نظام متكامل لرصد الفيضانات والإنذار المبكر في "حوض نهر تشاو فرايا"، جنوب شرق آسيا

خلفية المشروع

تواجه منطقة جنوب شرق آسيا، التي تتميز بمناخها الاستوائي الموسمي، تهديدات فيضانات شديدة سنويًا خلال موسم الأمطار. فعلى سبيل المثال، يمر حوض نهر تشاو فرايا في إحدى الدول عبر العاصمة الأكثر كثافة سكانية وتطورًا اقتصاديًا والمناطق المحيطة بها. تاريخيًا، أدى التفاعل بين الأمطار الغزيرة المفاجئة، والجريان السريع للمياه من المناطق الجبلية العليا، وتراكم المياه في المناطق الحضرية، إلى جعل أساليب الرصد الهيدرولوجي التقليدية واليدوية والقائمة على الخبرة غير كافية، مما ينتج عنه غالبًا إنذارات متأخرة، وأضرار مادية جسيمة، وحتى خسائر في الأرواح.

للتحول من هذا النهج التفاعلي، أطلقت وزارة الموارد المائية الوطنية، بالتعاون مع شركاء دوليين، مشروع "نظام الرصد والإنذار المبكر المتكامل للفيضانات في حوض نهر تشاو فرايا". وكان الهدف هو إنشاء نظام حديث ودقيق وفعال للتحكم في الفيضانات، يعمل في الوقت الفعلي، ويستفيد من إنترنت الأشياء وتقنية الاستشعار وتحليلات البيانات.

التقنيات الأساسية وتطبيقات أجهزة الاستشعار

يدمج النظام العديد من أجهزة الاستشعار المتقدمة، التي تشكل "عيون وآذان" طبقة الإدراك.

1. مقياس المطر ذو الدلو القلاب – "الحارس الأمامي" لأصول الفيضانات

• مواقع الانتشار: يتم نشرها على نطاق واسع في المناطق الجبلية الواقعة في أعالي النهر، ومحميات الغابات، والخزانات متوسطة الحجم، ومناطق تجميع المياه الرئيسية على أطراف المدن.
• الوظيفة والدور:
  • مراقبة هطول الأمطار في الوقت الفعلي: يتم جمع بيانات هطول الأمطار كل دقيقة، بدقة تصل إلى 0.1 ملم. يتم إرسال البيانات في الوقت الفعلي إلى مركز التحكم المركزي عبر اتصالات GPRS/4G/الأقمار الصناعية.
  • تحذير من العاصفة: عندما يسجل مقياس المطر هطول أمطار شديدة الكثافة في فترة قصيرة (على سبيل المثال، أكثر من 50 ملم في ساعة واحدة)، يقوم النظام تلقائيًا بتشغيل تنبيه أولي، مما يشير إلى خطر حدوث فيضانات مفاجئة أو جريان سريع في تلك المنطقة.
  • دمج البيانات: تعتبر بيانات هطول الأمطار واحدة من أهم معايير الإدخال للنماذج الهيدرولوجية، وتستخدم للتنبؤ بحجم الجريان السطحي في الأنهار ووقت وصول ذروة الفيضانات.

2. مقياس تدفق الرادار – "مراقب نبض" النهر

• مواقع النشر: يتم تركيبها في جميع قنوات الأنهار الرئيسية، وملتقيات الروافد الرئيسية، وفي اتجاه مجرى الخزانات، وعلى الجسور أو الأبراج الحيوية عند مداخل المدينة.
• الوظيفة والدور:
  • قياس السرعة بدون تلامس: يستخدم مبادئ انعكاس موجات الرادار لقياس سرعة المياه السطحية بدقة، دون أن تتأثر بجودة المياه أو محتوى الرواسب، مما يتطلب صيانة منخفضة.
  • قياس مستوى الماء والمقطع العرضي: بالاشتراك مع مستشعرات مستوى الماء المدمجة التي تعمل بالضغط أو مقاييس مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية، يحصل الجهاز على بيانات مستوى الماء في الوقت الفعلي. وباستخدام بيانات تضاريس المقطع العرضي لقناة النهر المحملة مسبقًا، يحسب معدل التدفق في الوقت الفعلي (م³/ث).
  • مؤشر الإنذار الأساسي: يُعدّ معدل التدفق المؤشر الأكثر مباشرة لتحديد حجم الفيضان. فعندما يتجاوز التدفق الذي يرصده مقياس الرادار عتبات الإنذار أو الخطر المحددة مسبقًا، يُطلق النظام تنبيهات على مستويات مختلفة، مما يوفر وقتًا حاسمًا لإجلاء السكان من المناطق الواقعة أسفل مجرى النهر.

3. مستشعر الإزاحة – "حارس السلامة" للبنية التحتية

• مواقع النشر: السدود الحرجة، والسدود الترابية، والمنحدرات، وضفاف الأنهار المعرضة للمخاطر الجيوتقنية.
• الوظيفة والدور:
  • مراقبة السلامة الهيكلية: تستخدم أجهزة استشعار الإزاحة GNSS (نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية) وأجهزة قياس الميل في الموقع لمراقبة الإزاحة والهبوط وميل السدود والمنحدرات على مستوى المليمتر بشكل مستمر.
  • تحذير من انهيار السدود/الانهيارات: أثناء الفيضانات، تُمارس مستويات المياه المتزايدة ضغطًا هائلاً على المنشآت الهيدروليكية. تستطيع أجهزة استشعار الإزاحة رصد العلامات المبكرة والدقيقة لعدم استقرار المنشأة. في حال تسارع معدل تغير الإزاحة فجأة، يُصدر النظام على الفور تنبيهًا أمنيًا للمنشأة، مما يمنع حدوث فيضانات كارثية ناجمة عن أعطال هندسية.

سير العمل في النظام والنتائج المحققة

1. جمع البيانات ونقلها: تقوم مئات من عقد الاستشعار في جميع أنحاء الحوض بجمع البيانات كل 5-10 دقائق ونقلها في حزم إلى مركز بيانات السحابة عبر شبكة إنترنت الأشياء.
2. دمج البيانات وتحليل النماذج: تستقبل المنصة المركزية بيانات متعددة المصادر من مقاييس الأمطار، ومقاييس تدفق الرادار، ومستشعرات الإزاحة، وتدمجها. تُغذّى هذه البيانات إلى نموذج هيدرولوجي-مناخي وهيدروليكي مُعاير ومُقترن لمحاكاة الفيضانات والتنبؤ بها في الوقت الفعلي.
3. نظام الإنذار المبكر الذكي ودعم اتخاذ القرار:
   • السيناريو الأول: رصدت أجهزة قياس الأمطار في الجبال الواقعة في أعالي النهر عاصفة شديدة؛ وتوقع النموذج فورًا أن يصل فيضان يتجاوز مستوى الإنذار إلى المدينة (أ) خلال ثلاث ساعات. وأرسل النظام تلقائيًا تحذيرًا إلى قسم الوقاية من الكوارث في المدينة (أ).
   • السيناريو الثاني: يُظهر مقياس تدفق المياه الراداري على النهر المار بمدينة "ب" ارتفاعًا سريعًا في معدل التدفق خلال ساعة واحدة، مع اقتراب منسوب المياه من تجاوز السد. يُطلق النظام إنذارًا أحمر ويصدر أوامر إخلاء عاجلة لسكان ضفاف النهر عبر تطبيقات الهاتف المحمول ووسائل التواصل الاجتماعي والبث الطارئ.
   • السيناريو الثالث: رصدت أجهزة استشعار الإزاحة في جزء قديم من السد عند النقطة ج حركة غير طبيعية، مما دفع النظام إلى التنبيه بخطر الانهيار. يمكن لمركز القيادة إرسال فرق هندسية على الفور لتعزيز السد وإجلاء السكان في منطقة الخطر بشكل استباقي.
4. نتائج التطبيق:
   • زيادة وقت الإنذار المسبق: بالمقارنة مع الطرق التقليدية، تحسن وقت الإنذار المسبق بالفيضانات من 2-4 ساعات إلى 6-12 ساعة.
   • تعزيز الدقة العلمية في اتخاذ القرارات: حلت النماذج العلمية القائمة على البيانات في الوقت الفعلي محل الأحكام الضبابية القائمة على الخبرة، مما جعل القرارات مثل تشغيل الخزانات وتفعيل مناطق تحويل الفيضانات أكثر دقة.
   • انخفاض الخسائر: في موسم الفيضانات الأول بعد نشر النظام، نجح في إدارة حدثين كبيرين للفيضانات، وتشير التقديرات إلى أنه قلل الخسائر الاقتصادية المباشرة بنحو 30٪ وحقق صفر إصابات.
   • تحسين المشاركة العامة: من خلال تطبيق جوال عام، يمكن للمواطنين التحقق من معلومات هطول الأمطار ومستوى المياه في الوقت الفعلي في محيطهم، مما يعزز الوعي العام بالوقاية من الكوارث.

التحديات والتوقعات المستقبلية

• التحديات: ارتفاع تكلفة الاستثمار الأولي للنظام؛ وتغطية شبكة الاتصالات في المناطق النائية لا تزال تمثل مشكلة؛ ويتطلب استقرار المستشعر على المدى الطويل ومقاومة التخريب صيانة مستمرة.
• التوقعات المستقبلية: تشمل الخطط إدخال خوارزميات الذكاء الاصطناعي لزيادة تحسين دقة التنبؤ؛ ودمج بيانات الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية لتوسيع نطاق التغطية الرصدية؛ واستكشاف روابط أعمق مع التخطيط الحضري وأنظمة استخدام المياه الزراعية لبناء إطار إدارة "حوض النهر الذكي" أكثر مرونة.

ملخص:
تُبيّن هذه الدراسة كيف يُسهم التشغيل التآزري لمقاييس المطر ذات الدلو القلاب (التي تستشعر المصدر)، ومقاييس تدفق الرادار (التي تراقب العملية)، وأجهزة استشعار الإزاحة (التي تحمي البنية التحتية) في بناء نظام شامل ومتعدد الأبعاد لرصد الفيضانات والإنذار المبكر - من السماء إلى الأرض، ومن المصدر إلى البنية التحتية. ولا يُمثل هذا فقط اتجاه تحديث تكنولوجيا مكافحة الفيضانات في جنوب شرق آسيا، بل يُوفر أيضًا خبرة عملية قيّمة لإدارة الفيضانات عالميًا في أحواض أنهار مماثلة.

مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582