Эйкдейк – это центр в Нидерландах , где проводятся испытания дамб и разрабатываются технологии сенсорных сетей для систем раннего предупреждения . Кроме того, сенсорная сеть сможет обнаруживать многие связанные с водой факторы окружающей среды, которые влияют на здоровье людей, такие как загрязнение и биологические изменения. Также зафиксированы катастрофы на реках и прибрежных водах.
В ходе исследований устойчивости дамб будет разрушено около восьмидесяти даек и, в конечном итоге, будет установлена связь между показаниями датчиков и будущим дамбы. Отсюда и красивое (по-голландски) название IJkdijk: dijk = дайка, а ijk происходит от голландского слова ijken = калибровать (модели). Очевидно, что наиболее актуальной целью здесь является прогнозирование разрушения дамб. Вопреки распространенному мнению, большинство катастроф с дамбами происходит из-за того, что они слишком влажные, а не потому, что они слишком низкие. Еще одним основным источником разрушения дамб являются потоки воды, текущие через дамбу, в конечном итоге разрушающие дамбу в результате эрозии изнутри. Система обнаружения этих механизмов отказа может быть дешевле и безопаснее, чем альтернатива: увеличение размеров путем добавления большего количества глины. Поскольку усовершенствование дамб обходится очень дорого, например, 500 евро за метр, существует достаточно финансовых возможностей для оплаты сенсорной системы. IJkdijk также улучшит геофизическое понимание поведения даек. Лучшее понимание дамб, выраженное в системе раннего предупреждения на основе датчиков, предотвращает ненужное и дорогостоящее завышение размеров. Это хорошая новость для владельцев миллионов километров существующих сегодня дамб и разработчиков миллионов километров дамб, которые будут построены в будущем.
.jpg/1280px-Failed_section_of_peat_levee_(Wilnis,_August_2003).jpg)
Инновации Dike – это не роскошь. Учитывая ожидаемые изменения климата, оседание земель, возросшую экономическую ценность низменных территорий в результате экономического процветания и снижение терпимости к бедствиям со стороны широкой общественности, многим странам мира необходимо инвестировать значительные средства в защиту от наводнений, чтобы поддерживать риск наводнений на приемлемом уровне. Особенно развивающиеся страны ищут новые земли для строительства жилья и промышленности, которые часто находятся вблизи рек. Здесь строительство дамб эквивалентно экономическому росту. Поскольку инвестиции в дамбы примерно того же порядка, что и инвестиции в экономическое развитие, развивающиеся страны больше всего выиграют от более разумных, дешевых и безопасных дамб.
Развитие коммуникационных и сенсорных технологий продвинулось настолько далеко, что кажется возможным использовать эту новую технологию для эффективной поддержки управления и мониторинга работ по защите от наводнений экономически эффективным способом. Похоже, это открывает возможности предложить более дешевые и лучшие альтернативы традиционным методам мониторинга, обслуживания и улучшения насыпей. Однако большая часть недавно разработанных сенсорных технологий еще нуждается в испытаниях в полевых условиях, чтобы доказать их применимость и пригодность. Недавно были построены прототипы систем кондиционирования дамб, целью которых является постоянное поддержание дамб в оптимальной форме. В соответствии с жаргоном сенсорных сообществ мы называем такие системы приводами.
.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 их прочностью. Большинство слабых мест насыпей вместо того, чтобы быть затопленными, разрушаются из-за недостаточной устойчивости или внутренней эрозии. Ключом к лучшему использованию существующих насыпей и, тем самым, снижению рисков наводнений является поиск способов определения с высокой степенью достоверности тех самых процессов, которые подрывают прочность насыпей. В конечном итоге система должна быть способна обнаруживать слабые места на десятках тысяч километров насыпей.
Определение процессов разрушения насыпей все еще находится в стадии разработки. Понятно, что прочность насыпей зависит от большого количества параметров, которые трудно определить. Существуют методы расчета прочности насыпи, но, похоже, существует значительная неопределенность или разрыв между расчетной прочностью и фактической. Из-за огромных инвестиций и растущих затрат на содержание и управление региональными управлениями водоснабжения это очень неудовлетворительная ситуация. Для калибровки моделей необходимы систематические эксперименты. Это позволяет проектировать насыпи правильного размера. Кроме того, основной целью проектирования являются модели, которые, получая данные в реальном времени от датчиков в дамбах, рассчитывают краткосрочное и долгосрочное будущее системы насыпей. Самое главное, что они могут сообщить, если на карту поставлены неотложные проблемы безопасности.
IJkdijk («Калибровочная дамба» (или насыпь, дамба)) является инициативой исследовательских институтов TNO ICT и Deltares , голландского национального исследовательского фонда по водным ресурсам STOWA (Stichting Toegepast Onderzoek Waterschappen), агентств регионального развития NOM (Investerings). - en Ontwikkelingsmaatschappij voor Noord-Nederland) и IDL. Возник план построить испытательные насыпи, чтобы обеспечить возможность систематического тестирования различных типов новых датчиков, исполнительных механизмов и коммуникационных технологий как во время строительства, так и на протяжении всего срока службы насыпи. Насыпи и соответствующая инфраструктура данных созданы таким образом, чтобы гарантировать возможность тестирования любых будущих технологий. Кроме того, IJkdijk представляет собой открытую инновационную среду, куда компаниям приглашают присоединиться к экспериментам. Сейчас в списке около 50 компаний.
IJkdijk позволяет перегружать насыпи до разрушения, используя разнообразные и реалистичные методы контролируемым и воспроизводимым образом. Это даст знания:
Таким образом, проект Эйкдейк предоставляет ценную информацию и практические технологии для организаций, занимающихся управлением водными ресурсами, например, региональных советов по водоснабжению и национального департамента общественных работ – во всем мире.
Несколько новых (сенсорных) технологий могут способствовать более точному, более дешевому и/или быстрому определению соответствующих параметров в различных процессах, которые могут привести к разрушению насыпи, что приведет к лучшему представлению фактической прочности и текущего уровня защиты насыпи. насыпи и соответствующие меры более своевременным и с учетом конкретного местоположения. Это имеет большое значение. Интенсивный контроль прочности:
Растет потребность в новых методах измерения различных ключевых параметров, связанных с безопасностью насыпей. Но решения существуют, а новые решения находятся в стадии разработки.
Хотя существует растущая потребность в более непрерывном и объективном методе измерения и мониторинга, в то же время слишком мало знаний, чтобы оценить выгодность современных технологий. Есть ряд причин для этого:
Ввиду разрыва между поставщиками технологий насыпей, с одной стороны, и региональными управлениями водоснабжения с их вопросами, с другой стороны, создается испытательный центр в Эйкдейке. Полевая лаборатория демонстрирует и оценивает технологии для аудитории водохозяйственных органов. Более того, новые знания о геофизических процессах в дамбах и системах их мониторинга могут быть воплощены в хорошо продуманных действиях, проектах насыпей и точном планировании технического обслуживания.
Целями проекта Эйкдейк являются:
Коммерческие стороны сосредоточатся на развитии технологий, а исследовательские институты сосредоточатся на развитии знаний. Механизмы отказов, которые необходимо отслеживать, будут занимать центральное место в проекте.
В ходе мозгового штурма с участием нескольких экспертов региональных водохозяйственных управлений, департамента общественных работ и проверяющих органов с точки зрения водохозяйственных органов были сформулированы следующие вопросы:
На начальном этапе проекта эти вопросы будут рассмотрены и преобразованы в эксперименты, которые предстоит провести.
IJkdijk предоставляет инфраструктуру для подключения различных систем датчиков и исполнительных механизмов. Оно снабжает их энергией, а также средствами фиксированной и беспроводной связи. Кроме того, имеется система камер и монитор погоды, которые дополняют любые другие наблюдения.
Инфраструктура развивается 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. Учитываются:
Со временем инфраструктура будет расти в зависимости от требований и требований проводимых экспериментов. На следующем рисунке показан план места с пространственным планированием более крупных элементов, запланированных на данный момент.
Целью является систематическое изучение широкого спектра геофизических процессов в насыпях. Сначала проводится серия экспериментов, в которых используются ранее применявшиеся технологии, такие как водолазы CTD, измерители потока и измерители влажности. Они будут непрерывно считываться посредством удаленного (беспроводного) мониторинга сети. Как указано в таблице выше, эксперименты всегда представляют собой комбинацию изучаемого механизма разрушения, схемы нагружения и нескольких методов измерения. В настоящее время готовятся эксперименты, связанные с устойчивостью, эрозией из-за перехлеста волн, скольжением из-за установившегося перелива и внутренней эрозией ( трубопроводов ).
Помимо экспериментов по расширению знаний о механизмах отказов, также будут проводиться эксперименты, более конкретно направленные на тестирование новых сенсорных технологий и их значимости для управления защитой от наводнений. Вместе оба типа экспериментов внесут существенный вклад в повышение эффективности и результативности насыпей как в Нидерландах, так и за рубежом.
Дама, обрушившаяся в субботу, 27 сентября, в 16.02, была частью эксперимента по сбору данных об устойчивости дамб. Кроме того, в эксперименте было протестировано несколько сенсорных систем. Было получено более терабайта данных, уникальный в глобальном масштабе набор данных. Эксперимент стал первым научным успехом Эйкдейка.
Дайка имела длину около 100 м, ширину 30 м и высоту 6 м и состояла из ядра белого песка и глиняной оболочки. На дне песчаного ядра была размещена дренажная система, позволяющая добавлять или удалять воду. Наверху дамбы были размещены контейнеры, которые в конечном итоге были заполнены водой. Недра были тщательно картографированы, а дамба содержала множество проверенных и экспериментальных сенсорных систем. Кроме того, за дамбой тщательно следили снаружи с помощью лидарных , визуальных и инфракрасных камер и, конечно же, большого количества людей. Когда дамба была завершена, в пятницу, 26 сентября, в почве и недрах был прорезан ров. Через 16 часов, в 08.00 субботы, 27 сентября 2008 г., уровень воды в дамбе поднялся. В 16.02 дамба обрушилась.
53°08′58″N 7°11′24″E / 53.149499°N 7.189865°E / 53.149499; 7.189865