India's toepassing van een geïntegreerd monitoringsysteem voor vroegtijdige waarschuwing bij plotselinge overstromingen – een casestudie in Himachal Pradesh

Abstract

India is een land dat regelmatig te maken krijgt met plotselinge overstromingen, met name in de Himalaya-regio's in het noorden en noordoosten. Traditionele methoden voor rampenbestrijding, die zich vaak richten op de reactie na een ramp, hebben geleid tot aanzienlijke aantallen slachtoffers en economische verliezen. De afgelopen jaren heeft de Indiase overheid de toepassing van hightech oplossingen 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 waarschuwingssysteem voor plotselinge overstromingen (Flash Flood Warning System, FFWS), dat radardebietmeters, automatische regenmeters en verplaatsingssensoren combineert.

1. Achtergrond en noodzaak van het project

Het landschap 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, intense regenval als gevolg van de zuidwestelijke moesson, wat kan leiden tot verwoestende overstromingen en aardverschuivingen. De ramp in Kedarnath in Uttarakhand in 2013, waarbij duizenden mensen omkwamen, diende als een cruciale waarschuwing. Het traditionele netwerk van regenmeters was dunbevolkt en de gegevensoverdracht liep achter, waardoor niet voldaan kon worden aan de behoefte aan nauwkeurige monitoring en snelle waarschuwingen voor plotselinge, zeer lokale zware regenval.

Kernbehoeften:

1. Realtime monitoring: nauwkeurige gegevensverzameling van regenval en waterstanden in afgelegen, moeilijk bereikbare stroomgebieden.
2. Nauwkeurige voorspelling: Stel betrouwbare regenval-afvoermodellen op om het tijdstip van aankomst en de omvang van overstromingspieken te voorspellen.
3. Geologische risicobeoordeling: Evalueer het risico op hellingsinstabiliteit en aardverschuivingen als gevolg van hevige regenval.
4. Snelle waarschuwing: Lever naadloos waarschuwingsinformatie aan lokale autoriteiten en gemeenschappen om kostbare tijd te winnen voor evacuatie.

2. Systeemcomponenten en technologietoepassing

Om aan deze behoeften te voldoen, heeft Himachal Pradesh samengewerkt met de Central Water Commission (CWC) en de India Meteorological Department (IMD) om een ​​geavanceerd FFWS (Floor Flow Warning System) te implementeren in de risicovolle stroomgebieden (bijv. Sutlej- en Beas-bekkens).

1. Automatische regenmeters (ARG's)

• Functie: Als de meest essentiële en fundamentele sensoreenheden zijn ARGs verantwoordelijk voor het verzamelen van de meest cruciale gegevens: regenintensiteit en totale 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 regenval en verzenden ze de gegevens in realtime naar het controlecentrum via GSM/GPRS of satellietcommunicatie. Ze worden strategisch ingezet in de boven-, midden- en benedenloop van stroomgebieden om een ​​dicht monitoringsnetwerk te vormen en de ruimtelijke variabiliteit van de regenval vast te leggen.
• Rol: Leveren van invoergegevens voor modelberekeningen. Wanneer een ARG een regenintensiteit registreert die een vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt (bijv. 20 mm per uur), activeert het systeem automatisch een eerste waarschuwing.

2. Contactloze radardebiet-/niveaumeters (radarwaterniveausensoren)

• Functie: Deze sensoren worden op bruggen of oeverconstructies geïnstalleerd en meten contactloos de afstand tot het rivieroppervlak, waardoor het waterpeil in realtime wordt berekend. Ze geven direct een waarschuwing wanneer het waterpeil de gevaarlijke grens overschrijdt.
• Technische kenmerken:
  • Voordeel: In tegenstelling tot traditionele contactsensoren worden radarsensoren niet beïnvloed door sediment en puin dat door overstromingswater wordt meegevoerd, waardoor minimaal onderhoud nodig is en een hoge betrouwbaarheid wordt geboden.
  • Toepassing van de data: Realtime waterpeilgegevens, gecombineerd met neerslaggegevens stroomopwaarts, worden gebruikt om hydrologische modellen te kalibreren en te valideren. Door de snelheid van de waterpeilstijging te analyseren, kan het systeem de piek van de overstroming en het tijdstip van aankomst in stroomafwaartse gebieden nauwkeuriger voorspellen.
• Rol: Het leveren van doorslaggevend 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 hellingsmeters)

• Functie: Het monitoren van hellingen die risico lopen op aardverschuivingen of modderstromen, om verplaatsing en vervorming te detecteren. Ze worden geïnstalleerd op bekende aardverschuivingslocaties of hellingen met een hoog risico.
• Technische kenmerken: Deze sensoren meten de verbreding van scheuren in het oppervlak (scheurmeters) of de beweging van de ondergrond (inclinometers). Wanneer de verplaatsingssnelheid een veilige drempelwaarde overschrijdt, duidt dit op een snelle afname van de stabiliteit van de helling en een grote kans op een zware aardverschuiving bij aanhoudende regenval.
• Rol: Het leveren van een onafhankelijke beoordeling van het geologische risico. Zelfs als de regenval geen overstromingswaarschuwingsniveau bereikt, zal een geactiveerde verplaatsingssensor een waarschuwing voor aardverschuivingen/modderstromen voor een specifiek gebied afgeven. Dit dient als een cruciale aanvulling op reguliere overstromingswaarschuwingen.

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

1. Neerslaggegevens worden ingevoerd in modellen om het potentiële afvoervolume en de waterstanden te voorspellen.
2. Realtime radargegevens over het waterpeil worden vergeleken met voorspellingen om de nauwkeurigheid van het model continu te corrigeren en te verbeteren.
3. Gegevens over verplaatsing dienen als een parallelle indicator voor besluitvorming.
   Zodra een combinatie van gegevens de vooraf ingestelde drempelwaarden (Advies, Waarschuwing, Alarm) overschrijdt, verspreidt het systeem automatisch waarschuwingen naar lokale functionarissen, hulpdiensten en gemeenschapsleiders via sms, mobiele apps en sirenes.

3. Resultaten en impact

• Verlengde waarschuwingstijd: Het systeem heeft de waarschuwingstijd voor kritieke situaties verlengd van bijna nul tot 1-3 uur, waardoor de evacuatie van risicodorpen mogelijk is geworden.
• Minder dodelijke slachtoffers: Tijdens verschillende zware regenbuien in de afgelopen jaren heeft Himachal Pradesh met succes meerdere preventieve evacuaties uitgevoerd, waardoor grote aantallen slachtoffers effectief zijn voorkomen. Zo werden in de moesson van 2022 in het district Mandi meer dan 2000 mensen geëvacueerd op basis van waarschuwingen; er vielen geen doden bij de daaropvolgende plotselinge overstromingen.
• Datagestuurde besluitvorming: heeft de paradigmaverschuiving teweeggebracht van het vertrouwen op ervaringsoordeel naar wetenschappelijk en objectief rampenbeheer.
• Verhoogd publiek bewustzijn: De aanwezigheid van het systeem en de succesvolle waarschuwingen hebben het bewustzijn en het vertrouwen in vroegtijdige waarschuwingsinformatie in de gemeenschap aanzienlijk vergroot.

4. Uitdagingen en toekomstige richtingen

• Onderhoud en kosten: Sensoren die in ruwe omgevingen 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 tot aan de "laatste kilometer": Er moet nog verbetering komen in het garanderen dat waarschuwingsberichten elk individu in elk afgelegen dorp bereiken, met name ouderen en kinderen (bijvoorbeeld door gebruik te maken van radio, dorpsklokken of gongs als back-up).
• Modeloptimalisatie: De complexe geografie van India vereist continue gegevensverzameling om voorspellingsmodellen te lokaliseren en te optimaliseren voor een verbeterde nauwkeurigheid.
• Stroomvoorziening en connectiviteit: Een stabiele stroomvoorziening en dekking van het mobiele netwerk in afgelegen gebieden blijven problematisch. Sommige stations zijn afhankelijk van zonne-energie en satellietcommunicatie, wat duurder is.

Toekomstplannen: India is van plan meer technologieën te integreren, zoals weerradar voor nauwkeurigere regenvalvoorspellingen, het gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning om historische gegevens te analyseren voor geoptimaliseerde waarschuwingsalgoritmes, en de dekking van het systeem verder uit te breiden naar andere staten die gevoelig zijn voor plotselinge overstromingen.

Conclusie

Het waarschuwingssysteem voor plotselinge overstromingen in Himachal Pradesh, India, is een voorbeeld voor ontwikkelingslanden die moderne technologie gebruiken om natuurrampen te bestrijden. Door automatische regenmeters, radardebietmeters en verplaatsingssensoren te integreren, creëert het systeem een ​​gelaagd monitoringnetwerk van "hemel tot grond", waardoor een paradigmaverschuiving mogelijk is van passieve reactie naar actieve waarschuwing voor plotselinge overstromingen en de daaruit voortvloeiende gevaren. Ondanks de uitdagingen biedt de bewezen waarde van dit systeem in de bescherming van levens en eigendommen een succesvol, reproduceerbaar 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

Tel: +86-15210548582