城市立交桥下、地下通道等低洼区域,因地势低于周边路面,成为暴雨天气下积水内涝的 “重灾区”。这类区域的积水具有 “上涨速度快、危害程度高” 的特点 —— 短时间强降雨即可导致积水深度在 10 分钟内从 0 升至 50 厘米以上,若预警不及时,易引发车辆熄火、人员被困等安全事故。传统的城市积水内涝监测多依赖单一的积水深度数据,例如当深度超过 30 厘米时触发预警,但这种 “唯深度论” 的监测模式存在显著缺陷:若积水上涨速度慢(如 1 小时才涨至 30 厘米),即使深度达标,风险也相对可控;若积水在 5 分钟内骤升至 25 厘米,虽未达传统预警阈值,却已具备极高风险。因此,通过积水深度、上涨速度、水流流速、积水时长等多参数联动监测,构建科学的风险等级判断体系,成为避免预警偏差、提升低洼区域内涝防控能力的关键。
单一深度监测的局限:为何低洼区域预警需 “多维考量”?
在城市低洼区域的积水内涝监测中,单一深度数据之所以会导致预警偏差,核心在于其无法全面反映积水的 “动态特性” 与 “实际危害”,难以匹配低洼区域复杂的风险场景。
从积水上涨速度来看,低洼区域的积水风险不仅取决于 “最终深度”,更取决于 “上涨快慢”。立交桥下的道路多为坡道,若积水快速上涨(如短时强降雨导致),即使当前深度仅 20 厘米,短时间内就可能突破车辆涉水安全极限,留给车辆疏散、人员撤离的时间极短;而若积水缓慢上涨,即使最终深度达 40 厘米,也有充足时间采取管控措施。传统单一深度监测无法区分这两种情况,若仅设定固定预警阈值,快速上涨但未达阈值的积水会错失预警时机,最终导致风险失控。例如,2023 年某城市立交桥下因暴雨导致积水快速上涨,由于单一深度监测未及时触发预警,3 辆汽车驶入后熄火,所幸人员被及时救援,未造成伤亡。
从水流流速来看,低洼区域的积水常伴随较强水流(如雨水从周边路面汇入地下通道),即使积水深度不高,高速水流也可能对行人、车辆造成冲击。例如,地下通道内积水深度仅 20 厘米,但水流流速较高时,足以将行人冲倒、将小型汽车推离车道;而若水流流速缓慢,即使深度达 30 厘米,风险也相对较低。单一深度监测完全忽略了流速这一关键风险因子,易导致 “深度达标却过度预警” 或 “深度未达标但实际高风险” 的偏差 —— 前者可能引发不必要的交通管制,影响城市运行;后者则可能因预警滞后导致安全事故。
从积水时长来看,长时间积水会加剧低洼区域的设施损坏与安全隐患。立交桥下的积水若持续时间过长,可能导致路面路基软化,影响道路结构安全;地下通道内的积水若持续较久,可能渗入电气设备(如照明、监控系统),引发短路故障。单一深度监测仅关注 “是否达标”,不考虑 “持续多久”,若积水深度在预警阈值上下波动,会导致预警频繁启停,既干扰运维人员判断,也可能错过积水长期浸泡带来的潜在风险。
此外,低洼区域的 “环境特性” 也需纳入考量:立交桥下的车辆通行量远高于普通路段,相同深度的积水在此处引发的交通拥堵与事故风险更高;地下通道多为封闭或半封闭空间,积水后易形成 “密室效应”,人员逃生难度大。单一深度监测未结合这些环境差异设定差异化预警标准,采用 “一刀切” 的阈值,必然导致预警精度不足。因此,只有通过多参数联动监测,才能全面刻画低洼区域的积水风险,避免单一数据带来的预警偏差。
多参数联动监测的核心:选择哪些参数?如何实现联动?
城市积水内涝监测要实现多参数联动,需先明确 “选什么参数”—— 应围绕低洼区域的风险特性,筛选出具有强关联性、可实时采集的核心参数;再设计 “如何联动”—— 通过建立参数间的逻辑关系与权重分配,构建科学的风险等级判断模型,而非简单叠加参数数据。
核心参数选择:覆盖 “动态风险” 与 “环境特性”
针对低洼区域的积水内涝监测,核心参数应包括 “积水深度、上涨速度、水流流速” 三大动态参数,以及 “积水时长、区域类型” 两大辅助参数,共同构成风险判断的 “数据基础”。
积水深度是最基础的参数,直接反映积水的直观风险,需采用高精度传感器(如超声波液位计、雷达液位计)实现实时采集,确保捕捉深度的细微变化。对于不同低洼区域,需设定差异化的深度阈值:立交桥下的深度阈值可参考小型汽车涉水安全极限,地下通道的深度阈值可参考行人涉水安全极限,避免 “一刀切”。
积水上涨速度是反映风险紧迫性的核心参数,通过连续采集的深度数据变化情况计算得出,需设定 “紧急阈值” 与 “关注阈值”:立交桥下的上涨速度紧急阈值需匹配短时间内车辆疏散的需求,地下通道的上涨速度紧急阈值需更严格(因封闭空间逃生时间更短)。当速度超过关注阈值时,系统开始重点监测;超过紧急阈值时,直接触发高等级预警。
水流流速是反映积水冲击风险的关键参数,需通过流速传感器(如电磁流速计、多普勒流速计)采集,采样频率与深度保持一致。流速阈值需结合深度设定:积水较浅时,即使流速略高也可能对行人造成威胁;积水较深时,较低流速就可能对车辆产生冲击,需根据实际场景调整预警标准。
积水时长通过深度数据联动计算 —— 当深度超过 “初始关注阈值” 时开始计时,当深度低于该阈值且保持稳定后停止计时。时长阈值需结合区域设施特性设定:立交桥下积水时长过久需警惕道路结构安全,地下通道积水时长较长需防范电气设备故障,避免长期积水带来的潜在危害。
区域类型作为辅助参数,用于设定差异化权重 —— 将低洼区域划分为 “立交桥下(高交通风险)、地下通道(高人员风险)、普通低洼路段(一般风险)” 三类,在风险计算时,针对不同区域的核心风险点提高对应参数的权重,确保预警标准与区域风险特性匹配。
联动逻辑设计:从 “参数叠加” 到 “风险建模”
多参数联动的核心并非 “所有参数达标才预警”,而是通过建立 “权重分配 + 逻辑判断” 的风险模型,将各参数转化为 “风险分值”,再根据总分确定风险等级,实现精准预警。具体可分为 “参数标准化、权重分配、等级划分” 三步。
第一步:参数标准化 —— 将不同类型的参数转化为统一的 “风险分值”,消除参数间单位、范围差异的影响。例如,积水深度以区域安全阈值为基准,超过阈值越多,分值越高;上涨速度以紧急阈值为参考,越接近或超过紧急阈值,分值越高;流速则结合深度对应的安全标准,流速越高,分值越高。通过标准化,各参数均转化为可直接比较的风险分值。
第二步:权重分配 —— 根据参数对低洼区域风险的影响程度,赋予不同权重。对于立交桥下,因交通风险突出,积水深度、水流流速的权重更高;对于地下通道,因人员逃生难度大,上涨速度、积水时长的权重更高。权重分配需结合实际场景验证调整,例如某城市立交桥下通过历史数据发现,流速对车辆事故的影响比预期更大,遂适当提高流速权重,进一步提升预警精度。
第三步:风险等级划分 —— 根据 “加权总分” 将风险划分为 “低风险、中风险、高风险、极高风险” 四级,每级对应明确的预警措施,避免模糊判断。以立交桥下为例:低风险时仅持续监测;中风险时推送预警信息至交通部门;高风险时启动交通管制,禁止小型汽车通行;极高风险时全面封闭立交桥,组织人员现场值守。地下通道的风险等级划分则更严格,确保人员安全。
此外,联动逻辑还需包含 “异常值处理” 与 “动态调整” 机制:当某一参数传感器故障时,系统自动提高其他参数的权重,避免因单一参数缺失导致预警失效;当监测到极端天气(如台风、特大暴雨)时,系统自动降低风险等级的分值阈值,提前触发预警,为应急处置争取时间。
多参数联动监测的落地:技术实现与应用效果
多参数联动监测并非理论构想,需通过 “硬件设备部署、数据平台建设、应急联动机制” 三大环节实现落地,确保参数能实时采集、联动模型能有效运行、预警信息能快速转化为行动,真正解决低洼区域的内涝预警偏差问题。
硬件部署:适配低洼区域的复杂环境
低洼区域的硬件部署需克服 “空间狭窄、环境恶劣(暴雨、积水浸泡)” 等难题,选择小型化、高防护等级的传感器与设备,确保稳定运行。
在传感器选型上,积水深度传感器优先选择非接触式,避免探头被积水浸泡导致故障,防护等级需达到完全防尘、可长期浸泡的标准;水流流速传感器选择耐腐蚀材质,适应雨水的酸性腐蚀;上涨速度无需单独传感器,通过深度传感器的连续数据计算得出,因此需确保深度传感器的采样频率与数据稳定性。
在安装位置上,立交桥下的传感器需安装在车道两侧的立柱上,高度高于历史最高积水位,同时避开车辆灯光直射(防止干扰非接触式传感器);地下通道的传感器需安装在入口处与通道中部,入口处传感器用于早期预警,中部传感器用于监测内部积水变化,且需远离电气设备,防止积水渗入导致短路。此外,所有传感器需配备独立供电模块与无线传输模块,确保在断电、断网等极端情况下仍能正常工作。
数据平台建设:实现 “联动计算 + 可视化展示”
多参数联动监测需依托统一的数据平台,实现 “参数实时接收、联动模型计算、风险等级展示、预警信息推送” 的全流程自动化,避免人工干预导致的延迟与误差。
数据平台需具备三大核心功能:一是实时数据接收,支持多品牌、多类型传感器的数据接入,对数据进行清洗(如剔除明显异常值);二是联动模型计算,内置针对不同低洼区域的权重分配与风险等级模型,实时更新风险等级,确保预警及时性;三是可视化展示与预警推送,通过地图直观展示各低洼区域的参数数据与风险等级(用不同颜色标注风险程度),同时将预警信息推送至相关部门(如交通局、应急管理局)与公众(通过短信、APP、道路警示牌),确保信息快速触达。
例如,某城市搭建的积水内涝监测平台,在立交桥下区域监测到积水深度接近安全阈值、上涨速度较快、流速略高时,平台通过联动模型快速判定风险等级为极高风险,立即推送预警信息至交通局与附近交警,同时触发立交桥下的电子警示牌显示 “积水封闭,禁止通行”,整个过程仅用数十秒,有效避免了车辆误入。
应急联动机制:确保 “预警 - 处置” 闭环
多参数联动监测的最终价值,在于将预警信息转化为实际的应急处置行动,因此需建立 “部门协同、流程明确” 的应急联动机制,避免 “只预警不行动”。
根据风险等级明确各部门职责:低风险时,由水务部门持续监测,记录数据;中风险时,交通部门派出巡逻人员现场查看,水务部门准备排水设备;高风险时,交通部门实施交通管制(如封闭部分车道),水务部门启动排水泵;极高风险时,应急管理部门协调公安、消防等力量,开展现场值守与救援准备,确保人员安全。
建立 “预警信息反馈” 机制:应急处置人员需通过数据平台反馈处置进展(如 “已封闭立交桥下车道”“排水泵已启动,积水深度开始下降”),平台根据反馈调整风险等级 —— 若积水深度持续下降、上涨速度放缓,加权总分降低,风险等级随之降级,直至解除预警;若处置后参数无改善(如积水仍快速上涨),平台自动升级预警,提示增加处置力量。
例如,某地下通道监测到积水深度、上涨速度、时长均达到较高风险标准时,平台判定为极高风险。应急管理部门立即协调消防人员赶赴现场,关闭通道入口,同时水务部门启动移动排水设备;一段时间后,平台监测到积水深度下降、上涨速度转为下降趋势,风险等级降至中风险,平台推送 “风险降级,继续排水” 的提示,避免过度处置。
应用案例:多参数联动监测如何提升预警精度?
国内多个城市已通过多参数联动监测,解决了低洼区域积水内涝的预警偏差问题,实际应用效果显著,验证了该模式的可行性与有效性。
在某一线城市的立交桥下监测项目中,此前采用单一深度监测,2022 年汛期曾出现两次预警偏差:一次是积水深度接近阈值但上涨速度极快,因未达阈值未预警,导致 2 辆汽车熄火;另一次是积水深度略超阈值但上涨速度缓慢,触发高风险预警后实施交通管制,造成不必要的交通拥堵。2023 年引入多参数联动监测后,结合深度、上涨速度、流速等参数综合判断风险。同年汛期,该立交桥下监测到积水深度未达原单一阈值,但上涨速度远超紧急标准,平台立即触发极高风险预警,交通部门迅速封闭车道,避免了事故发生;另有一次积水深度略超阈值,但上涨速度缓慢、流速平稳,平台判定为中风险,仅推送预警信息提示关注,未实施交通管制,减少了对城市交通的影响。
在某二线城市的地下通道监测项目中,传统单一深度监测曾因未考虑积水时长,导致通道内电气设备因长期积水短路。引入多参数联动监测后,当积水深度超过初始关注阈值且持续时间较长时,平台触发设施风险预警,水务部门及时启动排水,避免了设备损坏。此外,该项目通过区域类型权重调整,将地下通道的上涨速度权重提高,在一次短时强降雨中,积水上涨速度达到紧急阈值,平台提前 10 分钟触发预警,工作人员及时关闭通道入口,未出现人员被困情况。
这些案例表明,多参数联动监测能有效弥补单一深度监测的不足,通过全面考量积水的动态特性与区域环境差异,实现低洼区域内涝风险的精准判断,为城市内涝防控提供更科学的技术支撑。
结语
城市低洼区域的内涝预警,本质上是对 “风险全面性” 与 “响应及时性” 的双重考验。单一深度监测因无法捕捉积水的动态变化与实际危害,难以满足复杂场景的预警需求。多参数联动监测通过整合深度、速度、流速、时长等关键参数,结合区域特性构建风险模型,既避免了 “漏预警” 导致的安全事故,也减少了 “过度预警” 带来的资源浪费。
未来,随着传感器技术的升级与 AI 算法的融合,多参数联动监测将进一步优化 —— 例如通过 AI 模型学习历史数据,自动调整参数权重与预警阈值,适应不同城市的气候特点与基础设施条件;通过多设备数据联动,实现低洼区域与周边排水系统、气象预警的协同,构建更完整的内涝防控体系。但无论技术如何发展,“以风险为核心、以场景为导向” 的多参数联动逻辑,始终是提升低洼区域内涝预警精度的核心方向,将持续为城市安全运行保驾护航。