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科技筑牢防汛“安全堤”

信息来源:中国知识产权报     发布日期:2020-08-06   

  当前,我国正值“七下八上”防汛关键时期。今年汛期我国极端气候偏多,区域性暴雨洪涝重于常年,不过,洪涝灾害“魔高一尺”,科技防汛“道高一丈”。

  从气象和水情预报到防汛监测与预警;从入地给堤坝做“CT”的新技术、上天巡堤的无人机到大数据、人工智能等前沿技术……今年各地在防汛工作中,大量运用科技手段和专利技术,提高了防汛监测预警的精准度、抢险救灾的时效性,为人民群众高筑防汛“安全堤”。

  北斗预警“通风报信”

  今年入汛以来,我国南方省市多地连续遭遇多轮强降雨。由于连日暴雨、山洪侵袭,7月6日下午,湖南省常德市石门县发生了该县70年以来最大的一次山体滑坡。当地村民们眼看着滚滚泥石混着断树倾泻而下,半山腰上的几栋民房瞬间倒塌,所幸,没有一人伤亡。此前一周,浙江省绍兴市新昌县有过类似的历险。6月30日凌晨,该县官坑自然村发生山体大面积滑坡,裹挟着山石、树木的泥石流冲垮了29间房屋,同样无一村民伤亡。

  这不幸中的万幸都得益于“北斗卫星高精度地灾监测预警系统”(下称北斗系统)提前“通风报信”。汛情就是命令,生命重于泰山,在灾情面前与时间赛跑,及时预警是抢跑的关键。刚刚完成全球组网的北斗卫星凭借精度达到厘米级甚至毫米级水平的精确定位,可对山体、水库、河流的形变、位移等进行24小时实时监测,并通过变形值智能评估其安全状况,对可能的滑坡、沉降、裂缝、水库遇险、河流水位暴涨等险情进行预警,成为防汛关键期的“抗洪利器”。

  “充分利用科技手段,让人防、物防与技防三方面相结合,才能提升灾害应对能力,最大程度保障人民群众生命财产安全。”常德市水旱灾害防御事务中心主任王敦雷接受中国知识产权报记者采访时表示。他介绍,早在今年6月24日,石门县就接到监测系统发出地质灾害橙色预警,称雷家山地质灾害隐患点监测数据出现异常,经智能地质灾害风险预警评估模型分析,该处隐患点变形偏大,且近期有加速下滑的趋势,建议启动应急调查,安排受威胁居民临时撤离。随后,当地马上转移安置危险区村民,并安排人员24小时巡查值守。

  北斗系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。中国卫星导航定位协会相关负责人介绍,北斗卫星在广域增强服务、全球短报文服务、搜索救援服务等方面都形成了鲜明的特色,并在系统信号性能、系统传输和测距性能等方面实现了全球导航卫星系统技术的局部领先。截至2019年12月31日,中国卫星导航专利申请量累计突破7万件,保持全球第一位。

  近年来,北斗系统在全国防灾减灾救灾工作中发挥了越来越重要的作用。据了解,广西、云南、贵州、四川、甘肃、陕西等多地都针对地质灾害多发区域,部署了基于北斗系统的高精度地质灾害监测预警系统。此外,安徽等地还启用北斗卫星备用信道,当水文站自动测报系统主用信道出现异常导致水位信息传输中断时,北斗卫星备用信道可保障水情信息及时传输,为防汛关键期的水文信息可靠性提供坚实保障。

  上天入地护堤坝

  7月中旬,受强降雨和长江、鄱阳湖洪水顶托影响,江西省九江市永修县河湖水位暴涨,防汛形势严峻。永修县组织3000多人的巡查排险队伍,24小时无缝对接寻堤查险坚守堤坝。在一手握电筒、一手拿木棍的巡堤队伍中,一支带着神秘设备给堤坝“做CT”的小分队格外引人注目。队员们从一个箱子中拿出一卷卷黄色电缆,上面串着上百根钢钎似的金属电极。接着,他们将电极按网络打入堤坝土体内,再将电缆接头连接三台神秘的小箱子。

  “这套设备是学校自主研发的DSDT-1型双分布式三维电阻率成像系统,在防汛工作中大有用处。”作为东华理工大学组织的科技防汛专家团队成员之一,该校地球物理与测控技术学院院长邓居智教授在接受本报记者采访时介绍,电流在堤坝体内碰到不同地质体,将导致测量电场发生改变。当启动与电缆连接的主机,就可以自动采集堤坝内部电阻率的分布数据。根据测量结果,探测器便能“透视”堤体结构,快速判断堤坝是否存在空洞、裂缝、土层松散、管涌、渗流等隐患甚至险情。

  “整个过程,如同为堤坝进行了一次全方位的CT检查,能有效做到提前防范、提前预警,避免‘带病抗洪’。”邓居智介绍,这项新技术已提交多件专利申请,目前已被广泛运用于煤矿安全隐患检测、地下空洞探测、城市地下空间探测、垃圾填埋场渗漏探测及考古等领域。他认为,在防汛关键期,该技术能及时探测险情,但险情探测终究争分夺秒,时间很紧迫,如果在日常的堤坝维护中,就能利用该技术为“堤坝”做体检,及时发现“病灶”有针对性地维护,更能起到事半功倍的效果。

  千里之堤,溃于蚁穴。及时探测险情,才能防患于未然,因此堤坝安全成为抗洪抢险中关键的一环。除了利用新技术为堤坝做“CT”之外,无人机巡堤、智能检测等多种手段都运用到了防汛抗洪一线。湖南省水利厅相关负责人向本报记者介绍,有些县利用无人机巡堤,持续采集地面影像数据、洪水水位及水情信息,生成堤坝高精度三维模型,为堤坝安全监测和地面科技防汛提供重要依据,相比人力排查,高科技装备下的寻堤查险更为安全。

  新技术“智慧”防汛

  面对瞬息变化的汛情,来势汹汹的洪水,如今防汛一线的勇士们早已不是孤军作战,他们背后的新技术筑起一张张智慧信息网,支撑他们决策,一批批智能设备,助力他们迎战。

  在湖南的王敦雷可以随时通过“湘汛通”APP了解天气、雨情、汛情的变化,关注水库水位、出入库水量等实时与历史信息;江西的邓居智可以通过“防汛抢险”APP对渗水、滑坡、陷坑、崩岸等地的现场坐标进行采集,还可查阅圩堤的图纸、设计资料、周边水雨情、视频监控等实时信息;浙江的防汛专家可以利用“城市大脑”数字平台实现了对防汛数据实时动态监测和预警分析,同时利用“5G电信全球眼”实现对河道、水库等地水位的大范围、全天候观测,在节省人力的同时,为汛情预测和应急处置提供了支撑。

  除了实时监测外,依据大数据,建立数据模型,提前预警,科学决策更为考验灾害应对能力和水平。一位水利系统专家对记者表示,以天气预报为例,随时待命、24小时轮流值守对气象预报员们来说是常态。当前,他们更需要根据大气运动方程,依靠大量的计算,尽可能准确地预报未来天气。同样,对于汛情预测,也需要根据历史数据、实时数据,利用大数据手段,更为精准地研判汛情,从而合理调度、科学部署。

  在救援设备上,水陆两栖车、水上救援机器人、水上飞翼等新设备开始运用到防汛抗洪一线,实施高效的水上救援。武汉市应急管理局相关负责人介绍,水上救援机器人外形颇似一艘小艇,具有正反双向行驶、一键返航、定位精准等功能,可通过遥控在激流中快速到达落水者身旁。最远遥控距离超过800米,游速每秒6米以上,一次最多可营救4名落水者。今年5月底在新洲举水河举行的防汛抢险救灾综合演练中,水上救援机器人曾在2分钟内赶到落水者身旁,大大缩短了施救时间。

  洪水无情,人间有爱。目前,汛情仍在持续发展,各地防汛力量正手持“专利长缨”,用科学筑起安全之堤,用实干守护群众安全,在洪涝灾害的大考中,书写“人民至上,生命至上”的答卷。

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