Eksperymentalny nasyp do ciągłego monitoringu rzek

Budowanasyp eksperymentalny ukończono pod koniec lata 2023 roku: to jeszcze nie jest prawdziwy wał, ale ogromny zbiornik zainstalowany na Polak naukowo-technologiczny AIPo Boretto, który symuluje charakterystykę biegu Padu i Rodanu i który będzie miał za zadanie przetestowanie innowacyjny system czujników.

Projekt, o którym mowa, nazywa się Dike Fibre i jest wynikiem współpracy AIPo, Międzyregionalnej Agencji ds. Po i OST, Profesjonalnej Szkoły Uniwersyteckiej Wschodniej Szwajcarii w Rapperswil-Jona, nad Jeziorem Zuryskim.

Drogi wodne Włoch i Szwajcarii są w pewnym sensie „bliżej”, niż mogłoby się wydawać.

Drzewa i rośliny zamiast parkingów w mieście: studium „Natura”
Rewolucyjne czujniki, które mogą zaoszczędzić miliony baterii

Sztuczny basen, który „łączy” dwie duże rzeki

Il sztuczny basen zbudowany w ośrodku naukowym AIPo w Boretto, w prowincji Reggio Emilia, jest to duży prostokątny basen o długości 85 metrów i szerokości 35 metrów, zaprojektowany tak, aby miał nachylenie 1:2 i całkowitą wysokość 3,5 metra.

Brzegi tego basenu, cztery strony basenu, są wyposażone w ogromną liczbę czujników: tensometry, tensometry, piezometry oraz włókno biegnące wzdłuż całego zbiornika, które w rzeczywistości jest wyrafinowanym czujnikiem rozproszonym.

Projekt Dike Fibre, która łączy siły AIPo (Międzyregionalna Agencja ds. Po) i Profesjonalnej Szkoły Uniwersyteckiej Wschodniej Szwajcarii w Rapperswil, ma właśnie ten cel: przetestowanie potencjału tego nowego systemu monitorowanie nasypów, które można zastosować na długich odcinkach dróg wodnych.

Sztuczny nasyp Boretto wykonany jest z mułu i piasku pylastego, co odpowiada składowi brzegów dwóch europejskich rzek, Padu i Rodanu.

"W Boretto przebudowaliśmy nasyp typowy dla warunków Padu, ale także dla Szwajcarów– wyjaśnia profesor Carla Rabaiottiego, szef projektu. Nasyp eksperymentalny – wyjaśnia ekspert profesor geotechniki – „składa się z dwóch odcinków: typowego dla warunków Rodanu i bardziej typowego dla warunków doliny Padu".

Różnorodność genetyczna roślin służy żywieniu
Połowy DNA w szwajcarskich rzekach w celu badania różnorodności biologicznej

Budowa doświadczalnego nasypu Boretto

Budowa sztucznego zbiornika, oficjalnie rozpoczęta w kwietniu 2023 roku, zakończyła się 24 sierpnia tego samego roku.

Wewnątrz nasypów, na różnych poziomach, znajdują się: 24 czujniki dielektryczne które mierzą wilgotność gleby, Światłowód, 27 piezometrów tradycyjny, 6 tensjometrów nad którym pracowała grupa badawcza Profesorów Guido Gottardiego e Michela Marchi z "Uniwersytet w Bolonii i oczywiście nowy rozproszony czujnik opracowany przez OST.

Stworzono eksperymentalny system monitoringu, który także można wykorzystać na istniejących nasypachw związku z tym sztuczny zbiornik podzielono na dwie części: jedną typu „ex novo” i jedną, w której czujniki zostały zamontowane po zakończeniu budowy, tak jakby był to istniejący nasyp.

Działają na obu frontach około 800 metrów światłowodu, które w już istniejącej części (remont) zostały zamontowane bez stosowania technik niszczących i monitoringu możliwe ryzyko które mogą wyniknąć z tej samej operacji.

Ten wyrafinowany system czujników, wyjaśnia AIPo, „dostarcza ważnych informacji na temat ciśnień działających wewnątrz nasypu, a co za tym idzie, na jego stateczność".

Testy eksperymentalne, „o różnym stopniu napełnienia wodą obszaru wewnętrznego wyznaczonego nasypem”, potrwa do końca tego roku.

Następnie, po zebraniu i sklasyfikowaniu otrzymanych danych, „możliwe będzie ustalenie, czy i w jaki sposób tego typu technologia będzie mogła zostać zastosowana na budowanych w przyszłości nasypach, umożliwiając monitorowanie podatności i stabilności nasypów w czasie rzeczywistym".

Myślenie o wodzie oznacza myślenie o przyszłości: lepiej ją chronić i nią zarządzać
Najciemniejsza rzeka świata znajduje się w Kongo: pierwsze badania nad Ruki

Kilometrowy czujnik do monitorowania rzek

"Wielka innowacja tego systemu– wyjaśnia Zastępca Dyrektora AIPo, Gianluca Zanichelli"jest możliwość ciągłego pomiaru ruchów filtracyjnych pod nasypem: pozwala nam to przejść od typu czujników punktowych do czujnik rozproszony, które można zainstalować na długich odcinkach rzeki Pad, a także jej dopływów, szczególnie na obszarach, które na przestrzeni lat doświadczyły tego typu problemów".

W rzeczywistości włókno jest złożony czujnik opracowany i opatentowany na Uniwersytecie Nauk Stosowanych Wschodniej Szwajcarii. Jak wyjaśnia Carlo Rabaiotti, nauczyciel w OST i kierownik projektu, „składa się z miękkiej plastikowej rurki, wokół której owinięte jest włókno, które mierzy ściskanie tej rurki spowodowane ciśnieniem wody".

Jak czytamy w artykule opublikowanym w grudniu ubiegłego roku na „Dziennik czujników IEEE”, sposób użycia rozproszone czujniki światłowodowe (lub DFO, Distributed Fiber Optic) to jedna z najbardziej obiecujących technologii monitorowania zapór i nasypów.

System opracowany przez badaczy OST to „un rozproszony czujnik ciśnienia (DPS) który opiera się na technologii DFO do wczesnego wykrywania tworzenia się kanałów wodnych poprzez bezpośredni pomiar ciśnienia w porach".

Czujnik DPS przeznaczony jest do monitorowania nasypów na głębokościach od 1 do 20 metrów i spełnia kluczowy warunek związany z wielkością urządzenia, „co w przypadku brzegów rzek powinno być rzędu kilku kilometrów".

Generatywna AI: „To są zawody, których dzięki mnie już nie będzie”
Wędkarstwo zabija coraz więcej rekinów: wynik szokującego badania…

Włókno groblowe: wkrótce pierwsze zastosowania w terenie

Ten eksperymentalny projekt monitorowania został stworzony, aby zapewnić rozwiązanie najnowszej generacji do zarządzania ryzykiem hydraulicznym w obszarach najbardziej narażonych powodzie i powodzie.

W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów sterowania, które wymagają ręcznej obsługi i nie dostarczają wystarczających danych do dokładnych prognoz, nowe czujniki pozwalają na bezpośredni pomiar, automatycznie i w sposób ciągły, różne parametry gleby.

Oprócz ciśnienia porowego czujnik DPS opracowany przez badaczy OST umożliwia monitorowanie ciśnienia całkowitego, deformacji gleby, temperatury i wilgotności gleby.

Ponadto dane przetwarzane przez nowy system monitorowania mogą zostać wykorzystane m.in szkolić model AI w stanie zrobić coraz trafniejsze prognozy.

Naukowcy są obecnie zaangażowani w długą i złożoną fazęanaliza danych: pierwsze zastosowania polowe mogłyby ujrzeć światło dzienne już pod koniec roku.

Tymczasem pierwszą rzeką, w której przeprowadzono eksperymenty z nasypem „światłowodowym”, jest Rodan: jak podano na stronie internetowej projektu Fibra Dike, nowy system monitorowania DFO został już wdrożony w ciągu: prawdziwy nasyp w budowie wzdłuż biegu rzeki.

System będzie w szczególności monitorował zjawiska erozji i wymywania koryta rzeki oraz wymianę przepływów rzecznych i podziemnych.

Od „Voxxed Days Ticino” po… Happy Days z boomem na widowni
Nowe sztuczne mięśnie: lżejsze, bezpieczniejsze i solidniejsze roboty

Zobacz na mapie