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物联网技术在防洪减灾预警体系中的应用
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一引言
随着全球经济的高速发展，自然灾害造成的经济损失也越来越大。全球主要的自然灾害有洪涝、旱灾、台风、风暴潮、海啸、地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流等。针对全球日益严重的自然灾害，国际社会采取了各种措施开展防灾减灾工作，包括各个国家完善本国的灾害监测和预警系统以及建立防灾减灾工程等。20世纪80年代提出了“国际减轻自然灾害十年计划”，即1990～1999年10年减灾计划，使公众进一步认识了防灾减灾的重要性，大大增强了人民的防灾减灾意识，表1为近50年全球自然灾害统计。我国是自然灾害频发的国家，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，灾害造成的损失也越来越严重，表2为我国近10年自然灾害损失情况。
表1全球自然灾害经济损失情况统计［5］
表2我国2000～2009年自然灾害经济损失情况统计［2］
在众多的自然灾害中，洪涝灾害是许多国家面临的一个主要灾害。在我国仅洪涝灾害造成的损失每年就高达2000亿元左右。我国的洪水灾害发生频率高、分布区域广，全国有70%以上的大城市、半数以上的人口和75%以上的工农业产值分布在洪灾威胁区域。20世纪90年代以来，中国又进入洪水多发期，给人民的生命财产安全和国民经济、社会的发展都带来了严重的危害。21世纪，随着中国城市化进程加快，对防洪减灾提出了更高要求，防洪减灾已经成为中国21世纪可持续发展的重大课题，而调整防洪减灾策略尤为重要［1］。2010年甘肃舟曲山洪泥石流造成多人死亡，给国家带来了巨大的损失，教训是惨痛而深刻的。
由于洪涝灾害的形成和发展受到众多不确定性因素的作用和干扰，使得防洪具有明显的实时性、随机性、模糊性、未知性及突发性，这些特性同时也使得决策者们在众多的确定和不确定的信息面前难以及时作出科学、正确的决策。特别是我国中小流域防洪标准较低，其洪涝灾害损失占全国的80%。信息采集系统不完善，流域内气象、水文、地质、监测预报等设施无法满足洪水预报的要求。在这种情况下，建立一套先进的防洪减灾体系，增强决策部门在抗洪抢险中的快速反应能力，为决策者提供实时、准确、详细的历史资料、水雨情信息、洪水状态、断面的危险程度等信息以及，提出科学的防洪减灾预案，显得尤为重要。
物联网是指利用射频识别、无线数据网络等技术，通过将感应器嵌入和装备到河流、供水系统、大坝、边坡等各种物体中，将物体的信息与互联网和IT系统整合起来，实现信息的高效运转。高效的有线、无线数据传输网络是物联网发展的基础。目前全球已经有近300个商用WCDMA网络，高速、稳定的WCDMA网络，为物联网发展奠定了坚实的基础。以物联网技术为支撑，构建防洪减灾系统，建立完备的监测、仿真、诊断、预警、处置和决策体系，集成建设防洪减灾预警预报系统及决策指挥平台。
二国内外防洪减灾预警预报系统研究现状
（一）防洪减灾观念转变
纵观中国两千多年来江河防洪策略，主要是依靠各种工程措施对洪水进行约束和疏导，其主导思想是与洪水斗争并战而胜之。历史经验告诉我们，完全消除洪水灾害是难以做到的。人类要学会与洪水共处，与自然和谐共处。
1998年长江发生洪灾后，我国对洪水问题进行了深刻的思考，对防洪工作重新作了战略性的调整。在防洪策略上有重大突破，在建设方面强调在流域生态系统重建的大框架下进行防洪建设，在管理方面运用系统论和风险管理方法，从控制洪水向管理洪水转变。防洪建设已从注重堤防、水库等工程建设，转变为注重完整的防洪体系的建设。上中游开展了退耕还林、植树种草和水土保持等大规模的生态系统恢复与建设。疏浚了主要江河的河道、河口。防洪指挥调度信息系统建设，为科学决策提供了先进手段。加强了防洪区、堤防保护区和洪泛区的社会化管理，规范了各类经济社会活动，制定了蓄滞洪区运用补偿政策等。从试图完全消除洪水灾害，转变为承受适度的风险，制定合理可行的防洪标准、防御洪水方案和洪水调度方案，综合运用各种措施，确保标准内防洪安全，遇超标准洪水时把损失减少到最低限度。
（二）欧美防洪减灾中的预警预报
美国有两万多个洪水多发区域，其中3000个在国家气象局的洪水预报范围内，1000个有当地的洪水预警系统，其余的有县一级预报系统。美国陆军工程师团1984年开发了HEC-HMS分布式流域水文模型［22］，德州农工大学1998年开发了SWAT水文和环境模型［23］。美国国家气象中心和美国国家天气服务中心技术发展实验室开发了一系列洪水量化预报法，包括使用统计解释技术的对流模型、大规模动力模型及全球动力模型。数据输出生成三个系列量化预报产品，即预报超前时间为0～3小时、1～20小时和6小时～10天的预报。预报在美国内陆600多个地方对给定的超过某一特定值的降水，
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