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

خلفية المشروع

تواجه منطقة جنوب شرق آسيا، التي تتميز بمناخها الموسمي الاستوائي، تهديدات فيضانات شديدة سنويًا خلال موسم الأمطار. ولنأخذ "حوض نهر تشاو فرايا" كمثال، إذ يتدفق هذا الحوض عبر عاصمة البلاد الأكثر كثافة سكانية وتطورًا اقتصاديًا، والمناطق المحيطة بها. تاريخيًا، أدى تداخل الأمطار الغزيرة المفاجئة، والجريان السريع للمياه من المناطق الجبلية الواقعة أعلى النهر، وتشبع المدن بالمياه، إلى عجز أساليب الرصد الهيدرولوجي التقليدية، اليدوية والقائمة على الخبرة، مما يؤدي غالبًا إلى إصدار تحذيرات غير مناسبة، وأضرار جسيمة في الممتلكات، بل وحتى إلى وقوع إصابات.

للتحول عن هذا النهج التفاعلي، أطلقت إدارة الموارد المائية الوطنية، بالتعاون مع شركاء دوليين، مشروع "النظام المتكامل لرصد الفيضانات والإنذار المبكر لحوض نهر تشاو فرايا". كان الهدف إنشاء نظام حديث للتحكم في الفيضانات، دقيق وفعال، في الوقت الفعلي، بالاستفادة من إنترنت الأشياء وتكنولوجيا الاستشعار وتحليلات البيانات.

التقنيات الأساسية وتطبيقات المستشعرات

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

1. مقياس المطر ذو الدلو المائل - "الحارس الأول" لمصادر الفيضانات

• مواقع الانتشار: يتم نشرها على نطاق واسع في المناطق الجبلية العليا، ومحميات الغابات، والخزانات متوسطة الحجم، ومناطق مستجمعات المياه الرئيسية على أطراف المناطق الحضرية.
• الوظيفة والدور:
  • مراقبة هطول الأمطار آنيًا: يجمع النظام بيانات هطول الأمطار كل دقيقة، بدقة ٠٫١ ملم. تُنقل البيانات آنيًا إلى مركز التحكم المركزي عبر تقنية GPRS/4G/اتصالات الأقمار الصناعية.
  • تحذير من العاصفة: عندما يسجل مقياس المطر هطول أمطار شديدة للغاية 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 معلمات الإدخال للنماذج الهيدرولوجية، والتي تستخدم 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 الهامة عند مداخل المدينة.
• الوظيفة والدور:
  • قياس السرعة بدون تلامس: يستخدم مبادئ انعكاس الموجات الرادارية لقياس سرعة المياه السطحية بدقة، دون التأثر بجودة المياه أو محتوى الرواسب، مما يتطلب صيانة منخفضة.
  • قياس مستوى المياه ومقطعها العرضي: باستخدام مستشعرات ضغط مدمجة أو مقاييس مستوى المياه بالموجات فوق الصوتية، يحصل النظام على بيانات فورية لمستوى المياه. باستخدام بيانات تضاريس المقطع العرضي لقناة النهر المُحمّلة مسبقًا، يحسب النظام معدل التدفق الفوري (م³/ثانية).
  • مؤشر تحذير مركزي: يُعد معدل التدفق المؤشر الأكثر دقة لتحديد حجم الفيضان. عندما يتجاوز التدفق الذي يرصده مقياس الرادار عتبات التحذير أو الخطر المحددة مسبقًا، يُطلق النظام تنبيهات على مستويات مختلفة، مما يُتيح وقتًا حاسمًا لإخلاء المصب.

3. مستشعر الإزاحة - "حارس السلامة" للبنية التحتية

• مواقع النشر: السدود الحرجة، وسدود التلال، والمنحدرات، وضفاف الأنهار المعرضة للمخاطر الجيوتقنية.
• الوظيفة والدور:
  • مراقبة الصحة الهيكلية: استخدام أجهزة استشعار الإزاحة GNSS (نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية) وأجهزة قياس الميل في الموقع لمراقبة الإزاحة على مستوى المليمتر، والاستقرار، وميل السدود والمنحدرات بشكل مستمر.
  • تحذير من انهيار السد/الكسر: أثناء الفيضانات، يُسبب ارتفاع منسوب المياه ضغطًا هائلاً على الهياكل الهيدروليكية. تستطيع أجهزة استشعار الإزاحة الكشف عن علامات مبكرة ودقيقة لعدم استقرار الهيكل. إذا تسارع معدل التغير في الإزاحة فجأةً، يُصدر النظام على الفور تنبيهًا للسلامة الهيكلية، مما يمنع حدوث فيضانات كارثية ناجمة عن أعطال هندسية.

سير عمل النظام والنتائج المحققة

1. اكتساب البيانات ونقلها: تقوم مئات من عقد الاستشعار في جميع أنحاء الحوض بجمع البيانات كل 5 إلى 10 دقائق وإرسالها 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، وأجهزة استشعار الإزاحة، وتدمجها. تُغذّى هذه البيانات في نموذج هيدرو-أرصاد جوية وهيدروليكي مُعاير ومقترن لمحاكاة الفيضانات والتنبؤ بها في الوقت الفعلي.
3. الإنذار المبكر الذكي ودعم القرار:
   • السيناريو الأول: ترصد مقاييس الأمطار في الجبال الواقعة أعلى النهر عاصفة شديدة؛ ويتوقع النموذج فورًا وصول ذروة فيضان تتجاوز مستوى التحذير إلى المدينة "أ" خلال ثلاث ساعات. ويرسل النظام تحذيرًا تلقائيًا إلى إدارة الوقاية من الكوارث في المدينة "أ".
   • السيناريو الثاني: يُظهر مقياس تدفق الرادار على النهر المار بالمدينة (ب) زيادةً سريعةً في معدل التدفق خلال ساعة، مع اقتراب منسوب المياه من مستوى السد. يُطلق النظام إنذارًا أحمر ويُصدر أوامر إخلاء عاجلة لسكان ضفاف النهر عبر تطبيقات الهاتف المحمول، ووسائل التواصل الاجتماعي، وبثّات الطوارئ.
   • السيناريو 3: ترصد أجهزة استشعار الإزاحة في جزء قديم من السد عند النقطة ج حركة غير طبيعية، مما يدفع النظام إلى التحذير من خطر الانهيار. ويمكن لمركز القيادة إرسال فرق هندسية على الفور للتعزيزات وإجلاء السكان في منطقة الخطر استباقيًا.
4. نتائج التطبيق:
   • زيادة وقت التحذير: بالمقارنة مع الطرق التقليدية، تحسن وقت التحذير من الفيضانات من 2-4 ساعات إلى 6-12 ساعة.
   • تعزيز الدقة العلمية في عملية اتخاذ القرار: حلت النماذج العلمية المبنية على البيانات في الوقت الفعلي محل الحكم الضبابي المبني على الخبرة، مما جعل القرارات مثل تشغيل الخزان وتنشيط منطقة تحويل الفيضانات أكثر دقة.
   • تقليل الخسائر: في موسم الفيضانات الأول بعد نشر النظام، نجح في إدارة حدثين كبيرين من الفيضانات، ويقدر أن ذلك أدى إلى تقليل الخسائر الاقتصادية المباشرة بنحو 30% وتحقيق صفر إصابات.
   • تحسين المشاركة العامة: من خلال تطبيق الهاتف المحمول العام، 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: الاستثمار الأولي المرتفع في النظام؛ تظل تغطية شبكة الاتصالات في المناطق النائية مشكلة؛ ويتطلب استقرار أجهزة الاستشعار على المدى الطويل ومقاومة التخريب صيانة مستمرة.
• التوقعات المستقبلية: تشمل الخطط إدخال خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين دقة التوقعات بشكل أكبر؛ ودمج بيانات الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية لتوسيع نطاق تغطية المراقبة؛ واستكشاف روابط أعمق مع التخطيط الحضري وأنظمة استخدام المياه الزراعية لبناء إطار عمل لإدارة "حوض النهر الذكي" أكثر مرونة.

ملخص:
توضح دراسة الحالة هذه كيف يُسهم التشغيل التآزري لأجهزة قياس هطول الأمطار (التي تستشعر المصدر)، وأجهزة قياس التدفق الرادارية (التي تراقب العملية)، وأجهزة استشعار الإزاحة (التي تحمي البنية التحتية) في بناء نظام شامل ومتعدد الأبعاد لرصد الفيضانات والإنذار المبكر بها - من "السماء" إلى "الأرض"، ومن "المصدر" إلى "البنية التحتية". وهذا لا يُمثل فقط اتجاهًا لتحديث تكنولوجيا التحكم في الفيضانات في جنوب شرق آسيا، بل يُوفر أيضًا خبرة عملية قيّمة لإدارة الفيضانات العالمية في أحواض الأنهار المماثلة.

مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة:www.hondetechco.com

هاتف: +86-15210548582