En försöksvall för kontinuerlig älvövervakning

Konstruktionen avförsöksvall färdigställdes i slutet av sommaren 2023: det är ännu inte en riktig vall, utan en enorm tank installerad vid AIPo vetenskaplig och teknisk pol av Boretto, som simulerar egenskaperna hos Po och Rhône och som kommer att ha till uppgift att testa en innovativt sensorsystem.

Projektet i fråga kallas Dike Fiber och är resultatet av samarbetet mellan AIPo, Interregional Agency for the Po och OST, Professional University School of Eastern Switzerland i Rapperswil-Jona, vid Zürichsjön.

Vattenvägarna i Italien och Schweiz är i viss mening faktiskt "närmare" än man kan tro.

Träd och växter istället för parkeringsplatser i staden: studien om "Natur"
De revolutionerande sensorerna som kan spara miljontals batterier

Den konstgjorda bassängen som "förenar" två stora floder

Il konstgjord bassäng byggd vid AIPo scientific center i Boretto, i provinsen Reggio Emilia, är det en stor rektangulär pool 85 meter lång och 35 meter bred, designad för att ha en lutning på 1:2 och en total höjd på 3,5 meter.

Stränderna av denna bassäng, de fyra sidorna av bassängen, är utrustade med en enorm mängd sensorer: tensiometrar, töjningsmätare, piezometrar och en fiber som löper längs hela tankens lopp och som egentligen är en sofistikerad diffus sensor.

Projektet Dike Fiber, som kombinerar krafterna från AIPo (Interregional Agency for the Po) och Professional University School of Eastern Switzerland i Rapperswil, har just detta mål: att testa potentialen i detta nya system för banvallsövervakning, som skulle kunna tillämpas på långa sträckor av vattendrag.

Borettos konstgjorda vallen är gjord med silt och siltig sand för att matcha sammansättningen av stränderna av två europeiska floder, Po och Rhône.

"I Boretto byggde vi om en banvall som är typisk för förhållandena i Po men också för de schweiziska”, förklarar professorn Carlo Rabaiotti, projektledare. Den experimentella vallen, förklarar experten geoteknisk professor, "består av två sektioner: en typisk för förhållandena i Rhône och en mer typisk för Podalens tillstånd".

Växternas genetiska mångfald står till näringens tjänst
Fiske efter DNA i schweiziska floder för att studera biologisk mångfald

Byggandet av den experimentella Borettovallen

Byggandet av den konstgjorda reservoaren, som officiellt startade i april 2023, avslutades den 24 augusti samma år.

Inne i vallarna, på olika nivåer, finns: 24 dielektriska sensorer som mäter fuktigheten i jorden, av optisk fiber, 27 piezometrar traditionell, 6 tensiometer som professorernas forskargrupp arbetade med Guido Gottardi e Michela Marchi av "Universitetet i Bologna och naturligtvis ny distribuerad sensor utvecklad av OST.

Det experimentella övervakningssystemet skapades för att även kunna användas på befintliga vallar, därför var den konstgjorda bassängen uppdelad i två sektioner: en "ex novo" typ och en där sensorerna installerades efter bygget, som om det vore en befintlig banvall.

De kör på båda fronterna cirka 800 meter optisk fiber, som i den redan befintliga sektionen (eftermontering) installerades utan att använda destruktiv teknik och övervakning av möjliga risker som kan uppstå från samma operation.

Detta sofistikerade sensorsystem, förklarar AIPo, "ger viktig information om de tryck som verkar inuti banvallen och därför om dess stabilitet".

De experimentella testerna, "med olika nivåer av vattenfyllning av det inre området som avgränsas av vallen”, kommer att fortsätta till slutet av detta år.

Sedan, efter att ha samlat in och klassificerat de mottagna uppgifterna, "det kommer att vara möjligt att fastställa om och hur denna typ av teknik kan tillämpas på de vallar som kommer att byggas i framtiden, så att vallarnas sårbarhet och stabilitet kan övervakas i realtid".

Att tänka på vatten innebär att tänka på framtiden: att bli bättre bevarad och förvaltad
Den mörkaste floden i världen finns i Kongo: den första studien om Ruki

En kilometerlång sensor för övervakning av floder

"Den stora innovationen i detta system”, förklarar biträdande direktören för AIPo, Gianluca Zanichelli, "är möjligheten att kontinuerligt mäta filtreringsrörelserna under banvallen: detta gör att vi kan gå från en typ av punktliga sensorer till en diffus sensor, som skulle kunna installeras på långa sträckor av Po-floden och även dess bifloder, särskilt i områden som har upplevt denna typ av problem genom åren".

Fiber är faktiskt en komplex sensor utvecklat och patenterat vid Eastern Switzerland University of Applied Sciences. Som han förklarar Carlo Rabaiotti, lärare på OST och chef för projektet, "den består av ett mjukt plaströr runt vilket en fiber är lindad som mäter komprimeringen av detta rör orsakad av vattentrycket".

Som vi läste i artikeln som publicerades i december förra året på "IEEE Sensors Journal”, användningen av distribuerade fiberoptiska sensorer (eller DFO, Distributed Fiber Optic) är bland de mest lovande teknikerna för att övervaka dammar och vallar.

Systemet som utvecklats av OST-forskare är "un distribuerad trycksensor (DPS) som bygger på DFO-teknik för tidig upptäckt av vattenkanalbildning genom direkt mätning av portryck".

DPS-sensorn är utformad för att övervaka vallar på djup mellan 1 och 20 meter och för att uppfylla en nyckelförutsättning relaterad till enhetens storlek, "vilket det i fråga om flodbankar bör vara i storleksordningen flera kilometer".

Generativ AI: "Det här är jobben som inte längre kommer att existera tack vare mig"
Fiske dödar fler och fler hajar: resultatet av den chockerande studien...

Dike fiber: de första applikationerna på området snart

Detta experimentella övervakningsprojekt skapades för att tillhandahålla den senaste generationens lösning för att hantera hydrauliska risker i de områden som är mest utsatta översvämningar och översvämningar.

Till skillnad från traditionella styrsystem, som kräver manuella operationer och inte ger tillräckligt med data för exakta förutsägelser, låter de nya sensorerna dig direkt mäta, automatiskt och kontinuerligt, olika markparametrar.

Förutom portrycket tillåter DPS-sensorn utvecklad av OST-forskare övervakning av totalt tryck, markdeformation, temperatur och markfuktighet.

Vidare kan de uppgifter som behandlas av det nya övervakningssystemet användas för träna en AI-modell kunna göra allt mer exakta prognoser.

Forskare är nu engagerade i den långa och komplexa fasen avdataanalys: de första fältansökningarna kunde se ljuset redan i slutet av året.

Samtidigt är den första floden att experimentera med den "fiberoptiska" vallen Rodano: som anges på Fibra Dike-projektets webbplats, är det nya DFO-övervakningssystemet redan implementerat inom en riktig vall under uppbyggnad längs floden.

Systemet kommer särskilt att övervaka erosions- och utspolningsfenomenen i flodbädden och utbytet av floder och underjordiska flöden.

Från "Voxxed Days Ticino" till... Glada dagar med ett högt antal besökare
Nya konstgjorda muskler: lättare, säkrare och mer robusta robotar

Se på kartan