防汛抗洪，這些高科技“神器”超給力!

出品：科普中國

作者：石霧遙（生物學(xué)博士）

監(jiān)制：中國科普博覽

近日，雨季頻繁、洪澇災(zāi)害頻發(fā)，每一場洪水都是對人類社會的嚴(yán)峻考驗(yàn)，科技的力量正以前所未有的方式彰顯其重要性。從精準(zhǔn)的氣象預(yù)測到高效的搶險救援，從智能的監(jiān)測預(yù)警到快速的應(yīng)急響應(yīng)，一系列先進(jìn)的科技設(shè)備正成為我國抗洪防汛的堅(jiān)實(shí)后盾。讓我們一起走進(jìn)這些科技新利器的世界，了解它們是如何在抗洪防汛中發(fā)揮重要作用的。

洪水

（圖片來源：veer圖庫）

精準(zhǔn)的氣象預(yù)測

在洪災(zāi)來臨之前，精準(zhǔn)的氣象預(yù)測是防災(zāi)減災(zāi)的第一道防線。近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的氣象預(yù)測能力實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。通過衛(wèi)星云圖、雷達(dá)監(jiān)測、數(shù)值模擬等多種手段，氣象部門能夠?qū)崟r捕捉云層動態(tài)、降水分布等關(guān)鍵信息，為氣象預(yù)報(bào)提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

同時，超級計(jì)算機(jī)通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和算法，對海量氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，預(yù)測未來幾天甚至數(shù)周的降雨趨勢和洪水發(fā)生概率，為防汛決策提供了科學(xué)依據(jù)。

衛(wèi)星云圖

（圖片來源：veer圖庫）

近期，來自中國科學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)基于人工智能相關(guān)知識提出了一種徑流洪水預(yù)測模型（ED-DLSTM）進(jìn)行洪水災(zāi)害前預(yù)測。該模型通過編碼流域靜態(tài)屬性和氣象驅(qū)動，利用來自美國、英國、加拿大等全球各地超過2000個水文站的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，最終得到從動態(tài)時間序列到區(qū)域靜態(tài)屬性下觀測流量的映射關(guān)系，旨在解決全球范圍內(nèi)有監(jiān)測數(shù)據(jù)流域和無監(jiān)測數(shù)據(jù)流域的徑流預(yù)測問題。

研究團(tuán)隊(duì)最終對ED-DLSTM模型預(yù)測效果進(jìn)行了評估。結(jié)果顯示，在多個地區(qū)的流域中，ED-DLSTM模型的預(yù)測精度較高，證明了該模型在水徑流及洪水預(yù)測方面的巨大潛力，對降低洪水災(zāi)害風(fēng)險至關(guān)重要。

ED-DLSTM模型預(yù)測效果概念圖

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

洪災(zāi)情況實(shí)時監(jiān)測

當(dāng)洪水來襲時，實(shí)時監(jiān)測成為掌握災(zāi)情、指導(dǎo)救援的重要手段。無人機(jī)作為其中的佼佼者，憑借其靈活、高效、安全的特點(diǎn)，在洪水監(jiān)測、災(zāi)情偵察、物資投送等方面發(fā)揮了重要作用。

在渾濁的洪水中，無人機(jī)可以清晰地拍攝到下方的地形地貌，實(shí)時傳輸給后方指揮中心，幫助工作人員了解災(zāi)區(qū)情況。同時，無人機(jī)還可以搭載各種傳感器和設(shè)備，對水質(zhì)、流速等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，為科學(xué)決策提供依據(jù)。

無人機(jī)設(shè)備

（圖片來源：veer圖庫）

此外，利用多平臺、多遙感器的遙感技術(shù)可以從空間上實(shí)現(xiàn)對洪水的動態(tài)、宏觀監(jiān)測。遙感技術(shù)不僅能夠有效地監(jiān)測洪水淹沒范圍及淹沒區(qū)的土地利用狀況、重要工程的破壞等，還可以分析洪水淹沒用時及水深。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，也能在水庫、河流等關(guān)鍵區(qū)域安裝傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)時采集水位、降雨量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過無線通信技術(shù)實(shí)時傳輸至云平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。同時，硬件監(jiān)測設(shè)備不斷涌現(xiàn)。水位計(jì)、雨量計(jì)、流速儀等廣泛用于實(shí)時測量水位高低、記錄降雨量的變化情況及水流速度等。

水位計(jì)

（圖片來源：veer圖庫）

應(yīng)急通信與救援裝備

在洪災(zāi)發(fā)生時，通訊中斷往往是救援工作面臨的一大難題。為此，一系列應(yīng)急通訊設(shè)備確保人們在極端條件下也能保持通訊暢通。研究者基于電磁感應(yīng)原理研制出在洪水發(fā)生時可以使用的手持?jǐn)U音器。通過聲音采集、信號放大和音頻輸出等部分在搶險救援中起到了快速傳遞指令的作用。

此外，研究者研制出在洪水發(fā)生無電源情況下可以使用的手搖報(bào)警器。通過人工轉(zhuǎn)動搖柄，經(jīng)齒輪箱的傳動逐級加速，最終使鳴輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)提供有效的警報(bào)聲，聲音傳播距離能達(dá)到上千米，能有效地加快救援速度，提高救援效率。同時，對講機(jī)、衛(wèi)星電話等無線通信設(shè)備能夠在洪水導(dǎo)致的通信中斷情況下，保持救援隊(duì)伍之間的通訊聯(lián)系，確保指令的準(zhǔn)確傳達(dá)和信息的及時反饋。

各種救援裝備也迅速投入使用，如沖鋒舟、橡皮艇等水上救援工具，以及無人機(jī)投送的食品、藥品等應(yīng)急物資，為災(zāi)區(qū)群眾提供了及時有效的幫助。

洪水救援

（圖片來源：veer圖庫）

智能搜救與排水設(shè)備

在救援階段，智能搜救設(shè)備和排水設(shè)備成為抗洪搶險的重要力量。智能搜救機(jī)器人能夠進(jìn)入危險區(qū)域，搜尋被困人員并傳輸實(shí)時畫面，為救援人員提供精確指引。

此外，我國科學(xué)家成功研制出龍吸水排水車。該車由母車與子車構(gòu)成，子車可以通過遙控操縱自動吸水外排，人員無需下水即可進(jìn)行排水作業(yè)，每小時抽排水量可達(dá)上千立方米，可以有效降低災(zāi)區(qū)水位，為救援工作創(chuàng)造有利條件。

動力舟橋在洪水發(fā)生時也起到了關(guān)鍵的作用。它是一種有動力的應(yīng)急浮船，由河中舟及岸邊舟組裝拼接而成，可快速架設(shè)成各種形式的浮式結(jié)構(gòu)，能抵抗較大流速的水流沖擊，有效解決了涉水搶險難題，確保救援人員和物資的快速通行。

水下機(jī)器人

（圖片來源：veer圖庫）

排水管

（圖片來源：veer圖庫）

結(jié)語

科技新利器的廣泛應(yīng)用和不斷創(chuàng)新為我國的抗洪防汛工作提供了強(qiáng)有力的支撐。它們不僅提高了防洪搶險的效率和效果，也減輕了搶險人員的負(fù)擔(dān)和風(fēng)險。在未來，隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，相信我國的抗洪防汛能力將會更加強(qiáng)大和完善，為人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更加堅(jiān)實(shí)的保障！

參考文獻(xiàn)：

1.Binlan Zhang, Chaojun Ouyang, Peng Cui, Qingsong Xu, Dongpo Wang, Fei Zhang, Zhong Li, Linfeng Fan, Marco Lovati, Yanling Liu, Qianqian Zhang, Deep learning for cross-region streamflow and flood forecasting at a global scale, The Innovation, Volume 5, Issue 3, 2024, 100617.

2.呂素娜,薛思涵,謝婷,等.哨兵一號SAR數(shù)據(jù)在鄱陽湖洪澇災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用[J].衛(wèi)星應(yīng)用, 2021, 000(008):51-55.

3.張偉華,黃風(fēng)光.無人機(jī)技術(shù)在衛(wèi)河洪水防御中的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].海河水利, 2022(S01):94-97.

4.羅輝.淺談高科技手段在我國防汛工作中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息, 2016(14):1.