تُعد منطقة جنوب شرق آسيا، التي تتميز بمناخ الغابات المطيرة الاستوائية، وهطول الأمطار الموسمية المتكررة، والتضاريس الجبلية، من أكثر المناطق عرضة لكوارث الفيضانات الجبلية عالميًا. لم تعد أنظمة رصد الأمطار التقليدية من نقطة واحدة كافية لتلبية احتياجات الإنذار المبكر الحديثة. لذلك، من الضروري إنشاء نظام متكامل للرصد والإنذار يجمع بين التقنيات الفضائية والسماوية والأرضية. ويتمثل جوهر هذا النظام في: أجهزة استشعار رادارية هيدرولوجية (لرصد هطول الأمطار بالعين المجردة)، ومقاييس مطر (لمعايرة دقيقة لمستوى الأرض)، وأجهزة استشعار إزاحة (لرصد الظروف الجيولوجية في الموقع).
وتوضح حالة التطبيق الشاملة التالية كيفية عمل هذه الأنواع الثلاثة من المستشعرات معًا.
أولا: حالة تطبيقية: مشروع الإنذار المبكر للفيضانات والانهيارات الأرضية الجبلية في مستجمعات المياه بجزيرة جاوة، إندونيسيا
1. خلفية المشروع:
تتأثر القرى الجبلية في وسط جزيرة جاوة باستمرار بهطول الأمطار الغزيرة المصاحبة للرياح الموسمية، مما يؤدي إلى فيضانات جبلية متكررة وانهيارات أرضية مصاحبة، مما يهدد حياة السكان وممتلكاتهم وبنيتهم التحتية بشكل خطير. وقد نفذت الحكومة المحلية، بالتعاون مع منظمات دولية، مشروعًا شاملًا للرصد والإنذار في مستجمع مائي صغير نموذجي في المنطقة.
2. تكوين المستشعر والأدوار:
- "عين السماء" - أجهزة استشعار الرادار الهيدرولوجية (المراقبة المكانية)
- الدور: التنبؤ بالاتجاهات الكلية وتقدير هطول الأمطار في منطقة مستجمعات المياه.
- النشر: نُشرت شبكة من الرادارات الهيدرولوجية الصغيرة العاملة بنطاقي X وC في النقاط المرتفعة حول مستجمعات المياه. تقوم هذه الرادارات بمسح الغلاف الجوي فوق مستجمعات المياه بالكامل بدقة عالية (مثلاً، كل 5 دقائق، شبكة 500 متر × 500 متر)، لتقدير شدة هطول الأمطار واتجاهها وسرعتها.
- طلب:
- يرصد الرادار سحابة مطرية كثيفة تتحرك نحو مستجمع المياه العلوي، ويقدر أنها ستغطي كامل مستجمع المياه خلال 60 دقيقة، مع متوسط هطول أمطار تقريبي يتجاوز 40 ملم/ساعة. يُصدر النظام تلقائيًا تحذيرًا من المستوى الأول (تنبيه)، مُنبهًا محطات الرصد الأرضية وموظفي الإدارة للاستعداد للتحقق من البيانات والاستجابة للطوارئ.
- توفر بيانات الرادار خريطة لتوزيع هطول الأمطار في كامل حوض المستجمع المائي، وتحدد بدقة مناطق "النقاط الساخنة" ذات الأمطار الغزيرة، والتي تعمل كمدخلات حاسمة للتحذيرات الدقيقة اللاحقة.
- "المرجع الأرضي" - مقاييس المطر (مراقبة دقيقة لنقطة محددة)
- الدور: جمع البيانات الحقيقية ومعايرة بيانات الرادار.
- النشر: وُزِّعت العشرات من مقاييس هطول الأمطار ذات الدلو القابل للتقليب على امتداد حوض المياه، وخاصةً عند منبع القرى، وعلى ارتفاعات مختلفة، وفي مناطق "النقاط الساخنة" التي حددها الرادار. تسجل هذه المستشعرات هطول الأمطار الفعلي على مستوى الأرض بدقة عالية (على سبيل المثال، 0.2 مم/طرف).
- طلب:
- عندما يُصدر الرادار الهيدرولوجي تحذيرًا، يسترجع النظام فورًا بيانات آنية من مقاييس الأمطار. إذا أكدت عدة مقاييس هطول أمطار أن إجمالي هطول الأمطار خلال الساعة الماضية قد تجاوز 50 ملم (عتبة مُحددة مسبقًا)، يُصعّد النظام مستوى التنبيه إلى المستوى الثاني (تحذير).
- تُنقل بيانات مقياس الأمطار باستمرار إلى النظام المركزي لمقارنتها ومعايرتها بتقديرات الرادار، مما يُحسّن دقة انعكاس هطول الأمطار الراداري باستمرار، ويُقلل من الإنذارات الكاذبة والرصدات غير الدقيقة. وتُستخدم هذه البيانات كدليل أساسي للتحقق من صحة تحذيرات الرادار.
- "نبض الأرض" - أجهزة استشعار الإزاحة (مراقبة الاستجابة الجيولوجية)
- الدور: مراقبة استجابة المنحدر الفعلية لهطول الأمطار والتحذير المباشر من الانهيارات الأرضية.
- النشر: تم تركيب سلسلة من أجهزة استشعار الإزاحة على أجسام الانهيارات الأرضية عالية الخطورة التي تم تحديدها من خلال المسوحات الجيولوجية داخل مستجمعات المياه، بما في ذلك:
- أجهزة قياس ميل الآبار: يتم تركيبها في ثقوب الحفر لمراقبة النزوحات الصغيرة في الصخور والتربة العميقة تحت السطح.
- أجهزة قياس الشقوق/أجهزة قياس امتداد الأسلاك: يتم تركيبها عبر الشقوق السطحية لمراقبة التغيرات في عرض الشقوق.
- محطات مراقبة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS): مراقبة تحركات السطح على مستوى المليمتر.
- طلب:
- أثناء هطول الأمطار الغزيرة، تؤكد مقاييس المطر شدة هطول الأمطار. في هذه المرحلة، توفر مستشعرات الإزاحة المعلومات الأكثر أهمية، وهي استقرار المنحدر.
- يرصد النظام تسارعًا مفاجئًا في معدلات الإزاحة من مقياس ميل عميق على منحدر شديد الخطورة، مصحوبًا بقراءات اتساع مستمرة من عدادات الشقوق السطحية. يشير هذا إلى تسرب مياه الأمطار إلى المنحدر، وتشكل سطح انزلاق، وانهيار أرضي وشيك.
- وبناءً على بيانات النزوح في الوقت الفعلي، يتجاوز النظام التحذيرات المستندة إلى هطول الأمطار ويصدر مباشرة تنبيهًا من المستوى الثالث الأعلى (تنبيه الطوارئ)، لإخطار السكان في منطقة الخطر عبر البث والرسائل النصية القصيرة وأجهزة الإنذار بالإخلاء على الفور.
II. سير العمل التعاوني لأجهزة الاستشعار
- مرحلة الإنذار المبكر (من مرحلة ما قبل هطول الأمطار إلى مرحلة هطول الأمطار الأولية): يكتشف الرادار الهيدرولوجي السحب الممطرة الشديدة في اتجاه مجرى النهر أولاً، مما يوفر تحذيرًا مبكرًا.
- مرحلة التأكيد والتصعيد (أثناء هطول الأمطار): تؤكد مقاييس الأمطار أن هطول الأمطار على مستوى الأرض يتجاوز العتبات، مع تحديد مستوى التحذير وتحديد موقعه.
- مرحلة العمل الحرجة (ما قبل الكارثة): تكتشف أجهزة استشعار النزوح إشارات مباشرة لعدم استقرار المنحدر، مما يؤدي إلى إطلاق أعلى مستوى من تنبيه الكارثة الوشيكة، مما يوفر "الدقائق القليلة الأخيرة" الحاسمة للإخلاء.
- المعايرة والتعلم (طوال العملية): تعمل بيانات مقياس المطر على معايرة الرادار بشكل مستمر، بينما يتم تسجيل جميع بيانات المستشعر لتحسين نماذج التحذيرات والحدود المستقبلية.
ثالثًا: الملخص والتحديات
يوفر هذا النهج المتكامل متعدد المستشعرات دعماً فنياً قوياً لمعالجة الفيضانات والانهيارات الأرضية الجبلية في جنوب شرق آسيا.
- يتناول الرادار الهيدرولوجي السؤال "أين ستحدث الأمطار الغزيرة؟" مما يوفر الوقت اللازم.
- تجيب مقاييس المطر على السؤال "ما هي كمية الأمطار التي سقطت فعليًا؟" من خلال توفير بيانات كمية دقيقة.
- تعالج أجهزة استشعار الإزاحة السؤال التالي: "هل الأرض على وشك الانزلاق؟"، مما يوفر دليلاً مباشرًا على وقوع كارثة وشيكة.
وتشمل التحديات ما يلي:
- التكاليف المرتفعة: إن نشر وصيانة شبكات الرادار وأجهزة الاستشعار الكثيفة أمر مكلف.
- صعوبات الصيانة: في المناطق النائية والرطبة والجبلية، يعد ضمان إمدادات الطاقة (التي تعتمد غالبًا على الطاقة الشمسية)، ونقل البيانات (غالبًا باستخدام الترددات الراديوية أو الأقمار الصناعية)، والصيانة المادية للمعدات تحديًا كبيرًا.
- التكامل الفني: هناك حاجة إلى منصات بيانات وخوارزميات قوية لدمج البيانات متعددة المصادر وتمكين اتخاذ القرارات الآلية والسريعة.
- مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANيرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة:www.hondetechco.com
هاتف: +86-15210548582
وقت النشر: ١٩ سبتمبر ٢٠٢٥