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“耳目尖兵”高效支撑科学防汛

发布时间: 06月11日 发布来源:科创中国

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6月1日,我国全面进入汛期,南方进入主汛期。经分析研判,预计我国今年主汛期旱涝并发、涝重于旱,暴雨洪水等极端突发事件趋多、趋广、趋频、趋强,致灾影响重。

前瞻、及时、准确的雨水情监测预报信息,是做好防汛工作的重要前提和保障。水利部部长李国英表示,统筹水利高质量发展和高水平安全,要坚持“预”字当先、关口前移、防线外推,加快建设现代化雨水情监测预报体系,为洪水灾害防御、保障人民群众生命财产安全提供前瞻性决策支持。

水文监测预报预警是水旱灾害防御工作的“耳目尖兵”。当前的建设情况如何?在防汛工作中如何发挥好作用?对此,记者进行了采访。

“三道防线”加速建设

仲夏时节,北京市卢沟桥防洪枢纽两岸青绿,从官厅山峡而来的永定河水缓缓流淌。堤岸上,一座45米高的铁塔顶端,新建好的测雨雷达正匀速转动,24小时持续扫描45公里半径范围内的降雨云团。

“测雨雷达平均40秒扫一圈,可以对地面0到2公里垂直高度范围内大气中的液态水实现超精细化格点扫描和测量,比气象雷达探测降雨范围更精准,对雨量的捕捉也会更精细。”北京市水文总站预报科副主管张欣告诉记者,以前实测雨量主要依靠地面雨量站,如果被冲毁就会失去对实时雨量的监测。有了测雨雷达,不仅可以持续监测实时降雨量,还能提前3小时获得降雨预报成果,为后续防汛准备争取宝贵时间。

目前,北京已在永定河流域的卢沟桥、白草畔和东大坨布设了3部测雨雷达,并已正式组网应用。从预报的角度来看,测雨雷达与气象雷达协同应用、互为增益,可实现永定河流域北京段“云中雨”监测全覆盖。

气象卫星、测雨雷达等产品的应用,是雨水情监测预报的“第一道防线”。2023年以来,水利部推动“第一道防线”先行先试,指导各地加快在重要流域暴雨洪水集中来源区、重大水利工程、山洪灾害易发区先行建设一批测雨雷达。截至目前,全国水利系统已建设测雨雷达39部,并落实34部测雨雷达建设投资。

“第二道、第三道防线”分别是指监测“落地雨”的雨量站、监测“河中水”的水文站。“过去建设综合性监测预报体系,我们更加侧重‘第二道防线、第三道防线’的建设,从2023年开始,我们实现了‘第一道防线’的突破,洪水预报模型边界输入由‘落地雨’向‘云中雨’转变。”水利部水文司副司长、一级巡视员刘志雨说。

在“第一道防线”有效延长洪水预见期的基础上,“第二道防线、第三道防线”承担着迭代优化上一道防线预报成果的重要职责,进而实现“落地雨”精准监测和洪水演进的快速精准预报。据统计,2023年以来,水利部门持续加强“第二道防线、第三道防线”建设,新建水文(位)站2290处、雨量站2866处,水文站网监测覆盖进一步提升。

海河“23·7”流域性特大洪水后,水利部与北京市决定,建设永定河官厅山峡现代化雨水情监测预报体系,构建具有世界一流水平的雨水情监测预报“三道防线”。目前,北京市已完成永定河官厅山峡现代化雨水情监测预报体系建设工作。

科技基础不断夯实

气象卫星、天气雷达、测雨雷达、航空遥感、激光雷达、智能传感等现代监测技术,为雨水情监测预报提供了先进的感知手段;降雨预报、产汇流、洪水演进等数学模型的研发应用以及大数据、人工智能、云计算等技术的迭代更新,为雨水情监测预报提供了算法支撑和算力保障。

“当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,特别是以数智融合应用为驱动的新技术快速发展,为推进水文现代化提供了强劲推动力和支撑力。”水利部水文司司长林祚顶介绍,自去年以来,水利部不断强化气象卫星和测雨雷达产品研发,开展强降雨定量化预报预警。积极推进测雨雷达组网建设,湖南、四川等省水利测雨雷达精准监测,有效预警。全国水文规划实施和京津冀等地水文设施灾后恢复重建,监测站网不断加密,大大提升超标准洪水测报能力。

同时,强化预报、预警、预演、预案“四预”措施,加强流域产汇流、洪水演进水动力学模型研发,建成多源空间信息融合的洪水预报系统,具有“四预”功能的数字孪生水利体系初步构建。在今年珠江流域的编号洪水防御中,数字孪生北江系统基于广东省级数字孪生平台,提前两天半预报将发生特大洪水,在数分钟内完成多种水库调度方式的模拟计算,比选优化调整水库调度方案,成功将洪水量级控制在北江大堤安全泄量以内。

新建的重大水利工程也将雨水情监测预报“三道防线”纳入工程建设内容。“工程开工以来,同步推进主体工程和‘三道防线’建设,成功抵御流域多场洪水,保障工程施工度汛和上下游防洪安全。”广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司董事长邓勋发说,按照计划,大藤峡3部测雨雷达将于2025年汛前实现组网运行,届时将进一步提升数字孪生大藤峡“四预”能力,保障枢纽及上下游防洪安全。

水利部信息中心副主任钱峰说,当前,我国已基本建立完备洪水感知体系。可以专线调度23颗卫星影像、2500架无人机航摄数据、15638个视频级联级控点位监控信息,并与15.5万个地表水文报汛站融合构建“天、空、地、水、工”五位一体监测感知体系,具备滚动跟踪洪水演进、全方位实时感知洪水态势的能力。下一步,水利部门将进一步加大人工智能等新技术新方法在水文情报预报领域的创新应用,努力提升防洪“四预”业务能力和水平。

保障能力持续提升

建设现代化雨水情监测预报体系,事关人民群众生命财产安全,事关国家防洪安全。今年5月,在水利部、财政部联合印发的《全国中小河流治理总体方案》中,水利测雨雷达建设被纳入中央财政水利发展资金支持范围。

李国英表示,要加快构建现代化雨水情监测预报体系,实现“延长洪水预见期与提高洪水预报精准度”的有效统一,为提升我国水旱灾害防御能力、推动水利高质量发展、保障国家水安全提供有力支撑。

具体来看,要抓住“两项重点”。一项是硬件,即现代化水文信息感知与监测设备,包括监测天气系统变化及云团移动信息的航天遥感、地基空基雷达等设备,监测“落地雨”及水流全要素、全量程、全过程的现代化水文测验设备,监测和提取下垫面条件及其变化的遥感、雷达等设备;另一项是软件,即基于现代化水文信息感知与监测数据的分析计算数学模型,包括对“云中雨”的降雨预报模型、对“落地雨”的产汇流水文预报模型、对洪水演进的水动力学预报模型。

同时,以流域为单元,按照“应设尽设、应测尽测、应在线尽在线”原则,加快构建雨水情监测预报“三道防线”,不断提升“四预”能力,为洪水灾害防御、水资源管理与调配,以及水利其他业务领域的决策管理,提供前瞻性、科学性、精准性、安全性支持。

“现代化雨水情监测预报体系建设是一项系统工程。”李国英说,要强化责任落实,统筹多方力量、多方资源,合力推进。一方面,要完善技术标准体系,推进现代化雨水情监测预报体系建设结构化、模块化、格式化、标准化;另一方面,要加强规划项目统筹,科学谋划现代化雨水情监测预报体系布局、结构、功能及系统集成。要强化信息归集共享,实现雨水情监测预报“三道防线”算据、算法、算力协同共享。还要夯实科技人才基础,强化先进实用技术设备研发,全面提高现代化雨水情监测预报体系感知能力和运行水平。

来源: 经济日报 作者: 吉蕾蕾)

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