, что приводит к разрушительным внезапным наводнениям и оползням. Катастрофа в Кедарнатхе в 2013 году, унесшая жизни тысяч людей, стала тревожным сигналом. Традиционная сеть дождемеров была разрозненной, а передача данных осуществлялась с задержками, что не позволяло обеспечить точный мониторинг и оперативное оповещение о внезапных, локализованных ливнях.
Основные потребности:
- Мониторинг в режиме реального времени: ежеминутный сбор данных об осадках и уровнях речной воды в отдаленных, труднодоступных водоразделах.
- Точный прогноз: создание надежных моделей осадков и стока для прогнозирования времени наступления и масштабов пиков паводков.
- Оценка риска геологической опасности: оцените риск неустойчивости склонов и оползней, вызванных сильными дождями.
- Быстрое оповещение: оперативно доводит предупреждающую информацию до местных органов власти и населения, чтобы выиграть драгоценное время для эвакуации.
2. Компоненты системы и применение технологий
Для удовлетворения этих потребностей штат Химачал-Прадеш сотрудничал с Центральной водной комиссией (CWC) и Индийским метеорологическим департаментом (IMD) с целью развертывания современной системы FFWS в водоразделах с высоким уровнем риска (например, бассейнах рек Сатледж и Беас).
1. Автоматические дождемеры (ARG)
- Функция: Будучи самыми передовыми и фундаментальными сенсорными устройствами, ARG отвечают за сбор важнейших данных: интенсивности осадков и суммарного количества осадков. Это является непосредственным фактором, способствующим возникновению внезапных паводков.
- Технические характеристики: Используя механизм опрокидывающегося ковша, они генерируют сигнал на каждые 0,5 или 1 мм осадков, передавая данные в режиме реального времени в центр управления по каналам GSM/GPRS или спутниковой связи. Они стратегически размещены в верхних, средних и нижних течениях водоразделов, образуя плотную сеть мониторинга, фиксирующую пространственную изменчивость количества осадков.
- Роль: Предоставление входных данных для расчётов модели. Когда ARG регистрирует интенсивность осадков, превышающую заданный порог (например, 20 мм в час), система автоматически активирует первоначальное оповещение.
2. Бесконтактные радарные измерители расхода/уровня (радарные датчики уровня воды)
- Функция: Устанавливаемые на мостах или береговых сооружениях, они бесконтактно измеряют расстояние до поверхности реки, тем самым рассчитывая уровень воды в режиме реального времени. Они подают непосредственный сигнал, когда уровень воды превышает опасные отметки.
- Технические характеристики:
- Преимущество: в отличие от традиционных контактных датчиков, радарные датчики не подвержены воздействию осадков и мусора, переносимых паводковыми водами, требуют минимального обслуживания и обладают высокой надежностью.
- Применение данных: Данные об уровне воды в режиме реального времени в сочетании с данными об осадках выше по течению используются для калибровки и валидации гидрологических моделей. Анализируя скорость подъёма уровня воды, система может точнее прогнозировать пик паводка и время его наступления для территорий ниже по течению.
- Роль: предоставить убедительные доказательства наводнения. Они играют ключевую роль в подтверждении прогнозов осадков и принятии экстренных мер.
3. Датчики смещения/трещин (трещиномеры и инклинометры)
- Функция: Мониторинг склонов, подверженных оползням или селевым потокам, на предмет смещения и деформации. Они устанавливаются на известных оползневых телах или склонах с высоким риском.
- Технические характеристики: Эти датчики измеряют расширение поверхностных трещин (трещиномеры) или смещение подземного слоя грунта (инклинометры). Превышение скорости смещения безопасного порога указывает на быстрое снижение устойчивости склона и высокую вероятность возникновения оползня в условиях продолжительных осадков.
- Роль: Независимая оценка риска геологических опасностей. Даже если количество осадков не достигает уровня, соответствующего предупреждению о наводнении, сработавший датчик смещения выдаст предупреждение об оползне/селе для конкретного района, что станет важным дополнением к предупреждениям о наводнении.
Системная интеграция и рабочий процесс:
Данные с ARG, радарных датчиков и датчиков смещения собираются на центральной платформе оповещения. Встроенные гидрологические и геологические модели угроз выполняют комплексный анализ:
- Данные об осадках используются в моделях для прогнозирования потенциального объема стока и уровня воды.
- Данные радара об уровне воды в режиме реального времени сравниваются с прогнозами для постоянной коррекции и повышения точности модели.
- Данные о перемещении населения служат параллельным индикатором для принятия решений.
Как только какая-либо комбинация данных превышает предварительно заданные многоуровневые пороговые значения (рекомендация, наблюдение, предупреждение), система автоматически рассылает оповещения местным должностным лицам, группам реагирования на чрезвычайные ситуации и лидерам общин с помощью SMS, мобильных приложений и сирен.
3. Результаты и влияние
- Увеличенное время оповещения: система увеличила время оповещения о критических ситуациях практически с нуля до 1–3 часов, что делает возможной эвакуацию из деревень с высоким уровнем риска.
- Сокращение числа жертв: во время нескольких сильных ливней в последние годы в Химачал-Прадеше успешно проводились многочисленные упреждающие эвакуации, что позволило эффективно предотвратить крупные жертвы. Например, во время муссона 2022 года в округе Манди, следуя предупреждениям, было эвакуировано более 2000 человек; в результате последовавшего за этим внезапного наводнения никто не погиб.
- Принятие решений на основе данных: изменил парадигму с опоры на опытные суждения на научное и объективное управление стихийными бедствиями.
- Повышение осведомленности общественности: наличие системы и успешные случаи оповещения значительно повысили осведомленность общественности и доверие к информации раннего оповещения.
4. Проблемы и будущие направления
- Техническое обслуживание и стоимость: Датчики, работающие в суровых условиях, требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения непрерывности и точности данных, что создает постоянную проблему для местных финансовых и технических возможностей.
- Связь «последней мили»: обеспечение того, чтобы предупреждающие сообщения доходили до каждого жителя каждой отдаленной деревни, особенно до пожилых людей и детей, требует дальнейшего совершенствования (например, использование радио, общественных колоколов или гонгов в качестве резервного варианта).
- Оптимизация модели: сложная география Индии требует постоянного сбора данных для локализации и оптимизации моделей прогнозирования для повышения точности.
- Энергоснабжение и связь: Стабильное электроснабжение и покрытие сотовой связью в отдалённых районах остаются проблематичными. Некоторые станции используют солнечную энергию и спутниковую связь, которые обходятся дороже.
Будущие направления: Индия планирует интегрировать больше технологий, таких как метеорологический радар для более точного прогнозирования осадков, использовать искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение для анализа исторических данных с целью оптимизации алгоритмов оповещения, а также расширить зону действия системы на другие штаты, подверженные внезапным наводнениям.
Заключение
Система предупреждения о внезапных наводнениях в штате Химачал-Прадеш, Индия, служит образцом для развивающихся стран, использующих современные технологии для борьбы со стихийными бедствиями. Благодаря интеграции автоматических дождемеров, радарных расходомеров и датчиков смещения, система создает многоуровневую сеть мониторинга «от неба до земли», позволяя перейти от пассивного реагирования к активному предупреждению о внезапных наводнениях и связанных с ними вторичных опасностях. Несмотря на трудности, доказанная ценность этой системы для защиты жизни и имущества позволяет использовать успешную и воспроизводимую модель в аналогичных регионах по всему миру.
Полный комплект серверов и программного беспроводного модуля, поддерживает RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для получения дополнительной информации о датчиках,
пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Время публикации: 27 августа 2025 г.