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科技防汛:從治水到“智水”

2021-08-05
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  “1小時下了北京半年的雨”“1小時降雨量相當于倒下100多個西湖”……進入“七下八上”主汛期,河南鄭州等地遭遇特大暴雨,刷新了人們對于洪澇災(zāi)害的認知?!爸螄戎嗡?, 防洪減災(zāi)雖然是個古老的話題,但氣候變化、極端天氣仍在不斷帶來新問題。我國在防洪減災(zāi)方面積累了哪些成功經(jīng)驗,新時期“治水”出現(xiàn)哪些新變化?就這些問題,中國知識產(chǎn)權(quán)報記者專訪了中國水利水電科學研究院減災(zāi)中心(下稱減災(zāi)中心)洪水管理與影響評價研究部主任李娜。

  從控制洪水到洪水管理

  “河南省7·20暴雨洪澇形勢演變及災(zāi)害風險分析”“河南省新鄉(xiāng)市洪澇災(zāi)情遙感監(jiān)測”“河南省7月21日14時-23日2時中小流域洪水危險性分析”——7月20日、21日河南多地遭遇特大暴雨當日,減災(zāi)中心運用自主研發(fā)的技術(shù)開展遙感監(jiān)測,進行洪水計算與危險分析,形成了多份報告供政府部門決策參考。

  “這是我國洪水風險管理多年研究與實踐的成果之一。”李娜介紹,經(jīng)過70多年努力,我國已初步建成了較為有效的防洪減災(zāi)體系,在法律法規(guī)、防洪組織、防洪工程及監(jiān)測、調(diào)度、預(yù)報、防汛應(yīng)急保障以及洪水風險管理等方面都取得顯著成就。

  新中國成立后,我國就以治理大江大河為重點,以加強工程建設(shè)為主,興修水庫、防洪排澇工程,建設(shè)蓄洪區(qū),形成了一定的防御能力,目前我國防洪工程設(shè)計、施工、管理和建設(shè)均處于國際先進水平;同時在非工程措施方面,建成了集信息采集、傳輸、處理、存儲、服務(wù)為一體的預(yù)警預(yù)報服務(wù)系統(tǒng),先后出臺了相關(guān)法律法規(guī)、方案預(yù)案,防汛減災(zāi)工作逐步規(guī)范化。

  1998年長江、松花江大水后,我國“治水”思路開始從控制洪水向洪水管理轉(zhuǎn)變?!胺篮楣こ探ㄔO(shè)的主要目標是增強調(diào)控洪水的能力,洪水管理更加注重規(guī)范人的行為,實現(xiàn)人和洪水共處,包括禁止侵占河道,維持河道的行洪能力和生態(tài)環(huán)境功能等。”李娜介紹,從2013年起,水利部逐步開展一項基礎(chǔ)性工作,編制了全國約50萬平方公里重點地區(qū)的洪水風險圖,為推進風險管理提供了依據(jù)和支撐。

  正是在此背景下,減災(zāi)中心針對洪災(zāi)風險研究了洪水模擬與分析技術(shù)、洪水影響與損失評估技術(shù),自主研發(fā)了洪水風險分析軟件,實現(xiàn)了洪澇全過程耦合計算、洪水危險性特征分析及洪水風險識別和評估。

  從工程建設(shè)到“智慧流域”

  無論是防洪工程建設(shè)還是預(yù)警預(yù)報管理系統(tǒng),其中科技創(chuàng)新都發(fā)揮了重要支撐作用。目前,一大批擁有知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)在防洪減災(zāi)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

  以減災(zāi)中心為例,李娜介紹,減災(zāi)中心以洪水風險分析方法為核心,建立了相應(yīng)的數(shù)學模型,形成了完善的防洪減災(zāi)技術(shù)工具體系,建立了洪水預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)、防洪調(diào)度系統(tǒng)、防洪決策支撐系統(tǒng)、洪水分析系統(tǒng)、洪水風險分析系列軟件、洪水風險圖編制系統(tǒng)等,在全國范圍內(nèi)陸續(xù)得到推廣應(yīng)用。目前,減災(zāi)中心研發(fā)了多元下墊面信息無人機快速獲取新技術(shù)、河湖水系岸線天地一體化遙感監(jiān)測技術(shù)、山洪災(zāi)害氣象預(yù)警技術(shù)、基于精細洪澇模型的城市洪澇預(yù)警調(diào)度平臺等關(guān)鍵技術(shù),擁有20多件發(fā)明專利。

  隨著數(shù)字化、智能化技術(shù)的快速發(fā)展,今年水利部作出了“智慧流域”防洪體系建設(shè)的重要指示,將在“預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”方面進行探索,為更為科學化、精準化的決策提供支撐。

  “‘智慧流域’是未來科技治水的方向。”李娜介紹,“智慧流域”首先要將全流域的水情、地形、工程等各種因素在地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化,再利用水文學、水力學等數(shù)學模型,精準模擬洪水運動規(guī)律,預(yù)測洪水的影響,盡可能將損失降到最低。

  從緊急避險到居安思危

  今年,河南鄭州、新鄉(xiāng)、開封、周口、洛陽等地共有10個國家級氣象觀測站日雨量突破有氣象記錄以來歷史極值?!斑@種特大暴雨災(zāi)害,遠超現(xiàn)有防御能力。氣候變化帶來的影響,在不斷刷新人類對洪澇災(zāi)害的認知?!崩钅缺硎?。

  從全球看,極端天氣也愈發(fā)頻繁。6月下旬,美國西部和加拿大的罕見高溫帶來了難以撲滅的山火,暴雨引發(fā)的洪災(zāi)已在德國、比利時等歐洲國家造成人員傷亡。

  “應(yīng)對極端天氣帶來的影響,需要進一步提升應(yīng)急預(yù)案的科學化和精準化。既要做好常規(guī)的流域大洪水的防御工作,也要關(guān)注極端事件,比如超標準降雨的專門預(yù)案。”李娜介紹,去年水利部已經(jīng)要求所有大江大河和重要支流、有防洪任務(wù)的縣級以上城市都要編制超標準洪水的防御預(yù)案,做好超標準洪水的防御工作。面對多發(fā)的極端天氣事件,各城市也要居安思危,加強洪澇風險管理。

  “未來,防洪減災(zāi)要更加規(guī)范人的行為,同時要提升各行各業(yè)對洪澇災(zāi)害的認知能力,提升風險意識,運用先進技術(shù),以推動更有效的組織管理和措施。”李娜建議。