India's toepassing van een geïntegreerd monitoringsysteem voor vroege waarschuwing voor plotselinge overstromingen – een geval uit Himachal Pradesh

Abstract

India wordt vaak getroffen door plotselinge overstromingen, met name in de Himalaya-regio's in het noorden en noordoosten. Traditionele rampenbestrijdingsmethoden, vaak gericht op respons na een ramp, hebben geleid tot aanzienlijke slachtoffers en economische verliezen. De afgelopen jaren heeft de Indiase overheid de implementatie van hightechoplossingen voor vroegtijdige waarschuwing voor plotselinge overstromingen krachtig bevorderd. Deze casestudy, gericht op het zwaar getroffen Himachal Pradesh, beschrijft de toepassing, effectiviteit en uitdagingen van het geïntegreerde Flash Flood Warning System (FFWS), dat radardebietmeters, automatische regenmeters en verplaatsingssensoren combineert.

1. Projectachtergrond en behoefte

De topografie van Himachal Pradesh wordt gekenmerkt door steile bergen en diepe valleien, met een dicht netwerk van rivieren. Tijdens het moessonseizoen (juni-september) is het gebied zeer gevoelig voor kortdurende, hevige regenval, veroorzaakt door de zuidwestmoesson, wat leidt tot verwoestende overstromingen en aardverschuivingen. De ramp met Kedarnath in Uttarakhand in 2013, waarbij duizenden mensen omkwamen, was een belangrijke wake-upcall. Het traditionele regenmeternetwerk was schaars en de datatransmissie liep achter, waardoor het niet voldeed aan de behoefte aan nauwkeurige monitoring en snelle waarschuwing voor plotselinge, zeer lokale hevige regenval.

Kernbehoeften:

1. Realtime monitoring: nauwkeurige gegevensverzameling over regenval en rivierwaterstanden in afgelegen, ontoegankelijke stroomgebieden.
2. Nauwkeurige voorspelling: stel betrouwbare modellen voor regenval en afvoer op om het tijdstip van aankomst en de omvang van overstromingspieken te voorspellen.
3. Geologische risicobeoordeling: beoordeel het risico op hellinginstabiliteit en aardverschuivingen veroorzaakt door hevige regenval.
4. Snelle waarschuwing: Stuur waarschuwingsinformatie naadloos naar lokale autoriteiten en gemeenschappen om kostbare tijd te winnen voor evacuatie.

2. Systeemcomponenten en technologische toepassing

Om aan deze behoeften te voldoen, werkte Himachal Pradesh samen met de Central Water Commission (CWC) en de India Meteorological Department (IMD) om een ​​geavanceerd FFWS te implementeren in de stroomgebieden met een hoog risico (bijvoorbeeld de Sutlej- en Beas-bekkens).

1. Automatische regenmeters (ARG's)

• Functie: Als de meest frontlinie en fundamentele sensoreenheden zijn ARG's verantwoordelijk voor het verzamelen van de meest cruciale gegevens: regenintensiteit en geaccumuleerde regenval. Dit is de directe drijvende kracht achter het ontstaan ​​van plotselinge overstromingen.
• Technische kenmerken: Met behulp van een kantelmechanisme genereren ze een signaal voor elke 0,5 mm of 1 mm neerslag en verzenden ze gegevens in realtime naar het controlecentrum via GSM/GPRS of satellietcommunicatie. Ze worden strategisch geplaatst in de boven-, midden- en benedenloop van stroomgebieden om een ​​dicht monitoringnetwerk te vormen dat de ruimtelijke variabiliteit van de neerslag vastlegt.
• Rol: Levert invoergegevens voor modelberekeningen. Wanneer een ARG een regenvalintensiteit registreert die een vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt (bijv. 20 mm per uur), activeert het systeem automatisch een eerste waarschuwing.

2. Contactloze radarstroom-/niveaumeters (radarwaterniveausensoren)

• Functie: Geïnstalleerd op bruggen of oeverconstructies meten ze contactloos de afstand tot het rivieroppervlak en berekenen zo de actuele waterstand. Ze geven een directe waarschuwing wanneer de waterstand de gevarenzone overschrijdt.
• Technische kenmerken:
  • Voordeel: In tegenstelling tot traditionele contactgebaseerde sensoren worden radarsensoren niet beïnvloed door sediment en vuil dat door overstromingswater wordt meegevoerd. Hierdoor is er minimaal onderhoud nodig en zijn ze zeer betrouwbaar.
  • Datatoepassing: Realtime waterstandgegevens, gecombineerd met regenvalgegevens stroomopwaarts, worden gebruikt om hydrologische modellen te kalibreren en valideren. Door de snelheid van de waterstandstijging te analyseren, kan het systeem de piek van de overstroming en het tijdstip waarop deze voor stroomafwaarts gelegen gebieden aankomt, nauwkeuriger voorspellen.
• Rol: Leveren overtuigend bewijs dat er overstromingen plaatsvinden. Ze zijn essentieel voor het valideren van regenvoorspellingen en het in gang zetten van noodmaatregelen.

3. Verplaatsings-/scheursensoren (scheurmeters en inclinometers)

• Functie: Monitoren van hellingen met risico op aardverschuivingen of puinstromen op verplaatsing en vervorming. Ze worden geïnstalleerd op bekende aardverschuivingslichamen of hellingen met een hoog risico.
• Technische kenmerken: Deze sensoren meten de verbreding van oppervlaktescheuren (scheurmeters) of de beweging van de ondergrond (inclinometers). Wanneer de verplaatsingssnelheid een veilige drempel overschrijdt, duidt dit op een snelle afname van de hellingstabiliteit en een grote kans op een grote verschuiving bij aanhoudende regenval.
• Rol: Biedt een onafhankelijke beoordeling van het geologische risico. Zelfs als de regenval de overstromingswaarschuwingsniveaus niet bereikt, zal een geactiveerde verplaatsingssensor een waarschuwing voor aardverschuivingen/puinstroom voor een specifiek gebied afgeven, als een essentiële aanvulling op de standaard overstromingswaarschuwingen.

Systeemintegratie en workflow:
Gegevens van ARG's, radarsensoren en verplaatsingssensoren komen samen op een centraal waarschuwingsplatform. Ingebouwde hydrologische en geologische gevaarmodellen voeren geïntegreerde analyses uit:

1. Gegevens over neerslag worden ingevoerd in modellen om de potentiële afvoerhoeveelheid en waterstanden te voorspellen.
2. Realtime radarwaterpeilgegevens worden vergeleken met voorspellingen om de modelnauwkeurigheid voortdurend te corrigeren en te verbeteren.
3. Verplaatsingsgegevens dienen als een parallelle indicator voor besluitvorming.
   Zodra een combinatie van gegevens vooraf ingestelde drempelwaarden op meerdere niveaus (advies, toezicht, waarschuwing) overschrijdt, stuurt het systeem automatisch waarschuwingen naar lokale autoriteiten, noodhulpteams en gemeenschapsleiders via sms, mobiele apps en sirenes.

3. Resultaten en impact

• Langere doorlooptijd: dankzij het systeem zijn de doorlooptijden voor kritieke waarschuwingen verlengd van bijna nul tot 1-3 uur, waardoor de evacuatie van dorpen met een hoog risico haalbaar is geworden.
• Minder doden: Tijdens verschillende hevige regenval in de afgelopen jaren heeft Himachal Pradesh met succes meerdere preventieve evacuaties uitgevoerd, waardoor grote slachtoffers effectief konden worden voorkomen. Zo evacueerde het district Mandi tijdens de moesson van 2022 meer dan 2000 mensen op basis van waarschuwingen; er vielen geen doden bij de daaropvolgende plotselinge overstroming.
• Datagestuurde besluitvorming: het paradigma is verschoven van vertrouwen op ervaringsgericht oordeel naar wetenschappelijk en objectief rampenbeheer.
• Verbeterde bewustwording bij het publiek: de aanwezigheid van het systeem en de succesvolle waarschuwingen hebben het bewustzijn en vertrouwen in vroege waarschuwingsinformatie bij de gemeenschap aanzienlijk vergroot.

4. Uitdagingen en toekomstige richtingen

• Onderhoud en kosten: sensoren die in zware omstandigheden worden ingezet, vereisen regelmatig onderhoud om de continuïteit en nauwkeurigheid van de gegevens te waarborgen. Dit vormt een voortdurende uitdaging voor de lokale financiële en technische capaciteit.
• Communicatie op de laatste kilometer: Om ervoor te zorgen dat waarschuwingsberichten iedereen in elk afgelegen dorp bereiken, vooral ouderen en kinderen, moeten we de communicatie verder verbeteren (bijvoorbeeld door gebruik te maken van de radio, plaatselijke klokken of gongs als back-up).
• Modeloptimalisatie: De complexe geografie van India vereist voortdurende gegevensverzameling om voorspellingsmodellen te lokaliseren en optimaliseren voor een grotere nauwkeurigheid.
• Stroomvoorziening en connectiviteit: Een stabiele stroomvoorziening en mobiele netwerkdekking in afgelegen gebieden blijven problematisch. Sommige stations zijn afhankelijk van zonne-energie en satellietcommunicatie, die duurder zijn.

Toekomstige richtingen: India is van plan om meer technologieën te integreren, zoals weerradar voor nauwkeurigere voorspellingen over regenval, waarbij kunstmatige intelligentie (AI) en machinaal leren worden gebruikt om historische gegevens te analyseren voor geoptimaliseerde waarschuwingsalgoritmen. Ook wil het de dekking van het systeem verder uitbreiden naar andere staten die gevoelig zijn voor plotselinge overstromingen.

Conclusie

Het waarschuwingssysteem voor plotselinge overstromingen in Himachal Pradesh, India, staat model voor ontwikkelingslanden die moderne technologie gebruiken om natuurrampen te bestrijden. Door automatische regenmeters, radardebietmeters en verplaatsingssensoren te integreren, creëert het systeem een ​​meerlagig monitoringnetwerk van 'lucht tot grond', wat een paradigmaverschuiving mogelijk maakt van passieve respons naar actieve waarschuwing voor plotselinge overstromingen en de bijbehorende secundaire gevaren. Ondanks de uitdagingen biedt de bewezen waarde van dit systeem bij het beschermen van levens en eigendommen een succesvol, repliceerbaar model voor vergelijkbare regio's wereldwijd.

Complete set servers en software draadloze module, ondersteunt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Voor meer informatie over sensoren,

neem contact op met Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com

Telefoon: +86-15210548582