بررسی اجمالی سیستم های هشدار دهنده سیل

سیستم هشدار سیل چیست؟ سیستم هشدار سیل (FWS) بسته ای یکپارچه از تجهیزات جمع آوری و انتقال داده ها، مدل های پیش بینی، برنامه ها و روش های پاسخ و منابع انسانی است. اینها با هم زمان هدایت هشدار سیل را افزایش می دهند. با افزایش زمان هدایت، مقامات دولتی و شهروندان می توانند برای کاهش خسارت و محافظت از زندگی اقدامی انجام دهند. FWS به عنوان یک جایگزین برای کاهش خسارت غیرساختاری طبقه بندی می شود: این امر باعث کاهش جریان سیل یا مراحل سیل نمی شود، بلکه باعث کاهش خسارت های ناشی از یک مرحله مشخص می شود. یک سیستم هشدار کامل سیل شامل مؤلفه هایی است که در شکل به صورت مفهومی نشان داده شده است.

هشدار سیل با جمع آوری و انتقال داده ها آغاز می شود. ابزارهای موجود در سیستم جمع آوری و انتقال اطلاعات، عمق بارندگی جاری، سطح آب و سایر شاخص های شرایط آبخیز را اندازه گیری می کنند. بارش باران معمولاً در FWS با معیار باران سطل اندازه گیری می شود. چنین گاج زمان ساعت را ثبت می کند که در آن یک سطل کوچک از حجم شناخته شده در داخل گنج پر می شود و راهنمایی می کند. از این مجموعه زمانی، میزان و عمق تجمعی میزان بارندگی قابل محاسبه است. برای مشاهده سطح آب معمولاً از مبدل فشار یا رمزگذار شافت استفاده می شود. اولی فشار را در پایین کانال اندازه گیری می کند، از آن عمق استنباط می شود. دومی فاصله از یک مرجع ثابت بالاتر از کانال تا سطح آب را اندازه گیری می کند. از این رو، می توان عمق را استنباط کرد.

اندازه گیری شرایط محیطی اساس تشخیص تهدید سیل را تشکیل می دهد. در ساده ترین حالت، سطح آب مشاهده شده با یک آستانه از پیش تعیین شده قابل مقایسه است. این آستانه ممکن است ارتفاعی باشد که در آن آب از مخزن خارج می شود و به املاک آسیب می زند یا جان ها را تهدید می کند. اگر سطح به آستانه برسد، اخطار صادر می شود.

مقایسه مشاهدات با آستانه ممکن است در محل مشاهده یا جاهای دیگر رخ دهد. در حالت دوم، اجزای انتقال داده ها مشاهدات را برای تجزیه و تحلیل به یک سایت مرکزی - یک ایستگاه پایه در مرکز هشدار سیل انتقال می دهند. انتقال داده ها ممکن است از رادیو، مایکروویو، خطوط تلفن اختصاصی یا اجاره ای یا ماهواره استفاده کند. رایج ترین نوع انتقال برای FWS محلی در ایالات متحده، پخش رادیویی UHF یا VHF با استفاده از استاندارد ALERT است. این استاندارد توسط NWS و همکاران آن برقرار شده است (NOAA، 1997؛ NHWC، 2001). با یک FWS مبتنی بر ALERT، فرستنده ها برای هر "رویداد" سیگنال می فرستند. در این حالت، یک افزایش سطح آب یا ریزش یک فاصله از پیش انتخاب شده (به طور معمول 0.1 فوت) یا نوک دهانه باران (در حدود 0.04 اینچ بارندگی) است. انتقال یک سیگنال رادیویی چهل بیتی است که سنسور را مشخص می کند و شامل عمق بارندگی فعلی یا خواندن سطح آب به صورت رمزگذاری شده است. فرستنده های ترانزیتی (تکرار کننده) که در زمین مرتفع قرار دارند و دارای چشم انداز به ایستگاه های پایه و ایستگاه های پایه هستند، سیگنال ها را مجدداً بازسازی و رو به جلو می روند و به این ترتیب میزان حوزه سیستم افزایش می یابد. تجهیزات سیستم های ALERT بصورت تجاری، خارج از قفسه یا از طریق فروشندگان مختلف در دسترس است.

داده های منتقل شده از سنسورها در یک سایت مرکزی دریافت ، رمزگذاری ، مدیریت و تجزیه و تحلیل می شوند. این سایت به یک ایستگاه پایه مجهز است که شامل آنتن و کابل کشی می باشد. گیرنده مودم ، رادیو یا ماهواره؛ یک رمزگذار - ریزپردازنده ای که سیگنال را از دهانه ها به داده های دیجیتالی مناسب برای پر کردن یا تجزیه و تحلیل با یک کامپیوتر تبدیل می کند. و یک رایانه اختصاصی با افزودنیها و دستگاههای جانبی.

داده های بارندگی و جریان در مرکز هشدار سیلاب با نرم افزار ایستگاه پایه اداره می شوند: نرم افزار مدیریت پایگاه داده که داده ها را برای تجزیه و تحلیل های بعدی و گزارشگری و تجسم بعدی که ترجمه و ذخیره اطلاعات برای شناسایی تهدید را ترجمه و ذخیره می کند، مدیریت می کند. سیستم های نرم افزاری ایستگاه پایه تجاری، خارج از قفسه در دسترس هستند. اگر داده ها در بیش از یک سایت واحد برای اطمینان از پاسخ مناسب مورد نیاز هستند، یک سیستم انتشار داده ها مشاهدات را از سایت مرکزی به سایر سایت ها، با استفاده از، برای مثال، یک شبکه محلی یا یک وب سایت، توزیع می کند.

سیستم ارزیابی شامل ابزاری برای نمایش و بازرسی از داده های دریافتی برای تعیین وجود تهدید سیلاب و ابزارهایی برای پیش بینی وقوع یک تهدید آینده است. به عنوان مثال، یک سیستم ارزیابی ممکن است پیکربندی شود تا سطح آب مشاهده شده در رودخانه آپداکریک را با سطح معلوماتی که آب در آن جریان دارد، سازه های سرریز و ریزش در نزدیکی پنی لین را مقایسه کند. اگر سطح به آن آستانه برسد، پس اخطار صادر می شود و اقدامات مناسب انجام می شود.

سیستم ارزیابی، حداقل، شامل (1) مرحله یا آستانه عمق بارندگی است که برای شناسایی تهدیدات سیل استفاده خواهد شد، و (2) روشی که با استفاده از آن طرح شناسایی تهدید استفاده می شود. گزینه های دیگر برای تشخیص این تهدید شامل (1) آن استروال کنترل شده توسط اپراتور که طی آن یک اپراتور انسانی داده های دریافتی را بازرسی می کند، مقادیر را با آستانه های مشخص شده در برنامه تشخیص تهدید مقایسه می کند، و اقدامات مناسب را انجام می دهد، یا (2) روشی خودکار، که در آن نرم افزار خودکار بررسی و مقایسه ورودی را انجام می دهد. اطلاعات مربوط به قوانین برنامه شناسایی تهدید. اگر تهدیدی وجود داشته باشد یا انتظار می رود، یک سیستم انتشار اطلاعات، یک هشدار مناسب را به شما، ابتدا به پاسخگویان اضطراری و سپس به عموم اطلاع می دهد.

در بسیاری از موارد، شناخت تهدیدات که براساس مشاهدات انجام می شود ، تنها زمان کافی برای پاسخ مناسب را فراهم نمی کند. در این موارد، یک سیستم پیش بینی ممکن است با استفاده از مدل های ریاضی رفتار آبخیزداری و رفتار کانال، همراه با مشاهدات بارندگی و سطح آب، زمان هدایت را افزایش دهد تا بتواند واکنش آتی حوزه آبریز و کانال را پیش بینی کند. گزینه های جایگزین برای مدل های ریاضی برای پیش بینی شامل (1) مدل های پیش بینی تجربی، که پیش بینی مراحل آینده بر اساس الگوهای استنباطی از تجزیه و تحلیل مراحل تاریخی، عمق بارندگی تاریخی، یا هر دو، و (2) مدل های مفهومی، که از یک نمایش ریاضی از زمینه استفاده می کنند. با توجه به مشاهدات مرحله تاریخی، بارندگی های تاریخی یا هر دو، خواص فیزیکی برای پیش بینی مراحل آینده را دارند.

وقتی یک تهدید یا از طریق مشاهده یا پیش بینی تشخیص داده می شود و هشدارهایی صادر می شود، اقدامات به صورت جدی برای محافظت از جان و مال آغاز می شود. برای کارآیی، این اقدامات باید رویه هایی را که در یک برنامه پاسخ به سیل بیان شده است، دنبال کند.

اقتدار و راهنمایی رویه

فعالیت های USACE که در هشدار سیل مجاز است:

• قانون کنترل سیل سال 1936.
• بند 206 قانون کنترل سیل سال 1960.
• فرمان اجرایی 11988.
• بخش 73 قانون عمومی 93-251.

راهنمایی USACE زیر به ویژه برای برنامه ریزی و طراحی سیستم هشدار سیلاب مرتبط است:

• ER 1105-2-100 - USACE, 2000 راهنمایی را ارائه می دهد و روش های کلیه مطالعات برنامه ریزی برای کارهای عمرانی را تشریح می کند.
• EM 1110-2-1417 - USACE، 1994 روش هایی را برای تجزیه و تحلیل حوضه سیل شرح می دهد که برای برنامه ریزی FWS بسیار مهم است.
• ETL 1110-2-540 - USACE، 1996 اجزای سیستم های هشدار سیل از جمله برنامه های آمادگی و عملیات کلی و عملیات نگهداری مورد نیاز برای هشدار دقیق سیل را توصیف می کند.

اهداف مطالعه

مطالعات مهندسی هیدرولوژیک نقش مهمی در ارائه اطلاعات برای برنامه ریزی، طراحی، اجرای و عملکرد سیستم هشدار سیل بازی می کند. مطالعات مورد نیاز است:

• مناطق آسیب پذیر را شناسایی کنید که هشدار سیل برای آنها یک جایگزین موثر برای کاهش سیل است.
• برای آگاهی از تهدید، آستانه های بارندگی و سطح آب را تعیین کنید.
• آستانه ها را به ارزیابی آسیب پذیری پیوند دهید، تا افرادی که باید به آنها اطلاع داده شوند شناسایی شوند.
• مکان های حسگر بارندگی و سطح آب را مشخص کنید.
• ابزارهای پیش بینی را تهیه کنید.

برای هر FWS که USACE در آن نقش ایفا می کند، اولین قدم ارزیابی منافع FWS است، تا علاقه فدرال در اجرای آن مشخص شود. برای وجود این منافع فدرال، سود سیستم باید از هزینه آن فراتر رود. فواید سیستم هشدار سیل به دلیل اقدامات انجام شده یا اقدامات معوق در نتیجه هشدارهای صادر شده است. این سود را می توان به عنوان سود ملموس طبقه بندی کرد، که می تواند یک ارزش پولی یا سود نامشهود به شما اختصاص دهد، که نمی تواند یک ارزش پولی را به آن اختصاص دهد اما ممکن است در غیر این صورت کمی یا توصیف شود (IWR ،1994). سود FWS ممکن است بیشتر به صورت مستقیم یا غیرمستقیم طبقه بندی شود. سود مستقیم به افراد ساکن مناطق سیلابی که توسط سیستم "محافظت می شوند" تعلق می گیرد. این مزایا شامل مزایای کاهش جرایم و اجتناب از واکنش اضطراری و هزینه بازیافت است. در مقابل، منافع غیرمستقیم ناشی از خارجی بودن است: تأثیرات خارج از سیل یا تأثیرات ثانویه در اهداف طراحی سیستم پاسخ. ارزیابی منافع محسوس مستقیم موضوع این فصل است.

مطالعه بخش دوم

مطالعه بخش سوم

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح