Сучасний стан та перспективи розвитку
автоматизованої інформаційно-вимірювальної системи АІВС-«Тиса»

ПРО АІВС «ТИСА»

Запобігання шкідливій дії вод та ліквідація її наслідків, є одними з основних завдань в організації роботи водогосподарського комплексу та управління водними ресурсами країни.

Для підвищення практичної ефективності служби водогосподарського оповіщення в басейні р. Тиса і зменшення ризику стихійних лих було вирішено створити автоматизовану інформаційно-вимірювальну систему для прогнозування паводків і управління водними ресурсами в басейні р. Тиса (АІВС «Тиса»).

Функціональна структура АІВС «Тиса» передбачає розподіл системи на такі підсистеми:

  • прогнозування дощових, тало-дощових паводків;
  • контроль параметрів та прогнозування якості поверхневих вод;
  • прогнозування зон затоплення і можливих збитків від затоплення паводками;
  • розробка оперативних планів протипаводкових заходів;
  • функціонування водного господарства в особливий період (підсистема цивільної оборони).

Основна мета АІВС «Тиса»

  • оперативне прогнозування гідрографів паводків на річках басейну за допомогою спеціальних математичного, інформаційного і програмного забезпечень;
  • підготовка достовірної прогнозної інформації про параметри паводка і передача її в автоматичному режимі відповідним службам і протипаводковим підрозділам;
  • видача рекомендацій для прийняття управлінських рішень щодо безаварійного пропуску паводків.

Гідрометеорологічна АВС «Крива» на р.Тиса

 

ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ АІВС «ТИСА»

На території України в басейні р. Тиса паводки досягають великої інтенсивності, що спричиняє затоплення значних територій і наносить великі збитки господарству. Це обумовлено тим, що в зоні Карпат за короткий період часу виникає велика кількість опадів і формується інтенсивний стік води.

Зруйнована паводком 1998 року набережна в смт. Дубове Тячiвського р-ну

Катастрофічні наслідки паводка 2001 року. Прорив дамби біля смт. Королево

Існуючий раніше стан служби гідрологічного оповіщення в басейні р. Тиса не міг забезпечити завчасне попередження про проходження і параметри паводків, достатнє для прийняття необхідних заходів і захисту господарських об’єктів від затоплення і забезпечення ефективної експлуатації водорегулюючих споруд. Недосконалість служби оповіщення була викликана як обмеженістю даних із зон інтенсивного формування стоку (гірських і передгірних районів), так і технологією спостереження, збору, передачі, і опрацювання гідрометеорологічної інформації.

Розподіл водозбірного басейну р. Тиса між країнами

Для підвищення рівня інформативності служби гідрологічного оповіщення необхідно було автоматизувати весь процес. Як урядовий орган, який здійснює заходи щодо запобігання, реагування та мінімізації шкідливої дії вод, Держводгосп України (Держводагентство України) дійшов висновку, що проблема підвищення практичної ефективності служби гідрологічного оповіщення в басейні р. Тиса і зменшення ризику стихійних лих може бути вирішена шляхом створення АІВС «Тиса».

Першим поштовхом для створення системи стала підписана в м. Будапешт 16 грудня 1986 р. між Мінводгоспом УРСР і Держвідомством водного господарства Угорської Народної Республіки Угода “Інформаційно-вимірювальна система для прогнозу паводків і управління водними ресурсами басейнів рік”

 

СТВОРЕННЯ АІВС «ТИСА»

У 2000-му році за рахунок допомоги Уряду Угорської Республіки в активній співпраці спеціалістів Закарпатського облводгоспу (БУВР Тиси) з угорськими спеціалістами було створено і введено в дію АІВС «Тиса».

Ця система включала в себе створення:

  • мікрохвильового радіорелейного зв’язку між містами Ужгород (Україна) та Ніредьгаза (Угорщина), який забезпечує два канали прямого телефонного зв’язку;
  • систему цифрового радіозв’язку для передачі інформації з автоматизованих вимірювальних станцій (АВС);
  • пункту управління в Центрі збору і обробки інформації (м. Ужгород);
  • системи автоматичного збору гідрологічних і гідрометеорологічних даних. Зокрема, встановлено першу автоматизовану гідрометеорологічну вимірювальну станцію в м. Тячів на р. Тиса та автоматизовану метеорологічну вимірювальну станцію на ретрансляторі Рокосово.

Початок будівництва та побудована АВС «Тячів» на р. Тиса

 

На протязі 2003 року введено в дію автоматизовану гідрометеорологічну вимірювальну станцію в м. Ужгород на р. Уж (в рамках проекту TACIS «Управління системою захисту від
паводків в басейні р. Тиса»), станцію контролю якості води (хімічних показників) на р. Тиса в м. Тячів та ще 4 метеорологічних та 8 гідрометеорологічних станцій у басейні р. Тиса
(наступна допомога Уряду Угорщини):

  • Ретранслятор Рахів – метеорологічна станція;
  • Ретранслятор Красна – метеорологічна станція;
  • Ретранслятор Колочава – метеорологічна станція;
  • Ретранслятор Плай – метеорологічна станція;
  • Крива на р. Тиса – гідрометеорологічна станція;
  • Рахів на р. Тиса – гідрометеорологічна станція;
  • Довге на р. Боржава – гідрометеорологічна станція;
  • Міжгір’я на р. Ріка – гідрометеорологічна станція;
  • Колочава на р. Теребля – гідрометеорологічна станція;
  • Усть Чорна на р. Тересва – гідрометеорологічна станція;
  • Луги на р. Біла Тиса – гідрометеорологічна станція;
  • Ясіня на р. Чорна Тиса – гідрометеорологічна станція.

Гідрометеорологічна АВС «Луги» на р. Біла Тиса

Гідрометеорологічна АВС «Міжгір’я» на р. Ріка

Гідрометеорологічна АВС «Ясіня» на р. Чорна Тиса після реконструкції

Гідрометеорологічна АВС «Колочава» на р. Теребля

Гідрометеорологічна АВС «Довге» на р. Боржава

 

2003-2005 роки – встановлено 7 автоматизованих гідрометеорологічних вимірювальних станцій в басейні р. Латориця та у верхів’ях р. Тиса (в рамках проекту, що фінансувався агентством USAID/USGS).

2005 рік – встановлено 8 гідрометеорологічних та 5 метеорологічних вимірювальних станцій у басейні річок Тиса, Латориця та Уж (в рамках проекту TACIS «Оцінка ризику та управління повенями в Закарпатській області»).

2007 рік – встановлено 2 автоматизовані гідрометеорологічні станції на р. Уж в с. Зарічево і на р. Тур’я в с. Сімер та 1 метеорологічна станція (ретраслятор) на горі Яворник (в рамках реалізації міжнародного проекту «Протипаводковий менеджмент в Україні та Словаччині») у співпраці з Датським Агентством охорони навколишнього середовища.

Гідрометеорологічна АВС «Сімер» на р. Тур’я


2008 рік – встановлено 2 автоматизовані вимірювальні станції на р. Уж в смт. В.Березний і р. Латориця у м. Чоп (у рамках реалізації проекту INTERREG III B CADSES/TACIS «Покращення системи управління паводками»).

2012 рік – модернізовано 7 вимірювальних станцій, автоматизовано та інтегровано до АІВС «Тиса» чотири насосні станції та шлюзи (в рамках проекту ППС ЄІСП Угорщина-Словаччина-Румунія-Україна «Покращення спільної українсько-угорської телеметричної системи для забезпечення протипаводкового захисту на рівні водозбірного басейну»).

2014 рік – автоматизовано та інтегровано до АІВС «Тиса» 2 шлюзи-регулятори (в рамках проекту ППС ЄІСП Угорщина-Словаччина-Румунія-Україна «Стале управління природними ресурсами в межиріччі річок Тиса – Тур»).

Автоматизований розподільчий шлюз на каналі Батар в с.Юлівці

 

СУЧАСНИЙ СТАН АІВС «ТИСА»

На сьогодні у басейні річки Тиси функціонують 58 автоматизованих вимірювальні станції (34 – гідрометеорологічних (з них 3 з вимірюванням якості води), 14 – метеорологічних, 4 – контролю якості води на водосховищах, 4 – моніторингу роботи насосних станцій, 2 – моніторингу роботи шлюзів). Всі вони включені в єдину спільну українсько-угорську систему моніторингу поводків АІВС «Тиса», яка також включає в себе гідрометеорологічні та метеорологічні станції на території Угорщини. В майбутньому планується долучити до АІВС «Тиса» станції на території Румунії та Словаччини.

Система АІВС «Тиса» отримала міжнародний сертифікат ISO 9001:2008, всі ABC переведено на сучасний GSM режим передачі даних і покривають практично всю територію Закарпатської області.

Схема передачі даних у системі АІВС «Тиса» за допомогою GSM зв’язку

Інформація від станцій в режимі онлайн з інтервалом у п’ять хвилин автоматично надходить українським та угорським водогосподарникам для прийняття управлінських рішень.

На гідрометеорологічних станціях вимірюються 3 показника, а саме: рівень води, кількість опадів, температура повітря. На метеорологічних станціях вимірюються 2 показника:
кількість опадів та температура повітря. Також з ABC надходять різні сервісні дані, необхідні для експлуатації системи: заряд акумулятора тощо.

Схема типової автоматизованої гідрометеорологічної вимірювальної станції

За рівнями води в річці, температурою повітря, опадами та ступенем небезпеки в режимі реального часу можуть спостерігати відвідувачі вебсайту БУВР Тиси.

В складі системи функціонує спеціальне програмне забезпечення:

  • програмне забезпечення для обробки гідрологічної інформації з ABC на території Закарпаття і Угорщини. Дані автоматизованих станцій постійно накопичуються в базі даних;
  • програма “Radar” для роботи з даними метеорологічного радара в м. Нопкор (Угорська республіка) та “IClsat” для роботи із знімками з метеорологічного супутника “Meteosat”;
  • програмне забезпечення HEC-RAS і DIWA для моделювання розвитку повені на основі даних автоматизованих станцій;
  • програмне забезпечення ArcGIS для аналізу результатів моделювання та побудови зон затоплення.

Моніторинг ситуації за допомогою системи АІВС «Тиса»

На основі даних, які надходять з АІВС «Тиса», проводиться їх аналіз та здійснюється оцінка загроз і ризиків затоплення територій басейну р. Тиса поверхневими водами. Зокрема, розробляються карти загроз (зон) затоплення, на яких зображені території, що можуть бути затоплені з різними рівнями імовірності. Наприклад, на картах затоплення поводком 0,2% імовірності відмічені території, що можуть затопитися не частіше ніж один раз на 500 років (низька імовірність), 1% імовірності – не частіше ніж один раз на 100 років (середня імовірність) або 10% імовірності – не частіше ніж один раз на 10 років (висока імовірність). На цих картах позначається площа, глибина затоплення та швидкість течії.

Карта загроз затоплення р. Уж м. Ужгород паводком 1% ймовірності

Також готуються карти ризиків затоплення, на яких вказуються господарська і соціальна інфраструктура в зоні потенційного впливу затоплення. На основі карт розробляється План управління ризиками затоплення, який включає усі аспекти управління ризиками затоплення, зосередившись на попередженні, захисті та підготовці до паводку, в тому числі, прогнозуванні затоплень і системи раннього попередження.

З метою отримання гідрологічних даних для моделювання ситуації проходження паводків проводиться вимірювання витрат води на р. Тиса та її притоках сучасним акустичним доплеровським вимірювачем швидкості течії (ADCP) з супутнім обладнанням.

Вимірювання витрат води за допомогою ADCP

На основі даних АІВС «Тиса» та даних, виміряних ADCP, за допомогою моделі DIWA HFMS здійснюється прогнозування розвитку паводкової ситуації на річках Закарпаття. Модель включає в себе водозбірну площу трьох країн: України, Угорщини, Румунії, функціонує в автоматичному режимі та видає гідрологічний прогноз кожну годину.

Результати моделювання розвитку паводку за допомогою прогностичного комплексу DIWA

Оперативні дані інформаційно-вимірювальної системи під час проходження паводків є дієвим механізмом для прийняття виважених та злагоджених рішень обласних виконавчих структур (обласної та районних держадміністрацій, ДСНС, служб водного та дорожнього господарств, агропромислового комплексу, територіальних громад тощо).

 

РЕАЛІЗАЦІЯ ПРОЄКТУ «TiszaMonitorNet»

Зважаючи на постійну загрозу від шкідливої дії вод, швидкоплинний характер розвитку поводків та повеней в басейні р. Тиса, БУВР Тиси постійно вдосконалює АІВС «Тиса» в частині збільшення кількості автоматизованих станцій, параметрів гідрометеорологічного та екологічного моніторингу поверхневих вод, покращення обладнання та програмного забезпечення.

В 2021 – 2023 роках БУВР Тиси здійснило реконструкцію і розширення існуючої мережі споруд АІВС «Тиса» у рамках програми транскордонного співробітництва Європейського Інструменту Добросусідства Угорщина-Словаччина-Румунія-Україна 2014-2020.  Згідно Проєкту «Створення транскордонної мережі моніторингу якості води в басейні Верхньої Тиси з подальшим розвитком і модернізацією спільної угорсько-української гідрографічної телеметричної системи (TiszaMonitorNet)» встановлено:

  • 4 гідрометеорологічні станції на річках Закарпаття;
  • 4 станції якості води на водосховищах Закарпаття;
  • одна метеорологічна станція у високогірному районі;
  • модернізовано 3 існуючі гідрометеорологічні станції шляхом встановлення датчиків якості води.

Реконструкція та розширення існуючої мережі споруд АІВС «Тиса»

 

Зокрема, на ABC «Ужгород», ABC «Ділове» та ABC «Тячів» встановлено камери відео спостереження за річками, датчик якості води та водомірна рейка.

Камера відео спостереження – це 4 Мп мережева камера з функціями PTZ, 36-кратним оптичним зумом, а також вбудованими функціями Smart Tracking, Smart Record і алгоритмами глибокого навчання від світового виробника професійних систем відеоспостереження Hikvision. Завдяки технології DarkfighterX, камера здатна виводити кольорове зображення, незалежно від зовнішніх чинників, а також вона має вбудований склоочисник, що дозволяє вести запис в будь-яких погодних умовах.

За допомогою камер та спеціального програмного забезпечення, станції здатні до онлайн-детектування коряг, ПЕТ-пляшок та льодових явищ, що вважається інновацією як усередині країни, так і за кордоном. Система повністю автоматична, тому, якщо серед ночі виникає якась надзвичайна подія, відбувається фіксація та збереження зображень та відео на сервері, а також (за потреби) розсилка сповіщеннь.

Система відеоспостереження за річками області


Мультипараметричний датчик якості води  здатний вимірювати основні фізичні та фізико-хімічні показники якості поверхневих вод (водневий показник (pH), розчинений оксиген,
окиснювально-відновний потенціал (ОВП), електропровідність, температуру води, нітроген амонійний, нітроген нітратний, хлориди).

 

Конструкція датчика якості води

 

Будівництво нових АВС з датчиками рівня води, датчиками якості води та водомірними рейками здійснено на 4-ох водосховищах: Роман Потік, Мочило, Бабічка та Форнош.

Ще 4 гідрометеорологічні станції збудовано:

  • в с. Неліпино біля транспортного мосту на правому березі р. Вича;
  • в с. Колодне нижче транспортного мосту на лівому березі р. Теребля;
  • в с. Руська Мокра нижче транспортного мосту на лівому березі р. Мокрянка;
  • в смт. Кобилецька Поляна нижче транспортного мосту на лівому березі р. Шопурка.

На даних станціях встановлено: датчики рівня води, опадоміри, датчики температури повітря, камери відео спостереження та водомірні рейки.

 

ЕКСПЛУАТАЦІЯ АІВС «ТИСА»

З метою забезпечення безперебійної роботи АІВС «Тиса» працівниками БУВР Тиси, з залученням технічної допомоги організацій водного господарства Угорщини, здійснюється постійний моніторинг та технічне обслуговування, програмування і усунення неполадок в роботі ліній зв’язку та обладнання на автоматизованих вимірювальних станціях.

Зокрема, щорічно здійснюються такі основні види робіт:

  • перевірка роботи обладнання, очистка датчиків та опадомірів, в разі необхідності, їх ремонт або заміна на нові;
  • обслуговування ретрансляторів, ремонт або заміна GSM модемів, встановлення нових GSM антен для покращення рівня зв’язку з АВС;
  • налаштування модемів, заміна блоків живлення та акумуляторних батарей;
  • обслуговування камер відеоспостереження та супутнього обладнання, ремонт або заміна несправного обладнання;
  • огляд, очистка або заміна підвідних труб для датчиків рівня води, заглиблення підвідних труб та промивка колодязів, виведення датчиків рівня води з колодязів безпосередньо
    у водоток;
  • ремонтні роботи щодо електричних частин ABC;
  • заміна пошкоджених частин водомірних рейок;
  • огляд та відновлення пошкоджених гідротехнічних частин ABC;
  • навчання для нових наглядачів на ABC;
  • здійснення інших робіт з обслуговування ABC.

Обслуговування АІВС «Тиса»

 

ВПРОВАДЖЕННЯ АІВС «ТИСА»

Функціонування автоматизованої інформаційно-вимірювальної системи дало можливість у чотири рази скоротити час для прийняття управлінських рішень при проходженні паводків і відповідає сучасним підходам до інтегрованого управління водними ресурсами.

Впровадження АІВС «Тиса» надає змогу:

  • отримання точної та оперативної інформації про рівні води з автоматизованих вимірювальних станцій для оцінки поточного стану гідрологічної ситуації та здійснення їх прогнозування;
  • моделювання і прогнозування можливих сценаріїв розвитку паводкових ситуацій з метою оцінки їх можливих наслідків;
  • визначення зон високого ризику паводків та повеней для оптимізації витрат на запобіжні заходи;
  • інформування населення про рівень небезпеки та небезпечні ділянки, що можуть виникнути під час проходження паводків.