【防汛测报】闻“汛”而动,拉响溃口水文应急监测“集结号”

来源:汉口分局 时间:2024-07-16 作者:胡国山 责任编辑:卓思佳

7月8日22时31分,经过全力奋战,岳阳市华容县团洲乡团北村团洲垸洞庭湖一线堤防溃口成功合龙。作为此次长江水文应急监测队的一员,我见证了溃口从155米到226米逐渐扩大,以及226米逐渐缩小到0米的全过程。三天四夜的坚守,在溃口成功封堵的那一刻变得意义非凡,付出的努力和汗水在那一刻也随着堤防上一线抢险救援人员的喝彩而变得弥足珍贵。

应急监测是一场与时间赛跑的比拼

把时间拨回几天前,7月5日18时30分,因为汉口站超过警戒水位,在分局值班几天没有回家的我,正准备回家去换点干净的衣服,突然电话铃声响起,电话那头传来了中游局副局长罗兴急促的声音:“岳阳华容县团洲垸发生了溃口,长江委要求我们立即奔赴现场开展应急监测。你准备好无人机测流系统、无人船以及对讲机等设备,立马出发。”电话这头的我有点懵,“溃口、应急监测、无人机……”这原本只是在书本和超标准洪水方案中出现的词第一次出现在现实场景中。逐渐清醒的我,脑海中开始回忆书中写到的内容,溃口监测主要包括:上下游水位观测、流量测量、溃口流速、溃口宽度……,对应的设备也在脑海中浮现,水尺、自记水位计、水准仪、全站仪、无人船、无人机……。心中有了监测的轮廓,我迅速准备好相关设备,带上来不及更换的脏衣服,和罗局一起就往溃口位置赶去。

一路风尘仆仆,急行军3个多小时,总算达到了离溃口还有8公里的位置,然而现场的交通几乎陷入瘫痪,道路狭窄,应急救援的车辆把各个道路堵的水泄不通。为了更快的到达现场,我们开始发挥我们水文人野外工作的经验,在卫星地图上自己找小路规划前进路线,就这样我们穿梭在田间小路、一路上向老乡问路、请老乡摩托车带路,想尽一切办法,最终到达了离溃口3公里的大堤处。

此时,为了保障救援车辆畅通,所有车辆一律不许上堤通行。为了争分夺秒赶赴现场,我们默契地肩扛手提沉重的装备徒步急行军3公里,晚上22点30分赶到了决口现场。因为组织有力,在此次应急监测中,我们是第一个到达溃口现场的水文应急队伍,我们也是第一个测量出溃口流量、口门宽度、上下游水位、流速、地形等水文要素的水文应急队伍。

应急监测是一场硬实力的展示

去了现场,第一直观感受就是震撼,人类在自然灾害面前是那么的渺小,黑夜中,周围除了溃口处咆哮着浪花翻滚的声音,就只剩下垸里时不时房屋倒塌发出沉重的轰鸣声。

顾不得多想,我们迅速按照现场指挥长的安排,分为组织协调及报汛组、水位测验组、口门宽及流速测验组、流量测验组、地形测量组5个小组,使用带来的各式武器为洪水“把脉”。

水位观测时,传统办法是在水边设置水尺桩,通过水准仪校测高程,每个时段人工读数记录水位。此次,我们在团洲垸决口堤内、外两处关键地点分别安装了两台YAC9900便携式压力水位计,实时监测决口现场水位情况。为准确获取水位高程,我们利用测区附近中游局已有的控制点坐标成果,结合湖南省似大地水准面精化模型,快速构建溃口10km区域的高程转换模型。后续利用实时动态GNSS技术便可实时获取堤坝内、外精确的85高程水位,精度可达到2-3cm。测出的高程同时与最近的岳阳站水位数据进行比对分析,验证数据的准确性。在7月5日23时报出三个关键数据---决口处堤外水位31.27米、堤内水位29.53米、水位差1.74米,为决策部门制定应急预案和指挥调度提供了科学依据。

口门宽观测时,传统办法是用全站仪免棱镜模式进行溃口口门宽度测量。但受限于现场漆黑的环境,该模式当时用不了。为了快速监测溃口口门宽度,我们把目光锁定在了携带的两款无人机身上。

无人机A测量溃口口门原理:无人机A可以设置摄像头垂直向下,在操作手柄屏幕上面能看到代表摄像头位置的十字丝,同时操作手柄屏幕上面能看到飞机距离起飞点的距离。在测量口门宽度时我们充分利用了无人机A的这些功能,在溃口左右岸分别记录起点距,两者的差值就是溃口口门宽。(这种方法能快速的对口门宽进行测量,全过程大约2分钟就能完成一次测量,精度在1米以内)。

无人机B测量溃口口门原理:无人机A初期用时,和全站仪一样,因光线太暗,拍摄到的画面很模糊,不能百分百确定溃口处的水边分界。无人机B和无人机A有个明显的区别,其自带的摄像头是水平的,不能垂直向下,不能像无人机A一样通过摄像机来准确的定位,但是,夜晚飞行时,无人机B在距离地面高度约2米时,飞机下方的照明灯会自动亮起,来辅助降落。此次我们就充分利用这个特性,我们将飞机直接飞到溃口的右岸,缓慢降落在距离地面2米的地方,飞机下发照明灯亮起,通过灯光,我们能十分清楚的看到飞机所处的位置是不是位于溃口边界,然后我们保持这个高度朝左岸飞去,在飞行过程中,溃口处的高差大于2米,照明灯自动熄灭,当飞机到达溃口左岸时,灯光就自动亮起,此时我们记录下的差值就是溃口口门宽。通过两架无人机相互佐证,溃口宽度155米第一时间精确的发给了后方指挥部。

口门流速、流量传统监测办法是采用浮标进行测量。但溃口流速快,波浪翻滚大,夜晚视线不好,导致浮标测流无法开展。本次溃口处流速、流量采用水文快艇和无人船测流系统进行走航式ADCP测验,辅以无人机搭载雷达波测流系统进行验证,将非接触式和接触式流量测验方式相结合,实现了决口处流速、流量的快速、准确测量。7月6日0时30分,水文应急监测队测得第一份宝贵的决口处流量成果---5080立方米每秒。

采用水文快艇和无人船进行走航式ADCP测验时,在溃口前期,溃口流速很大,为了确保人员安全,我们充分利用ADCP的测量性能,在溃口上游采用“半圆形”测法,通俗的讲就是以溃口处为圆心,水文快艇围绕溃口画规则的半圆,这样做的好处是,水文快艇和无人船不会因为太靠近溃口而导致不安全,根据ADCP的测验原理,这样测得的流量就是溃口处的流量。为了进一步的验证,我们采用无人机搭载电波流速仪施测了溃口处的流速,同时概化溃口的形状,从而将两份流量进行相互的验证,确保数据的可靠。

对于地形观测,传统办法是采用全站仪和RTK施测地形。本次测验时采用无人机激光雷达航摄系统将无人机、航空摄影、三维激光扫描及全球导航卫星系统(GNSS)技术结合起来,解决了本次应急监测的地形测量难点。该系统可快速获取低空高分辨率影像数据、点云数据及倾斜模型等。本次决口地形测量,依托无人机激光雷达航摄系统,收集了决口演变期间的地物影像数据,利用计算机视觉、空三解算等原理,对决口上下游影像数据进行处理,解算出地物的几何坐标;激光雷达实时采集地物的三维点云,通过数据处理获取地物的三维几何信息,构建了完整的水陆一体三维模型,大概5分钟就完成,实时成图,高效快捷,为险情处置决策提供了精确科学的数据支撑。

应急监测是对体能和意识的考验

从7月5日18时30分接到电话开始,到7月8日22时31分结束,在这76个小时的时间里,我的工作节奏如下:

7月5日18时30分接到电话通知;

7月5日19时00分准备好设备出发;

7月5日22时30分经过一路奔波,外加3公里负重步行,到达溃口现场;

7月5日23时00分---7月6日17时00分,每半个小时开展一次流速和口门宽的监测,同时搭建帐篷,搬运仪器设备。溃口现场饮用水和粮食比较缺乏,在7月6日14时才吃上第一顿饭,我与现场人员一样,一整晚加白天都没有睡觉;;

7月6日17时00分---7月6日19时00分在车上眯了一会;

7月6日19时00分---7月7日9时00分每二个小时开展一次口门宽的监测,又是一夜几乎没睡;

7月7日9时00分---7月7日18时00分,酒店休息,午饭没吃,倒头就睡;

7月7日18时00分---7月8日8时00分,每二个小时开展一次口门宽的监测;

7月8日8时00分---7月8日22时00分,逐时开展口门宽度监测;

7月8日22时31分溃口合龙。

通过这次实战,能明显的感受到模拟的溃口演练和实际情况的处理区别很大。常规的仪器设备在溃口的现场因为道路不通,人手不足和环境恶劣等因素导致实施起来很困难,需要一些更加先进的设备才能更好的完成应急监测。在去现场之前有想过现场环境的恶劣,去了以后才发现现实比想象更加的恶劣,熬夜成了每位应急监测人员的必修课,忍饥挨饿那是家常便饭,各种叫不出名字的虫子一抓一大把,几天不洗澡满身的汗臭味大家也习以为常。除了身体上的考验,最难的是现场情况的灵机应变,如何高效的完成各项监测内容,一方面要善于利用已有的设备性能,在应急情况下灵活的转变应用。另一方面,归根到底,还是要自身练好本领,掌握各项技能,才能充当好水文特种兵的角色。

对我自身而言,这次溃口应急监测是能力的一次较大提升,也是对日常学习成果的一次考验,我将认真总结这个应急监测的经验,用于指导我以后的工作实践,努力做出更大的贡献。