基于遥感技术的山洪-泥石流灾害应急救援决策研究--以平武县“7·12”泥石流灾害为例.pdf

35TECHNOLOGY OF DISASTER REDUCTION 减灾技术王自力，安全工程高级工程师，四川省安全科学技术研究院党委书记、院长，受聘中国安全生产协会专家，四川省应急管理厅应急管理专家，四川省安全生产考试专家，四川省工业发展资金项目评审专家，成都市政府安全生产和应急救援咨询专家，西华大学安全工程硕士研究生校外导师。长期致力于安全生产和应急管理领域实用技术、方法的应用研究，主持并参与了四川省应急管理“一张图”建设项目 城市安全风险基层网格化治理技术与应用等 10 余项科技研究，发表多篇论文；获得了 3 项发明专利、4 项实用新型专利授权。项目获得四川省科技进步奖一等奖 1 项、中国安全生产协会安全科技进步奖一等奖 2 项、三等奖 1 项，中国爆破行业协会科技进步奖三等奖 1 项。前言2022 年 7 月 12 日 6 时许，受强降雨等影响，四川省平武县木座藏族乡和平村黑水沟发生山洪泥石流灾害，部分路段路基被冲毁，道路和通信中断（图 1）。截至 13 日 22 时，确认死亡 3 人，失联 15 人。险情发生后，当地第一时间启动二级防汛应急响应，调集组织应急救援力量赶往现场搜救失联人员，转移周边群众，同时对现场周边道路实施交通管制，确保抢险救援车辆顺利通行，保障灾后应急救援生命线畅通。本文主要基于遥感技术，对“712”平武县黑水沟山洪泥石流因灾影响区人口分析、应急备灾物资估算、受威胁对象与应急救援资源分布等分析研判，解译灾中道路通达性，提供灾后救援生命线，为应急部门提供决策支撑，实现科学救灾、有效减灾、合理防灾。泥石流灾害救援辅助决策本次灾害应急决策研究数据源包括高分二号（GF-2）、高分一号（GF-1）、哨兵二号 A 星（S2A）、Airbus 卫星、灾后无人机低空航摄影像及现场照片等，分辨率包括 10m、2m、1m、0.5m与 0.2m 等多类。现场照片拍摄时间为 2022 年 7基于遥感技术的山洪泥石流灾害应急救援决策研究 以平武县“712”泥石流灾害为例王自力1，2王立娟1，2唐尧1，2，3郭永臣1，2，3尹恒1，2，3作者单位：1.四川省安全科学技术研究院，四川成都，610046；2.重大危险源测控四川省重点实验室，四川成都，610046；3.四川安信科创科技有限公司，四川成都，61004136城市与减灾CITY AND DISASTER REDUCTION月 12 日（图 2）。卫星影像经过正射校正、辐射定标、大气校正、影像配准、图像融合、影像镶嵌与裁剪等预处理。（一）预判灾情与应急备灾（灾后0.5 小时）灾情预判及先期备灾包含灾害影响区人口分析、应急备灾物资估算、受威胁对象与应急救援资源分布等，为灾后应急救援抢险决策指挥提供重要支撑依据。以 2021 年版全国人口分县乡统计栅格数据为基础，利用标准公里格网划分（以 1km1km 为单位），分析黑水沟灾区受影响人口信息，完成快速预判分析。本次灾害影响人口主要沿火溪河流域分布，行政上包括平武县的白马乡、木座乡及木皮乡等（图 3）。根据灾后泥石流冲积物掩埋区分布界线、泥石流堵河位置上游水位上涨可能淹没区域的分布界线，结合现场反馈照片等资料，采用 GIS 分析灾区受影响人口，预测约 4500 人受灾。参照国家民政部12 平方米救灾专用单帐篷（MZT0112010）等规范标准，常用帐篷包括 8m2单帐篷、12m2单帐篷、12m2棉帐篷、36m2单帐篷、36m2棉帐篷及厕所帐篷等规格，结合平武县木座乡等灾区情况，考虑采用 12m2的单帐篷送赴灾区，依据灾区受影响人口，预判备图1平武县木座乡因降雨河水暴涨突发山洪泥石流图2灾害现场照片37TECHNOLOGY OF DISASTER REDUCTION 减灾技术灾用帐篷约 780 顶、饮用水需约每天 9t。通过分析灾区各类应急救援力量分布特征，距灾区最近的救援力量为平武县消防救援大队，距离约 27km（山路）；泥石流堵河位置的上下游区域内有平武县人民医院、白马中心卫生院等医疗防疫力量 6 家，其中上游 1 家、下游 5 家；灾区分布有木座乡中心小学、白马乡中心小学、新加坡诚毅第五小学、平武中学等 8 所学校（图 4），其中的白马乡中心小学、新加坡诚毅第五小学（木皮乡）及平武县城的平武职业中学 3 所可作安置场所备选；受影响矿山企业2 家，建议尽快开展隐患排查。（二）灾情宏观判别（灾后4 小时至 3 天）木座乡黑水沟全沟流域面积 约99.5km2，主 沟 长 度 约16.1km，最高点高程 3761m，沟口高程 1268m，全沟高差2493m，坡降为 155。泥石流沟整体形态呈近南北向展布，流域形状似“丁”字形，总体包括龙池沟与黑水沟两部分，物源区总长约 21km，区内物源主要为上游沟体两侧的崩滑物源及沟内枯木等松散堆积物（图5）；流通区主要位于两岔河与纸房之间的河道及两侧沟道，总体呈“S”形状，长约 4.7km；堆积区主要为纸房距沟口的河滩区域，总体呈伞柄状，上窄下宽，国道 G247 由下部横穿而过，堆积区淤积物（以砾石、枯木树枝及泥沙为主）掩埋面积约106635m2，分布在沟口冲击滩、沟谷两侧及火溪河靠北岸一侧，宽96220m。泥石流主要灾损区位于河道沟口（图 6），该处沟口掩埋区约 10.7 万 m2。平武县城经木皮乡通往木座乡的生命交通线 G247 路面被淤泥与沙石堵塞，灾区主干交通、电力及网络均中断，处于“三断”状态。对比灾区灾前重要地物展布，本次共解译因灾受损或被毁地图4泥石流影响区威胁对象及临时安置场所分布图图3泥石流影响区人口分析图38城市与减灾CITY AND DISASTER REDUCTION物 40 余处，其地理上分布在黑水沟沟口两侧，行政上隶属于和平村，其中房屋 38处，桥梁 1 处，国道 1.3km，其他道路 703m，具体分布见图 6 中 A 区域所示，区内灾后分布有大量直径一米至数米的砾石与泥沙混合体物质，由于沟口地形相对较为平缓，分布有大量的居民聚集区，人口相对集中，灾情最重，本次灾害人员伤亡与房屋损毁主要位于该区域。（三）应急救援生命线优选（灾后 12 小时）为保障灾后救援措施有效展开，利用灾区影像解译重要交通干线，分析道路可通达性，优选救援生命线。结果表明，通往木座乡黑水沟灾区的重要救援生命线有三条，第一条为自平武县现场沿国道 G247经过木皮乡到达灾区和平村，应急救援由平武县消防救援大队等力量组成；第二条路线为从九寨沟县城方向，经过白马乡到达灾区和平村，主要为九寨沟当地应急救援力量；第三条路线为自绵阳市沿国道 G247，经过平武县县城方向通往灾区，主要为绵阳市与成都市方向的增援救援力量。建议将第一条作为救援队伍先期赶赴灾区救援生命线，以救人为第一原则，需携带自身必要口粮与饮用水、协调当地或附近挖掘机等设备先期开展搜救；第三与第二条为后续增援路线，第三条建议以绵阳市区应急救援力量为主，补充成都市方向增援力量组成，为先期救援力量轮换与补充，如条件允许，考虑配备装载机与挖掘机等抢通机械、救援药品、易携式医疗设备及所需生活物资（饮用水、干粮、帐篷等），沿途抢修道路或搭建临时便道，必要时协调当地驻军，申请增派军用或民用直升机，实施跨地域空中救援与转移；考虑到灾区可能存在与木座乡类似灾情，建议第二条作为极端情况的人员、物资及装备的补充。（四）异地临时转移安置建议（灾后 24 小时）考虑灾区实际情况（不具备就地安置条件），优选了 3处异地转移临时安置场所：一号场所位于木皮乡的新加坡诚毅第五小学，距灾区约 9.6km，其内地势相对宽敞平坦，教室可作为安置房间，距平武县县城有国道 G247 相通（约18km），周边分布有木皮乡卫生院（距离仅 70m），可以保障安置点基本防疫消杀、应急救护与简单医疗等，根据实际情况，还可作为前方重伤员送绵阳市区就医与后方增援医护力量前至木座灾区的中转地，建议木座灾区将该处场所作为图6泥石流沟口灾损解译图（GF2/123波段组合）图5泥石流灾害遥感解译图（GF2/123波段组合）39TECHNOLOGY OF DISASTER REDUCTION 减灾技术首选临时异地转移安置场所。二号场所位于白马乡中心小学，距木座灾区约 25.4km，其地形地貌条件与一号场所类似，平缓宽敞，教室与操场可用于人员安置，周边有王坝楚中心卫生院（距离约 780m），满足场所基本医疗救护与防疫消杀需求，建议作为一号场所的备份，在一号场所前线安置不够用的情况下启用。三号场所位于平武县县城的平武职业中学，距离木座乡和平村灾区约 27.7km，地处县城，卫生医疗条件较好、基本生活物资充裕，可作为灾区人员中短期、临时安置备选地，也可为后续成都市方向增援力量前置或前进基地、重伤员外送成都方向转运场所。实际救灾情况时，在参考以上辅助决策的基础上，考虑安置点距离县城近，物质充裕的优势，救灾指挥部在平武县城的平武县职业中学设置了临时安置点。结论与展望遥感技术在应急救援决策中的应用对提升灾害应急决策能力、降低灾损意义重大。本文基于灾害前后国产高分遥感影像、低空无人机航片及现场调查反馈等数据信息，开展平武木座乡山洪泥石流叠加场景下的应急救援决策研究，及时、准确地为灾害影响范围、灾损情况估计、救灾帐篷需求、灾民安置点、救援路线优选等关键决策提供了参考依据。分析遥感技术在突发自然灾害应急决策的应用前景，可以在以下几个方面提供相应的技术支持。（一）强化特殊场景的灾害预警体系，提升灾害风险预警执行度监测预警是防范应对灾害风险的第一道防线，从本次木座乡山洪泥石流灾害致灾过程来看，存在预警监测站点覆盖不足，预报预警不够精准，预警信息共享不足、上下游传递不及时等问题，未来建议借助遥感等技术优势，加强山洪泥石流灾害大范围筛查，利用遥感高分辨率优势，开展特殊场景下的典型山洪泥石流灾害预警体系研究，对灾害严重、沟口有集镇的小流域，科学布局水位站、雨量站、视频监测站等预警设施，强化防胜于救的理念，提升灾害风险预警执行度与处置效能。(二)灾情科学研判与动态监管，完善信息共享及通报机制灾情的科学研判与动态监管，以及完善信息共享及通报机制是应急处置的关键环节。未来可利用遥感技术构建灾情研判与动态监管一张图，实现灾前监测预警、灾中科学研判及动态监管、灾后快速灾损评估及重建的全流程应急辅助决策，推动以流域为单元，流域上下游监测预警信息共享，动态监测流域内物源分布及变化，完善相关工作机制，确保上游及时向下游通报重要防汛信息，下游能主动获取或查询与所在区域相关的防汛信息，实现监测预警及灾情信息共享。（三）助力预案修订演练、提升重点区域自救能力借助遥感影像清晰直观的特征，综合考虑山洪泥石流“叠加”场景效应，构建沿河道、场镇、桥梁堵塞等灾害演练场景，修订完善灾害应急预案，落实“叫应”机制，提高防汛应急演练与培训宏观可视性，贴近实战、模拟实战，细化转移避险具体条件和措施，确保极端情况下受威胁群众应转尽转，提升重点区域自救能力。（四）规范重点区域避难场所建设木座灾害暴露出灾区存在避难场所不规范、应急力量不足等问题，为做到“防微杜渐”“举一反三”，建议在类似木座灾区的省内重点区域，开展突发山洪泥石流灾害灾后应急避难场所科学布局研究，结合遥感技术优势，从避难场所建筑、场地、安置时限、安置人数、设施功能、安全性及防治能力入手，通过优化选址、合理设置场所功能（满足通水通电通信，具备流动测速、医疗卫生防疫、垃圾存放、应急消防装备等）、合理储备应急物资、科学设立避难场所标示和功能标志，制订场所应急预案等建设，实现重点区域避难场所规范化建设。（五）优化灾后当地自救异地援救通道决策灾害发生后，快速组织有效自救互救与开辟异地救援通道，是降低灾害损失的重要手段。充分利用灾后遥感影像大范围、直观等优点，快速感知灾情解译灾损，指导灾区当地群众开展自救互救，重点针对灾后通往灾区的应急救援生命通道，利用遥感技术快速研判获取生命线受损及断道情况，动态监测断道修复情况，对保障救灾生命线畅通，辅助救灾指挥部开展异地救援力量投送等应急决策，提供重要参考信息依据。本文由四川省科技厅软科学研究（2023JDR0045）和四川省省级科研院所基本科研业务费（2022JDKY0009-02）联合资助。