應急平臺在城市內澇中的應用

◎

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

城市內澇防治管控中的主要挑戰

城市內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，主要表現在：

1.城市內澇發生速度快，預警時間短。

城市內澇發生、發展的速度可以非常迅速，而且人員一旦發生溺水，幾分鐘之內就會因為缺氧或肺部進水造成昏迷，進而死亡。因此，城市內澇一旦發生，預警時間往往只有幾分鐘，在這幾分鐘時間內，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，受到網絡媒體的廣泛質疑。

2.城市排水能力先天不足，城市內澇防災減災困難不小。

近些年來，隨著我國城市經濟的發展，城市化進程的加快，城市發展的速度遠遠超過城市規劃的排水能力。城市擴建過程中大量建筑垃圾淤積排水管網，又造成了現有排水系統能力的下降。現行的城市排水系統建設標準為城市一般地區的暴雨重現期為0.5到3年，重要地區為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，進行了大規模的城市內澇防災減災工程，如建設儲水池、改造排水管網等，但是由于受到城市建筑、道路、管網的限制，能夠采取的有效措施比較有限，城市內澇防災減災工程實施難度很大。

3.城市排水管網錯綜復雜，監督管理難度較大。

城市的排水管道包括：生活污水管道、工業廢水管道以及雨水管道等，這些管道網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系統有可能在任何環節出現故障，如果沒有合適的技術手段，難于進行全面的監控和管理。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，提升了排水管網監管的能力。

4.專用裝備數量有限，優化調度重要而有難度。

為了快速排除積水，城市內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量是有限的。城市內澇發生后，如果城市應急指揮機構不能及時了解城市有哪些關鍵應急資源，分布如何，如果應急指揮機構不能及時調動這些資源，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同，多部門聯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、及時發現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、演練技術上的突破。

應急平臺在城市內澇中的應用

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

1.物聯網技術在城市內澇中的應用：

物聯網技術是是新一代信息技術的重要組成部分，通過射頻識別（RFID）、全球定位系統、各種傳感器等信息采集設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

我國當前在應急管理方面特別注重“預防為主”，物聯網技術在城市內澇監測預警方面能發揮重要作用。比如，安裝在排水口及排水管網中的水壓、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部門發現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，在內澇發生后，及時獲得水情信息也是至關重要的，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揮作用了。由于物聯網傳感器能夠24X7不間斷地進行監測，這就為城市內澇的預防、預警與救援提供寶貴的時間。

在城市建設城市內澇監測預警網絡是一個系統工程。圖二展示了基于物聯網的城市內澇監測預警網絡的系統示意圖。

2.預案管理技術在城市內澇中的應用：

“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、企事業單位預案、重大活動預案在內的國家預案體系。然而，現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，在突發事件發生以后，很難發揮作用，因此需要更先進的預案管理技術。

中國科學院電子學研究所及其產業化公司——中科九度（北京）空間信息技術有限責任公司在多年空間信息承載應用服務平臺研發以及應急管理方法論研究的基礎上，自主研發了的集成文本預案、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，該預案系統通過自動和半自動相結合的方式解析預案結構，能夠將文本預案分解成章節和要素，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行過程。這樣，就能將紛繁的預案結構化、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進行了簡單展示。

3.模擬演練技術在城市內澇中的應用：

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、難協調，所以除了單兵的實戰演練比較普及，大規模實兵演練一般并不常見。

由安全生產科學研究院公共安全研究所自主研發的“突發事件應急演練與培訓考核系統”是一套高度集成的基于網絡實時交互的演練系統平臺，該平臺由“系統管理端”、“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、系統服務中心和多種外圍感知設備共同構成。該系統支持多用戶、多角色協同操作，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。這樣的演練系統可以在任何時間、任何地點，開展對任何人的演練，真正實現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生何種類型時間的演練），是應急演練未來的發展方向。

圖1 文本預案與流程預案的結合

4.信息共享及公共預警技術在城市內澇中的應用：

城市內澇不是單一部門能夠處理的，需要多部門協同配合，這就需要關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要求（試行）》對應急平臺的互聯互通有著具體要求，這里對應急平臺體系內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，另一個是應急資源管理平臺。

公眾預警系統負責向公眾發布預警信息，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布系統，叫做IPAWS（Integrated Public Alert & Warning System，即集成公眾預警系統），該系統遵從通用預警協議（Common Alerting Protocol）， 為 公 共安全官員提供了統一的公眾預警信息發布界面。通過該統一界面，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，顯得特別重要。

資源是應急處置的基礎，同時，城市的重要資源分散在不同部門、不同單位，為了在特發事件發生以后，能夠及時了解資源的分布情況并進行合理調度，特別需要一個統一的資源管理平臺。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、發布機制，實行標準化、動態化管理，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“集中物資分散化，分散物資集中化”。

5.智慧城市技術在城市內澇中的應用：

智慧城市與前面討論的物聯網技術有著緊密聯系。實際上，智慧城市是建立在物聯網、云計算、大數據等現代信息技術基礎之上的全新的城市管理、服務、運營方式，它是信息技術在城市應用方面的集大成者，也為城市內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合

首先，利用數據挖掘技術，可以對城市內澇的趨勢、規律進行挖掘，這有可能發現城市內澇的潛在危險源以及城市內澇發生發展的特點，比如利用聚類分析，有可能根據歷史內澇信息，識別出具有相同或類似屬性的城市內澇易發部位；利用關聯分析，還有可能識別出具有連帶關系的內澇點。這些分析結果對輔助相關主管部分發現和解決問題，可能具有重要幫助。

其次，智慧城市通過“四庫合一”技術，將城市的人口庫、法人庫、宏觀經濟庫、空間地理信息庫進行整合，這樣就能將對城市內澇的分析放在更為廣闊的社會經濟背景之下，這樣所獲得的結果，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”，本身就能為城市內澇事件的有效處置提供支持。比如，城市內澇的預警信息，完全可以通過“智慧交通”平臺，及時顯示在內澇周邊的電子顯示屏上，提醒司機及時避讓。

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

城市內澇作為城鎮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，以驗證這些技術的有效性。