鄉村洪澇災害救生系統設計

任梅　黃淦

關鍵詞：鄉村 洪澇災害 救生 系統設計 防汛救災

中圖分類號：X956 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）09-0056-04

引言

中共中央、國務院印發的《鄉村振興戰略規劃（2018-2022年）》中提出“加強農村防災減災救災能力建設：堅持以防為主、防抗救相結合，堅持常態減災與非常態救災相統一，全面提高抵御各類災害綜合防范能力。加強農村自然災害監測預報預警，解決農村預警信息發布‘最后一公里問題。”《中共中央國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》即2021年中央一號文件中指出，“舉全黨全社會之力加快農業農村現代化，讓廣大農民過上更加美好的生活……加強鄉村公共服務、社會治理等數字化智能化建設。”

作為肩負時代使命的設計師，立足于我國鄉村振興戰略大背景，關注全球生態危機，運用現代化的方式方法，探索設計助力鄉村防災減災救災安全建設新模式是當下義不容辭的義務與責任。

一、洪澇災害頻發，全球面臨考驗

暴雨洪澇是眾多氣候事件中發生頻率高、影響范圍廣且嚴重的一項自然災害。2021年，全球各地包括德國、日本、美國等國家均發生嚴重洪澇災害，7月下旬我國河南暴雨更是突破歷史雨強極值，造成1453萬人受災，302人遇難，50人失蹤。[1]8月湖北省發生極端強降雨天氣，致全省36縣76.62萬人受災，轉移安置2.42萬人。[2]10月，山西爆發嚴重洪災……

極端天氣引發的洪澇災害是世界各國面臨的長期慢性重大災害之一[3]，2021年8月9日，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布2021氣候變化報告稱，極端天氣事件將更頻繁發生，全球所有地區都將面臨氣候變化加劇的考驗。[4]在頻發的洪澇災害中最大程度地保障受災群眾的人身安全，對提升我國防汛救災能力具有重大意義。

二、鄉村防汛救災安全建設相對薄弱

洪澇災害主要分為城市內澇和鄉村洪災。

城市內澇主要是因為城市地面滲水性差，水塘較少，排水系統不夠健全。城市面對暴雨時容易造成內澇，影響當地的交通系統。此外，城市人口密集，發生內澇時影響的人口較多，易造成極大的經濟損失。[5]

而鄉村是防汛體系的最末梢，也是薄弱環節和重點區域，農田、養殖、房屋等受損較為嚴重，波及面更大。鄉村地區的汛情往往比城市更為嚴重，主要原因有以下四點。第一、農村的水利基礎設施薄弱，防洪標準比城市低很多，能起到防汛作用的湖泊面積也在逐年減少;第二，農村的災前預警能力弱，難以預測決口出現，需要人工巡檢堤防來發現災情。一旦出現決口，洪水將迅速流向村莊，依靠人力來傳播汛情的方式在這種情況下顯得過于低效;第三，公共救援力量主要集中在城市，在災情發生后鄉村等待救援的時間更長。鄉村人口以老人小孩居多[6]，自救能力較差，往往難以堅持到救援隊到來;第四，會使用電子設備的鄉村人口少，求救渠道少，在社交媒體上存在感低，導致鄉村災情容易被忽視。[7]

今年入汛以來，鄉村不設防的狀況如道路沖毀、電力、通訊和交通中斷的狀況被屢屢報道，反映出我國現階段鄉村防災減災、應急管理體系等安全建設環節還依舊薄弱。在現階段全面推行鄉村振興戰略的大背景下，鄉村安全建設尤應加強。[8]萬事人為本，鄉村洪澇災害中的受災群眾救生環節更應列為重中之重。

三、鄉村洪澇災害救生系統流程與現存問題

在現有的洪澇災害救生系統中，災中救援包括以下幾個階段：預警通知、災民求救、等待救援、實施救援。

（一）預警通知是防災減災中心向基層人民傳遞信息的階段，信息傳達的高效性是救生和避難的關鍵。而在消息滯后的鄉村地區傳遞信息顯得更為困難，許多老人不會使用手機，需要村委挨家挨戶喊著喇叭通知。鄉村地廣人稀，此方法耗時耗力，還有遺漏的風險。

（二）災民求救階段是災民向防災減災中心反饋信息的流程，不會使用智能手機以及在手機泡水、無信號的情況下，災民用何種方式來高效地發出求救信息是關鍵。從防災減災中心的角度分析，若是信息反饋不正確不及時，則難以反映各個地區的真實受災情況，影響物資調度和救援隊分配準確性、及時性。

（三）等待救援階段也是災民自救階段，由于救援隊前往受災地區需要一定的時間，災民必須保持體力，在安全的地方等待救援人員的到來。此階段最容易出現人員傷亡。沒有救生用品輔助、行動能力較弱的老弱婦孺是高危人群，高層建筑較少的鄉村地區是高危地區。

（四）實施救援階段，救援人員需要掌握災民的具體位置，以節省救援時間。經過長時間的等待，身體虛弱的災民可能無法發出呼救，導致搜尋時間延長。

四、鄉村受災群眾救生需求分析

（一）鄉村人群特點

鄉村地區受災波及面大，各方面設施較為落后，生命威脅更高。鄉村人口以老人和小孩為主，文化程度相對較低，不會使用電子設備上網查看汛情和向救援隊求救，行動能力也更弱。能滿足此部分弱勢群體需求的設計，也會適用于文化程度高、行動能力強的鄉村居民和年輕人。

（二）鄉村救生產品用戶需求

鄉村人口對于救生產品的需求有以下幾點：

1.易用性：產品操作簡單易上手，學習成本低。

2.高效性：在時間緊迫的災害面前，產品的操作步驟要少，功能實現的速度要快。

3.容錯性：面對災害生命攸關，關鍵的救生功能不會由于誤操作而關閉。

4.通用性和牢固性：由于農村青壯年大多在外打工，農村人口的自救能力較弱。行動不便的老人和尚未發育完全的兒童，往往沒有足夠的力量在洪水中抓住漂浮物，救生產品必須有足夠的通用性和牢固性。

（三）鄉村受災群眾用戶旅程圖

根據救生系統流程和用戶需求的分析結果，得出洪澇災害救生系統的用戶旅程圖（圖1），圖中表現出目標用戶可能會遇到的情景、痛點以及設計的機會點，為之后的設計方案提供依據。

五、設計助力鄉村洪澇災害救生系統安全建設

（一）設計定義：聚焦災民需求，涵蓋社會、政府協作與宏觀調控洪澇災害完整的防災抗災系統包括災前預防（理論的建立與知識的普及、軟硬件設施的建設、相關標準法規的制定）、災中救援（堤防決口的搶險、人員的救援、物資的運輸）、災后重建（房屋安置、資金補助、心理疏導）。本課題主要聚焦災中救援環節（具體包括預警系統和救援系統），從產品、技術、服務、社會等幾個層面進行可持續的系統設計，針對鄉村地區住房分散、通知效率低、求救渠道少、自救能力弱、救援時間長等痛點，優化救生流程，提高信息傳播效率和利用率，以實體產品為媒介保障遇險人員的生命安全，幫助救援人員搜尋災民。具體設計中分為核心功能和附加功能，核心功能聚焦于救生過程中災民的直接訴求，附加功能涵蓋救生過程中社會與政府的協作與宏觀調控，具體設計定義見圖2。

（二）系統架構：由點到面，各組織部門緊密團結合作

通過對救生系統流程的分析，可以得出鄉村洪澇災害救生系統的使用者角色（利益相關者）有：發布洪澇預警的氣象局和水利局、直接負責通知居民的基層防控中心（如村委等）、調度救災物資和救援人員的救援機構和慈善機構、實施救援的基層救援人員以及受災群眾。結合使用者角色在救生系統中的行為以及相關問題點分析，依據系統設計的方法，得出洪澇災害救生系統架構（圖3）。

（三）產品-技術-服務-社會一體化系統設計

抗洪救災是國家和社會為防止和挽救自然災害對人類造成的損害進行的斗爭活動。因此，鄉村洪澇災害救生系統不僅包含傳統的產品、技術和服務，同時也包含社會層面的可持續拓展。產品-技術-服務-社會四要素在救生系統設計中相互影響相互推進（圖4），共同營造可持續發展的長治久安社會環境。通過設計的介入，引入現代化的手段，可以大大地提升鄉村防災減災救災能力。

1.產品：信息交換媒介，保障災民安全

本鄉村洪澇災害救生系統在基層防控中心和受災人群之間增加實體產品為信息交換媒介，節省傳統人力通知方式所消耗的寶貴救援時間，實現信息傳遞和反饋的閉環，從而提高救災物資和救援人員調度的精確性、及時性。為用戶提供的救生產品能在基層救援人員和受災人群之間及時建立聯系，提高救援效率，保障受災群眾生命安全的同時給予其心理撫慰。

2.技術：鄉村現代化支撐

通過綜合運用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）、分區集計數據、Logistic 回歸模型和神經網絡預測模型等技術，鄉村洪澇災害救生系統能即時完成各項大數據及微數據的傳輸與分析，保證各使用者角色之間的有效溝通。[9、10]3.服務-社會：鄉村安全建設后盾在本系統設計中，信息傳遞有下傳和反饋兩條線路。服務過程與社會緊密連接，因此對服務和社會要素一并進行闡述。

（1）預警通知：在洪澇災害發生前，氣象局和水利局通過結合雷達、衛星、地面氣象站等多方數據發布洪澇預警，預警信息下傳到基層防控中心，如村委、居委等，基層防控中心收到預警后，啟動安裝在各個住戶附近的防洪產品的警報功能，以此通知居民撤離，實現預警信息的下傳。

（2）實施救援：收到預警信息的救援機構和慈善機構開始調度物資和人手，準備實施救援。信息的反饋由受災群眾按下防洪產品的求救鍵開始，受災群眾的位置信息和人數信息反饋給基層防控中心，再由防控中心將整理后的信息反饋給救援隊，得到反饋信息的救援隊能更準確地掌握受災情況。

（3）物質流分配：由救援機構傳向救援人員，再由救援人員傳向受災群眾的物質流（生活物資）也可以根據反饋信息進行分配。

（4）行為流調整：在行為流方面，救援機構對救援人員的人員調度行為也能依據反饋信息進行調整，得到位置信息后，救援人員對受災群眾的救援行為也將更加高效。

（四）鄉村救生產品設計

1.產品功能定義：本系統設計以實體產品作為媒介和支撐，產品的設計原則遵循以用戶為中心的設計方法，貫穿“預警通知、災民求救、等待救援、實施救援”每一個環節。主要使用場景為洪澇災害高發的鄉村地區，防洪產品將安裝在每戶居民家中，或是分散在村里，保證每戶居民附近的一定范圍內都有防汛救生產品，提高信息的傳播效率，幫助農村老人兒童獲救。后期，在信息發達的城市地區，也能用于高危場所和低洼區域的救生及警報工作。

2.洪澇險情應急箱：防汛救生產品分為兩個部分，洪澇險情應急箱，以及應急箱內收納的頸戴式救生環。應急箱承載著收納救生環、預警通知、知識普及以及一鍵求救的功能。主要功能如下：

（1）洪澇預警通知裝置：洪澇險情應急箱上裝有大分貝揚聲器和紅色警報燈，發生汛情時以最簡單高效的方式通知附近的居民，保障不會使用手機、沒有看到新聞的人們能夠收到通知，且在夜間突發情況下也能有較好的應用效果。

（2）危險求救裝置：洪澇險情應急箱內有一鍵求救按鈕，操作簡單直接，避免了不會用手機、手機泡水、無信號等無法求救的狀況。按下后，防洪抗洪中心將會收到求救信息，便于掌握險情、及時派出救援人員。（圖5）

3.頸戴式救生環：頸戴式救生環平時收納在險情應急箱內，遇到險情的時候，災民可以快速攜帶并置于頸部，在災民逃生途中起到防落水、呼救、輔助救援的作用。具體功能能如下：

（1）落水漂浮裝置：頸戴式救生環內裝有氣囊式漂浮裝置，在不慎落水時氣囊自動打開，也可以拉動拉柄觸發氣囊。自動觸發式氣囊能保證災民在昏迷、受傷等行動不便的情況下的生命安全。氣囊設計選用醒目的亮橙色，便于搜救人員發現。

（2）位置信息裝置：頸戴式救生環內搭載GPS信號發出裝置和電池，在觸發氣囊后啟動，搜救人員能通過位置信息及時找到災民。同時，救生環上配有大分貝口哨，用于在遇難時引起注意，GPS裝置沒電的情況下也能保證災民位置的明確性。（圖6）

（五）鄉村救生服務流程設計

從用戶角度體驗到的服務流程是本系統設計中重要的設計點，本研究以產品為媒介，為用戶（災民）提供更好的服務體驗，補充傳統洪澇災害救生系統中忽視的服務流程設計，繪制了洪澇災害救生系統服務藍圖（圖7）。服務流程有“預警通知、災民求救、等待救援、實施救援”這四個階段。

1.預警通知：根據雨量、水位、流速等實測數據進行實時分析，運用數據可視化技術處理相關數據，得到洪澇災害的預警信息。基層單位收到預警通知后發出警報，使得分散在各個住戶、居民樓、高危場所的防洪箱閃爍警報燈并發出轟鳴聲，以實現預警信息的向下傳遞。

2.災民求救：災民使用防洪箱發出求救信號，求救信息將反饋到防控中心，實現險情信息的雙向交流。后臺的防控中心收到求救信息后，對求救數量信息、位置信息、時間信息等進行分析和處理，得出可視化的信息結果，用于掌握洪災情況，反饋給救援部門，高效調配救援人員、生活物資和醫療資源。

3.等待救援：由于救援力量大多集中在城市地區，且鄉村交通不便，救援人員需要一定的時間趕往現場。在等待救援的時間內，災民們根據防洪箱上的指示，戴上救生環、做好撤離準備。

4.實施救援：為防止落水，救生環使用液態CO2氣囊技術，裝有壓縮二氧化碳的鋼瓶與氣囊連接，觸發裝置內使用水溶性材料，可以手動拔出或是遇水啟動。觸發裝置還與GPS裝置的電池相連，氣囊啟動后電池聯通，發出的GPS信號可以幫助救援人員掌握位置信息。GPS裝置落水前不耗電的設計，能避免經常充電或換電池，節省產品的運營成本。

（六）設計助力

鄉村安全建設的可持續應用推廣和展望鄉村洪澇災害救生系統可以在多種場景下應用，前期主要運用于防災抗災薄弱的鄉村地區，其推廣和運用的“商業模式畫布圖”見圖8。在鄉村鋪設完成后也可覆蓋到城市高危地區，助力城市防洪抗災。除了用于洪澇災害場景下的城市內澇及鄉村洪災的救生工作，在改變應急箱的內容模塊后，還能用于地震、臺風等多種災害的救生工作，在最大程度上保障人民群眾在各類災害中的生命健康。鄉村洪澇災害救生系統不僅能實現產品-技術-服務-社會一體的發展閉環，還能在其他使用場景、災害領域不斷擴展，真正達到可持續系統設計的要求。

結語

頻頻發生的洪澇災害每年在全球范圍內造成了巨大的經濟損失和人員傷亡，如何進一步減少經濟損失和人員傷亡是亟待解決的問題。本文圍繞洪澇災害背景下，鄉村地區住房分散、通知效率低、求救渠道少、自救能力弱、救援時間長等痛點，運用數據可視化技術、地理信息系統、全球定位系統、分區集計數據、Logistic回歸模型、神經網絡預測模型、液態CO2氣囊技術等，進行完善的洪澇災害救生系統設計，優化信息傳遞和反饋效率，提高洪澇災害的救生效率，保障災民的人身安全，補充傳統救生系統中忽視的服務流程設計，提升鄉村防災救災安全建設水平。在技術更成熟的未來，本系統及產品可以可持續地應用于更多災害場景下的人員救助，滿足更高層次的使用需求，爭取實現災害救援零傷亡。