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防洪救灾中现代科学技术的应用

来源:233网校 2008年7月21日

  解放后,由于国家的统一和经济实力的不断增强,水利事业才取得迅速的发展,设立了七大流域管理机构,实施流域的统一规划和治理。在五十年的时间内建设15米高以上大坝8400余座,修筑和加固江河堤防25万公里,基本形成了完整的防洪工程体系。历来以害海闻名的黄河安然无恙,全国各大江河基本能控制一般洪水,而且防洪标准在不断提高。但由于水利工程建设的特点,如投资大,三峡大坝建设需1500亿,一般在大江大河上筑坝投资总在数百亿;工程量大,长江的堤防建设在解放后动用土方达10亿立方米,每公里堤防加高1米,常需增加土方2~3万立方米。因此,构筑堤、坝等防洪工程体系必须以就地取材、以土石为主,难以大量采用新材料。即使如此,也需要每年数百亿元投资。由于十年动乱等原因,在相当长一段时间内水利工程建设投入严重不足,欠债太多,防洪标准比其它国家低很多,出现了经济快速发展及防洪标准偏低的严重矛盾,也是近年来水灾损失不断增加的主要原因。但是,不能对此操之过急,也不能指望在很短时间内就形成我国高标准的防洪工程体系。要根据我国的经济实力,不断增加对水利的投入,并且要保持逐年稳定的投入,使大江大河的防洪标准逐渐提高。并且利用现代科学技术中的新成果,使其不断溶入我国古老的防洪技术,创造出适合我国国情的现代防洪技术。目前在我国防洪工程中已逐渐广泛应用的新兴技术包括:

  (一)现代通讯技术来源:考

  在防洪抢险中,洪水预报、水情及灾情的迅速传达是十分重要的环节。直到八十年代,大部分防洪信息还要靠电话、电报、对讲机来传达。通讯速度慢、可靠性差,服务范围小,一遇汛期恶劣天气,常造成通讯中断。1975年8月河南板桥及石漫滩水库出现险情时,由于电话中断,不能及时向下游传达,发生溃堤后造成8.4万人死亡的惨剧。但随着现代通讯技术的进步,光缆通讯、微波通讯、卫星通讯、移动通讯、流星追踪通讯等广泛在防洪中应用,保证了信息的及时传递。

  (二)水情预报技术。

  要准确预报水情,必须正确预报降雨。对降雨预报分为长期、中期、短期预报、实时预报。长期预报是跨年度预报,中期预报是跨月预报,短期预报一般是指近1~3天内的预报,实时预报是近1~2小时内的预报。目前全世界都还没有解决长期预报问题,中期预报的可靠性也很差,短期预报的精度不断提高,实时预报已有较好的精度。但是随着雷达测雨、卫星云图、全球气象数值模型等新技术的应用,降雨预报的预见期逐渐加长,精度不断提高。对1998年洪水的预报应当说是十分成功的。在5~6月份气象和水利部门就发表了在长江流域可能发生1954年型大水的预报,防汛部门召开了全国防汛工作会议进行了紧急部署。由于在人力物力上有了充分的准备,保证了98全民防洪斗争的胜利。

  雷达测雨在欧美及日本已广泛应用,它可以精确地预报数小时后流域内降雨强度、分布、移动方向及移动速度等,是实时降雨预报的有力工具。

  利用卫星云图通过对云层厚度、温度等方面的分析,辅以其它气象因素的判断,可以较好地进行短期降雨预报。

  利用全球气象数值模型,对全球水、汽输移进行计算模拟,可以进行全球气象形势分析,再与历史上类似年份的气象形势对比分析,可以进行中、长期降水预报。

  在雨情预报的基础上,由于现代计算机技术的迅速发展,河道洪水演进,即洪水预报以及洪水灾情预报技术都有很大提高。流域产汇流模型、水文学预报模型、水力学预报模型、人工神经网络预报模型等都在不断完善。针对黄河含砂量高,河床冲淤变化激烈的水沙预报模型也投入使用。江河洪水预报技术将日臻完善。

  (三)信息管理技术。

  在防洪决策过程中,将会涉及大量水文、气象、工程、社会经济等方面的信息。目前已初步形成了与国家防汛抗旱总指挥部办公室联网的信息管理系统,由水利部信息中心负责信息管理。

  在信息管理中还广泛地应用了地理信息系统、卫星定位系统、多媒体等新技术。在北京可以及时获得全国各地的水情、灾情及有关的各类信息。

  (四)遥感监测技术

  在洪水发生时,对洪水的举动、灾情等实行大范围的监测是十分必要的。而利用卫星遥感、机载遥感对灾情进行实时监测已取得十分重要成果,已实现在多云天气、夜间的成功监测。监测的画面可从现场直接向北京传送。不仅可准确判断淹没范围,还可以判断淹没水深,以及淹没农田的减产幅度等,水利部遥感中心已成功地对辽河、淮河、长江洪水进行了有效的监测。与地理信息系统相结合,还可以通过遥感技术准确地判断洪水灾害所造成的经济损失及受灾人口等。

  (五)防洪决策技术

  集通讯、信息管理、洪水预报、灾害监测、洪水优化调度等新兴技术为一体的防洪决策支持系统已在各大流域内逐渐形成。黄河、长江、淮河等都已初具规模,目前国家防洪抗旱总指挥部正集中全国专家在制定全国防洪决策指挥系统的实施方案。防洪科学决策已指日可待。

  (六)推广洪涝灾害风险图。

  利用数值模拟技术可以准确地预见各江河遭遇超标准洪水或工程失事情况下可能发生的洪涝灾害,包括可能发生的淹没范围、水深、持续时间、洪水流速等。据此可推断各地域遭遇洪涝灾害的危险程度。以此为依据,可制定各地的土地开发利用规划、确定防洪标准、洪水保险收费标准、堤防保护范围等,对洪涝灾害实行有效的风险管理。

  除上述在管理方面的软科学技术进步之外,在防洪工程建设技术中也取得了较为明显的进步。

  (一)筑坝技术

  已初步实现了机械化实行和科学管理。在混凝土重力坝建设中目前成功的发展了混凝土碾压筑坝技术,加快了施工进度,节省了投资。在土石坝方面成功地应用了面板堆石坝技术和无纺布防渗土坝施工技术,都达到了国际先进水平。

  在建设超200米高大坝时,溢洪道下游的消能防冲技术我国已领先于世界水平。近年来在我国广泛应用的宽尾墩消能为代表的收缩式消能工以及掺气减蚀等技术属我国首例。

  (二)堤坝防渗技术

  土堤内经常会发生裂缝、动物洞穴,成为堤防的隐患,在洪水期间导致管涌、溃堤等重大事故。在近年来我国成功地开发了堤防劈裂灌浆、打设连续混凝凝土防渗墙等方面取得多项技术成果。此外在防洪抢险中应用土工布、模袋混凝土等新材料防冲防渗也都在防洪中发挥了重要作用。

  但是相对于其它发达国家,相对于我国其它行业,在水利建设中的技术进步较落后。除已列举的原因外,我国水利科研投资严重不足,国家级水利科研力量需要“找米下锅”不能投入水利科研主战场等现行科研体制都是制约水利科技发展的因素。我国目前6万公里大江大河干堤的防洪标准只有10~20年一遇,要达到50~100年一遇还有相当的距离,任重道远,还需要奋斗几十年。

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