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（生物學博士）

監(jiān)制：中國科普博覽

近日，雨季頻繁、洪澇災害頻發(fā)，每一場洪水都是對人類社會的嚴峻考驗，科技的力量正以前所未有的方式彰顯其重要性。從精準的氣象預測到高效的搶險救援，從智能的監(jiān)測預警到快速的應急響應，一系列先進的科技設備正成為我國抗洪防汛的堅實后盾。讓我們一起走進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）

精準的氣象預測

在洪災來臨之前，精準的氣象預測是防災減災的第一道防線。近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的氣象預測能力實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。通過衛(wèi)星云圖、雷達監(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)、降水分布等關鍵信息，為氣象預報提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

同時，超級計算機通過復雜的數(shù)學模型和算法，對海量氣象數(shù)據(jù)進行處理和分析，預測未來幾天甚至數(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依據(jù)。

衛(wèi)星云圖

（圖片來源：veer圖庫）

近期，來自中國科學院的研究團隊基于人工智能相關知識提出了一種徑流洪水預測模型（ED-DLSTM）進行洪水災害前預測。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)進行模型訓練，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)流域的徑流預測問題。

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

ED-DLSTM模型預測效果概念圖

（圖片來源：參考文獻1）

洪災情況實時監(jiān)測

當洪水來襲時，實時監(jiān)測成為掌握災情、指導救援的重要手段。無人機作為其中的佼佼者，憑借其靈活、高效、安全的特點，在洪水監(jiān)測、災情偵察、物資投送等方面發(fā)揮了重要作用。

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

無人機設備

（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、河流等關鍵區(qū)域安裝傳感器網(wǎng)絡來實時采集水位、降雨量等關鍵數(shù)據(jù)，并通過無線通信技術(shù)實時傳輸至云平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。同時，硬件監(jiān)測設備不斷涌現(xiàn)。水位計、雨量計、流速儀等廣泛用于實時測量水位高低、記錄降雨量的變化情況及水流速度等。

水位計

（圖片來源：veer圖庫）

應急通信與救援裝備

在洪災發(fā)生時，通訊中斷往往是救援工作面臨的一大難題。為此，一系列應急通訊設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原理研制出在洪水發(fā)生時可以使用的手持擴音器。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，最終使鳴輪高速運轉(zhuǎn)提供有效的警報聲，聲音傳播距離能達到上千米，能有效地加快救援速度，提高救援效率。同時，對講機、衛(wèi)星電話等無線通信設備能夠在洪水導致的通信中斷情況下，保持救援隊伍之間的通訊聯(lián)系，確保指令的準確傳達和信息的及時反饋。

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，以及無人機投送的食品、藥品等應急物資，為災區(qū)群眾提供了及時有效的幫助。

洪水救援

（圖片來源：veer圖庫）

智能搜救與排水設備

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

此外，我國科學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行排水作業(yè)，每小時抽排水量可達上千立方米，可以有效降低災區(qū)水位，為救援工作創(chuàng)造有利條件。

動力舟橋在洪水發(fā)生時也起到了關鍵的作用。它是一種有動力的應急浮船，由河中舟及岸邊舟組裝拼接而成，可快速架設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用和不斷創(chuàng)新為我國的抗洪防汛工作提供了強有力的支撐。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擔和風險。在未來，隨著科技的不斷發(fā)展和進步，相信我國的抗洪防汛能力將會更加強大和完善，為人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供更加堅實的保障！

參考文獻：

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)在鄱陽湖洪澇災害監(jiān)測中的應用[J].衛(wèi)星應用, 2021, 000(008):51-55.

3.張偉華,黃風光.無人機技術(shù)在衛(wèi)河洪水防御中的應用及發(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用[J].黑龍江科技信息, 2016(14):1.