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科技在防災救災中的力量有多大?

四川日報    2019年07月25日

  四川是全國自然災害最嚴重最頻繁的省份之一。做好防災救災工作,事關人民群眾生命財產(chǎn)安全,事關全省經(jīng)濟社會發(fā)展大局。當前正值主汛期,各地嚴陣以待,應對可能發(fā)生的各種自然災害。在繼續(xù)強調(diào)“人”在防災救災中重要作用的同時,專家建議四川立足科研等方面的優(yōu)勢和現(xiàn)實條件,更好發(fā)揮科學技術在防災救災中的作用,彌補“人”的短板和弱項,全面提升防災救災水平。本期《問計高質(zhì)量發(fā)展》邀請分別來自水利、地質(zhì)和氣象領域的三位權威專家,共同探討科技在防災救災中的作用。

專家名單

黃 爾

四川大學水力學與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室河流研究所所長

許 強

成都理工大學地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室常務副主任

李國平

中國科學院大氣物理研究所博士生導師

□川報記者 張雨 劉志杰 王付永

為什么需要科技力量?

  ◎有沒有使用高科技手段,不僅關系防災救災效率和效果,也關系到群眾的防災信心和對政府相關工作的評價

  ◎一到汛期,各級政府相關工作人員壓力很大,重視科技力量可以說是“被逼的”,科技可以把人解放出來

  ◎新技術研發(fā)分輕重緩急,比如,地災防范技術首先要瞄準兩個問題——“隱患點在哪里?”“什么時候可能發(fā)生?”

  記者每到汛期,全國各地的防災救災“神器”都要刷屏。

  黃爾:各地使用防災救災“神器”,體現(xiàn)了科技的不斷進步。就防汛而言,近年出現(xiàn)不少新技術,有的可以提高效率,比如用計算機模型進行洪水預報,比傳統(tǒng)手工計算方便快捷,而且更為精準;長江中下游等地區(qū)使用過的裝配式防洪墻,比堆沙包快十倍。有的可以減少風險,比如水上救援機器人的使用,減少了救援人員的風險。有的偏重用于決策參考、后期分析等,比如洪水淹沒過程的三維動態(tài)演示,可以根據(jù)模型預測,形象展現(xiàn)山洪暴發(fā)時的洪水走向,為計算洪災損失、劃分洪災等級提供準確、可靠的災情指標。

  具體來講,新技術主要涉及兩方面:一是防汛搶險方面的新技術,比如,用于防汛應急監(jiān)測的無人機,可以快速搭建的充氣式防洪堤,可拆卸式防洪金屬擋板,用于水下搜尋的多波束及聲吶系統(tǒng)等。二是防汛信息化建設方面的新技術,比如,用于檢測河道水情的雷達測流、表面影像測流等技術,用于傳輸防汛信息的專用網(wǎng)、無線網(wǎng)、短波及衛(wèi)星通信技術,還有用于應急培訓與演練的虛擬現(xiàn)實技術等。

  李國平:從氣象來講,新技術主要包括,以自動氣象站、新一代雷達和衛(wèi)星、無人機為代表的稠密、智能感知的“天空地一體化”立體監(jiān)測網(wǎng)絡技術;以人工智能、云計算、超算為代表的無縫隙、全覆蓋、智能化、精細化網(wǎng)格數(shù)值預報技術;以互聯(lián)網(wǎng)、5G通信、大數(shù)據(jù)、新媒體、機器人為代表的高效預警、定量模型評估與智慧氣象服務技術。

  記者近年防災救災新技術發(fā)展為何如此迅速?

黃爾:除了科技本身的進步外,更重要的是需求倒逼。隨著經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加快,一旦發(fā)生災害,損失會更重??萍寄茏屛覀儗暮Φ念A測更加精準,處置更加高效,大大降低災害損失,對各類防災救災“神器”的需求因此特別旺盛。另外,隨著“神器”在互聯(lián)網(wǎng)上的傳播,輿論也在倒逼各地各部門提高防災救災的科技含量。從某種意義上講,防災救災中,有沒有使用高科技手段,不僅事關效率和效果,也關系到群眾的信心和對政府工作的評價。

  許強:重視科技力量也可以說是“被逼的”。進入主汛期,各級政府和相關管理部門尤其是基層群測群防人員的壓力很大,24小時不敢關手機,神經(jīng)全都繃緊了,這種情況下,很容易因為疲憊心態(tài)而造成效率不高,甚至疏忽大意引發(fā)一些嚴重問題??萍伎梢园讶私夥懦鰜?。

  記者:需求多,科研是否要分輕重緩解?許強:是的。我國自上世紀九十年代起,便開展了針對地質(zhì)災害隱患的“拉網(wǎng)式、地毯式”排查,已查明隱患點近30萬處。但是調(diào)查發(fā)現(xiàn),近年來我國發(fā)生的災難性地質(zhì)災害事件中,有近70%并不在已查明的隱患點范圍內(nèi)。因此,就地質(zhì)災害防范而言,科技首先要解決兩個問題——“隱患點在哪里?”“什么時候可能發(fā)生?”。近年來,一些新技術的出現(xiàn)為地質(zhì)災害隱患早期識別和監(jiān)測預警提供了條件。

  例如,在災害隱患早期識別方面,搭載于衛(wèi)星的合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)具有大范圍持續(xù)跟蹤觀測地面微小形變的能力,而機載激光雷達(LiDAR)不僅能夠提供厘米甚至毫米級分辨率的地形影像,更能通過多次回波技術“穿透”植被,通過濾波算法有效去除地表植被,獲取真實的地面高程信息,清楚地識別和發(fā)現(xiàn)歷史上已發(fā)生過的古老滑坡、崩塌和泥石流災害,以及地震過程中的震裂山體、地表變形裂縫等山體“損傷”。此外,利用無人機三維攝影測量,容易發(fā)現(xiàn)正在或已經(jīng)出現(xiàn)明顯變形的區(qū)域。這些新技術的出現(xiàn),既節(jié)約了人力物力等成本、提高了效率,又最大限度減少了人工調(diào)查可能出現(xiàn)的“盲區(qū)”和漏判。

科技力量有何局限?

  ◎水是流動的,降雨不會限定在某個管轄范圍內(nèi),目前防災救災新技術的信息流通度有待提升

  ◎借助科技的同時,不能放棄人的主觀判斷,要把個人的思維、知識和科技帶來的情報、信息有機結合起來

  ◎要從“控制洪水”轉(zhuǎn)向“洪水風險管理”,城市規(guī)劃時可以考慮將廣場等風險低、損失相對小的地區(qū)作為“滯洪區(qū)”

  記者:從實踐看,防災救災新技術運用遇到了什么問題?

  黃爾:總體而言,我省防汛技術是比較完備的,但信息流通度有待提升。水是流動的,降雨不會限定在某個管轄范圍內(nèi)。目前的防汛系統(tǒng)是通過不同建設項目,在不同時間內(nèi)建成的,技術標準不統(tǒng)一,“信息孤島”及“業(yè)務孤島”問題突出,影響了工作效率。具體而言,一方面,因為不同軟件開發(fā)系統(tǒng)的標準不一致,工作需要來回切換不同軟件,影響效率;另一方面,江河的降雨數(shù)據(jù)與城市內(nèi)澇等相關數(shù)據(jù)和監(jiān)測,是不同部門負責,比如在水利部門做模型預警的時候,只能看到河流數(shù)據(jù),看不到城市等其他地區(qū)的情況。海南在這方面做得不錯,各部門各行業(yè)的信息,全部打通共享,道路的信息、下水道的視頻、河流的視頻都能看到。四川需要進一步做好系統(tǒng)頂層設計,統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準,更好實現(xiàn)信息高度共享、決策科學智能。

  許強:跨部門的信息共享問題更棘手。在西部山區(qū)的同一區(qū)域,往往同時存在地震、滑坡、崩塌、山洪、泥石流、暴雨、冰崩、雪崩、山火等多種自然災害,這些災害具有一定的關聯(lián)性,都需監(jiān)測一些相同的背景參數(shù)。同一技術手段可監(jiān)測不同類型災害。如用InSAR和光學遙感就可同時監(jiān)測斷層活動、滑坡崩塌區(qū)的變形、冰川的移動等;地震臺網(wǎng)可以監(jiān)測與預警地震,監(jiān)測和速報大型地質(zhì)災害和冰崩雪崩。并且,同一區(qū)域各災種監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸設備、網(wǎng)絡以及預警系統(tǒng)更是可以共享共用。建立各部門協(xié)同共建共享機制,既大幅降低監(jiān)測預警費用,又可全面提升自然災害綜合監(jiān)測預警的能力。

  記者:新技術本身有無適應性的問題?

許強:也有。比如之前提到的InSAR、LiDAR和無人機三維攝影測量“三查”體系,受衛(wèi)星數(shù)量、重訪周期、航空飛行條件等多種因素影響,再加上地質(zhì)災害具有很強的隱蔽性、突發(fā)性、隨機性、動態(tài)性等特征,“三查”對地災隱患依然有遺漏。目前在地災監(jiān)測預警方面,還出現(xiàn)了一些新技術新設備。如監(jiān)測山體變形、力、水文、氣象、地聲、震動等的各種傳感器,利用它們可實現(xiàn)對孕災背景和成災過程相關信息的現(xiàn)場實時自動采集;又如,移動通信和北斗等,可以實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程無線傳輸……但這些新技術新設備,也存在一些問題。一是現(xiàn)場監(jiān)測儀器設備和維護成本較高,全面推廣應用還存在困難;二是對預警的研究還很薄弱。不同災害的閾值并不一樣,甚至差別很大,這就導致了“閾值預警法”的預警準確率很低,容易誤報和漏報。

  自然資源部正著手研發(fā)價廉物美、易于安裝的“普適型”地質(zhì)災害監(jiān)測儀器,希望能將常用的變形、雨量等儀器的單臺價格控制在1萬元以內(nèi),將每個災害點的監(jiān)測設備平均費用控制在10萬元以內(nèi),這樣便有望對高風險隱患點全面實施“低成本”的專業(yè)監(jiān)測預警。

  黃爾:防汛新技術的主要特點是高效、便捷,但也存在可靠性、耐用性方面的不足,在相當長的時期內(nèi)還必須堅持新老技術結合。比如,在“防”的階段,山區(qū)主要就是靠一種自記雨量計監(jiān)測實際降雨情況,技術原理簡單,就是畫一條警戒線,超過了雨量警戒就趕緊預警避災。還有沙袋,雖然很慢,但是比起那種可以拆卸的墻,能夠應對流量更大、流速更快的洪水。

  有些老技術雖然“老”,但是理念卻很新。都江堰看起來沒什么高科技,但它的治水理念很新,即人水和諧的現(xiàn)代理念。

  記者:科技不斷進步,人的作用是不是在弱化?

  李國平:無論新老科技,真正起關鍵作用的,還是科技背后的人。目前,人類對于災害性天氣機理的認知還很薄弱,科學理論和技術的發(fā)展,還無法滿足人類天氣預報的需求。比如,科學儀器對于風的判斷。由于風向常常是搖擺不定的,風速也是一陣大一陣小的,科學儀器就很容易產(chǎn)生誤判。還有一些預報軟件參數(shù)設置不規(guī)范,也會出現(xiàn)問題。所以,解決相應問題,不能全部交給科技??萍及牙碚撟?yōu)楫a(chǎn)品,再運用到具體問題中去是一個很實際的問題,特別對于防災救災而言,很多時候需要迅速決策。如此,我們借助科技的同時,不能放棄人的主觀判斷。以天氣預報員為例,他們必須根據(jù)天氣學理論和長久以來在實踐中積累的經(jīng)驗,對科技運算結果進行訂正,把自己的思維、知識和科技帶來的情報、信息結合起來,做到人機結合。

  黃爾:防汛是巨大的系統(tǒng)工程,防汛組織體系,控制性水利工程等起著決定性作用,這些都不是新技術的應用能夠替代的。比如,大多數(shù)時間可通過移動終端發(fā)布雨水情況及預警信息,但暴雨洪水災害期間常發(fā)生通信、電力中斷等情況,傳統(tǒng)的通過人力敲鑼打鼓、挨家挨戶通知的老辦法還是很有必要的。再比如,水庫水情及工情檢測,平時通過自動測報系統(tǒng)收集信息,但暴雨期間的巡查仍然也是必不可少的,群測群防的非工程措施能發(fā)揮很大作用。

  此外,防災救災效果的提升還涉及一個重要因素——人的理念,特別是相關決策者的理念。

  近年,防汛有一個重要的理念轉(zhuǎn)變,從“控制洪水”到“洪水風險管理”。要想完全控制洪水不現(xiàn)實,也不科學。通過體制機制建設防范風險,通過工程建設適度承擔風險,通過科學調(diào)度分擔風險,通過補償救助化解風險是新時期的防汛方略。

  何為風險管理?比如,防止城市內(nèi)澇方面,除了要監(jiān)控、救災,更要在建設的時候,就考慮到相關風險。比如日本等地在地下規(guī)劃出“泄洪池”,洪峰來臨,可以有效引導。此外,東北、長江中下游一些地區(qū),也設置有“滯洪區(qū)”,理念就是把洪水引到損失較小、地廣人稀的地方,保住人口稠密的地區(qū)。不過,四川地形和人口聚集形態(tài)來說,都比較密集,設立“滯洪區(qū)”難度大,城市規(guī)劃時可以適當考慮將一些廣場、停車場等風險低、損失相對小的地區(qū)作為“滯洪區(qū)”。除了“滯洪區(qū)”,建筑也有學問,比如宜家商場,一樓是停車場,二樓三樓才是最重要的物品,這其實也是一種風險管控的理念。

  許強:地質(zhì)災害防治領域也應該強化風險管理。建議盡快開展地質(zhì)災害隱患點的風險評估排序和針對性防控。若能盡快對我省已發(fā)現(xiàn)的地災隱患點進行定量風險評估和排序,然后對高風險隱患點逐步實施工程治理或避讓搬遷消除隱患,同時對于較高風險的隱患點通過專業(yè)監(jiān)測預警防止人員傷亡,如此,估計用上十年左右的時間,便可使我省地質(zhì)災害風險全面降低。

如何放大科技力量?

◎市場可以為科技創(chuàng)新注入活力,促進全社會防災救災整體力量不斷壯大

◎防災救災領域的企業(yè)必須要有核心技術,要面向全國市場,光靠地方政府扶持不可持續(xù)

◎允許民營企業(yè)介入防災救災,但要建立信用管理機制,堅持“先救援、后補助”原則,堅決杜絕漫天要價

  記者:防災救災不僅在學科上有交叉,在實踐中更需要多產(chǎn)業(yè)的支撐,需要引入大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等技術,在做好防災救災工作的前提下,是否有可能催生相關產(chǎn)業(yè)?

  黃爾:防汛是關系社會穩(wěn)定的大事,防汛主體工作由政府牽頭是必須的。但也可以適當放開市場化,引入競爭機制,倒逼企業(yè)提高技術水平,增加科學創(chuàng)新,應用新技術。市場可以為科技創(chuàng)新注入活力,放大科技力量,進而促進全社會防災救災整體力量不斷壯大。對企業(yè)來講,必須要有核心技術,要有頂尖人才,要有名牌產(chǎn)品,要面向全國市場,光靠地方政府扶持不可持續(xù)。隨著四川近年防汛減災體系的建設,涌現(xiàn)出一些防汛方面的高科技企業(yè),個別企業(yè)在規(guī)模上也進入了全國前列。但主要業(yè)務還是以完成防汛指揮系統(tǒng)一期、二期工程及山洪災害防治建設項目的承包為主,涉及防汛指揮決策系統(tǒng)中的氣象、水文預報及流域洪水調(diào)度等防汛核心技術領域相對較少。要發(fā)展相關產(chǎn)業(yè),就得讓部分防汛搶險工作社會化、市場化,有了市場,才會有產(chǎn)業(yè)。這就需要明確標準,提前放開市場。

  目前的市場化,主要集中在防汛搶險及信息化系統(tǒng)方面。比如,目前防汛指揮系統(tǒng)的運行維護就是由企業(yè)完成的。允許民營企業(yè)介入防汛救援,但要加強政府的管理,建立信用管理機制,堅持“先救援、后補助”的原則,堅決杜絕“漫天要價”的不良行為。這方面福建省有些好的做法,制定了防汛防臺風應急搶險救援資金補償管理辦法,明確了“先搶險、后補償”的方式,細化了補償定額。政府通過購買社會服務等形式,引導民間力量積極參與防汛搶險,政府可以減少設備購置、物質(zhì)調(diào)配、人員培訓、系統(tǒng)運維等方面的費用。

  許強:四川地形地貌條件異常復雜,一旦出現(xiàn)強震、極端天氣、大型地質(zhì)災害等事件,很容易出現(xiàn)交通癱瘓,甚至形成與外界隔絕的“孤島”。應充分利用四川在航空業(yè)、機械制造業(yè)和災害研究方面的良好基礎和優(yōu)勢,探索“通用航空+應急救援”模式,大力發(fā)展基于通用航空的災害應急搶險救災、醫(yī)療救援等新興產(chǎn)業(yè),研發(fā)大型機械運輸直升機、適用于復雜環(huán)境條件的應急救援機器人等,以及便攜式多參數(shù)綜合應急監(jiān)測設備、輕便型應急通信、供電保障和專業(yè)救災裝備等針對性、實用性強的專業(yè)應急救災裝備;大力發(fā)展地質(zhì)災害調(diào)查、隱患早期識別與監(jiān)測預警等新興產(chǎn)業(yè),研究和發(fā)射自然資源調(diào)查和自然災害監(jiān)測衛(wèi)星,研發(fā)大載荷長航時測繪無人機,智能化普適型地質(zhì)災害監(jiān)測設備,完善升級地質(zhì)災害實時監(jiān)測預警系統(tǒng);大力發(fā)展“大數(shù)據(jù)”產(chǎn)業(yè),盡快建立基于大數(shù)據(jù)的災害應急測繪、監(jiān)測預警、應急指揮與救援統(tǒng)一平臺,實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的快速匯聚和綜合分析處理,全面提升防災減災救災能力。

  記者:有基層災害監(jiān)測人員擔心,科技會搶“飯碗”。

  李國平:科技的發(fā)展和運用,會創(chuàng)造更多就業(yè)機會,但需要人的業(yè)務能力適時轉(zhuǎn)型升級來抓住這些機會。比如氣象方面,科技將人解放出來之后,儀器的維護、升級,氣象預報產(chǎn)品的深加工,更加精細的專業(yè)化服務,都需要人工來完成。



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