防治和减轻洪涝灾害措施研究的新成果
（一）洪涝灾害监测与预测工作的新信息
1．完善洪涝灾害监测系统的新进展
开发出洪水智能监测系统。[11]2006年10月，英国电子科学核心计划署发表新闻公报称，英国电子科学核心计划研究署科学家负责，英国莱斯特大学研究人员参与的一个研究小组，最近开发出一种洪水智能监测系统，可以对突然暴发的洪水发出预警。目前这一系统正在约克郡进行测试。
新系统利用网络计算，可及时发出洪水警报，以便采取预防措施，降低洪水造成的损失。
新闻公报说，该监测系统由13个智能回声传感器和一部数码相机组成。每个传感器，装有一个比口香糖包还小的高性能计算机，以无线方式与网络中的其他传感器相通，形成计算网。这些传感器可以被安置在洪灾易发地点，专门向这些地点发出快速警报。
当洪水来临时，传感器可根据情况改变它们的协作运行方式，即使某些传感器被水淹没或冲走，网络仍可继续监测洪水的情况。此外，传感器还有自身能耗调节功能，干旱时将电池储备起来，供洪水一旦发生网络加速运行时用。
2．加强洪涝灾害预测工作的新进展
⑴开发出洪水预测软件。[12]2005年8月，日立制作所和日本气象协会联合组成的研究小组，开发出洪水预测软件，用以改善针对台风和暴雨引发洪水的防御对策。
这一洪水预测软件，将预测范围从原来的方圆250米精确到50米，能够模拟包括中小河流在内的大部分河流洪水发生时的情况。使用时，只要把可能决堤的地点及受灾规模输入电脑，根据气象厅的降雨预报和地理数据，电脑屏幕就会显示出三维地图，计算出溢出水量，绘制洪水随时间漫溢图，并用不同颜色表示受灾地区不同水深。
根据日本上个月开始实施的《改正水防法》，日本各地方政府有义务绘制全国各地约2000条中小规模河流的受灾预测地图。受灾预测地图的精度得到提高后，日本地方政府将能够实施更加有效的防灾对策。
⑵拟用卫星数据和计算机模型等预测水灾。[13]2008年3月3日，《日本经济新闻》报道，日本科学家正在研究利用卫星数据和计算机模型等，推算发生水灾的可能性和范围，并打算根据一项国际合作计划，从4月起向亚洲国家提供相关预测信息
报道说，日本、中国和印度等18个亚洲国家，于2007年年末决定共同实施一项预测水灾的计划。该计划将借助设在日本东京大学的一台计算机，这台计算机中将存储日本热带降雨观测卫星等获取的观测数据，并将收录日本超级计算机“地球模拟器”的气候变化预测结果。科学家说，上述数据与有关国家某条河流的流经地、水闸位置等信息结合在一起，经计算机处理后就可以对水灾进行预测。
据有关机构统计，全球因水灾死亡的人口80%以上位于亚太地区。有关专家指出，随着全球变暖加剧，暴雨的出现可能更加频繁，带来的灾害可能更加严重，亚洲国家应更加重视水灾防治工作。
⑶研发城市暴雨内涝灾害预测系统。[14]2019年5月20日，有关媒体报道，日本早稻田大学当天发布新闻公报称，该校与东京大学等机构联合组成的一个研究小组，研发出城市暴雨内涝灾害预测系统，并争取在近日开始试运行，希望能有助于大城市及时应对暴雨灾害。
报道称，虽然日本现在也制作并发布城市“内涝受灾地图”和“洪水受灾地图”，但无法实时动态预测积水深度，且可信度方面存疑。为向城市居民提供更可靠的积水信息，该研究小组根据日本气象厅的雨量观测数据和预测数据，结合东京的地形、河流以及建筑物密集度等，成功研发出暴雨时东京城市内涝灾害预测系统。
报道称，这一系统可提前20分钟对东京的暴雨内涝区域进行预测，每5分钟更新一次，并用不同颜色来显示不同的积水深度。
研究小组认为，近年来城市暴雨灾害多发，这一系统将有助于减轻城市暴雨灾害的影响。相关预测方法不仅适用于东京，也可在其他城市应用。
（二）洪涝灾害预报与预防工作的新信息
1．做好洪涝灾害预报工作的新进展
⑴研发用于预报全球重大水灾的水灾防护软件系统。[15]2012年5月，有关媒体报道，由欧盟联合研究中心牵头领导，欧盟成员国多个研发机构共同参与的研究团队，在欧盟第六和第七研发框架计划连续资助支持下，开展全球水灾防护系统项目的研发活动，用于预报世界各地可能发生的重大水灾，经过研究人员多年努力，该项目终于取得重要的阶段性成果。
欧盟联合研究中心于2112年4月24日，在奥地利维也纳举行的为期5天的，由世界95个国家地质科学、大气物理、气候变化、资源环境和自然灾害等相关领域万余名专家学者出席的欧洲地质科学联盟2012年会上，正式对外宣布，该研究团队充分利用大量的天文、地质、气象、气候和水文基本数据及分析模块，研制开发的可提前两星期预测世界范围内重大水灾的，全球水灾防护软件系统的设计和研发目标已基本实现，将于近期进入全面的测试验证优化阶段。
欧盟联合研究中心宣称，全球水灾防护系统在研制过程中，已首次成功预报了2011年发生在东南亚的重大水灾，并在实际救灾援助和救助生命实践中证实了其广泛应用的潜力。全球水灾防护系统最近一次的成功预报，是2012年3月发生在澳大利亚的重大水灾。
全球水灾防护系统的研制成功，预示着人类在预防和控制自然灾害方面又向前迈进了一大步，可以成为帮助人类进行正确决策的有效工具。该系统有利于国家或区域水治理当局、水资源管理机构、水电工业企业、民防工程设施部门、水灾一线指挥部和国际救援组织，积极采取合理的政策规划和行动措施。
⑵不断提高洪水预报的准确度。[16]2020年7月23日，《科技日报》报道，据水利部水文水资源监测预报中心副主任刘志雨等人介绍，洪水预报模型基本上都是先确定好相关参数，然后结合观测到的历史水文资料，对洪水进行预报，这样的预报方案在实时预报时，会不可避免地产生一定误差。为了进一步提高预报精度，预报人员通常利用雨水情报汛和水文应急监测信息，对洪水预报进行实时校正，以尽可能地提高预报精度。
刘志雨说，事实上，提高洪水预报精度，延长预见期，一直是水文预报人员追求的方向。近年来，水利部采取了有力措施推动水文测报科技发展。有关资料显示，1998年，我国只有3300个报汛站，现在发展到超过12万个；1998年采用电报传送方式，集齐3300个报汛站的信息需要两个小时，而现在借助水情信息交换系统，集齐12万多个报汛站的信息只要10～15分钟；采用气象水文预报耦合、人机交互技术等方法，我国洪水预报精度不断提高，南方主要江河预报准确度能达到90%。
刘志雨说，目前多源信息融合、数据同化、集合预报、人工智能、大数据、分布式模拟等技术有了长足的发展，未来将会进一步应用到洪水预报业务中，提升洪水影响预报和风险预警能力，为水旱灾害防御提供强有力的支撑。
2．探索提前预防洪灾风险的新方法
开发可提前预防洪灾风险的区域水力学模型。[17]2013年9月上旬，美国法特瑞互助保险公司的曲轶众博士领导的一个研究小组，在2013年度国际水利学大会上，做了题为“一种可用于编制大流域河流洪水灾害图的区域水力学模型方法”的学术报告，并发表了同题论文，受到政府、企业和公众的关注。
这项成果，对于提前有效预防洪灾风险、综合洪水风险分析以及减灾防灾，有着至关重要的作用。相关水利研究部门，在制作洪水风险图的过程中，因为所使用的方法和基于数据不同，可能会导致所制作的洪灾风险图质量良莠不齐，所传达的信息可能大相径庭。
该研究小组，从工程技术角度，制定洪水风险图与现实防灾减灾的需求与差距，开发出一种可用于编制大流域河流洪水灾害图的区域水力学模型方法。
研究人员表示，为了更好地处理大量的数字地图和监测站实测数据资料，他们开发出一套处理空间数据的工具。这套工具，可以有效地从地形数据中，导出并验证高密度河网和流域特征等参数数据，从而用于建立相应的水文、水力学模型。对于大型河流，使用基于统计学的洪水频率分析方法；而对于小的河流、河段，利用水文模型并使之结合到相关的统计数据中，从而推断出此段河流所迎来的洪峰频率及最大流量。水力学模型被用来从洪峰流量计算洪水水位。当得到所有的水文、水利模型以及相关数据以后，曲轶众利用“洪水淹没模拟”工具，绘制准确率较高的洪水风险图。
目前，这种由区域水力学模型所制作出来的洪水风险图，已经被实践应用到德国的一个大型水域流域，相应的实验结果，在已有的数据比较中得到了验证。
（三）减轻城市暴雨成灾的新探索
设计有助于减轻城市暴雨径流的屋顶绿化[18]
2012年7月，物理学家组织网报道，美国弗吉尼亚理工大学建筑与城市研究学院，助理教授伊丽莎白·格兰特主持的一个研究小组，发布早期实验研究结果称，屋顶绿化可能有助于控制城市暴雨径流。
该研究小组在为期近两年半的初期研究中发现，在8×8平方英尺的高架实验平台上，屋顶绿化会使径流放缓。格兰特说：“我们要确定不同深度和类型的绿色屋面系统的有效性。目标是帮助建筑师更准确地预测这些系统的好处，并开始支持自然与人造雨水排水系统之间的健康平衡。”
屋顶绿化已被证明，可以减少暴雨径流的力量，以及因雨水合流造成的下水道的溢出，因为其上的植被和土壤会像海绵一样吸收和过滤雨水，而这些水通常会流到排水沟和城市街道，汇集成洪水，侵蚀农村，污染水道。屋顶绿化，还可增加荫郁覆盖，帮助建筑物避免太阳暴晒，尤其有利于在市区中建筑物的降温。
研究人员比较了白色反光热塑性屋顶胶合板平台，与3个不同深度（6英尺、4.25英尺和2.5英尺）模块化的绿色屋顶覆盖的径流率。同时安装了一个气象站记录空气温度、相对湿度、辐射、风速、风向和雨量。在试验期间，记录了49次风暴。
结果表明：绿化屋顶要比胶合板平台留存更多的降雨量。在一般情况下，其中更深层次的系统，比较浅的系统表现出更强的留水能力。该研究还发现，比起强风暴，在轻度风暴下绿化屋顶对降雨保留的能力要更强。其他早期的研究结果也显示，在中小型风暴中，绿化深度是作为植物平台减少暴雨径流的关键。
格兰特说：“屋顶绿化是一个整合自然和建筑环境很有前途的手段，但在设计这些系统之前，建筑师必须能够回答这个问题，并知道如何开展其工作。”在下一步研究中，该研究小组将继续收集各类屋顶绿化模块减少暴雨径流的数据，还将更全面地研究天气变量如何影响暴雨径流的延迟。
（四）培育具有抗洪耐涝能力的粮食作物
1．培育出具有抗洪能力的水稻新品种
利用基因工程培育出“抗洪水稻”。 [19]2006年8月10日，国际水稻研究所、美国加州大学戴维斯分校与河边分校3个机构组成的一个国际研究小组，在《自然》杂志上发表研究成果称，他们发现了水稻中的“抗洪基因”，并利用这一基因培育出了长时间被洪水淹没却能存活的“抗洪水稻”。科学家表示，这个水稻新品种，将给洪水多发地区的农户带来福音。
水稻是全球30亿人口的主要粮食作物，它离不开丰沛的水灌溉。但多数现有水稻品种不能在大水没顶时长期存活，一般在水下不超过两三天就会死亡，因此水稻抗洪水的能力不佳。据统计，每年洪水给全世界水稻种植带来的经济损失高达10亿美元。
研究人员借助全基因组分析的方法，找到水稻的“抗洪基因”。他们说，一些籼稻品种的抗淹没能力远比粳稻强，被洪水完全淹没后一周还能生存，因此他们将籼稻和粳稻的基因组进行比较。结果表明，在水稻第9染色体着丝点附近的3个基因，可能与抗淹没性有关。
通过对这3个基因的进一步分析，研究人员发现其中一个名为Sub1A的基因，与水稻的抗淹没性关系最密切。这个基因在籼稻和粳稻中的“版本”是不一样的。研究人员把籼稻的Sub1A基因植入粳稻基因组后发现，粳稻的抗淹没能力显著提高了，这表明这个基因就是水稻的“抗洪基因”。
研究人员对印度的一个粳稻品种，进行“抗洪基因”改造，并增强“抗洪基因”的表达。试验种植表明，新培育的“抗洪水稻”，能在大水完全淹没两星期后生存，同时还保持了原先品种的产量和其他优异特性。目前，他们已培育了适合老挝、孟加拉国、印度等洪水多发地区种植的“抗洪水稻”品种。研究人员还计划运用类似方法培育“抗洪玉米”、“抗洪大豆”等农作物。
2．培育出具有耐涝能力的小麦新品种
培育出耐涝能力更强的小麦新品种。[20]2010年10月，俄罗斯媒体报道，当洪涝灾害发生后，在旱地生长的小麦植株，如果长期被水浸泡，就有可能因根部缺氧而死亡。为解决这一问题，俄罗斯研究人员通过诱导小麦的愈伤组织，培育出耐涝性大大提高的小麦新品种。
俄科学院植物生理学研究所的科研人员发布的公报显示，他们将取自某种小麦的一组细胞放入含生长素的培养液中，诱导其产生组织团块，这便是愈伤组织。将这种组织置于固态培养基中，可分化成新的小麦植株。
然而，为了提高小麦的耐涝性，俄研究者将小麦愈伤组织泡在装有液态培养基的烧瓶中，并向烧瓶里注入氮气，将瓶中的含氧空气“挤走”，促使愈伤组织在浸泡和缺氧环境下分化生长32小时。此后，经过如此“加工”的愈伤组织，被取出分割成体积相同的小块，继而放入固态培养基中，在正常通风条件下继续培育。一个月后，部分愈伤组织最终发育成小麦植株。
在此后的对比实验中，研究者在26℃的环境下，将新培育出的上述小麦的根部浸泡在水中16天，结果有三分之二的小麦植株最终存活下来。而对照组的普通小麦中，只有三分之一的植株幸存。此后持续进行的实验显示，这种新品种小麦的耐涝特性能力，稳定遗传给了它们的第二代和第三代。
