Tóm tắt
Ấn Độ là quốc gia thường xuyên bị ảnh hưởng bởi lũ quét, đặc biệt là ở các vùng Himalaya phía bắc và đông bắc. Các phương pháp quản lý thiên tai truyền thống, thường tập trung vào ứng phó sau thiên tai, đã dẫn đến 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 trường hợp này, tập trung vào bang Himachal Pradesh bị ảnh hưởng nặng nề, trình bày chi tiết về ứng dụng, hiệu quả và thách thức của Hệ thống Cảnh báo Lũ quét (FFWS) tích hợp, kết hợp giữa máy đo lưu lượng radar, máy đo lượng mưa tự động và cảm biến dịch chuyển.
1. Bối cảnh và nhu cầu của dự án
Địa hình của Himachal Pradesh đặc trưng bởi những dãy núi dốc và thung lũng sâu, với mạng lưới sông ngòi dày đặc. Trong mùa mưa (tháng 6-tháng 9), khu vực này rất dễ bị ảnh hưởng bởi những trận mưa ngắn hạn, cường độ cao do gió mùa Tây Nam gây ra, dẫn đến lũ quét và sạt lở đất tàn phá. Thảm họa Kedarnath năm 2013 ở Uttarakhand, khiến hàng nghìn người thiệt mạng, là một lời cảnh tỉnh nghiêm trọng. Mạng lưới đo mưa truyền thống thưa thớt và việc truyền dữ liệu bị chậm trễ, không đáp ứng được nhu cầu giám sát chính xác và cảnh báo nhanh chóng về những trận mưa lớn đột ngột, cục bộ.
Nhu cầu cốt lõi:
- Giám sát thời gian thực: Thu thập dữ liệu từng phút về lượng mưa và mực nước sông tại các lưu vực xa xôi, khó tiếp cận.
- Dự đoán chính xác: Xây dựng các mô hình dòng chảy mưa đáng tin cậy để dự đoán thời điểm xuất hiện và quy mô của đỉnh lũ.
- Đánh giá rủi ro thiên tai địa chất: Đánh giá rủi ro sạt lở và mất ổn định sườn dốc do mưa lớn gây ra.
- Cảnh báo nhanh: Cung cấp thông tin cảnh báo liền mạch cho chính quyền địa phương và cộng đồng để có thêm thời gian quý báu cho việc sơ tán.
2. Các thành phần hệ thống và ứng dụng công nghệ
Để đáp ứng 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 hệ thống cảnh báo lũ lụt tiên tiến (FFWS) tại các lưu vực sông có nguy cơ cao (ví dụ: lưu vực Sutlej, Beas).
1. Máy đo lượng mưa tự động (ARG)
- Chức năng: Là những đơn vị cảm biến tuyến đầu và cơ bản nhất, các 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 hình thành lũ quét.
- Đặc điểm kỹ thuật: Sử dụng cơ chế gầu lật, chúng tạo ra tín hiệu cho mỗi 0,5mm hoặc 1mm lượng mưa, truyền dữ liệu theo thời gian thực đến trung tâm điều khiển thông qua GSM/GPRS hoặc liên lạc vệ tinh. Chúng được triển khai chiến lược ở thượng nguồn, trung nguồn và hạ nguồn của các lưu vực để tạo thành một mạng lưới giám sát dày đặc, thu thập sự biến đổi không gian của lượng mưa.
- Vai trò: Cung cấp dữ liệu đầu vào cho các phép tính mô hình. Khi một thiết bị ARG ghi nhận cường độ mưa vượt quá ngưỡng đã được thiết lập trước (ví dụ: 20 mm/giờ), hệ thống sẽ tự động kích hoạt cảnh báo ban đầu.
2. Đồng hồ đo lưu lượng/mức nước bằng radar không tiếp xúc (Cảm biến mực nước bằng 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 mức nguy hiểm.
- Đặc điểm kỹ thuật:
- Ưu điểm: Khác với 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, do đó cần bảo trì tối thiểu và có độ tin cậy cao.
- Ứng dụng dữ liệu: Dữ liệu mực nước thời gian thực, kết hợp với dữ liệu lượng mưa thượng nguồn, được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm chứng các mô hình thủy văn. Bằng cách phân tích tốc độ dâng mực nước, hệ thống có thể dự đoán chính xác hơn đỉnh lũ và thời điểm xảy ra lũ ở các khu vực hạ lưu.
- Vai trò: Cung cấp bằng chứng xác thực về việc lũ lụt đang xảy ra. Họ đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận dự báo lượng mưa và kích hoạt 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 hoặc dòng chảy bùn để phát hiện sự dịch chuyển và biến dạng. Chúng được lắp đặt trên các khu vực sạt lở đã biết hoặc các sườn dốc có nguy cơ cao.
- Đặc điểm kỹ thuật: Các cảm biến này đo độ rộng của các vết nứt trên bề mặt (máy đo vết nứt) hoặc sự dịch chuyển của đất dưới bề mặt (máy đo độ nghiêng). Khi tốc độ dịch chuyển vượt quá ngưỡng an toàn, điều đó cho thấy sự suy giảm nhanh chóng về độ ổn định của sườn dốc và khả năng cao xảy ra sạt lở lớn dưới tác động của mưa kéo dài.
- Vai trò: Cung cấp đánh giá độc lập về rủi ro thiên tai 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 bùn đá cho một khu vực cụ thể, đóng vai trò bổ sung quan trọng cho các cảnh báo lũ lụt thuần túy.
Tích hợp hệ thống & Quy trình làm việc:
Dữ liệu từ các thiết bị thu thập dữ liệu nhân tạo (ARG), cảm biến radar và cảm biến dịch chuyển được hội tụ tại một nền tảng cảnh báo trung tâm. Các mô hình rủi ro thủy văn và địa chất tích hợp thực hiện phân tích tổng hợp:
- Dữ liệu lượng mưa được nhập vào các mô hình để dự đoán lượng nước chảy tràn tiềm năng và mực nước.
- Dữ liệu mực nước radar 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 về sự dịch chuyển dân cư đóng vai trò như một chỉ số song song hỗ trợ việc ra quyết định.
Khi bất kỳ sự kết hợp dữ liệu nào vượt quá ngưỡng đa cấp được thiết lập sẵn (Khuyến cáo, Theo dõi, Cảnh báo), hệ thống sẽ tự động gửi cảnh báo đến các quan chức địa phương, đội ứng phó khẩn cấp và lãnh đạo cộng đồng thông qua tin nhắn SMS, ứng dụng di động và còi báo động.
3. Kết quả và Tác động
- Tăng thời gian cảnh báo: Hệ thống đã tăng thời gian cảnh báo khẩn cấp từ gần như bằng không lên 1-3 giờ, giúp việc sơ tán các làng mạc có nguy cơ cao trở nên khả thi.
- Giảm thiểu thiệt hại về người: Trong nhiều trận mưa lớn những năm gần đây, Himachal Pradesh đã thực hiện thành công nhiều đợt sơ tán chủ động, ngăn ngừa hiệu quả thương vong lớn. Ví dụ, trong mùa mưa năm 2022, huyện Mandi đã sơ tán hơn 2.000 người dựa trên cảnh báo; không có ai thiệt mạng trong trận lũ quét sau đó.
- Ra quyết định dựa trên dữ liệu: Chuyển đổi mô hình từ việc dựa vào phán đoán kinh nghiệm sang quản lý thảm họa dựa trên khoa học và khách quan.
- Nâng cao nhận thức cộng đồng: Sự hiện diện của hệ thống và các trường hợp cảnh báo thành công đã làm tăng đáng kể nhận thức và niềm tin của cộng đồng 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 đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên để đảm bảo tính liên tục và chính xác của dữ liệu, điều này đặt ra thách thức liên tục đối với năng lực tài chính và kỹ thuật tại địa phương.
- Truyền thông "chặng cuối": Việc đảm bảo các thông điệp cảnh báo đến được với mọi cá nhân ở mọi ngôi làng hẻo lánh, đặc biệt là người già và trẻ em, đòi hỏi phải cải thiện hơn nữa (ví dụ: dựa vào radio, chuông cộng đồng hoặc cồng chiêng làm phương án dự phòng).
- Tối ưu hóa mô hình: Địa lý phức tạp của Ấn Độ đòi hỏi việc thu thập dữ liệu liên tục để bản địa hóa và tối ưu hóa các mô hình dự đoán nhằm nâng cao độ chính xác.
- Nguồn điện và kết nối: Việc cung cấp điện ổn định và phủ sóng mạng di động ở các khu vực hẻo lánh vẫn còn là vấn đề nan giải. Một số trạm dựa vào năng lượng mặt trời và liên lạc vệ tinh, vốn có chi phí cao hơn.
Định hướng tương lai: Ấn Độ dự định tích hợp thêm nhiều công nghệ, 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 các thuật toán cảnh báo, và mở rộng hơn nữa phạm vi phủ sóng của hệ thống sang các bang khác dễ bị lũ quét.
Phần kết luận
Hệ thống cảnh báo lũ quét ở Himachal Pradesh, Ấn Độ, là một mô hình cho các nước đang phát triển sử dụng công nghệ hiện đại để chống lại thiên tai. Bằng cách tích hợp các máy đo lượng mưa tự động, máy đo lưu lượng radar và cảm biến dịch chuyển, hệ thống tạo ra một mạng lưới giám sát đa tầng từ "trên trời xuống mặt đất", cho phép chuyển đổi mô hình từ phản ứng thụ động sang cảnh báo chủ động đối với lũ quét và các mối nguy hiểm thứ cấp của chúng. Mặc dù gặp nhiều thách thức, giá trị đã được chứng minh của hệ thống này trong việc bảo vệ tính mạng và tài sản mang lại một mô hình thành công, có thể nhân rộng cho các khu vực tương tự trên toàn thế giới.
Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.
Để biết thêm thông tin về cảm biến,
Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng bài: 27/08/2025