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Early flood warning system for the Arauca river based on artificial intelligence techniques

Abstract

This article establishes the design of an early warning system for flooding in the Arauca River, in the municipality of Arauca, Colombia. The information corresponding to this study is extracted from the IDEAM and is processed obtaining a model through the variables that intervene such as precipitation, level and flow. This information model supplies the data to the mathematical model corresponding to the river channel, which is obtained from three kinds of trends: linear, power and potential relationships. This model is compared with an observer based on intelligent techniques such as neural networks and ANFIS, which make the difference of their outputs and a residue is obtained that is in charge of supplying the information that provides the current state of the river level under study, which in turn generates alerts that are addressed by government entities dedicated to risk management.

Keywords

flood;, water level;, mathematical model;, early warnings

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Author Biography

Sorangela Cárdenas-Rodríguez

Ingeniera Electrónica, Magíster en Controles Industriales

Carlos Arturo Vides-Herrera

Ingeniero Electrónico, Magíster en Controles Industriales

Aldo Pardo-García

Ingeniero Electricista, Doctor en Ciencias


References

  1. Abasov, N. V., Nikitin, V. M., Berezhnykh, T. V., & Osipchuk, E. N. (2022). Monitoring and Predictive Estimations of Atmospheric Parameters in the Catchment Area of Lake Baikal. Atmosphere, 13 (1). https://doi.org/10.3390/atmos13010049 DOI: https://doi.org/10.3390/atmos13010049
  2. Adnan, R., Ruslan, F. A., & Zain, Z. M. (2012). Flood water level modelling and prediction using artificial neural network: Case study of Sungai Batu Pahat in Johor. In 2012 IEEE Control and System Graduate Research Colloquium, 22-25. DOI: https://doi.org/10.1109/ICSGRC.2012.6287127
  3. Béjar-Chacón, W. E., Valeriano-Valdez, K., Ilachoque-Umasi, J. C., & Sulla-Torres, J. (2016). Predicción de caudales medios diarios en la cuenca del Amazonas aplicando redes neuronales artificiales y el modelo neurodifuso ANFIS. Research in Computing Science, 113 (1), 23–35. https://doi.org/10.13053/rcs-113-1-2 DOI: https://doi.org/10.13053/rcs-113-1-2
  4. Cai, B., & Yu, Y. (2022). Flood forecasting in urban reservoir using hybrid recurrent neural network. Urban Climate, 42, 101086. DOI: https://doi.org/10.1016/j.uclim.2022.101086
  5. Caina-Clavijo, L. K., & Castro-Rodríguez, F. R. (2018). Generación de Parámetros y Protocolos para un Sistema de Alerta Temprana en la Cuenca Alta de Río Cauca. (Trabajo de grado). Universidad Católica de Colombia. https://hdl.handle.net/10983/16779
  6. Cardozo-Rueda, K. S. (2022). Aplicación de redes neuronales artificiales para el pronóstico de precios de café. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, 1(39), 113–117.
  7. CEPAL & BID. (2007). Información para la gestión de riesgo de desastres. Estudio de caso de cinco países: México.
  8. EM-DAT. (1 de abril de 2022). The international disaster database. https://public.emdat.be/
  9. Eslava-Zapata, R. (2021). Pasivos ambientales y métodos de valoración económica. Infometric@ - Serie Sociales Y Humanas, 4 (2).
  10. García, F., Rojas, J., Vásquez, A., Parra, D., & Castro, E. (2016). Estimating missing data in historic series of global radiation through neural network algorithms. Sistemas y Telemática, 14 (37), 9–22. https://doi.org/10.18046/syt.v14i37.2239 DOI: https://doi.org/10.18046/syt.v14i37.2239
  11. Gómez-Rojas, D. F., & López-Ramírez, D. P. (2019). Determinación de la cota de inundación del río Arauca en la vereda barrancones, municipio de Arauca mediante un modelo hidrodinámico. (Trabajo de Grado). Universidad Católica de Colombia. https://hdl.handle.net/10983/23392
  12. Gómez-Vargas, E., Álvarez-Pomar, L., & Obregón-Neira, N. (2012). Predicción de caudales de ríos aplicando el modelo neurodifuso ANFIS y redes neuronales. Sistemas, Cibernética e Informática, 9 (1), 28–35.
  13. Maza-Mogrobejo, A. X. (2019). Integración de un sistema de alerta temprana mediante modelación hidrodinámica y predicción de flujos con redes neuronales. Caso de estudio: río Tomebamba (Tesis de maestría). Cuenca, Ecuador: Universidad de Cuenca. http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/33595
  14. Nunez, M. E. (2005). Propuesta y Análisis de Modelos Matemáticos para la Estimación de Caudales Recesivos en la Cuenca del Río Loizntué, Estación Estero Upeo en Upeo, VII Región del Maule, Chile (Trabajo de pregrado). Chile: Universidad de Talca.
  15. Niño-Rondón, C. V., Castro-Casadiego, S. A., & Medina-Delgado, B. (2020). Caracterización para la ubicación en la captura de video aplicado a técnicas de visión artificial en la detección de personas. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, 2(36), 83-88. https://doi.org/10.24054/16927257.v36.n36.2020.24 DOI: https://doi.org/10.24054/16927257.v36.n36.2020.24
  16. Pacheco-Sánchez, C. A., Quintero-Bayona, B. T., Guerrero-Prado, L. T., & Moreno-Mendoza, E. F. (2020). Innovación y tecnología en el tercer sector: paradigmas y desafíos. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, 1(33), 62-68. https://doi.org/10.24054/16927257.v33.n33.2019.86 DOI: https://doi.org/10.24054/16927257.v33.n33.2019.3323
  17. Peña-García, K. L., & García-Mendivelso, O. A. (2017). Diseño de un sistema de alertas tempranas para medición de caudales instantáneos en la cuenca alta y media del río Ila en el municipio de la Vega – Cundinamarca. (Trabajo de grado). Bogotá, Colombia: Universidad Libre. https://hdl.handle.net/10901/11172
  18. Rosado-Gómez, A. A., & Jaimes-Fernández, J. C. (2020). Revisión de la incorporación de la arquitectura orientada a servicios en las organizaciones. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, 1 (31), 77-88. https://doi.org/10.24054/16927257.v31.n31.2018.134 DOI: https://doi.org/10.24054/16927257.v31.n31.2018.2769
  19. Teixeira, R., & Balda, G. (2021). Feasibility study on operational use of neural networks in a flash flood early warning system. Revista Brasileña de Recursos Hídricos, 26. https://doi.org/10.1590/2318-0331.262120200152 DOI: https://doi.org/10.1590/2318-0331.262120200152
  20. Vannote, R. L., Wayne-Minshall, G., Cummins, K. W., Sedell, J. R., & Cushing, C. E. (1980). The river continuum concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 37, 130–137. DOI: https://doi.org/10.1139/f80-017
  21. Vargas, N. O., & Giraldo, M. V. (2018). Protocolo de Modelación Hidrológica e Hidráulica. Colombia: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales.
  22. Vargas, C., Montes, W., Castrejón, E., & Hinojosa, M. (2021). Machine Learning como Herramienta para Determinar la Variación de los Recursos Hídricos. Scientific Research Journal CIDI, 1 (1), 56–69. https://doi.org/10.53942/srjcidi.v1i1.46 DOI: https://doi.org/10.53942/srjcidi.v1i1.46
  23. Vargas-Zapata, M., Medina-Sierra, M., Galeano-Vasco, L. F., & Cerón-Muñoz, M. F. (2022). Algoritmos de aprendizaje de máquina para la predicción de propiedades fisicoquímicas del suelo mediante información espectral: una revisión sistemática. Revista de Investigación, Desarrollo e Innovación, 12 (1), 107-120. https://doi.org/10.19053/20278306.v12.n1.2022.14212 DOI: https://doi.org/10.19053/20278306.v12.n1.2022.14212

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