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走进重点实验室:预测预警精准化 这里有了“智慧大脑”

   2025-11-18 893
核心提示:内蒙古等地山洪灾害有潜在风险河南等地中小河流洪水灾害有中风险今年汛期应急管理部监测防火司定期发布全国山洪和中小河流洪水灾
 内蒙古等地山洪灾害有潜在风险

河南等地中小河流洪水灾害有中风险

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今年汛期

应急管理部监测防火司

定期发布

全国山洪和中小河流洪水

灾害风险研判报告

提醒相关重点地区加强针对性防范措施

这份报告是怎么来的?

一起来看!

这份报告是洪涝灾害风险预警与防控应急管理部重点实验室(以下简称实验室)长期不懈开展洪涝灾害预警预报与分析研判的结果。该实验室2021年经应急管理部评审通过,2022年正式挂牌组建,依托河海大学、应急管理部国家自然灾害防治研究院和国家气象中心建设。近年来,实验室以国家洪涝灾害防治重大应用需求为导向,围绕洪涝灾害形成机理与规律、洪涝灾害智能感知与识别、洪涝及其次生灾害综合模拟与预警、洪涝灾害风险防控与管理深入开展研究,为国家洪涝灾害防范应对提供了重要理论与技术支撑。

“智慧大脑”

助力预测预警精准化

走进河海大学牛首山科技园水科学研究院,一楼大厅里,巨大的电子显示屏占据了一整面墙。实验室主任、河海大学水科学研究院院长杨涛正和同事们紧盯屏幕上的水旱灾害模拟预警与智能分析系统,开展灾害监测、计算、分析等工作。

 

“这套系统具备水文气象数据存储处理、预报预警、预测分析和洪涝灾害模拟仿真与应急决策等功能,为我们精准开展突发汛情的预报预警、调度决策提供了重要技术支撑。”杨涛以今年第6号热带风暴“韦帕”为例:今年7月18日5时,系统根据台风路径预报数据,很快自动生成台风风暴潮预报结果和防汛形势研判等内容,人工微调后即形成一份沿海汛情预报简报,上报应急管理部。

水旱灾害模拟预警与智能分析系统是实验室自成立以来取得的一项重要成果。杨涛介绍,实验室团队利用观测、遥感、模拟、数字化等技术手段,建立了系统完善的全球水灾害数据集,包括气象、河流、湖泊、土壤、植被、地形、水利工程、社会经济等数据,便于跨尺度开展水灾害预测预报等工作。

“我们还研发了33个具有自主知识产权的水灾害专业模型,包括产汇流模型、洪水快速演进模型等,通过智慧化、系统化的水灾害算法模型库,提升洪涝灾害防御的精准性。”杨涛说。

海河“23·7”流域性特大洪水、2023年7月重庆万州区暴雨山洪、2024年7月湖南省洞庭湖团洲垸决堤突发事件……记者在水旱灾害模拟预警与智能分析系统中注意到,近年来我国代表性洪涝灾害防御案例均集成于系统之中。

“打一仗就要进一步。在复盘分析洪涝灾害过程中,我们分析洪水成因、理清洪水来源、总结灾害规律,可以进一步提高流域防洪与应急处置能力。”杨涛介绍,在海河“23·7”流域性特大洪水防控期间,实验室团队依托水旱灾害模拟预警与智能分析系统,灾前提前5天预报永定河、大清河编号洪水,提出水库、蓄滞洪区、排涝设施工程调度方案,减少人员转移462.3万人灾中实时研判分析雨水情,及时调整工程调度方案灾后全面参与河北省水利数字孪生“预报、预警、预演、预案”系统建设,提出保定、雄安等重点地区防洪排涝措施的优化建议,科学支撑了海河流域洪涝灾害防控治理工作。

硬核装备

推动应对处置更高效

“不仅帮我们查到是否有管涌,还能找到源头在哪里,对堤坝治理提供了十分重要的数据、信息支撑。”说起去年4月无人机巡堤查险智能装备助力北江大堤巡查的场景,广东省佛冈县龙山镇水利所所长黄耀文至今印象深刻。

2024年4月,广东省大部出现暴雨,导致北江等多条河流发生超警洪水,按照应急管理部安排部署,国家自然灾害防治研究院派出5个堤防险情技术巡查小组,携带4台“应急智巡AR10”无人机巡堤查险智能装备驰援现场,为广东北江大堤等做“体检”,精准排查出肉眼不易发现的管涌7处、渗漏5处

无人机巡堤查险智能装备是实验室研发的硬核装备,核心技术是实验室团队自主研发的无人机多传感器硬件平台和堤防险情智能识别算法。实验室成员孙洪泉介绍,无人机搭载高分辨率可见光和热红外相机、测绘级激光雷达传感器,结合先进的智能软件,可以精准排查出管涌、渗漏、塌陷等险情隐患点

“中小河流溃决导致洪水灾害风险较高,一直是防汛工作中的一大顽疾。目前主流的巡堤方式是人工巡检,存在效率低下、无法做到全天候和频繁大规模巡检等问题。”孙洪泉介绍,堤坝管涌点出现的初期征兆用肉眼很难察觉。

“如今,依托该套装备,1分钟能够完成300米堤防巡查,而且能够昼夜作业,让巡堤查险的质效上升一个台阶。”孙洪泉说。

据介绍,堤防险情隐患快速巡查空中成套技术装备入选应急管理部揭榜挂帅项目,在黑龙江、广东等省份的汛期应急响应中均发挥了实战作用。此外,实验室研发了大型土工袋与机械装袋关键技术设备解决了土工袋传统用法人工装袋效率低、体力消耗大、抗御水流效果差等不足,大幅提高了堤防应急抢险效率。

“目前,我们还在加快研发高机动性应急‘测—报—算—调’一体化雷达方舱车项目,着力弥补灾害现场应急监测、通信联络、预报预警、智能分析等方面的短板弱项,形成测报算调‘四位一体’的智能监测体系。”杨涛表示。

强强联合

开辟洪灾防治新空间

“河海大学、国家自然灾害防治研究院和国家气象中心三家单位共建实验室,能够推进学科交叉与专业融合,在洪涝灾害防治上实现‘1+1+1>3’的效果。”在杨涛看来,河海大学在洪涝灾害跨学科交叉研究上有优势,在洪水预报预警研究上有基础,国家自然灾害防治研究院和国家气象中心分别在减灾救灾技术装备研发和气象预报与灾害风险预警等方面有优势。实验室实现强强联合、资源整合,能够有效提高对自然灾害的防范和响应能力。

据介绍,实验室现有固定研究人员47人、流动成员10人。固定研究人员中,38人拥有高级职称。“我们创新实验室运行模式和管理机制,积极吸引国内外高水平团队和学者协同开展问题研究,打造解决我国洪涝灾害防治关键技术问题的源头和主要基地。”杨涛说。

记者了解到,以应用为目标,实验室所有成员紧盯洪涝灾害形成机理与规律、洪涝灾害智能感知与识别、洪涝灾害综合模拟与预警、洪涝灾害风险防控与管理4个方向,成立了4个研究团队,各有侧重开展理论研究与技术攻关。

基于微波信号的气象水文智慧网格技术研发、高灵敏度局地气象高分辨率微波探测装备的研制,克服了无资料、少资料地区降雨监测的难题;分钟级降水预报技术与七大流域精细化面雨量预报技术攻关,突破了无缝隙降水预报技术瓶颈;研发的水文—水动力学洪水演进模型,建立的洪水灾害精细模拟与淹没分析模型,克服了突发洪涝灾害快速模拟与及时准确预警的技术难题……近年来,实验室在洪涝灾害风险预警与防控关键环节和核心技术上实现一项又一项突破,有效提升了暴雨监测预报的时空分辨率,为长江、淮河、海河等河流洪水的早发现、早预警和科学调度提供了有力支撑。

“面向未来,我们将持续加强基础研究、新兴技术攻关和开放创新合作,强化气象、水利、通信、人工智能等多学科交叉研究,从理论、技术、装备和应用层面全方位推动国家应急管理事业发展,在应对重大自然灾害挑战中作出更大贡献。”杨涛表示。

 
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