أفضل الممارسات لإجراء الدراسات الاستقصائية الهندسية في المناطق المعرضة للفيضانات

مقدمة

وتتطلب الدراسات الاستقصائية الهندسية في المناطق المعرضة للفيضانات مستوى من التصلب والبصر يتجاوز بكثير الدراسات الاستقصائية القياسية للأراضي، وتتغير الطوابق الطبوغرافية بسرعة، وتترك خلفها أرض غير مستقرة، وتهيئ الظروف التي تهدد دقة البيانات وسلامة الموظفين، وتوفر الدراسة الاستقصائية الجيدة الأساس للهياكل الأساسية المرنة - أي الليف، ونظم الصرف، والطرق المرتفعة - التي تحمي المجتمعات المحلية وتخفض تكاليف التخطيط في الأجل الطويل.

التخطيط قبل انتهاء الخدمة

ويعد الإعداد الدقيق العامل الرئيسي الذي يحدد ما إذا كانت الدراسة الاستقصائية للفيضانات تنجح أو تفشل، وبدون فهم واضح للنظام المحلي للفيضانات، وللتضاريس، وللمتطلبات التنظيمية، فإن الأفرقة تخاطر بجمع بيانات غير قابلة للاستخدام أو، أسوأ، تعرض نفسها للخطر.

Historical Flood Data and Climate Analysis

وتبدأ المصادر بجمع 30 سنة على الأقل من سجلات الفيضانات في المنطقة، وتشمل المصادر مرصد المياه التابع لشركة USGS WaterWatch] بوابة، وخرائط محلية لمعدلات الفيضانات من FEMA، وتقارير هيدرولوجية حكومية، وتحديد الظواهر المكثفة للفيضانات التي تبلغ 100 سنة و500 سنة، ومدة الفيضان المعتادة، والأنماط الموسمية.

استعراض استخدام الأراضي والأرض

دراسة الخرائط الطبوغرافية الموجودة، ومجموعات بيانات ليدار، والصور الساتلية - إيلاء اهتمام خاص لقنوات الصرف، والرسوم الطبيعية، وأنواع التربة، والتعديلات السابقة للأراضي مثل ملء العمليات أو توجيهها - في المناطق الحضرية المعرضة للفيضانات، واستعراض خرائط الهياكل الأساسية للمياه العاصفة ومواقع المرافق، وهذا ما يساعد فريق المسح على توقع العقبات - الأنابيب المدفونة، والموازين غير المستقرة، أو أماكن الحطام - قبل وضعها.

تفويضات تنظيمية وتنسيق مجتمعي

وكثيرا ما تتطلب الدراسات الاستقصائية المتعلقة بالزهور الفيضانية تصاريح من وكالات متعددة: إدارات البناء المحلية، ومكاتب حماية البيئة التابعة للولايات المتحدة، وكيانات اتحادية مثل فيلق المهندسين التابع للجيش الأمريكي، والاتصال بهذه المكاتب قبل ستة إلى ثمانية أسابيع من بدء الدراسة الاستقصائية المزمع إجراؤها، وإبلاغ ملاك الأراضي المتاخمين وخدمات الطوارئ المحلية بجدول الدراسة الاستقصائية، لا سيما إذا تزامن العمل مع موسم الفيضانات، وتقديم صحيفة وقائع بسيطة توضح الغرض من الدراسة الاستقصائية وتساعد على ضمان الوصول إليها.

تقييم المخاطر ومعايير الذهاب/الانطلاق

وضع مصفوفة خطية للمخاطر تُحسب للتنبؤات الجوية وقراءات قياس الأنهار والظروف الأرضية، وتحديد عتبات واضحة للذخيرة/النوغو: مثلا " لا يوجد عمل إذا كانت مرحلة النهر في مرحلتين من الفيضانات " أو " العمليات التي تتوقف إذا تجاوزت الأمطار 0.5 بوصة في الساعة " .

التوقيت الموسمي ومستوى المياه

وفي كل وقت ممكن، تجري دراسات استقصائية للجدول الزمني خلال فترات المياه المنخفضة - عادة في أواخر الصيف أو في أوائل الخريف في مناطق مغرية كثيرة، ولا تستخدم الهيدروغرافيات التاريخية لتحديد الشهر بأقل متوسط لمرحلة النهر، وإذا كان المشروع يتطلب بيانات أثناء الفيضانات )مثلا لقياس أعمق المياه الفيضانية أو السواحل(، فلا تعمل إلا أثناء ارتفاع مستوى الكتل أو الحرق، وتزداد دائما بقارب دعم وإنقاذ يتدفق بسرعة.

منهجية الدراسة

ومن الضروري اختيار المزيج الصحيح من الأدوات والتقنيات لجمع بيانات دقيقة مع التقليل إلى أدنى حد من التعرض للمخاطر، فالتكنولوجيا الحديثة تتيح إنجاز الكثير من العمل عن بعد، ولكن لا يزال يتعين القيام بالهجوم البري في حالات كثيرة.

منابر الاستشعار عن بعد والاجراءات الجوية

أما المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) أو الطائرات بدون طيار المجهزة بنظام RTK GPS وأجهزة التصوير المتعددة الأطياف فهي الآن المعيار الذي تستخدمه المسوحات الخاصة بالفيضانات، وهي تغطي بسرعة مناطق كبيرة دون أن تعرض الأفراد للخطر، وتستخدم الطائرات بدون طيار لتوليد خامات عالية الاستبانة، والنماذج السطحية الرقمية، وسحب النقاط.

Ground —Based GPS and Total Stations

وبالنسبة لنقاط المراقبة والمعالم الحدودية، تستخدم أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع (المتكررة، المكونات في الوقت الحقيقي) التي يمكن أن تعمل في الغطاء الشجري أو بالقرب من الغطاء النباتي الكثيف، ويمكن أن تُختار محطات ذات درجات عالية من التركيز على النظام العالمي لتحديد المواقع (IP65 أو أعلى) وفي المناطق التي تتداخل فيها الفيضانات، وضع معايير مؤقتة بشأن هياكل مستقرة مثل السحب على الجدران الخرسانية بدلا من أن تُعززها.

قياس المياه - التقلبات والتدفقات

وعند الحاجة إلى القياس المباشر، يمكن استخدام القوارب التي تتحكم فيها عن بعد مع أجهزة قياس صدى متكاملة وملامح دوبلر الصوتية الحالية، وإذا كان الاستنكاف اليدوي غير قابل للإبطال - عادة في المناطق الضحلة جدا أو النباتية - تجهيز الفريق بقضبان مائلة من الألياف، وأجهزة قياس الصدر ذات العوامات البنيوية، وخطوط الأمان.

LiDAR and Photogrammetry in Flood conditions

ويمكن لليدار أن يخترق الغيوم النحيلة والنباتات، مما يجعلها فعالة حتى أثناء الأمطار الخفيفة، أما بالنسبة لشبكة الليداريومترية للمسح السطحي (الطول الموجي الحاد)، فلا بد من أن يكون وضوح المياه عاليا - تجنب الاستخدام أثناء الأحداث ذات الترسبات العالية - فالمقياس الضوئي للطائرات الآلية يعمل على أفضل وجه في ضوء النهار، ولكن يمكن تعزيزه مع نقاط المراقبة الأرضية التي توضع على أهداف مستقرة عالية القابلية للفحص.

التكيف مع الأرض المبتلة و الحطام

ويمكن أن تتحول الأرض الرطبة والطينية تحت أقدامها وتتسبب في أخطاء قياسية في الدراسات الاستقصائية التقليدية على مستوى سطح الأرض، ولا تستخدم معدات خفية (قضبان الألياف الكربونية، أو ثلاثيات التيتانيوم) لخفض الغرق، وعندما يكون الحطام - لوحات الرواسب، أو النفايات - موجودا، لا تفسح المجال إلا بعد تأكيد أنها لا تخفي مواد خطرة أو تصارفها.

تدابير السلامة

وتتحمل المسوحات المتعلقة بالزهور مخاطر تتجاوز العمل الميداني المعتاد: المياه السريعة، والمسافات غير المتوقعة، والأمراض المنقولة عن طريق المياه، والتغيرات الطارئة في الطقس، ويجب إعادة النظر في بروتوكولات السلامة، وليس فقط كتابة.

معدات الحماية الشخصية والتدريب

ويجب على كل عضو في الفريق أن يرتدي سترة حياة معتمدة من قبل مجموعة الـ (Type III أو V) في جميع الأوقات عندما يكون داخل مسافة 10 أقدام من الماء، وأن يضاف صافرة، ومضمار مائي، وجهازاً شخصياً للطفولة، مع سلالة كروتش، وتلزم قبعاتها عند العمل بالقرب من الأشجار أو البنية التحتية التي قد تنهار، وتوفر أحذية مضادة للمياه تحتوي على أفران فولاذية، وأجهزة تدريبية.

بروتوكولات الاتصال

الحفاظ على اتصال مستمر بين طاقم المسح ومحطة قاعدية تستخدم أجهزة لاسلكية ذات اتجاهين (يعتبر النطاق البحري ذات التردد العالي جدا في كثير من الأحيان أكثر موثوقية في فيضانات) أو الهواتف الساتلية عندما تكون خارج النطاق الخلوي، وإنشاء دفتر للشبكة - كل ثلاثين دقيقة هو خط أساس جيد - مع إشارة إلزامية " واضحة " ، واستخدام نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي حتى يتمكن مشغل القاعدة من رؤية موقع كل شخص، وإذا ارتفع مستوى النهر فوق عتبة الإجلاء منسق.

خطط الاستجابة لحالات الطوارئ

:: كتابة خطة طوارئ خاصة بموقع محدد تشمل ما يلي:

• طرق الإجلاء إلى أرض مرتفعة (مميزة بأعلام واضحة أو نقاط طرق نظام تحديد المواقع).
• أرقام الاتصال لخدمات الطوارئ المحلية، المستشفى، وأقرب فريق إنقاذ سريع للمياه.
• موقع أكياس الرمي في حالات الطوارئ، ومجموعات الإسعافات الأولية، والمصورين في الموقع.
• إجراءات لحادث " رجل مسافر " ، بما في ذلك مرصد مخصص واستجابة فورية للإنقاذ.

أجري عملية تخطيط قبل اليوم الميداني الأول وحفر ميداني كامل خلال الأسبوع الأول

الأخطار الصحية والنظافة الصحية

وكثيرا ما تحتوي مياه الفيضانات على مياه المجارير والمواد الكيميائية والمسببات المرضية، وينبغي لجميع أعضاء الفريق أن يتلقوا التيتانوس والتهاب الكبد ألف، والتحصينات التي تصيب الليبتوسبوسبوسيوس قبل البدء، وأن يوفروا المهدئات اليدوية ومياه الشرب النظيفة، وأن يحظروا الأكل أو التدخين دون أيد غسيل أولى، وإذا حدثت أي تخفيضات أو بخار، ينظفونها فورا ويغطيها بضمادات المياه.

رصد الطقس والاستعدادات السريعة

استخدام تطبيق مكرس لطقوس الإضاءة والتنبؤات بالتنبؤات المسبقة - وضع حد أدنى - تعليق جميع الأعمال الخارجية إذا سمع الرعد في غضون 10 أميال، ورصد بيانات قياس النهر المحلي من ]USGS NWIS في الوقت الحقيقي؛ ووضع إنذار آلي عند مستوى المخرج المحدد في مصفوفة مخاطر الحرق قبل الاختبار.

إدارة البيانات وتحليلها

وكثيرا ما تكون بيانات المسح الخام من مناطق الفيضانات فوضوية - تتأثر باحتراق المياه، وحركة الأرض، وغرق المعدات المتقطعة، ويلزم تجهيزها وتثبيتها لتحويلها إلى مدخلات تصميمية موثوقة.

معايير جمع البيانات الميدانية

استخدام نظام تنسيق متسق (NAD83 أو WGS84، مع ارتفاعات قياسية مرتبطة بالناموسيات الجديدة - 38) لجميع الملاحظات، وسجلات قياسية لكل نقطة: الزمن، والمشغل، والمعدات، والظروف الجوية، وأي شذوذ ملاحظ، وبيانات تخزينية زائدة عن الحاجة، وبيانات عن الذاكرة الداخلية للصك، ومقصورة ميدانية، وسحابة عبر جهاز الخلايا (حيثما يكون ذلك متاحا).

المعالجة والتنظيف

وبعد العودة إلى المكتب، تستورد البيانات الخام إلى نظام المعلومات الجغرافية أو برامج المسح (مثل مركز الأعمال الثلاثي، ومركز أوتوكسيد المدني 3D، ونظام المعلومات الجغرافية مع أجهزة المسح) - ينبغي أن تكون التصويبات التطبيقية لفصل الجيود، وإعادة الخرق، ودرجة الحرارة عند استخدام القياس الإلكتروني للمسافات، وسحب نقاط التفتيش اليدوية للمتفجرات الناشئة عن الحطام العائم أو انعكاسات سطح الماء.

التكامل مع النماذج الهيدرولوجية

(ب) بيانات المسح المجهز بالصادرات إلى أشكال يمكن استخدامها بواسطة برامجيات نموذجية هيدروليكية مثل برنامج هيدروليكا - هوكس - أو تي - فو أو SWMM.

• (ب) بيانات شاملة عن المواقع الرئيسية (في المجرى السفلي، في الضوابط الهيدروليكية، في أعلى المجرى).
• ارتفاعات أرضية لرسم خرائط الفيضانات.
• وتستمد معامل تقريب الشركة من ملاحظات الغطاء الأرضي.
• أماكن هياكل الصرف (السيارات، الجسور، الخنادق) مع ارتفاعات في الخناق/الخارج.

:: ارتفاع سطح الماء المميّز على مستويات الفيضانات في الميدان، وينبغي أن تؤدي الاختلافات التي تزيد عن 0.5 قدما إلى إجراء استعراض للبيانات والافتراضات النموذجية.

ضمان الجودة ومراقبتها (QA/QC)

تنفيذ عملية تقييم نوعية/تقييم الجودة: الخطوة الأولى: يقوم أحد كبار المساجين باستعراض جميع المذكرات الميدانية والبيانات الوصفية والبيانات الأولية من أجل اكتمالها في غضون 48 ساعة من جمعها، أما الخطوة الثانية فهي: يراجع المستكشف الثاني بصورة مستقلة ما لا يقل عن 5 في المائة من نقاط المراقبة، وإذا كانت أي نقطة مرجعية تختلف بأكثر من مدى تحمل المشروع (تبلغ نسبة 0.1 قدماً من الناحية الرأسية بالنسبة لأعمال دراسة الفيضانات)، فلا بد من إعادة تشغيل شبكة المراقبة بكاملها.

تخزين البيانات وتبادلها في وقت طويل

تخزين جميع بيانات المسح والصور وسجلات التجهيز في مستودع آمن متحكم فيه نسخاً، ورسم قوائم حصرية فريدة تتضمن التاريخ، واسم المشروع، ونوع المعدات.

الإجراءات والإبلاغ بعد انتهاء الدورة

والدراسة الاستقصائية هي البداية فقط، ولإعلام التخفيف الفعال من حدة الفيضانات، يجب تقديم البيانات بوضوح، مع توصيات عملية.

هيكل تقرير الدراسة الاستقصائية

إصدار تقرير شامل يتضمن ما يلي:

• موجز تنفيذي للنتائج.
• قسم المنهجية مع قائمة المعدات، وتقييمات الدقة، وأي انحرافات عن الخطة.
• خرائط وقطع متعددة على نطاق يدعم التصميم الهندسي
• جدول نقاط المراقبة والمقاييس مع إجراء إحداثيات وارتفاعات معدلة.
• :: رصد المخاطر المتصلة بالفيضانات (البنوك المهددة، وودائع الحطام، ونوبات القنوات).
• توصيات لإجراء المزيد من عمليات الرصد أو إعادة الدراسة بعد أحداث الفيضانات الهامة.

التصميم

ويعملون مباشرة مع المهندسين الهيدروليكيين والهيكليين لضمان تلبية بيانات الدراسة الاستقصائية لاحتياجاتهم، فعلى سبيل المثال، إذا اقتُرحت فترة زمنية، يجب أن تمتد الدراسة الاستقصائية إلى ما يكفي من الأراضي لتحديد مسارات الانسياب المحتملة، وإذا ما أريد بناء جسر، يقدمون أقساماً شاملة في المجرى المائي والمرحلة السفلية لتقييم إمكانات الرحل، وعقد اجتماع استعراضي يوصل فيه المستكشف الفريق الهندسي عبر البيانات، مع إبراز مجالات عدم اليقين أو النتائج غير العادية.

الرصد المستمر

وتظهر التغيرات في كل مناسبة في التضاريس المعرضة للفيضانات، وتسلم بأن الهياكل الأساسية تحظى بمسح مكرر على فترات منتظمة - كل ثلاث أو خمس سنوات بالنسبة للجرعات الرئيسية، وبعد أي فيضان يتجاوز فترة التكرار التي تمتد 10 سنوات، وتوضع نصائح دائمة للمراقبة الأرضية يمكن إعادة احتواءها بسرعة، وبالنسبة للمناطق الأكثر دينامية، تنشئ محطة قاعدية شبه دائمة للفيضانات تحتاج إلى إعادة ضبط.

خاتمة

فالدراسات الاستقصائية الهندسية في المناطق المعرضة للفيضانات ليست مجرد تدريبات تقنية - بل هي خط الدفاع الأول في بناء الهياكل الأساسية التي يمكن أن تصمد أمام أحداث المياه الشديدة - إذ إن المستثمرين والمخططين يستثمرون في تخطيط شامل قبل إجراء عمليات المسح، ويعززون تكنولوجيا الاستشعار عن بعد الحديثة، وينفذون بروتوكولات السلامة غير المتطورة، ويديرون البيانات التي تنطوي على دقة عالية في تحديد نوعية/مدة، يقدمون المعلومات الموثوقة التي لا يحتاجها المهندسون والمخططون.