Včasná detekce poškození hrází

Jedním velkých rizik je bezesporu protržení hrází, které hrozí například při přívalových deštích. Přitom hráze začínají vzhledem ke globálním změnám klimatu hrát v našich životech čím dál tím větší roli. Kdybychom tedy uměli detekovat jejich poškození hned v počáteční fázi, předešli bychom obrovským katastrofám, které protržené hráze mohou způsobit. Řešením jsou senzory a inteligentní systémy pro analýzu senzorových dat, které mohou detekovat poškození hrází již v nejranější fázi, a tím ochránit celé dlouhé úseky hrází.

První testy v terénu

Nová technologie na ochranu hrází vyvinutá společností Siemens prošla v nedávné době tzv. polními testy na pětikilometrovém úseku hrází v Amsterdamu. To, že se prvním „zákazníkem“ stal právě Amsterdam, ale určitě není náhoda. Pro Nizozemsko je charakteristické, že se relativně velká část jeho území nachází pod úrovní hladiny moře. Takzvané poldery, tedy uměle vysušené a ohrazené oblasti u pobřeží, představují úrodnou krajinu obydlenou miliony obyvatel. Není tedy divu, že hráze polderů jsou pravidelně kontrolovány a jejich údržbě je věnována náležitá péče.

Hráze procházejí pravidelnou údržbou přibližně každých 5–30 let, mimo jiné v závislosti na typu materiálu, ze kterého jsou postaveny. Jejich kontrola pak probíhá pomocí speciálních podzemních senzorů v intervalu několik měsíců až let. Teoreticky je tak hráz mezi jednotlivými prohlídkami v podstatě bez dozoru, což nový systém, který zkracuje časové rozpětí mezi kontrolami na minimum, zásadně mění. Systém snímačů trvale zaznamenává a přenáší data o stavu hráze. Odborníci se domnívají, že takto automatizovaný monitoring může snížit náklady na údržbu od 10 až do 20 %.

Ochrana hrází se stává ve světě stále důležitější, poněvadž hladiny moří trvale stoupají a výrazně se zvyšuje i výskyt bouřek. Více než dvě třetiny všech evropských měst nyní zkoumají způsoby, jak se chránit před záplavami přicházejícími z řek i oceánů. Podle pojišťovací společnosti Munich Re záplavy představovaly v roce 2013 téměř 40 % veškerých škod způsobených přírodními katastrofami po celém světě.

Dříve a nyní

Pilotní zákazník pro studie monitorování hrází Waternet Amsterdam je současně provozovatelem místní sítě pitné a odpadní vody. Společnost je také odpovědná za více než 1000 kilometrů hrází. Tyto hráze chrání 700 kilometrů čtverečních pozemků, na kterých žije více než jeden milion lidí. Hráze dříve podstupovaly údržbu každých 5–30 let, v závislosti na materiálu, ze kterého byly postaveny. Bez ohledu na to, jestli to byl písek, jíl, rašelina, nebo hlína, stabilita hrází se musela sledovat v pravidelných intervalech. Odborníci ji kontrolovali každých pár let tak, že měřicí přístroje jednoduše zanořili do země.

Dnes je možné vyvolat si relevantní informace v reálném čase na chytrých telefonech. Aby se ušetřila životnost baterie senzorů, zprávy o stavu hrází jsou zasílány pouze jednou za hodinu. V případě, že je detekováno nebezpečí, zprávy se začnou automaticky zasílat v minutových intervalech.

Údaje o podmínkách, jaké panují uvnitř hráze, shromažďují senzory, které jsou do hráze vloženy zhruba po 100 metrech. Senzory jsou umístěny nad a pod hladinou vody, kde se měří teplota, tlak a vlhkost jak v samotné v hrázi, tak i hloubka a teplota vody v kanálu. Výsledky se pak posílají přes GPRS na dispečink, kde data zpracují a porovnají s dlouhodobými historickými měřeními.

Inteligentní systém

Pokud se například změří, že vnitřní teplota uvnitř hráze dosáhla 14 °C, mohlo by to signalizovat, že hráz se chystá prolomit, poněvadž je někde narušená. Jinak by do ní teplejší voda nepronikla. Podzemní vody, a tím i voda uvnitř hráze, totiž mají teplotu okolo 8 °C. Systém sám je natolik inteligentní, že dokáže porovnat aktuální data s historickými záznamy. Například změří výšku hladiny podzemní vody a pak si sám zjistí údaje o množství srážek, které normálně padají v této oblasti v této roční době. Ověří si rovněž, jestli se zde nedávno vyskytlo období sucha, které by dovolilo hrázi, aby pojmula více vody, nebo jestli je hráz již vodou nasycena. Velkou roli rovněž hraje materiál, ze kterého je hráz vyrobena, poněvadž na něm záleží, jaká je pravděpodobnost, že dojde k sesuvu půdy.

K rozlišení mezi typickými a atypickými odchylkami se používají neuronové sítě. Ty často mohou spustit výstrahu celé týdny nebo i měsíce před tím, než problém vůbec nastane. Pokud jsou podmínky podél většího
počtu sekcí stejné, softwarový systém může dokonce vykreslit přesné závěry i o těch úsecích hráze, které nejsou vybaveny senzory.