應急平臺在城市內(nèi)澇中的應用

◎

近些年來，城市內(nèi)澇變得異常頻繁，“到XX看?！辈粫r成為新聞標題，給城市和政府帶來了不少負面影響。城市內(nèi)澇防治管控方面有哪些挑戰(zhàn)？應急平臺新技術(shù)有哪些？這些新技術(shù)在城市內(nèi)澇預防與處置方面的應用怎樣？本文希望能夠為研發(fā)城市內(nèi)澇應急平臺，提供有益的借鑒。

城市內(nèi)澇防治管控中的主要挑戰(zhàn)

城市內(nèi)澇作為近年來困擾很多城市的新問題，在其防治管控方面有很多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：

1.城市內(nèi)澇發(fā)生速度快，預警時間短。

城市內(nèi)澇發(fā)生、發(fā)展的速度可以非常迅速，而且人員一旦發(fā)生溺水，幾分鐘之內(nèi)就會因為缺氧或肺部進水造成昏迷，進而死亡。因此，城市內(nèi)澇一旦發(fā)生，預警時間往往只有幾分鐘，在這幾分鐘時間內(nèi)，如果不能進行道路封鎖、預警提示，就有可能造成災害性的后果。例如，2012年北京“7.21”水災，廣渠門橋下積水達4米，一輛SUV企圖冒險沖過，結(jié)果被困水中，當救援人員將車拖出時，駕駛員已死亡；同樣是在這此災害中，京港澳高速南崗洼段發(fā)生嚴重積水，但是高速入口仍然放行車輛，造成大量車輛被困高速公路，受到網(wǎng)絡媒體的廣泛質(zhì)疑。

2.城市排水能力先天不足，城市內(nèi)澇防災減災困難不小。

近些年來，隨著我國城市經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，城市發(fā)展的速度遠遠超過城市規(guī)劃的排水能力。城市擴建過程中大量建筑垃圾淤積排水管網(wǎng)，又造成了現(xiàn)有排水系統(tǒng)能力的下降?，F(xiàn)行的城市排水系統(tǒng)建設標準為城市一般地區(qū)的暴雨重現(xiàn)期為0.5到3年，重要地區(qū)為3到5年，而近些年由于全球氣候變暖所導致的極端強降水天氣出現(xiàn)的概率變高，這一標準明顯偏低。當前城市排水能力的不足，制約了城市內(nèi)澇防災減災工作的開展。北京市在2012年“7.21”水災以后，進行了大規(guī)模的城市內(nèi)澇防災減災工程，如建設儲水池、改造排水管網(wǎng)等，但是由于受到城市建筑、道路、管網(wǎng)的限制，能夠采取的有效措施比較有限，城市內(nèi)澇防災減災工程實施難度很大。

3.城市排水管網(wǎng)錯綜復雜，監(jiān)督管理難度較大。

城市的排水管道包括：生活污水管道、工業(yè)廢水管道以及雨水管道等，這些管道網(wǎng)絡遍布城市的地表與地下。在強降雨天氣情況下，錯綜復雜的排水管網(wǎng)系統(tǒng)有可能在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，如果沒有合適的技術(shù)手段，難于進行全面的監(jiān)控和管理。例如在強降雨天氣，城市地表的生活垃圾、樹葉等被雨水沖刷到城市道路兩旁的排水口，極易容易造成篦子堵塞，從而降低了局部地區(qū)的排水能力，也增大了實施管理的難度。就目前來看，解決此問題主要依靠人工巡檢和處理，工作量大，工作精度低，且危險性高。如果能夠利用一些技術(shù)手段進行輔助排查，則大大提高了工作效率，提升了排水管網(wǎng)監(jiān)管的能力。

4.專用裝備數(shù)量有限，優(yōu)化調(diào)度重要而有難度。

為了快速排除積水，城市內(nèi)澇急需的不是小功率水泵，而是大功率排水裝置。這種裝置具有很強的排水能力，比如新興重工集團有限公司研制的“水神”大功率排水裝置，管口直徑300毫米，每分鐘排水12500升，通過串聯(lián)能夠提供的最大排水距離達到20千米，但其價格不菲，這樣的專用裝備在一個城市中配備的數(shù)量是有限的。城市內(nèi)澇發(fā)生后，如果城市應急指揮機構(gòu)不能及時了解城市有哪些關(guān)鍵應急資源，分布如何，如果應急指揮機構(gòu)不能及時調(diào)動這些資源，如果那么這些資源的效能就很難得到最大限度的利用。

5.傳統(tǒng)的培訓演練形式比較單一，有待突破。

我國目前應急管理培訓演練方面還存在諸多不足，比如：應急培訓一般以課堂授課為主，然而課堂授課存在時間有限、紙質(zhì)教材吸引力較差、學員參與不足等缺陷，以課堂授課為主的應急培訓效果差強人意；另一方面，應急演練則一般以單一場景的技能訓練為主，比如消防部隊經(jīng)常會進行消防、救援等科目的訓練，然而應急管理通常需要多部門協(xié)同，多部門聯(lián)合演練由于組織難度大、投入成本高等原因，在我國的普及程度還比較低。由于培訓和演練對于提高應急管理人員能力、及時發(fā)現(xiàn)應急管理潛在問題都有非常重要的作用，我國的應急管理亟需在培訓、演練技術(shù)上的突破。

應急平臺在城市內(nèi)澇中的應用

應急平臺涵蓋的技術(shù)很廣，受限于文章篇幅，本文選擇了五個方面的新技術(shù)，針對前面闡述的城市內(nèi)澇的主要挑戰(zhàn)，加以重點論述，希望能夠展現(xiàn)出應急平臺技術(shù)的最新發(fā)展對應對城市內(nèi)澇問題的支持。這五方面的技術(shù)包括：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、預案管理技術(shù)、模擬演練技術(shù)、信息共享及公共預警技術(shù)以及智慧城市技術(shù)。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市內(nèi)澇中的應用：

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，通過射頻識別（RFID）、全球定位系統(tǒng)、各種傳感器等信息采集設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

我國當前在應急管理方面特別注重“預防為主”，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市內(nèi)澇監(jiān)測預警方面能發(fā)揮重要作用。比如，安裝在排水口及排水管網(wǎng)中的水壓、流速等傳感器能夠為主管部門提供排水情況信息，這些信息有助于幫助相關(guān)部門發(fā)現(xiàn)可能被樹葉堵塞的排水口，并在雨季到來之前及時進行清除。除了預防以外，在內(nèi)澇發(fā)生后，及時獲得水情信息也是至關(guān)重要的，這時，安裝在下凹式立交橋等低洼地帶的水位傳感器就能發(fā)揮作用了。由于物聯(lián)網(wǎng)傳感器能夠24X7不間斷地進行監(jiān)測，這就為城市內(nèi)澇的預防、預警與救援提供寶貴的時間。

在城市建設城市內(nèi)澇監(jiān)測預警網(wǎng)絡是一個系統(tǒng)工程。圖二展示了基于物聯(lián)網(wǎng)的城市內(nèi)澇監(jiān)測預警網(wǎng)絡的系統(tǒng)示意圖。

2.預案管理技術(shù)在城市內(nèi)澇中的應用：

“應急管理、預案為綱”，充分說明了預案在整個應急管理中的重要地位。我國近些年來大力開展了應急預案建設工作，已逐步形成了以國家總體預案、國家部門預案、國家專項預案、地方預案、企事業(yè)單位預案、重大活動預案在內(nèi)的國家預案體系。然而，現(xiàn)有的眾多應急預案基本還停留在文本預案階段，文本預案比較枯燥，不易于理解，不易于培訓，不易于查找信息，也不易于匯報，在突發(fā)事件發(fā)生以后，很難發(fā)揮作用，因此需要更先進的預案管理技術(shù)。

中國科學院電子學研究所及其產(chǎn)業(yè)化公司——中科九度（北京）空間信息技術(shù)有限責任公司在多年空間信息承載應用服務平臺研發(fā)以及應急管理方法論研究的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了的集成文本預案、流程預案、三維可視化預案的新一代“三案一體”應急預案系統(tǒng)，該預案系統(tǒng)通過自動和半自動相結(jié)合的方式解析預案結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽谋绢A案分解成章節(jié)和要素，再通過流程預案定義工具，自動或交互式地將預案中的任務提煉成預案流程，最后利用三維可視化預案制作工具，用動畫、視頻、圖片、文字等多媒體手段，在三維地圖上直觀展示預案執(zhí)行過程。這樣，就能將紛繁的預案結(jié)構(gòu)化、雜亂的預案流程化、枯燥的預案形象化，通過這樣的“精加工”，新的預案形態(tài)將更易于理解、更易于培訓、更易于查找信息，也更易于匯報。

圖1和圖2對九度預案管理系統(tǒng)進行了簡單展示。

3.模擬演練技術(shù)在城市內(nèi)澇中的應用：

應急演練在應急人員的能力鍛煉方面，有著無可替代的優(yōu)勢。演練與培訓的不同之處在于，應急演練可以通過模擬突發(fā)事件情景，讓參演人員“體驗”事件的處置過程，而不是僅僅由講師講述事件應當如何處理。一般說來，“體驗式學習”比“課堂學習”會給學員留下更深刻的映像，也更容易激發(fā)學員進行思考。只是在實踐上，由于組織演練一般說來周期長、花費大、難協(xié)調(diào)，所以除了單兵的實戰(zhàn)演練比較普及，大規(guī)模實兵演練一般并不常見。

由安全生產(chǎn)科學研究院公共安全研究所自主研發(fā)的“突發(fā)事件應急演練與培訓考核系統(tǒng)”是一套高度集成的基于網(wǎng)絡實時交互的演練系統(tǒng)平臺，該平臺由“系統(tǒng)管理端”、“演練控制端”、“演練學員端”、“演練模擬端”和“演練評估端”等五類物理終端、系統(tǒng)服務中心和多種外圍感知設備共同構(gòu)成。該系統(tǒng)支持多用戶、多角色協(xié)同操作，演練項目設計靈活,支持應急事件場景的同步展示和參演人員的實時文字與語音交互，對演練執(zhí)行過程全程跟蹤記錄，還支持外圍感知設備平行干預。這樣的演練系統(tǒng)可以在任何時間、任何地點，開展對任何人的演練，真正實現(xiàn)廣東省應急辦紀家琪主任倡導的“雙盲演練”（參演人員預先不知道何時發(fā)生何種類型時間的演練），是應急演練未來的發(fā)展方向。

圖1 文本預案與流程預案的結(jié)合

4.信息共享及公共預警技術(shù)在城市內(nèi)澇中的應用：

城市內(nèi)澇不是單一部門能夠處理的，需要多部門協(xié)同配合，這就需要關(guān)鍵信息在不同部門之間能夠進行共享。我國的《國家應急平臺體系技術(shù)要求（試行）》對應急平臺的互聯(lián)互通有著具體要求，這里對應急平臺體系內(nèi)本身的信息共享不做討論，主要是介紹兩個新的應用，一個是公眾預警系統(tǒng)，另一個是應急資源管理平臺。

公眾預警系統(tǒng)負責向公眾發(fā)布預警信息，使公眾能夠及時做出準備，避免災害。美國應急管理平臺體系中，就有一個專門的預警信息發(fā)布系統(tǒng)，叫做IPAWS（Integrated Public Alert & Warning System，即集成公眾預警系統(tǒng)），該系統(tǒng)遵從通用預警協(xié)議（Common Alerting Protocol）， 為 公 共安全官員提供了統(tǒng)一的公眾預警信息發(fā)布界面。通過該統(tǒng)一界面，公眾預警信息可以迅速通過手機短信、電臺、電視等多種渠道，發(fā)送給可能的受災對象。在分秒必爭的災害之前，這樣的公眾預警系統(tǒng)，顯得特別重要。

資源是應急處置的基礎(chǔ)，同時，城市的重要資源分散在不同部門、不同單位，為了在特發(fā)事件發(fā)生以后，能夠及時了解資源的分布情況并進行合理調(diào)度，特別需要一個統(tǒng)一的資源管理平臺。廣東省應急物資信息服務平臺是我國第一個應急物資服務平臺，由廣東省應急管理學會牽頭負責，2012年5月8日正式開通。為了實現(xiàn)對應急資源的科學化管理，該平臺對應急資源進行分類、編碼，將各類資源與其功能進行了映射，采取了備案、審核、發(fā)布機制，實行標準化、動態(tài)化管理，確保用戶的可信性，信息的真實性、準確性和可用性，最終目的是實現(xiàn)“集中物資分散化，分散物資集中化”。

5.智慧城市技術(shù)在城市內(nèi)澇中的應用：

智慧城市與前面討論的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著緊密聯(lián)系。實際上，智慧城市是建立在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)之上的全新的城市管理、服務、運營方式，它是信息技術(shù)在城市應用方面的集大成者，也為城市內(nèi)澇的綜合治理提供了前所未有的機會。

圖2 流程預案與基于遙感底圖的三維可視化預案的結(jié)合

首先，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以對城市內(nèi)澇的趨勢、規(guī)律進行挖掘，這有可能發(fā)現(xiàn)城市內(nèi)澇的潛在危險源以及城市內(nèi)澇發(fā)生發(fā)展的特點，比如利用聚類分析，有可能根據(jù)歷史內(nèi)澇信息，識別出具有相同或類似屬性的城市內(nèi)澇易發(fā)部位；利用關(guān)聯(lián)分析，還有可能識別出具有連帶關(guān)系的內(nèi)澇點。這些分析結(jié)果對輔助相關(guān)主管部分發(fā)現(xiàn)和解決問題，可能具有重要幫助。

其次，智慧城市通過“四庫合一”技術(shù)，將城市的人口庫、法人庫、宏觀經(jīng)濟庫、空間地理信息庫進行整合，這樣就能將對城市內(nèi)澇的分析放在更為廣闊的社會經(jīng)濟背景之下，這樣所獲得的結(jié)果，相比單純分析“水”的情況，更加綜合。

最后，當前正在建設的智慧城市項目如“智慧交通”，本身就能為城市內(nèi)澇事件的有效處置提供支持。比如，城市內(nèi)澇的預警信息，完全可以通過“智慧交通”平臺，及時顯示在內(nèi)澇周邊的電子顯示屏上，提醒司機及時避讓。

城市內(nèi)澇的防治處置是一個綜合性業(yè)務，而智慧城市正是一個綜合性技術(shù)，可以預見，智慧城市的建設將對城市內(nèi)澇災害的預防與處置，必將發(fā)揮越來越重要的作用。

城市內(nèi)澇作為城鎮(zhèn)化進程中的比較突出的一個問題，非常值得進行深入研究。對于應急平臺的最新研究成果，及其對城市內(nèi)澇問題的應用，這些研究還處于初步階段，還需要進行大量的原型建設和實證研究，以驗證這些技術(shù)的有效性。