Tóm tắt
Ấn Độ là quốc gia thường xuyên bị ảnh hưởng bởi lũ quét, đặc biệt là ở các vùng núi Himalaya phía bắc và đông bắc. Các phương pháp quản lý thiên tai truyền thống, thường tập trung vào ứng phó sau thảm họa, đã gây ra thương vong và thiệt hại kinh tế đáng kể. Trong những năm gần đây, chính phủ Ấn Độ đã tích cực thúc đẩy việc áp dụng các giải pháp công nghệ cao để cảnh báo sớm lũ quét. Nghiên cứu điển hình này, tập trung vào khu vực Himachal Pradesh bị ảnh hưởng nặng nề, trình bày chi tiết về ứng dụng, hiệu quả và những thách thức của Hệ thống Cảnh báo Lũ quét (FFWS) tích hợp, kết hợp các thiết bị đo lưu lượng radar, thiết bị đo mưa tự động và cảm biến dịch chuyển.
1. Bối cảnh và nhu cầu của dự án
Địa hình Himachal Pradesh đặc trưng bởi những ngọn núi dốc và thung lũng sâu, với mạng lưới sông ngòi dày đặc. Trong mùa mưa (tháng 6-9), khu vực này rất dễ bị ảnh hưởng bởi mưa lớn, cường độ cao trong thời gian ngắn do gió mùa Tây Nam gây ra, dẫn đến lũ quét và lở đất tàn phá. Thảm họa Kedarnath năm 2013 ở Uttarakhand, khiến hàng nghìn người thiệt mạng, là một hồi chuông cảnh tỉnh quan trọng. Mạng lưới trạm đo mưa truyền thống còn thưa thớt và việc truyền dữ liệu bị chậm trễ, không thể đáp ứng nhu cầu giám sát chính xác và cảnh báo nhanh chóng về mưa lớn cục bộ, bất ngờ.
Nhu cầu cốt lõi:
- Giám sát thời gian thực: Thu thập dữ liệu chi tiết về lượng mưa và mực nước sông ở các lưu vực xa xôi, khó tiếp cận.
- Dự đoán chính xác: Thiết lập các mô hình lượng mưa-dòng chảy đáng tin cậy để dự đoán thời điểm lũ đến và quy mô đỉnh lũ.
- Đánh giá rủi ro địa chất: Đánh giá rủi ro mất ổn định mái dốc và lở đất do mưa lớn gây ra.
- Cảnh báo nhanh: Truyền tải thông tin cảnh báo một cách liền mạch đến chính quyền địa phương và cộng đồng để có thời gian quý báu cho việc sơ tán.
2. Thành phần hệ thống và ứng dụng công nghệ
Để giải quyết những nhu cầu này, Himachal Pradesh đã hợp tác với Ủy ban Nước Trung ương (CWC) và Cục Khí tượng Ấn Độ (IMD) để triển khai FFWS tiên tiến tại các lưu vực có nguy cơ cao (ví dụ: lưu vực Sutlej, Beas).
1. Máy đo mưa tự động (ARG)
- Chức năng: Là đơn vị cảm biến cơ bản và tiên phong nhất, ARG chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu quan trọng nhất: cường độ mưa và lượng mưa tích lũy. Đây là yếu tố trực tiếp dẫn đến sự hình thành lũ quét.
- Tính năng kỹ thuật: Sử dụng cơ chế gầu lật, chúng tạo ra tín hiệu cho mỗi 0,5 mm hoặc 1 mm lượng mưa, truyền dữ liệu theo thời gian thực đến trung tâm điều khiển qua GSM/GPRS hoặc vệ tinh. Chúng được triển khai chiến lược ở thượng nguồn, trung nguồn và hạ nguồn của lưu vực để tạo thành một mạng lưới giám sát dày đặc, nắm bắt sự biến động không gian của lượng mưa.
- Vai trò: Cung cấp dữ liệu đầu vào cho các tính toán của mô hình. Khi ARG ghi nhận cường độ mưa vượt quá ngưỡng cài đặt trước (ví dụ: 20 mm mỗi giờ), hệ thống sẽ tự động kích hoạt cảnh báo ban đầu.
2. Đồng hồ đo lưu lượng/mực nước radar không tiếp xúc (Cảm biến mực nước radar)
- Chức năng: Được lắp đặt trên cầu hoặc các công trình ven bờ, chúng đo khoảng cách đến mặt sông mà không cần tiếp xúc, từ đó tính toán mực nước theo thời gian thực. Chúng cung cấp cảnh báo trực tiếp khi mực nước vượt quá ngưỡng nguy hiểm.
- Tính năng kỹ thuật:
- Ưu điểm: Không giống như các cảm biến tiếp xúc truyền thống, cảm biến radar không bị ảnh hưởng bởi tác động của trầm tích và mảnh vụn do nước lũ mang theo, đòi hỏi bảo trì tối thiểu và có độ tin cậy cao.
- Ứng dụng dữ liệu: Dữ liệu mực nước theo thời gian thực, kết hợp với dữ liệu lượng mưa thượng nguồn, được sử dụng để hiệu chỉnh và xác thực các mô hình thủy văn. Bằng cách phân tích tốc độ dâng của mực nước, hệ thống có thể dự đoán chính xác hơn đỉnh lũ và thời điểm lũ đến ở hạ lưu.
- Vai trò: Cung cấp bằng chứng thuyết phục về tình trạng lũ lụt đang xảy ra. Chúng đóng vai trò then chốt trong việc xác thực dự báo lượng mưa và thúc đẩy các biện pháp ứng phó khẩn cấp.
3. Cảm biến dịch chuyển/nứt (Máy đo vết nứt & Máy đo độ nghiêng)
- Chức năng: Giám sát các sườn dốc có nguy cơ sạt lở đất hoặc dòng chảy bùn đá để phát hiện sự dịch chuyển và biến dạng. Chúng được lắp đặt trên các sườn dốc đã biết có nguy cơ sạt lở đất hoặc có nguy cơ cao.
- Tính năng kỹ thuật: Các cảm biến này đo độ rộng của các vết nứt trên bề mặt (máy đo vết nứt) hoặc chuyển động của đất dưới bề mặt (máy đo độ nghiêng). Khi tốc độ dịch chuyển vượt quá ngưỡng an toàn, điều này cho thấy sự suy giảm nhanh chóng độ ổn định của mái dốc và khả năng xảy ra sạt lở đất lớn trong điều kiện mưa lớn kéo dài là rất cao.
- Vai trò: Cung cấp đánh giá độc lập về rủi ro địa chất. Ngay cả khi lượng mưa không đạt đến mức cảnh báo lũ lụt, cảm biến dịch chuyển được kích hoạt sẽ đưa ra cảnh báo sạt lở đất/dòng chảy mảnh vụn cho một khu vực cụ thể, đóng vai trò bổ sung quan trọng cho các cảnh báo lũ lụt thông thường.
Tích hợp hệ thống và quy trình làm việc:
Dữ liệu từ các cảm biến ARG, cảm biến radar và cảm biến dịch chuyển được hội tụ tại một nền tảng cảnh báo trung tâm. Các mô hình nguy cơ thủy văn và địa chất tích hợp thực hiện phân tích tích hợp:
- Dữ liệu lượng mưa được đưa vào các mô hình để dự đoán lượng dòng chảy tiềm năng và mực nước.
- Dữ liệu mực nước radar theo thời gian thực được so sánh với các dự đoán để liên tục hiệu chỉnh và cải thiện độ chính xác của mô hình.
- Dữ liệu dịch chuyển đóng vai trò là chỉ số song song để đưa ra quyết định.
Khi bất kỳ sự kết hợp dữ liệu nào vượt quá ngưỡng nhiều cấp được cài đặt trước (Cảnh báo, Cảnh giác, Cảnh báo), hệ thống sẽ tự động truyền cảnh báo đến các quan chức địa phương, nhóm ứng phó khẩn cấp và lãnh đạo cộng đồng qua tin nhắn SMS, ứng dụng di động và còi báo động.
3. Kết quả và tác động
- Tăng thời gian chuẩn bị: Hệ thống đã tăng thời gian chuẩn bị cảnh báo quan trọng từ gần bằng không lên 1-3 giờ, giúp việc sơ tán các ngôi làng có nguy cơ cao trở nên khả thi.
- Giảm thiểu thương vong: Trong nhiều trận mưa lớn những năm gần đây, Himachal Pradesh đã thực hiện thành công nhiều đợt sơ tán phòng ngừa, ngăn ngừa hiệu quả các thương vong lớn. Ví dụ, trong đợt gió mùa năm 2022, huyện Mandi đã sơ tán hơn 2.000 người dựa trên cảnh báo; không có thiệt hại về người trong trận lũ quét sau đó.
- Ra quyết định dựa trên dữ liệu: Chuyển đổi mô hình từ việc dựa vào phán đoán theo kinh nghiệm sang quản lý thảm họa một cách khoa học và khách quan.
- Nâng cao nhận thức của cộng đồng: Sự hiện diện của hệ thống và các trường hợp cảnh báo thành công đã làm tăng đáng kể nhận thức của cộng đồng và niềm tin vào thông tin cảnh báo sớm.
4. Thách thức và định hướng tương lai
- Bảo trì và chi phí: Các cảm biến được triển khai trong môi trường khắc nghiệt cần được bảo trì thường xuyên để đảm bảo tính liên tục và độ chính xác của dữ liệu, đặt ra thách thức liên tục đối với năng lực tài chính và kỹ thuật tại địa phương.
- Truyền thông “dặm cuối”: Đảm bảo các thông điệp cảnh báo đến được với mọi cá nhân ở mọi ngôi làng xa xôi, đặc biệt là người già và trẻ em, cần được cải thiện hơn nữa (ví dụ, dựa vào radio, chuông cộng đồng hoặc cồng chiêng làm phương tiện hỗ trợ).
- Tối ưu hóa mô hình: Địa lý phức tạp của Ấn Độ đòi hỏi phải thu thập dữ liệu liên tục để xác định vị trí và tối ưu hóa các mô hình dự đoán nhằm cải thiện độ chính xác.
- Nguồn điện và Kết nối: Nguồn điện ổn định và vùng phủ sóng mạng di động ở các vùng sâu vùng xa vẫn còn nhiều khó khăn. Một số trạm phát sóng sử dụng năng lượng mặt trời và truyền thông vệ tinh, vốn đắt đỏ hơn.
Định hướng tương lai: Ấn Độ có kế hoạch tích hợp nhiều công nghệ hơn, chẳng hạn như radar thời tiết để dự báo lượng mưa chính xác hơn, sử dụng Trí tuệ nhân tạo (AI) và Học máy để phân tích dữ liệu lịch sử nhằm tối ưu hóa thuật toán cảnh báo và mở rộng phạm vi phủ sóng của hệ thống sang các bang dễ xảy ra lũ quét khác.
Phần kết luận
Hệ thống cảnh báo lũ quét tại Himachal Pradesh, Ấn Độ, là một mô hình cho các nước đang phát triển ứng dụng công nghệ hiện đại để phòng chống thiên tai. Bằng cách tích hợp các máy đo mưa tự động, máy đo lưu lượng radar và cảm biến dịch chuyển, hệ thống tạo ra một mạng lưới giám sát đa lớp từ "trên trời xuống mặt đất", cho phép chuyển đổi mô hình từ ứng phó thụ động sang cảnh báo chủ động đối với lũ quét và các mối nguy hiểm thứ cấp. Bất chấp những thách thức, giá trị đã được chứng minh của hệ thống này trong việc bảo vệ tính mạng và tài sản mang đến một mô hình thành công, có thể nhân rộng cho các khu vực tương tự trên toàn thế giới.
Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN
Để biết thêm thông tin về cảm biến,
Vui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web của công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng: 27-08-2025