IJkdijk — это объект в Нидерландах для тестирования дамб и разработки технологий сенсорных сетей для систем раннего оповещения . Кроме того, сенсорная сеть сможет обнаруживать множество факторов окружающей среды, связанных с водой, которые влияют на здоровье людей, таких как загрязнение и биологические изменения. Также обнаруживаются катастрофы на реках и прибрежных водах.
В исследованиях устойчивости плотин будет разрушено около восьмидесяти плотин и, в конечном счете, установлена связь между показаниями датчиков и будущим плотины. Отсюда (на голландском) хорошо звучащее название IJkdijk: dijk = плотина , а ijk происходит от голландского слова ijken = калибровать (модели). Очевидно, что самая неотложная цель здесь - прогнозирование прорывов плотин. Вопреки распространенному мнению, большинство катастроф с плотинами происходят из-за того, что они слишком влажные, а не из-за того, что они слишком низкие. Другим основным источником прорывов плотин являются потоки воды, протекающие через плотину, в конечном итоге разрушающие плотину изнутри посредством эрозии . Система обнаружения этих механизмов прорыва может быть дешевле и безопаснее альтернативы: завышение размеров путем добавления большего количества глины. Поскольку улучшение плотины очень дорого, например, 500 евро за метр, есть достаточно финансовых возможностей для оплаты системы датчиков. IJkdijk также повысит геофизическое понимание поведения плотины. Лучшее понимание дамб, выраженное в сенсорной системе раннего оповещения в дамб, предотвращает ненужное и дорогостоящее превышение размеров. Это хорошие новости для владельцев миллионов километров дамб, которые существуют в настоящее время, и разработчиков миллионов километров дамб, которые будут построены в будущем.
.jpg/1280px-Failed_section_of_peat_levee_(Wilnis,_August_2003).jpg)
Инновации в области дамб — это не роскошь. С учетом ожидаемых изменений климата, проседания почвы, возросшей экономической ценности низинных территорий в результате экономического процветания и снижающегося принятия бедствий широкой общественностью многим странам мира необходимо вкладывать значительные средства в защиту от наводнений, чтобы удерживать риск наводнений на приемлемом уровне. Особенно развивающиеся страны ищут новые земли для жилья и промышленности, которые часто находятся близко(r) к рекам. Здесь строительство дамб эквивалентно экономическому росту. Поскольку инвестиции в дамбы имеют тот же порядок величины, что и инвестиции в экономическое развитие, развивающиеся страны получат наибольшую выгоду от более умных, дешевых и безопасных дамб.
Разработки в области коммуникационных и сенсорных технологий продвинулись настолько далеко, что представляется возможным использовать эту новую технологию для эффективной поддержки управления и мониторинга работ по защите от наводнений экономически эффективным способом. Это, по-видимому, открывает пути для предложения более дешевых и лучших альтернатив традиционным методам мониторинга, обслуживания и улучшения насыпей. Однако большую часть недавно разработанной сенсорной технологии все еще необходимо протестировать в полевых условиях, чтобы доказать ее применимость и пригодность. Недавно были построены прототипы систем кондиционирования дамб, которые направлены на постоянное поддержание дамб в оптимальной форме. В соответствии с жаргоном сообществ сенсоров мы называем такие системы исполнительными механизмами.
.jpg/1280px-River_embankment_after_field_test_(Bergambacht,_November_2001).jpg)
Во многих случаях защита от наводнений определяется не только высотой насыпей, но и просто прочностью насыпей. Большинство слабых мест насыпей разрушаются из-за недостатка прочности с точки зрения устойчивости или внутренней эрозии, а не затапливаются. Ключом к лучшему использованию существующих насыпей и, следовательно, снижению рисков наводнений является поиск способов определения самих процессов, которые подрывают прочность насыпей с высокой степенью уверенности. Система в конечном итоге должна быть способна обнаруживать слабые места в десятках тысяч километров насыпей.
Определение процессов разрушения насыпей все еще является областью исследований в стадии разработки. Очевидно, что прочность насыпей зависит от большого количества параметров, которые трудно определить. Существуют методы расчета прочности насыпей, но, по-видимому, существует значительная неопределенность или разрыв между расчетной прочностью и фактической. Из-за огромных инвестиций и растущих расходов на обслуживание и управление для региональных водных советов это очень неудовлетворительная ситуация. Для калибровки моделей необходимы систематические эксперименты. Это позволяет проектировать насыпи правильного размера. Кроме того, основной целью проектирования являются модели, которые при подаче данных в режиме реального времени с датчиков в дамбах рассчитывают краткосрочное и долгосрочное будущее системы насыпей. Самое главное, они могут сообщать, если на карту поставлены непосредственные проблемы безопасности.
IJkdijk («Калибровочная дамба» (или насыпь, дамба)) — это инициатива научно-исследовательских институтов TNO ICT и Deltares , исследовательского фонда Национального совета по водным ресурсам Нидерландов STOWA (Stichting Toegepast Onderzoek Waterschappen), региональных агентств развития NOM (Investerings- en Ontwikkelingsmaatschappij voor Noord-Nederland) и IDL. План был разработан с целью строительства тестовых насыпей для обеспечения систематического тестирования различных типов новых сенсорных, исполнительных и коммуникационных технологий как во время строительства, так и в течение всего срока службы насыпи. Насыпи и соответствующая инфраструктура данных созданы таким образом, чтобы гарантировать возможность тестирования любых будущих технологий. Кроме того, IJkdijk — это открытая инновационная среда, куда приглашаются компании для участия в экспериментах. В настоящее время в проекте участвуют около 50 компаний.
IJkdijk позволяет перенапрягать насыпи до разрушения, используя разнообразные и реалистичные методы контролируемым и воспроизводимым образом. Это обеспечит знания о:
Таким образом, проект IJkdijk предоставляет ценные идеи и практические технологии организациям, занимающимся управлением водными ресурсами, например, региональным советам по водным ресурсам и национальным департаментам общественных работ — по всему миру.
Несколько новых (сенсорных) технологий могут способствовать более точному, дешевому и/или быстрому определению соответствующих параметров в различных процессах, которые могут привести к разрушению насыпи, что приведет к лучшей картине фактической прочности и текущего уровня защиты насыпи и позволит принимать меры более своевременно и в зависимости от местоположения. Это имеет большое значение. Интенсивный мониторинг прочности:
Растет потребность в новых методах измерения различных ключевых параметров, связанных с безопасностью насыпи. Но решения существуют, а новые решения находятся в стадии разработки.
Хотя растет потребность в более непрерывном и объективном способе измерения и мониторинга, в то же время слишком мало знаний, чтобы оценить благоприятность современных технологий. На это есть ряд причин:
Ввиду разрыва между поставщиками технологий для насыпей с одной стороны и региональными водными советами с их вопросами с другой стороны, создается испытательный центр IJkdijk. Полевая лаборатория демонстрирует и оценивает технологии для аудитории органов управления водными ресурсами. Кроме того, новые знания о геофизических процессах дамб и их систем мониторинга могут быть переведены в хорошо продуманные действия, проекты насыпей и точное планирование обслуживания.
Цели проекта IJkdijk:
Коммерческие стороны будут сосредоточены на разработке технологий, в то время как исследовательские институты будут сосредоточены на разработке знаний. Механизмы отказов, которые должны быть отслежены, будут центральными в проекте.
В ходе мозгового штурма с участием нескольких экспертов из региональных управлений по водным ресурсам, департамента общественных работ и проверяющих органов были сформулированы следующие вопросы с точки зрения органов управления водными ресурсами:
На начальном этапе проекта эти вопросы будут рассмотрены и преобразованы в эксперименты, которые необходимо провести.
IJkdijk предоставляет инфраструктуру для соединения различных сенсорных и исполнительных систем. Он снабжает их энергией и средствами фиксированной и беспроводной связи. Кроме того, система камер и метеорологический монитор присутствуют для дополнения любых других наблюдений.
Инфраструктура разрабатывается в несколько этапов, что обеспечивает гибкость и, прежде всего, возможность учиться и совершенствоваться. Первоначально будет реализована только инфраструктура для проведения первых экспериментов и эталонных измерений, а также сетевая инфраструктура, необходимая для подключения датчиков для последующих экспериментов. Рассматриваются следующие:
Со временем инфраструктура будет расти в зависимости от потребностей и требований экспериментов, которые будут проводиться. На следующем рисунке показан план расположения с пространственным планированием более крупных элементов, запланированных на данный момент.
Цель состоит в том, чтобы систематически изучать широкий спектр геофизических процессов в насыпях. Сначала проводится серия экспериментов, в которых используются ранее применяемые технологии, такие как CTD-дайверы, измерители потока и измерители влажности. Они будут непрерывно считываться с помощью удаленного (беспроводного) сетевого мониторинга. Как указано в таблице выше, эксперименты всегда представляют собой комбинации изучаемого механизма отказа, схемы нагрузки и нескольких методов измерения. В настоящее время готовятся эксперименты, связанные с устойчивостью, эрозией из-за перелива волн, скольжением из-за установившегося перелива и внутренней эрозией ( трубопровод ).
Помимо экспериментов по расширению знаний о механизмах отказов, будут также эксперименты, направленные более конкретно на тестирование новых сенсорных технологий и их значимости для управления защитой от наводнений. Вместе оба типа экспериментов внесут существенный вклад в эффективность и производительность дамб как в Нидерландах, так и за рубежом.
Плотина, обрушившаяся в субботу 27 сентября в 16.02, была частью эксперимента по сбору данных об устойчивости плотин. Кроме того, в ходе эксперимента были протестированы несколько сенсорных систем. Было получено более терабайта данных, уникальный в мировом масштабе набор данных. Эксперимент стал первым научным успехом IJkdijk.
Плотина была примерно 100 м в длину, 30 м в ширину и 6 м в высоту и состояла из ядра из белого песка и оболочки из глины. На дне песчаного ядра была размещена дренажная система, позволяющая добавлять или удалять воду. На плотину были помещены контейнеры, которые в конечном итоге заполнялись водой. Подпочва была тщательно нанесена на карту, в то время как плотина содержала многочисленные проверенные и экспериментальные системы датчиков. В дополнение к этому плотина тщательно контролировалась снаружи лидарными и визуальными и инфракрасными системами камер, и, конечно, многочисленными людьми. Когда плотина была завершена, в пятницу 26 сентября, в почве и подпочве была прорыта канава. Спустя 16 часов, в 08.00 в субботу 27 сентября 2008 года, уровень воды в плотине поднялся. В 16.02 плотина рухнула.
53°08′58″N 7°11′24″E / 53.149499°N 7.189865°E / 53.149499; 7.189865