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信息技術在防汛抗旱工作的思考

來源:網絡|發布時間:2021-03-17|瀏覽次數:
<a href="/wangshangjingjia/7071.html">信息</a>技術在防汛抗旱工作的思考 摘要信息技術在我國防汛抗旱工作中廣泛應用。從城市洪澇、沿海防洪、臺風影響、山洪災害等4個方面闡述防汛抗旱指揮系統業務拓展需要進一步考慮的問題;從降雨監測、水位監測、流量監測、旱情監測、工情信息監測等5個方面論述了信息采集技術的進展;提出了防汛抗旱指揮系統中硬件環境和云計算建設、軟件平臺與開發體系中大數據的應用等;指出防汛抗旱指揮系統應根據我國水旱災害的新特點拓展其內涵。

關鍵詞:防洪抗旱;信息技術;指揮系統;水旱災害

信息技術的發展日新月異,在防汛抗旱工作中的應用也越來越廣泛。本文的幾點思考主要圍繞4個方面展開:第一,指揮系統業務的拓展問題;第二,信息采集技術進展;第三,硬件環境和云計算;第四,軟件平臺與開發體系。

1指揮系統業務的拓展

1.1城市洪澇

目前城市洪澇的問題越來越突出,在國家防汛抗旱指揮系統一期工程、二期工程的建設中,對城市洪澇問題,考慮的是遠遠不夠的。2012年北京“7.21”特大暴雨,一場城市暴雨引起的洪水致79人死亡,損失嚴重,在世界上產生了很大的影響,但對加快城市基礎設施建設和城市防洪工作的加強,起到了至關重要的作用,凈化工程www.schrjh.com,是一個里程碑性的事件,使得我國城市洪澇防治進入新的時期。2016年,城市洪澇問題突出,長江發生1998年以來最大的洪水,太湖發生歷史第二位洪水,城市局部洪澇嚴重,全國有192座城市受災。城市暴雨頻頻打破歷史極值,2012年北京“7.21”特大暴雨,房山最大的降雨量達到541mm,接近北京多年平均降雨量(580mm);浙江余姚2013年10月8日降雨量達到500mm,其中最大的張公嶺站達到809mm。近年,我國暴雨強度增加,而且城市暴雨的頻次也明顯增加。根據國家住房與城鄉建設部的統計,2008~2010年,全國有62%的城市發生了不同程度的洪澇,有137個城市洪澇災害超過3次。建議:①城市暴雨呈增多增強趨勢,逢大雨必澇已成中國城市的通病。城市洪澇防治應該納入國家防汛抗旱指揮系統工程,統一調度決策和管理。②城市防洪重點工作包括城市防洪除澇工程建設,以及洪澇信息監測、預警、工程調度和應急管理。③城市防洪應該與流域防洪綜合考慮(防洪、除澇、排水3個防治標準要統籌考慮),應該與城市供水、城市水環境統籌考慮。

1.2沿海防洪

目前,沿海的防洪形勢越來越嚴峻,我國防汛指揮系統中對沿海的防洪形勢考慮的仍不夠。2017年3月22日,國家剛剛發布的《2016年中國海平面公報》指出[1],中國海平面總體呈現波動性上升趨勢。2016年,中國沿海海平面比常年平均高82mm,比2015年高38mm,是1980年以來的最高位。中國沿海近5年的海平面均處于30多年來的高位。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布的第五次評估報告指出,全球過去50年海平面的上升速率是2.6mm/a[2]。1980~2016年,中國沿海海平面上升的速率為3.2mm/a,遠遠高于同期全球平均水平。《2016年中國海平面公報》指出,2016年上海的沿海平面波動較大,比常年高出102mm,預計未來30年,上海沿海的海平面將上升65~150mm,上海現在1000年一遇的風暴潮標準明顯偏低,防護和抗御風暴潮的能力也將明顯下降。

1.3臺風

近年來,在西太平洋生成的臺風雖然沒有增加的趨勢,但影響或登陸我國沿海的強臺風和超強臺風數量明顯增多,臺風帶來的降雨也明顯增多,因此,沿海的防洪問題也應該重視臺風的影響,在我國的防汛指揮系統中要對沿海的防洪減災給予高度重視。建議:①工程措施方面,全面普查復核沿海海堤防洪防風暴潮標準,科學編制全國海堤建設規劃,全面提升海堤防洪標準。②非工程措施方面,建立臺風預警預報系統,及時監視和預警臺風移動路徑、影響范圍、風力及降水強度等;建立風暴潮模擬分析系統,凈化工程www.schrjh.com,及時監視和預測風暴潮增水過程。③加強研究海平面上升規律和風險管理,提出適應性對策。

1.4山洪災害

山洪地質災害目前是我國因洪災造成人員死亡的主要災種。我國有山洪地質災害防治任務的山丘區面積約487萬km2,約占國土面積50.7%,防治區內約有人口5.7億人。因此,應將現有的各類監測站網、預警信息和管理作為一個統一的系統納入防汛抗旱指揮系統工程;應加強山洪地質災害形成機理研究,提高災害預警的可靠性。

2信息采集技術進展

2.1降雨監測

針對降雨的監測,目前有3種形式。(1)大多雨量站仍采用翻斗式自記雨量計作為地面雨量監測的主要手段和儀器,但是點雨量受地形和周圍環境的影響,其代表性受到限制。(2)雷達監測降雨在指揮系統中已初步應用,具有時效性強、信息豐富等特點。但是天氣雷達反演需要大量的地面監測信息去標定,存在受地形雜波的影響問題,一旦受到建筑、山體的影響,信息是不準確的。(3)遙感監測降雨,研究基礎薄弱,受云的類型和特性的影響顯著,需要看到云的內部結構,并對能否產生降雨的動力條件等進行分析,監測精度較差。因此,潔凈室www.hrjhgs.com,要重視多元數據的監測和綜合分析,應用地面雨量站、降雨雷達站和衛星遙感信息進行數據同化,綜合利用卡爾曼濾波校準、最優插值、變分校準和統計權重集成等方法,分析計算面平均雨量,以提高預報精度。

2.2水位監測

(1)浮子式自記水位計具有精度高、干擾小等優點,是水位監測的主要方式,但建設費用高、受地形條件限制。(2)非接觸式超聲波水位計在一些中小河流有較多的應用,但其監測精度受到大氣等環境條件的影響,特別是濕度的影響比較明顯。(3)壓力式水位計、氣泡水位計、雷達水位計等先進水位測量儀器,改變了水位測量方式,提高了水位測量精度,節省水位井建設成本。因此,在水位監測中,要追求監測精度,要因地制宜,不能一概而論;要綜合考慮,采取適合的監測方式。

2.3流量監測

(1)傳統纜道測流(半自動式或自動式)是流量監測最主要的一種手段,測量精度與監測垂線與監測點數量有關,測量耗時長。(2)應用聲學流速流量(ADCP)測量設備、雷達波流速儀等新型儀器,可實現流量在線自動監測,具有測量速度快、精度高等優點,但儀器設備多為進口,費用高。

2.4旱情監測

(1)應用土壤水分傳感器監測土壤含水量是常用的點墑情監測方法,但監測范圍小,數據代表性差。(2)衛星遙感技術進行大范圍土壤墑情監測時效性快、監測內容豐富,包括流域土壤含水量、蒸發、作物缺水程度等,目前應用越來越多。但遙感監測也帶來了一個問題,傳統的遙感監測遇到云就看不到下面的情況,故受時段限制。因此,適量的墑情監測站點、衛星遙感墑情反演、基于降雨量和水量平衡的流域水文模型,綜合分析流域的墑情是非常必要的。旱情綜合分析系統應考慮大量的氣象信息,綜合降雨利用模型,分析計算降雨的蒸散發量,并考慮各個墑情站點的監測數據,綜合分析大范圍的旱情信息。

2.5工情信息監測

(1)高密度電法大壩堤防內部缺陷探測:探測深度較大,受外界信號干擾較小,圖像直觀,可現場快速確定隱患的性質和部位,起到應急探測的目的,但分辨率較低。(2)探地雷達法堤防內部缺陷探測:具有分辨率較高、探測速度快的特點,并且可更換天線探頭,適應不同的探測目標,但存在圖像不直觀、解讀要求高,非屏蔽天線受外界電磁信號干擾較大的缺點。

2.6信息傳輸技術

信息傳輸技術從傳統的微波、短波、超短波專用通信系統與公用電話通信系統相結合,向通用分組無線通信系統(GPRS)、衛星等方面快速發展,重要站點要求兩種通信信道互為備份模式,提高了信息傳輸的可靠性。

3硬件環境和云計算

云計算有很多的解釋,現階段廣泛接受的是NIST(美國國家標準和技術研究院)給出的定義,認為云計算是一種資源利用模式,這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問,進入可配置的計算資源共享池(資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務),這些資源能夠被快速提供,只需投入很少的管理工作,或與服務供應商進行很少的交互,用戶按資源使用量付費[3]。云計算強調的是全系統所有資源的優化配置和應用,通過網絡實現資源共享。云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡、熱備份冗余等傳統計算機和網絡技術發展的高度融合。回看我國防汛抗旱指揮系統一期工程的建設任務,有水情分中心、工情分中心,每個分中心都有服務器,都有數據庫管理系統、業務系統,好多地方的技術水平達不到標準,甚至不會應用。應該集中到水利云平臺,盡快建設強大的水利云。

4軟件平臺與開發體系

我國防汛抗旱指揮系統一期工程提出“兩臺一庫”的技術體系結構,實現業務應用系統的標準統一、資源共享和業務協同。當時技術是先進的,是指揮系統工程的重要創新點。筆者認為“兩臺一庫”的架構仍然是有效的,但是要在這“兩臺一庫”的每一個部分運用新的技術,不僅僅是一個“互聯網+”的概念。系統結構應該是在“兩臺一庫”的總框架下,加上新的軟件技術;數據庫方面,圍繞數據的統一更新、數據的唯一性,建設集中式的數據庫。在國家防汛抗旱指揮系統的業務系統開發建設中,水文氣象、歷史大洪水和旱情災情等長系列的資料對于洪水預報預警、旱情評估與發展趨勢分析、洪水調度決策分析、災情評估等非常重要,新的業務系統的開發和建設,要應用大數據的分析技術。這里談一點關于大數據的粗淺認識。(1)大數據是指無法用現有的軟件工具提取、存儲、搜索、共享、分析和處理的海量的、復雜的數據集合。(2)大數據的特征:①數據體量巨大;②數據類型繁多,包括機構化和非機構化的;③價值密度低,海量信息中有價值的信息可能很少,信息提純非常重要;④處理速度快。(3)大數據應用:海量數據源建設、實時信息監測與數據實時更新、所有相關信息的綜合分析計算、推理歸納及知識提取。水文預報是一個很典型的大數據的應用,現在做水文預報,不是計算機算出多少就是多少,要考慮降雨分布、考慮低水情況、考慮下游的頂托、考慮歷史上發生的種種情況等。

5結語

(1)我國防汛抗旱指揮系統工程由四大系統組成,涵蓋了信息資源、信息傳輸、信息處理與管理、信息應用與服務的全過程,實際上是信息系統工程,是水利信息化的龍頭工程,該工程的實施,促進了水利信息化的快速發展,為水利信息化提供重要的基礎設施和技術引領。(2)防汛抗旱指揮系統總體設計原則是先進實用的,一期工程的技術體系和方案是當時主流的信息技術,也是先進實用的。(3)近些年,信息技術快速發展,信息傳輸、網絡、軟件開發和信息服務等方面的技術有了很大的發展,防汛抗旱指揮系統工程的技術體系需要做必要的調整,未來的系統建設和升級改造中應盡可能應用最新和成熟的信息技術,但總體技術架構仍是適用的。(4)防汛抗旱指揮系統工程應該根據我國水旱災害的新特點,拓展其內涵,將城市洪澇防治、山洪地質災害監測預警、沿海地區防洪防風暴潮應對措施等納入防汛抗旱指揮系統的重要內容。

參考文獻

[1]國家海洋局.2016年中國海平面公報[EB/OL].(2017-03-22).

[2]IPCC.ClimateChange2014:SynthesisReport[M].Cambridge:Cam-bridgeUniversityPress,2014.

[3]周洪波.云計算:技術、應用、標準和商業模式[M].北京:電子工業出版社,2011.

作者:張建云 單位:南京水利科學研究院 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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