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近些年来，城市内涝变得异常频繁，“到XX看海”不时成为新闻标题，给城市和政府带来了不少负面影响。城市内涝防治管控方面有哪些挑战？应急平台新技术有哪些？这些新技术在城市内涝预防与处置方面的应用怎样？本文希望能够为研发城市内涝应急平台，提供有益的借鉴。

城市内涝防治管控中的主要挑战

城市内涝作为近年来困扰很多城市的新问题，在其防治管控方面有很多挑战，主要表现在：

1.城市内涝发生速度快，预警时间短。

城市内涝发生、发展的速度可以非常迅速，而且人员一旦发生溺水，几分钟之内就会因为缺氧或肺部进水造成昏迷，进而死亡。因此，城市内涝一旦发生，预警时间往往只有几分钟，在这几分钟时间内，如果不能进行道路封锁、预警提示，就有可能造成灾害性的后果。例如，2012年北京“7.21”水灾，广渠门桥下积水达4米，一辆SUV企图冒险冲过，结果被困水中，当救援人员将车拖出时，驾驶员已死亡；同样是在这此灾害中，京港澳高速南岗洼段发生严重积水，但是高速入口仍然放行车辆，造成大量车辆被困高速公路，受到网络媒体的广泛质疑。

2.城市排水能力先天不足，城市内涝防灾减灾困难不小。

近些年来，随着我国城市经济的发展，城市化进程的加快，城市发展的速度远远超过城市规划的排水能力。城市扩建过程中大量建筑垃圾淤积排水管网，又造成了现有排水系统能力的下降。现行的城市排水系统建设标准为城市一般地区的暴雨重现期为0.5到3年，重要地区为3到5年，而近些年由于全球气候变暖所导致的极端强降水天气出现的概率变高，这一标准明显偏低。当前城市排水能力的不足，制约了城市内涝防灾减灾工作的开展。北京市在2012年“7.21”水灾以后，进行了大规模的城市内涝防灾减灾工程，如建设储水池、改造排水管网等，但是由于受到城市建筑、道路、管网的限制，能够采取的有效措施比较有限，城市内涝防灾减灾工程实施难度很大。

3.城市排水管网错综复杂，监督管理难度较大。

城市的排水管道包括：生活污水管道、工业废水管道以及雨水管道等，这些管道网络遍布城市的地表与地下。在强降雨天气情况下，错综复杂的排水管网系统有可能在任何环节出现故障，如果没有合适的技术手段，难于进行全面的监控和管理。例如在强降雨天气，城市地表的生活垃圾、树叶等被雨水冲刷到城市道路两旁的排水口，极易容易造成篦子堵塞，从而降低了局部地区的排水能力，也增大了实施管理的难度。就目前来看，解决此问题主要依靠人工巡检和处理，工作量大，工作精度低，且危险性高。如果能够利用一些技术手段进行辅助排查，则大大提高了工作效率，提升了排水管网监管的能力。

4.专用装备数量有限，优化调度重要而有难度。

为了快速排除积水，城市内涝急需的不是小功率水泵，而是大功率排水装置。这种装置具有很强的排水能力，比如新兴重工集团有限公司研制的“水神”大功率排水装置，管口直径300毫米，每分钟排水12500升，通过串联能够提供的最大排水距离达到20千米，但其价格不菲，这样的专用装备在一个城市中配备的数量是有限的。城市内涝发生后，如果城市应急指挥机构不能及时了解城市有哪些关键应急资源，分布如何，如果应急指挥机构不能及时调动这些资源，如果那么这些资源的效能就很难得到最大限度的利用。

5.传统的培训演练形式比较单一，有待突破。

我国目前应急管理培训演练方面还存在诸多不足，比如：应急培训一般以课堂授课为主，然而课堂授课存在时间有限、纸质教材吸引力较差、学员参与不足等缺陷，以课堂授课为主的应急培训效果差强人意；另一方面，应急演练则一般以单一场景的技能训练为主，比如消防部队经常会进行消防、救援等科目的训练，然而应急管理通常需要多部门协同，多部门联合演练由于组织难度大、投入成本高等原因，在我国的普及程度还比较低。由于培训和演练对于提高应急管理人员能力、及时发现应急管理潜在问题都有非常重要的作用，我国的应急管理亟需在培训、演练技术上的突破。

应急平台在城市内涝中的应用

应急平台涵盖的技术很广，受限于文章篇幅，本文选择了五个方面的新技术，针对前面阐述的城市内涝的主要挑战，加以重点论述，希望能够展现出应急平台技术的最新发展对应对城市内涝问题的支持。这五方面的技术包括：物联网技术、预案管理技术、模拟演练技术、信息共享及公共预警技术以及智慧城市技术。

1.物联网技术在城市内涝中的应用：

物联网技术是是新一代信息技术的重要组成部分，通过射频识别（RFID）、全球定位系统、各种传感器等信息采集设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

我国当前在应急管理方面特别注重“预防为主”，物联网技术在城市内涝监测预警方面能发挥重要作用。比如，安装在排水口及排水管网中的水压、流速等传感器能够为主管部门提供排水情况信息，这些信息有助于帮助相关部门发现可能被树叶堵塞的排水口，并在雨季到来之前及时进行清除。除了预防以外，在内涝发生后，及时获得水情信息也是至关重要的，这时，安装在下凹式立交桥等低洼地带的水位传感器就能发挥作用了。由于物联网传感器能够24X7不间断地进行监测，这就为城市内涝的预防、预警与救援提供宝贵的时间。

在城市建设城市内涝监测预警网络是一个系统工程。图二展示了基于物联网的城市内涝监测预警网络的系统示意图。

2.预案管理技术在城市内涝中的应用：

“应急管理、预案为纲”，充分说明了预案在整个应急管理中的重要地位。我国近些年来大力开展了应急预案建设工作，已逐步形成了以国家总体预案、国家部门预案、国家专项预案、地方预案、企事业单位预案、重大活动预案在内的国家预案体系。然而，现有的众多应急预案基本还停留在文本预案阶段，文本预案比较枯燥，不易于理解，不易于培训，不易于查找信息，也不易于汇报，在突发事件发生以后，很难发挥作用，因此需要更先进的预案管理技术。

中国科学院电子学研究所及其产业化公司——中科九度（北京）空间信息技术有限责任公司在多年空间信息承载应用服务平台研发以及应急管理方法论研究的基础上，自主研发了的集成文本预案、流程预案、三维可视化预案的新一代“三案一体”应急预案系统，该预案系统通过自动和半自动相结合的方式解析预案结构，能够将文本预案分解成章节和要素，再通过流程预案定义工具，自动或交互式地将预案中的任务提炼成预案流程，最后利用三维可视化预案制作工具，用动画、视频、图片、文字等多媒体手段，在三维地图上直观展示预案执行过程。这样，就能将纷繁的预案结构化、杂乱的预案流程化、枯燥的预案形象化，通过这样的“精加工”，新的预案形态将更易于理解、更易于培训、更易于查找信息，也更易于汇报。

图1和图2对九度预案管理系统进行了简单展示。

3.模拟演练技术在城市内涝中的应用：

应急演练在应急人员的能力锻炼方面，有着无可替代的优势。演练与培训的不同之处在于，应急演练可以通过模拟突发事件情景，让参演人员“体验”事件的处置过程，而不是仅仅由讲师讲述事件应当如何处理。一般说来，“体验式学习”比“课堂学习”会给学员留下更深刻的映像，也更容易激发学员进行思考。只是在实践上，由于组织演练一般说来周期长、花费大、难协调，所以除了单兵的实战演练比较普及，大规模实兵演练一般并不常见。

由安全生产科学研究院公共安全研究所自主研发的“突发事件应急演练与培训考核系统”是一套高度集成的基于网络实时交互的演练系统平台，该平台由“系统管理端”、“演练控制端”、“演练学员端”、“演练模拟端”和“演练评估端”等五类物理终端、系统服务中心和多种外围感知设备共同构成。该系统支持多用户、多角色协同操作，演练项目设计灵活,支持应急事件场景的同步展示和参演人员的实时文字与语音交互，对演练执行过程全程跟踪记录，还支持外围感知设备平行干预。这样的演练系统可以在任何时间、任何地点，开展对任何人的演练，真正实现广东省应急办纪家琪主任倡导的“双盲演练”（参演人员预先不知道何时发生何种类型时间的演练），是应急演练未来的发展方向。

图1 文本预案与流程预案的结合

4.信息共享及公共预警技术在城市内涝中的应用：

城市内涝不是单一部门能够处理的，需要多部门协同配合，这就需要关键信息在不同部门之间能够进行共享。我国的《国家应急平台体系技术要求（试行）》对应急平台的互联互通有着具体要求，这里对应急平台体系内本身的信息共享不做讨论，主要是介绍两个新的应用，一个是公众预警系统，另一个是应急资源管理平台。

公众预警系统负责向公众发布预警信息，使公众能够及时做出准备，避免灾害。美国应急管理平台体系中，就有一个专门的预警信息发布系统，叫做IPAWS（Integrated Public Alert & Warning System，即集成公众预警系统），该系统遵从通用预警协议（Common Alerting Protocol）， 为 公 共安全官员提供了统一的公众预警信息发布界面。通过该统一界面，公众预警信息可以迅速通过手机短信、电台、电视等多种渠道，发送给可能的受灾对象。在分秒必争的灾害之前，这样的公众预警系统，显得特别重要。

资源是应急处置的基础，同时，城市的重要资源分散在不同部门、不同单位，为了在特发事件发生以后，能够及时了解资源的分布情况并进行合理调度，特别需要一个统一的资源管理平台。广东省应急物资信息服务平台是我国第一个应急物资服务平台，由广东省应急管理学会牵头负责，2012年5月8日正式开通。为了实现对应急资源的科学化管理，该平台对应急资源进行分类、编码，将各类资源与其功能进行了映射，采取了备案、审核、发布机制，实行标准化、动态化管理，确保用户的可信性，信息的真实性、准确性和可用性，最终目的是实现“集中物资分散化，分散物资集中化”。

5.智慧城市技术在城市内涝中的应用：

智慧城市与前面讨论的物联网技术有着紧密联系。实际上，智慧城市是建立在物联网、云计算、大数据等现代信息技术基础之上的全新的城市管理、服务、运营方式，它是信息技术在城市应用方面的集大成者，也为城市内涝的综合治理提供了前所未有的机会。

图2 流程预案与基于遥感底图的三维可视化预案的结合

首先，利用数据挖掘技术，可以对城市内涝的趋势、规律进行挖掘，这有可能发现城市内涝的潜在危险源以及城市内涝发生发展的特点，比如利用聚类分析，有可能根据历史内涝信息，识别出具有相同或类似属性的城市内涝易发部位；利用关联分析，还有可能识别出具有连带关系的内涝点。这些分析结果对辅助相关主管部分发现和解决问题，可能具有重要帮助。

其次，智慧城市通过“四库合一”技术，将城市的人口库、法人库、宏观经济库、空间地理信息库进行整合，这样就能将对城市内涝的分析放在更为广阔的社会经济背景之下，这样所获得的结果，相比单纯分析“水”的情况，更加综合。

最后，当前正在建设的智慧城市项目如“智慧交通”，本身就能为城市内涝事件的有效处置提供支持。比如，城市内涝的预警信息，完全可以通过“智慧交通”平台，及时显示在内涝周边的电子显示屏上，提醒司机及时避让。

城市内涝的防治处置是一个综合性业务，而智慧城市正是一个综合性技术，可以预见，智慧城市的建设将对城市内涝灾害的预防与处置，必将发挥越来越重要的作用。

城市内涝作为城镇化进程中的比较突出的一个问题，非常值得进行深入研究。对于应急平台的最新研究成果，及其对城市内涝问题的应用，这些研究还处于初步阶段，还需要进行大量的原型建设和实证研究，以验证这些技术的有效性。