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文｜江苏省盐南高新区规建服务中心 季辉 吴坚
随着城市化进程的不断推进，城市区域在不断扩大，对城市排水工程的要求越来越高。近年来，各地频频出现由暴雨造成的“城市看海”现象，严重影响了社会经济的发展和城市形象，同时危害了老百姓的生命财产安全。“城市看海”现象的频发出现，一方面是恶劣天气频发导致，另一方面是城市的基础设施的排水能力无法应对突如而来的暴雨，从而造成了城市内涝。主要体现在以下三个方面：首先是实时监测能力不足，对发生积水的情况、气象变化信息以及管网（泵站或排涝河）运行状况掌握不及时；
其次是发送水情、警示的能力不足，一旦发生较严重的积水，不能及时发布预警信息，避免车淹人亡的悲剧；
三是应急处置能力不足，防汛物资和抢险队伍调配不合理，研判和决策靠经验决定。
随着物联网、大数据、北斗导航、窄带物联网、4G/5G 通信等信息化技术的发展与应用，在城市内涝动态监测、水雨情监测、城市管网运行监测、排水泵站和排涝河道水位监测方面的应用也越来越广，提高监测精度和自动化水平，能够有效保障汛情监测的时效性、准确性、全面性。本文将从不同业务场景下传感器类型组合选择、城市内涝模型设计、防涝物资管理、抢险队伍调度、抢险案例生成等几个方面，全面阐述城市内涝预警综合管理平台的构建方式，分析信息化技术在城市内涝治理中的应用效果，进一步论证基于物联网技术的城市内涝预警综合管理平台的建设必要性。
建立城市内涝预警处置体系事前预警的难点之一是如何在城市内涝形成前，对各类城市内涝易发生点进行动态分析，快速找出即将形成的内涝险情，提前做好准备。为实现城市内涝的事前预警，须建立自动化远程信息采集与信息监测体系，按照监测要求将城市防涝应急指挥中需要掌握的信息准确、实时的进行采集；
并且利用历史数据信息、积水点实时监测数据、排涝河道水位数据、雨水管道流速和液位数据，结合天气预报信息、气象预警信息等，对各监测点的内涝风险分析，从而做到事前预警；
在业务实践过程中，针对不同业务场景，需要对传感器类型、视频采集方式、供电方式、网络传输方式、数据采集频率进行定制化设定，以满足数据采集要求。当前主流水位监测传感器分为雷达液位仪、压力液位仪、电子水尺、多普勒流量仪等几类，视频采集分为枪机摄像头和球机摄像头；
供电方式分为常用电方式、路灯+锂电池方式、太阳能+蓄电池、锂电池供电方式，数据传输主要分为4G/5G传输、光纤直连以及窄带物联网传输等方式；
数据采集频率分为固定频率、可变频率、手动召测等方式。
城市内涝模型的设计与构建是建立在动态监测体系基础上，通过不同内涝情景下的成因分析，将与之关联的基础设施运行数据进行关联分析，通过与地表三维模型耦合，得出内涝积水的影响范围、积水深度、积水时间以及成因等信息。本文将以城市下穿桥积水预警模型为例，阐述模型设计与构建过程，如图2 所示。
图1 信息采集系统
图2 城市下穿桥积水预警模型结构图
如图1 所示，城市内涝的形成与多要素有关，具有突发性、区域性、短时性、隐蔽性和不确定性等特点，无法直观确切的了解汛情形成情况。通过水利模型软件与三维GIS 模型软件相结合，结合道路积水点、住宅小区积水点、城市下穿桥积水点、重点市政设施积水点不同场景下的特点，设计构建多种积水预警模型，对城市内涝成因进行多要素叠加分析。经业务实践证明，除短时降雨产生大量汇流外，管线排水不畅，河道水位快速增长，泵站排放压力过大、雨水篦子排解能力减弱均和内涝形成有直接关系，通过模型计算，可对每类内涝积水点进行规律识别，从而为后期的市政基础设施改造或内涝形成前的预警识别提供技术支撑。
根据城市内涝的成因和特点，最大程度降低内涝造成的损失，一方面是对城市基础设施进行改造升级，另一方面是建立城市内涝监测与调度管理体系，从“事前及时预警、事中快速处置、事后完整总结”全生命周期进行信息化技术应用，本文依托3S 技术和北斗导航技术建立城市内涝应急事件处置调度系统，重点解决防涝物资、防涝调度无法精细化管理、抢险力量无法精确定位和指挥调度的问题。城市内涝抢险处置涉及多个业务部门，防汛资源分布各自部门之内，传统管理模式下，应急资源的管理工作一直处于分散无序的状态，通过城市内涝应急事件处置调度系统整合防汛部门的各类资源，实现信息共享、动态分析、协同管理、统一调配，从而有效提高应急保障能力。通过北斗导航系统，定位跟踪防汛抢险人员、物资、车辆，监控汛情现场情况，完成指挥中心与现场之间的实时交互，实现远程监控管理和指挥，使资源协调更加高效、决策依据更加科学、应急响应更加迅速。通过城市内涝应急事件处置调度系统，实现各个部门统一指挥、快速调度，建立交互式的应急管理和协同指挥环境，完成汛情会商信息的集中决策与处理，形成统一的应急联动方案，提高应急管理能力。如图3 所示，将防汛物资、防汛队伍、车辆信息与城市内涝点进行管理，当内涝产生后，可以快速进行防汛资源调拨，从而有效提高抢险处置效率。
图3 城市内涝应急事件处置调度系统
当抢险工作结束后，系统自动将抢险救援过程的相关数据（降雨前、抢险中、抢险后的积水变化、积水持续时间以及抢险救援全过程信息）进行记录，并纳入数据汇总管理，为下一步防汛工作完善预案的同时，为后期工程改造提供数据支撑。
传统模式下的城市内涝治理方式存在信息传递慢，数据不够准确，监测、预警应用系统功能单一，防涝物资管理分散，指挥调度协调难度大等问题，已不能满足日益提高的防涝安全保障需求，防涝减灾将更加依赖于科技进步，增强城市的暴雨内涝应急处置能力。通过建立监测、预警、处置、调度一体化的管控系统，实现防汛监测预警智能化、资源管理统一化、应急响应协同化，做到“事前预警”“事中处置”“事后总结”，有效提高城市灾害防治的及时性、主动性、科学性，主要体现在以下几个方面：
（1）实现汛情变化的及时、全面掌握
建设全区范围内针对城市易积水点、排水管网的运行状态在线监测网络，实现城市内涝风险及时感知，做到早发现、早预警、早处置。
（2）实现防汛物资的及时、全面掌握
建立全区范围内“区级-街道-社区-养护单位”四级防汛物资管理体系，实现防汛物资的数字化管理，做好涝前知数据、涝中准调度、涝后全回库。
（3）实现防涝应急处置的多部门协同参与
建立健全城市道路积水数字化预警机制，建立抢险处置数字化指挥调度系统，建立道路积水成因分析辅助系统，实现汛情的快速处置与多部门联动。
（4）实现汛情处置过程的全程记录，积累案例
记录汛情应急响应的整个过程，分析内涝形成原因，积累形成历史案例，为以后处理应急事务提供直接、形象的经验参考。
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