پایش و پیش بینی سیلاب بر اساس داده‌های دورسنجی در پژوهشگاه فضایی ایران

به گزارش روابط عمومی پژوهشگاه فضایی ایران، جمال آغایاری، رئیس مرکز تحقیقات فضایی پژوهشگاه فضایی ایران در تحلیل ویژه شماره ۱۲۴ ماهنامه نسل چهارم آورده است: 

سیلاب به عنوان یکی از پرتکرارترین و مخرب‌ترین بلایای طبیعی در ایران، سالانه خسارات هنگفتی به زیرساخت‌های اقتصادی، بخش کشاورزی، منابع طبیعی و سکونتگاه‌های انسانی وارد نموده و متأسفانه تلفات جانی نیز به همراه دارد.

حوضه‌های پرریسک ایران مانند حوضه آبریز دریای خزر، حوضه آبریز خلیج فارس و دریای عمان و حوضه‌های آبریز دامنه‌های زاگرس به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد توپوگرافیک، الگوهای بارشی شدید و متمرکز، تراکم بالای جمعیت و توسعه ناپایدار در حریم رودخانه‌ها، همواره یکی از کانون‌های اصلی وقوع سیلاب‌های ویرانگر در کشور بوده است. علم سنجش از دور دارای پتانسیل بالایی جهت پیش بینی و تولید نقشه‌های پهنه بندی و پایش سیلاب و برآورد محدوده خسارت سیل است. سنجش از دور اﻣﮑﺎن ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ و ﺑﻪ ﻫﻨﮕﺎم ﺳﯿﻼب و ﺑﺎ ﻗﺪرت ﺗﻔﮑﯿﮏﻫﺎی ﻣﮑﺎﻧﯽ و زﻣﺎﻧﯽ قابل قبول را دارد. وﺟﻮد آرﺷﯿﻮ ﻏﻨﯽ جهت ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺳﯿﻼبﻫﺎی ﮔﺬﺷﺘﻪ و ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺑﺮآورد ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ ﺳﯿﻼب، در کنار ﻫﺰﯾﻨﻪ مقبول ﺗﻬﯿﻪ و ﭘﺮدازش ﺗﺼﺎوﯾﺮ ﻣﺎﻫﻮاره ای، سنجش از دور را به ابزار قوی جهت پایش و مدیریت سیلاب بدل کرده است.

در فروردین‌ماه ۱۳۹۸ سیلاب‌های گسترده‌ای در استان‌های مختلف ایران از جمله گلستان آغاز شد و خسارات مالی و انسانی سنگینی برجای گذاشت و بخش‌های وسیعی از شهرها و روستاها را درگیر کرد؛ در این رخداد استان گلستان به‌تنهایی شاهد بارش‌هایی بود که تا ۷۰ درصد میانگین سالانه در چند روز بارید و باعث طغیان رودخانه‌ها و بحران جدی در آق‌قلا و گمیشان شد. در این شرایط بحرانی، پژوهشگاه فضایی ایران با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و سنجش از دور اقدام به تهیه نقشه‌های بهنگام سیلاب نمود. این نهاد با اخذ، پردازش و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای به‌صورت شبانه‌روزی، نقشه‌های بهنگام دقیق از مناطق سیل‌زده تهیه و در اختیار ستاد مدیریت بحران آب منطقه‌ای گلستان قرار داد که در تصمیم‌گیری‌ها و امدادرسانی نقش مهمی ایفا کردند. در ابتدا این نقشه‌ها برای شش شهرستان سیل‌زده استان گلستان مانند آق‌قلا و گمیشان تولید شد و سپس مطابق با نیازهای مشاهده‌شده، گسترش نقشه‌برداری به دیگر شهرستان‌ها انجام پذیرفت. در مجموع، پژوهشگاه فضایی ایران در سال ۱۳۹۸ تعداد قابل توجهی نقشه تخصصی را برای استان‌های سیل‌زده کشور تولید کرد که از این میان ۲۸ نقشه برای گلستان، ۲ نقشه برای لرستان و ۹ نقشه برای خوزستان تهیه و ارائه شد تا بهره‌برداری بهینه از داده‌ها در مدیریت بحران ممکن شود.

پروژه بین‌المللی «پایش سیلاب در کشورهای سازمان همکاری‌های فضایی آسیا و اقیانوسیه و تشکیل کمیته تخصصی» شامل سه دوره آموزش بین‌المللی و سه فاز اجرایی است که بر اساس قرارداد فی‌ما‌بین اپسکو و پژوهشگاه فضایی ایران، توسط مرکز تحقیقات فضایی با موفقیت و تایید اپسکو در مناطق پایلوت ایران انجام شد. فاز آموزشی پروژه شامل برگزاری سه دوره آموزشی بین المللی بود که توسط مرکز تحقیقات فضایی برای هشت کشور عضو اپسکو (به مدت ۱۲۰ ساعت) برگزار گردید.

موضوعات دوره آموزشی عملی شامل ۱-روش‌های براورد ریسک سیلاب و خسارات آن با استفاده از داد‌ه‌های سنجش از دور و ۲- روش‌های براورد ریسک چندخطری(سیلاب، خشکسالی و زمین لغزش) با استفاده از داده‌های سنجش از دور و ۳- راه اندازی سیستم پایش و پیش بینی سیلاب است. فاز اجرایی شامل سه پروژه بین‌المللی اجرایی با عناوین دوره‌های آموزشی میباشد که خروجی‌های آن شامل ۱-برآورد پهنه و ریسک سیلاب با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در منطقه شهری همدان،۲-برآورد ریسک چندخطری(سیلاب، خشکسالی و زمین لغزش) با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در منطقه اهر‌چای آذربایجان غربی و۳- راه اندازی سامانه پایش و پیش‌بینی سیلاب در حوزه گرگانرود می‌باشد. این سامانه با استفاده از مدل‌های پیش‌بینی بارش و پیش‌بینی رواناب و مدل‌های هیدرولیکی در حوضه گرگانرود به پایش و پیش بینی سیلاب می‌پردازد. در سال‌های اخیر، به‌ویژه با توجه به تکرار سیلاب‌های مخرب در حوضه آبریز گرگانرود که نقش مهمی در بروز خسارت‌های گسترده در شمال ایران داشته است، پژوهش‌های کاربردی در زمینه مدیریت و پیش‌بینی سیل توسعه یافته‌اند.

نمونه‌ای از آن طراحی و توسعه این سامانه‌ یکپارچه پیش‌بینی و هشدار سیل با ادغام مدل‌های عددی آب‌وهوایی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی برای این حوضه بوده که به‌صورت پایلوت پیاده‌سازی شده است. این سامانه با بهره‌گیری از مدل‌های پیش‌بینی بارش WRF، HEC-HMS و HEC-RAS توان پیش‌بینی رخدادهای سیل تا افق ۷۳ساعته را فراهم می‌کند و به‌عنوان ابزار عملیاتی برای مدیریت بحران در مناطق سیل‌خیز محسوب می‌شود. مطالعات پیشین نیز نشان داده‌اند که سیلاب‌های گرگانرود به دلیل ویژگی‌های اقلیمی و جغرافیایی خاص این حوزه آبریز، نیازمند مدل‌سازی دقیق و ابزارهای پیش‌بینی قابل‌اعتماد هستند تا بتوان پاسخ بهتری به ریسک‌های سیل ارائه داد.

این پژوهش، مبنایی برای تحلیل و گسترش بیشتر سامانه‌های هشدار و پایش ملی سیلاب در سایر حوضه‌های آبریز کشور فراهم می‌کند و اهمیت توسعه مدل‌های یکپارچه و عملیاتی در مدیریت پدیده‌های هیدرولوژیکی را برجسته می‌سازد. در این راستا ایجاد یک سامانه جامع و برخط ملی که با تلفیق مدل‌های پیشرفته، داده‌های ماهواره‌ای و هوش مصنوعی، توانمندی کشور در مدیریت بحران سیل را به سطح بالاتری ارتقاء دهد ضروری است. با توجه به اینکه چند سامانه فعال و نیمه فعال جهت پایش سیلاب در کشور وجود دارد وجود یک سامانه پایش و پیش بینی ملی که از یک روش واحد و با دقت مشخص در سطح ملی به پایش و پیش بینی سیلاب بپردازد ضروری بنظر می‌رسد. از طرفی استفاده مستقیم از تصاویر ماهواره‌ای و الگوریتم‌های هوش مصنوعی در سامانه ملی پیشنهادی نوآوری منحصر بفرد آن در مقایسه با سایر سامانه‌های موجود است.

به طور کلی استقرار یک سامانه ملی هشدار سیل به دلایل زیر بسیار حائز اهمیت است:

• ایمنی عمومی: یک سامانه هشدار سیل با ارائه اطلاعات به موقع و دقیق در مورد خطرات سیل به محافظت از مردم کمک می‌کند و به افراد اجازه می‌دهد تا اقدامات مناسبی را برای محافظت از خود و دارایی‌ها انجام دهند.
• واکنش اضطراری: یک سامانه هشدار سیل به امدادگران کمک می‎کند تا برای سیل برنامه ریزی کرده و آماده شوند، این موضوع می‎تواند زمان واکنش را کاهش داده و اثربخشی واکنش را بهبود بخشد.
• کاهش خسارت: سامانه هشدار سیل با ارائه هشدارهای اولیه در مورد خطرات سیل به کاهش آسیب به اموال و زیرساخت‌ها کمک می‎کند و کمک می‎کند تا اقدامات مناسب برای به حداقل رساندن خسارات سیل انجام شود.
• صرفه ‎جویی در هزینه: با کاهش آسیب به اموال و زیرساخت ها، یک سامانه هشدار سیل می‌تواند به صرفه جویی در هزینه‌های تعمیرات و جایگزینی کمک کند.
• مدیریت خطر: یک سامانه هشدار سیل با ارائه اطلاعات به موقع در مورد خطرات سیل و نحوه آماده‎ سازی برای آن به مدیریت خطر سیل و کاهش احتمال خسارات جانی و مالی کمک می‎ کند.