Contesto del progetto
Il Sud-est asiatico, caratterizzato da un clima tropicale monsonico, è ogni anno soggetto a gravi inondazioni durante la stagione delle piogge. Prendendo come esempio il bacino del fiume Chao Phraya, in un paese rappresentativo, questo bacino attraversa la capitale, la città più densamente popolata ed economicamente sviluppata del paese, e le regioni circostanti. Storicamente, l'interazione tra improvvise piogge torrenziali, il rapido deflusso dalle zone montuose a monte e gli allagamenti urbani ha reso inadeguati i metodi tradizionali di monitoraggio idrologico, manuali e basati sull'esperienza, spesso causando ritardi negli allarmi, ingenti danni materiali e persino vittime.
Per abbandonare questo approccio reattivo, il dipartimento nazionale delle risorse idriche, in collaborazione con partner internazionali, ha lanciato il progetto "Sistema integrato di monitoraggio e allerta precoce delle inondazioni per il bacino del fiume Chao Phraya". L'obiettivo era quello di realizzare un sistema moderno di controllo delle inondazioni, accurato ed efficiente, in tempo reale, sfruttando l'Internet delle cose (IoT), la tecnologia dei sensori e l'analisi dei dati.
Tecnologie di base e applicazioni dei sensori
Il sistema integra diversi sensori avanzati, che costituiscono gli "occhi e le orecchie" dello strato percettivo.
1. Pluviometro a bascula: la "sentinella in prima linea" per l'individuazione delle origini delle inondazioni.
- Luoghi di impiego: Ampiamente utilizzato nelle zone montuose a monte, nelle riserve forestali, nei bacini idrici di medie dimensioni e nei principali bacini idrografici della periferia urbana.
- Funzione e ruolo:
- Monitoraggio delle precipitazioni in tempo reale: raccoglie i dati sulle precipitazioni ogni minuto, con una precisione di 0,1 mm. I dati vengono trasmessi in tempo reale al centro di controllo tramite comunicazione GPRS/4G/satellite.
- Allerta tempesta: quando un pluviometro registra precipitazioni di intensità estremamente elevata in un breve periodo (ad esempio, oltre 50 mm in un'ora), il sistema attiva automaticamente un allarme iniziale, segnalando il rischio di inondazioni improvvise o di rapido deflusso delle acque in quella zona.
- Fusione dei dati: i dati sulle precipitazioni sono uno dei parametri di input più importanti per i modelli idrologici, utilizzati per prevedere il volume di deflusso nei fiumi e il momento di arrivo dei picchi di piena.
2. Misuratore di portata radar – Il “monitor del battito cardiaco” del fiume
- Luoghi di installazione: Installati in tutti i principali canali fluviali, nelle confluenze dei principali affluenti, a valle dei bacini idrici e su ponti o torri di importanza strategica agli ingressi delle città.
- Funzione e ruolo:
- Misurazione della velocità senza contatto: utilizza i principi della riflessione delle onde radar per misurare con precisione la velocità dell'acqua superficiale, indipendentemente dalla qualità dell'acqua o dal contenuto di sedimenti, e richiede una manutenzione minima.
- Misurazione del livello dell'acqua e della sezione trasversale: in combinazione con sensori di pressione dell'acqua integrati o misuratori di livello a ultrasuoni, acquisisce dati sul livello dell'acqua in tempo reale. Utilizzando dati topografici precaricati della sezione trasversale del canale fluviale, calcola la portata in tempo reale (m³/s).
- Indicatore di allarme principale: la portata è l'indicatore più diretto per determinare l'entità di un'inondazione. Quando la portata monitorata dal misuratore radar supera le soglie di allarme o di pericolo preimpostate, il sistema attiva allarmi a diversi livelli, consentendo di guadagnare tempo prezioso per l'evacuazione a valle.
3. Sensore di spostamento: il “guardiano della sicurezza” per le infrastrutture
- Luoghi di impiego: argini critici, dighe in terra, pendii e sponde fluviali soggetti a rischi geotecnici.
- Funzione e ruolo:
- Monitoraggio strutturale: utilizza sensori di spostamento GNSS (Global Navigation Satellite System) e inclinometri in situ per monitorare continuamente spostamenti, cedimenti e inclinazioni a livello millimetrico di argini e pendii.
- Allarme di cedimento/rottura della diga: durante le inondazioni, l'innalzamento del livello dell'acqua esercita un'enorme pressione sulle strutture idrauliche. I sensori di spostamento possono rilevare i primi, seppur lievi, segnali di instabilità strutturale. Se la velocità di variazione dello spostamento accelera improvvisamente, il sistema emette immediatamente un allarme di sicurezza strutturale, prevenendo inondazioni catastrofiche causate da cedimenti strutturali.
Flusso di lavoro del sistema e risultati conseguiti
- Acquisizione e trasmissione dei dati: centinaia di nodi sensore distribuiti in tutto il bacino raccolgono dati ogni 5-10 minuti e li trasmettono in pacchetti al data center cloud tramite una rete IoT.
- Fusione dei dati e analisi del modello: la piattaforma centrale riceve e integra dati provenienti da diverse fonti, tra cui pluviometri, flussimetri radar e sensori di spostamento. Questi dati vengono immessi in un modello idro-meteorologico e idraulico accoppiato e calibrato per la simulazione e la previsione delle inondazioni in tempo reale.
- Allerta precoce intelligente e supporto alle decisioni:
- Scenario 1: I pluviometri sulle montagne a monte rilevano una forte tempesta; il modello prevede immediatamente che un picco di piena, superiore al livello di allerta, raggiungerà la città A entro 3 ore. Il sistema invia automaticamente un avviso al dipartimento di prevenzione dei disastri della città A.
- Scenario 2: Il misuratore di portata radar sul fiume che attraversa la città B mostra un rapido aumento della portata in un'ora, con i livelli dell'acqua prossimi al superamento degli argini. Il sistema fa scattare un allarme rosso e dirama ordini di evacuazione urgenti ai residenti lungo il fiume tramite app per dispositivi mobili, social media e trasmissioni di emergenza.
- Scenario 3: I sensori di spostamento su un vecchio tratto di argine nel punto C rilevano movimenti anomali, inducendo il sistema a segnalare un rischio di crollo. Il centro di comando può inviare immediatamente squadre di ingegneri per il rinforzo e evacuare preventivamente i residenti nella zona a rischio.
- Esiti della candidatura:
- Maggiore preavviso: rispetto ai metodi tradizionali, il preavviso di alluvione è migliorato da 2-4 ore a 6-12 ore.
- Maggiore rigore scientifico nel processo decisionale: i modelli scientifici basati su dati in tempo reale hanno sostituito i giudizi approssimativi basati sull'esperienza, rendendo più precise decisioni come la gestione dei bacini idrici e l'attivazione delle aree di deviazione delle piene.
- Riduzione delle perdite: nella prima stagione delle inondazioni successiva all'implementazione del sistema, quest'ultimo ha gestito con successo due eventi alluvionali di grande entità, riducendo significativamente le perdite economiche dirette di circa il 30% e non registrando alcuna vittima.
- Maggiore coinvolgimento del pubblico: tramite un'applicazione mobile pubblica, i cittadini possono consultare in tempo reale le informazioni sulle precipitazioni e sul livello dell'acqua nelle loro vicinanze, migliorando la consapevolezza pubblica in materia di prevenzione dei disastri.
Sfide e prospettive future
- Sfide: Elevato investimento iniziale per il sistema; la copertura della rete di comunicazione nelle aree remote rimane problematica; la stabilità a lungo termine dei sensori e la resistenza agli atti vandalici richiedono una manutenzione continua.
- Prospettive future: I piani includono l'introduzione di algoritmi di intelligenza artificiale per migliorare ulteriormente la precisione delle previsioni; l'integrazione di dati di telerilevamento satellitare per ampliare la copertura del monitoraggio; e l'esplorazione di collegamenti più profondi con la pianificazione urbana e i sistemi di utilizzo dell'acqua in agricoltura per costruire un quadro di gestione del bacino idrografico "intelligente" più resiliente.
Riepilogo:
Questo caso di studio dimostra come l'azione sinergica di pluviometri a bascula (per rilevare la fonte), flussimetri radar (per monitorare il processo) e sensori di spostamento (per la salvaguardia delle infrastrutture) dia vita a un sistema completo e multidimensionale di monitoraggio e allerta precoce delle inondazioni, dal "cielo" al "suolo", dalla "fonte" alla "struttura". Ciò non solo rappresenta la direzione di modernizzazione della tecnologia di controllo delle inondazioni nel Sud-est asiatico, ma fornisce anche una preziosa esperienza pratica per la gestione globale delle inondazioni in bacini fluviali simili.
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Data di pubblicazione: 29 settembre 2025