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防洪救災中現代科學技術的應用

來源:233網校 2008年7月21日

  解放后,由于國家的統一和經濟實力的不斷增強,水利事業才取得迅速的發展,設立了七大流域管理機構,實施流域的統一規劃和治理。在五十年的時間內建設15米高以上大壩8400余座,修筑和加固江河堤防25萬公里,基本形成了完整的防洪工程體系。歷來以害海聞名的黃河安然無恙,全國各大江河基本能控制一般洪水,而且防洪標準在不斷提高。但由于水利工程建設的特點,如投資大,三峽大壩建設需1500億,一般在大江大河上筑壩投資總在數百億;工程量大,長江的堤防建設在解放后動用土方達10億立方米,每公里堤防加高1米,常需增加土方2~3萬立方米。因此,構筑堤、壩等防洪工程體系必須以就地取材、以土石為主,難以大量采用新材料。即使如此,也需要每年數百億元投資。由于十年動亂等原因,在相當長一段時間內水利工程建設投入嚴重不足,欠債太多,防洪標準比其它國家低很多,出現了經濟快速發展及防洪標準偏低的嚴重矛盾,也是近年來水災損失不斷增加的主要原因。但是,不能對此操之過急,也不能指望在很短時間內就形成我國高標準的防洪工程體系。要根據我國的經濟實力,不斷增加對水利的投入,并且要保持逐年穩定的投入,使大江大河的防洪標準逐漸提高。并且利用現代科學技術中的新成果,使其不斷溶入我國古老的防洪技術,創造出適合我國國情的現代防洪技術。目前在我國防洪工程中已逐漸廣泛應用的新興技術包括:

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  在防洪搶險中,洪水預報、水情及災情的迅速傳達是十分重要的環節。直到八十年代,大部分防洪信息還要靠電話、電報、對講機來傳達。通訊速度慢、可靠性差,服務范圍小,一遇汛期惡劣天氣,常造成通訊中斷。1975年8月河南板橋及石漫灘水庫出現險情時,由于電話中斷,不能及時向下游傳達,發生潰堤后造成8.4萬人死亡的慘劇。但隨著現代通訊技術的進步,光纜通訊、微波通訊、衛星通訊、移動通訊、流星追蹤通訊等廣泛在防洪中應用,保證了信息的及時傳遞。

  (二)水情預報技術。

  要準確預報水情,必須正確預報降雨。對降雨預報分為長期、中期、短期預報、實時預報。長期預報是跨年度預報,中期預報是跨月預報,短期預報一般是指近1~3天內的預報,實時預報是近1~2小時內的預報。目前全世界都還沒有解決長期預報問題,中期預報的可靠性也很差,短期預報的精度不斷提高,實時預報已有較好的精度。但是隨著雷達測雨、衛星云圖、全球氣象數值模型等新技術的應用,降雨預報的預見期逐漸加長,精度不斷提高。對1998年洪水的預報應當說是十分成功的。在5~6月份氣象和水利部門就發表了在長江流域可能發生1954年型大水的預報,防汛部門召開了全國防汛工作會議進行了緊急部署。由于在人力物力上有了充分的準備,保證了98全民防洪斗爭的勝利。

  雷達測雨在歐美及日本已廣泛應用,它可以精確地預報數小時后流域內降雨強度、分布、移動方向及移動速度等,是實時降雨預報的有力工具。

  利用衛星云圖通過對云層厚度、溫度等方面的分析,輔以其它氣象因素的判斷,可以較好地進行短期降雨預報。

  利用全球氣象數值模型,對全球水、汽輸移進行計算模擬,可以進行全球氣象形勢分析,再與歷史上類似年份的氣象形勢對比分析,可以進行中、長期降水預報。

  在雨情預報的基礎上,由于現代計算機技術的迅速發展,河道洪水演進,即洪水預報以及洪水災情預報技術都有很大提高。流域產匯流模型、水文學預報模型、水力學預報模型、人工神經網絡預報模型等都在不斷完善。針對黃河含砂量高,河床沖淤變化激烈的水沙預報模型也投入使用。江河洪水預報技術將日臻完善。

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  在防洪決策過程中,將會涉及大量水文、氣象、工程、社會經濟等方面的信息。目前已初步形成了與國家防汛抗旱總指揮部辦公室聯網的信息管理系統,由水利部信息中心負責信息管理。

  在信息管理中還廣泛地應用了地理信息系統、衛星定位系統、多媒體等新技術。在北京可以及時獲得全國各地的水情、災情及有關的各類信息。

 ?。ㄋ模┻b感監測技術

  在洪水發生時,對洪水的舉動、災情等實行大范圍的監測是十分必要的。而利用衛星遙感、機載遙感對災情進行實時監測已取得十分重要成果,已實現在多云天氣、夜間的成功監測。監測的畫面可從現場直接向北京傳送。不僅可準確判斷淹沒范圍,還可以判斷淹沒水深,以及淹沒農田的減產幅度等,水利部遙感中心已成功地對遼河、淮河、長江洪水進行了有效的監測。與地理信息系統相結合,還可以通過遙感技術準確地判斷洪水災害所造成的經濟損失及受災人口等。

 ?。ㄎ澹┓篮闆Q策技術

  集通訊、信息管理、洪水預報、災害監測、洪水優化調度等新興技術為一體的防洪決策支持系統已在各大流域內逐漸形成。黃河、長江、淮河等都已初具規模,目前國家防洪抗旱總指揮部正集中全國專家在制定全國防洪決策指揮系統的實施方案。防洪科學決策已指日可待。

 ?。┩茝V洪澇災害風險圖。

  利用數值模擬技術可以準確地預見各江河遭遇超標準洪水或工程失事情況下可能發生的洪澇災害,包括可能發生的淹沒范圍、水深、持續時間、洪水流速等。據此可推斷各地域遭遇洪澇災害的危險程度。以此為依據,可制定各地的土地開發利用規劃、確定防洪標準、洪水保險收費標準、堤防保護范圍等,對洪澇災害實行有效的風險管理。

  除上述在管理方面的軟科學技術進步之外,在防洪工程建設技術中也取得了較為明顯的進步。

  (一)筑壩技術

  已初步實現了機械化實行和科學管理。在混凝土重力壩建設中目前成功的發展了混凝土碾壓筑壩技術,加快了施工進度,節省了投資。在土石壩方面成功地應用了面板堆石壩技術和無紡布防滲土壩施工技術,都達到了國際先進水平。

  在建設超200米高大壩時,溢洪道下游的消能防沖技術我國已領先于世界水平。近年來在我國廣泛應用的寬尾墩消能為代表的收縮式消能工以及摻氣減蝕等技術屬我國首例。

  (二)堤壩防滲技術

  土堤內經常會發生裂縫、動物洞穴,成為堤防的隱患,在洪水期間導致管涌、潰堤等重大事故。在近年來我國成功地開發了堤防劈裂灌漿、打設連續混凝凝土防滲墻等方面取得多項技術成果。此外在防洪搶險中應用土工布、模袋混凝土等新材料防沖防滲也都在防洪中發揮了重要作用。

  但是相對于其它發達國家,相對于我國其它行業,在水利建設中的技術進步較落后。除已列舉的原因外,我國水利科研投資嚴重不足,國家級水利科研力量需要“找米下鍋”不能投入水利科研主戰場等現行科研體制都是制約水利科技發展的因素。我國目前6萬公里大江大河干堤的防洪標準只有10~20年一遇,要達到50~100年一遇還有相當的距離,任重道遠,還需要奮斗幾十年。

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