穆棱市山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

汪吉萍，安云凱

(1.黑龍江省防汛抗旱保障中心，哈爾濱150001;2.蘿北縣水務(wù)局，黑龍江蘿北154200)

穆棱市位于黑龍江省東南部，屬小興安嶺完達山余脈，地貌以中、低山和丘陵為主，是黑龍江省東部地帶老爺嶺和太平嶺山脈的分布區(qū)，平均海拔高度600 m。市域內(nèi)河網(wǎng)密布，水資源豐富，共有大小河流1 323條。穆棱市多年平均降水量為530 mm，降水以7、8、9這3個月為主，占年降水量的75%。特殊的地理氣候特點使穆棱市洪水頻繁發(fā)生，特別是山洪災(zāi)害多次發(fā)生。建國以來，穆棱市發(fā)生山洪災(zāi)害100余次，累計造成直接經(jīng)濟損失2億元。

為減少山洪災(zāi)害造成的損失，在穆棱市易受山洪威脅范圍內(nèi)開展以建設(shè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、完善防御預(yù)案、強化群測群防體系、宣傳防御知識、提高全民防災(zāi)避災(zāi)意識等非工程措施為主的山洪災(zāi)害防治建設(shè)，有效防御山洪災(zāi)害，改變穆棱市山洪災(zāi)害日趨嚴重的局面，最大程度保護預(yù)警范圍內(nèi)6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、42個村屯、16萬人民群眾生命安全和財產(chǎn)損失，同時為全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃項目的全面實施積累經(jīng)驗。

1 系統(tǒng)設(shè)計原則

1)以人為本，以保障人民群眾生命安全為首要目標。

2)因地制宜、突出重點。

3)經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠、容易實施、便于操作和推廣。

4)遵循相關(guān)規(guī)程、規(guī)范。

5)充分利用現(xiàn)有氣象、水文及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)，系統(tǒng)建設(shè)要與相關(guān)行業(yè)的規(guī)劃、建設(shè)相協(xié)調(diào)。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

穆棱市山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)。

2.1 水雨情監(jiān)測系統(tǒng)組成

水雨情監(jiān)測系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸通信組網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施配置等。山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)采用基于平臺的山洪災(zāi)害防御預(yù)警系統(tǒng)和山洪災(zāi)害群測群防預(yù)警系統(tǒng)兩種模式相結(jié)合的方式。系統(tǒng)組成見圖1。

圖1 山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 站網(wǎng)布設(shè)

穆棱市行政區(qū)劃面積6 673 km2，山洪災(zāi)害防治區(qū)總面積1 356 km2，根據(jù)《全國山洪災(zāi)害防治試點縣實施方案編制大綱》要求，山洪災(zāi)害嚴重的區(qū)域按照20～100 km2/站的密度布設(shè)雨量站;特別嚴重的按20～30 km2/站的密度布設(shè)雨量站。在穆棱全市布設(shè)雨量、水位監(jiān)測站點總計97個(包括原有10個氣象雨量站和12個水文雨量站)，其中自動遙測雨量站20個，自動遙測水位站3個，人工雨量站41個，人工水位站2個，簡易雨量站28個，簡易水位站3個，并建設(shè)指揮中心1座、中繼站2座。

2.1.2 通信組網(wǎng)設(shè)計

穆棱市監(jiān)測預(yù)警通信根據(jù)本市現(xiàn)有的通信條件和運行情況，人工監(jiān)測站采用語音報汛進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)報汛信息的自動接收、處理和入庫。自動監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸通信，采用超短波為主信道，GPRS/GSM為備用信道的通信方式組網(wǎng)。

2.1.3 中繼站布設(shè)

在馬橋河大崗和代馬溝大崗設(shè)立2個中繼站，設(shè)備配置主要有遙測終端、通信終端、電源系統(tǒng)、避雷設(shè)備等。

2.1.4 其它自動測報系統(tǒng)信息的入網(wǎng)

穆棱市所轄區(qū)域內(nèi)有牡丹江市水文自動測報系統(tǒng)、穆棱市氣象雨量自動測報系統(tǒng)。其中牡丹江市水文自動測報站12座、穆棱市氣象雨量自動測報站10座，它們的數(shù)據(jù)接收機作為局域網(wǎng)絡(luò)的一臺客戶終端，實時接收測站數(shù)據(jù)并寫入數(shù)據(jù)文件，編寫轉(zhuǎn)換程序定時將該數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)讀取并寫入穆棱市防汛指揮中心的自動測報數(shù)據(jù)庫中。

2.2 預(yù)警系統(tǒng)組成

根據(jù)穆棱市山洪災(zāi)害防御工作的特點和山洪災(zāi)害預(yù)警決策的需求，穆棱市預(yù)警系統(tǒng)由山洪災(zāi)害防御信息匯集與預(yù)警平臺兩部分組成?？h級建設(shè)山洪防御指揮中心，搭建山洪災(zāi)害防御信息匯集與預(yù)警平臺，為收集山洪災(zāi)害防治區(qū)水雨情數(shù)據(jù)信息以及其它部門的相關(guān)信息、信息查詢、山洪預(yù)報決策、預(yù)警等服務(wù)。

信息匯集方式為自動遙測監(jiān)測站以超短波為主信道、GPRS為備用信道，人工監(jiān)測站采用PSTN進行通信組網(wǎng)。預(yù)警方式采用中心站自動發(fā)布短信預(yù)警、超短波預(yù)警和電話通知、電視臺發(fā)布通知、警報器報警、鑼鼓報警等方式，應(yīng)急情況縣、鄉(xiāng)采用衛(wèi)星電話通信和預(yù)警。建立穆棱市山洪災(zāi)害防治指揮中心1個，中繼站2座，購置超短波通信10套，對講機50部，銅鑼100面，衛(wèi)星電話11部，發(fā)電機1臺。

圖2 山洪預(yù)警系統(tǒng)流程圖

3 系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施配置

3.1 監(jiān)測設(shè)備設(shè)施配置

1)簡易雨量站安裝簡易雨量監(jiān)測設(shè)施，簡易水位站設(shè)置簡易的水尺樁，落實監(jiān)測負責(zé)人，對雨量、水位觀測方法和山洪避險措施進行培訓(xùn)，當(dāng)實測雨量或水位達到臨界值時，負責(zé)人負責(zé)通知附近的居民作好防洪準備或撤離險區(qū)。

2)人工監(jiān)測雨量站配置雨量觀測設(shè)備和程控電話，在中心站配置語音卡，實現(xiàn)人工監(jiān)測雨量站的數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)墓δ堋?/p>

3)人工監(jiān)測水位站配置水位觀測水尺，采用人工觀測水位，通過電話語音報汛系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)接收處理平臺，也可通過移動電話以話傳的方式進行傳輸。

4)自動監(jiān)測雨量站配置翻斗式雨量傳感器、通信終端、電源系統(tǒng)以及避雷系統(tǒng)，實現(xiàn)雨情信息的自動采集和自動傳輸。供電采用太陽能浮充蓄電池方式供電。

5)自動監(jiān)測水位站配置翻斗式雨量傳感器、水位傳感器、通信終端、太陽能浮充蓄電池電源系統(tǒng)、避雷設(shè)備和人工置數(shù)器。

3.2 預(yù)警系統(tǒng)及設(shè)備配置

1)遙測站本地廣播。當(dāng)遙測站的小時雨量超過設(shè)定的小時報警雨量，遙測站具有本地報警聲音，本地防汛值班人員可以使用語音廣播人工廣播報警通知。

2)監(jiān)控中心自動發(fā)布短信。監(jiān)控中心軟件設(shè)計了短信平臺，當(dāng)信息采集軟件接收到各站的雨量時，自動計算小時雨量和日雨量，當(dāng)小時雨量超過用戶設(shè)定的小時報警雨量時，計算機自動控制短信平臺發(fā)送短信報警信息給預(yù)先設(shè)定的手機用戶。

3)監(jiān)控中心人工發(fā)布短信。監(jiān)控中心軟件短信平臺設(shè)計了人工交互界面，系統(tǒng)管理人員可以在計算機上輸入需要發(fā)送的信息，以批量或個體的方式發(fā)送到集體人員、各級人員或每名人員。

4)電話通知。監(jiān)控中心可利用電信部門的公用電話直接指揮、通知各級防汛責(zé)任人。

5)電視臺發(fā)布通知。遇到特殊雨水情時，可通過電視臺發(fā)布報警通知，市廣播電視局中斷其它所有電視節(jié)目，所有頻道不間斷地播放市防汛指揮部命令，及時向群眾發(fā)布預(yù)警通知。

6)超短波電臺和對講機通知。在市、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))配置超短波電臺，防汛重點村屯配置對講機。當(dāng)市、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))之間可采用超短波電臺發(fā)布預(yù)警通知，鄉(xiāng)(鎮(zhèn))和村屯之間可采用超短波電臺與對講機發(fā)布預(yù)警通知。

7)衛(wèi)星電話通知。在市(縣)級與鄉(xiāng)鎮(zhèn)配置衛(wèi)星電話，當(dāng)其它通信方式均無法運行時，市(縣)級與鄉(xiāng)鎮(zhèn)可采用衛(wèi)星電話發(fā)布預(yù)警通知。

8)手搖警報器通知。城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行人員轉(zhuǎn)移時可采用手搖警報器發(fā)布轉(zhuǎn)移通知。

9)銅鑼通知。銅鑼具有聲音傳遞遠、操做簡單、保管方便、價格便宜等特點和優(yōu)點，易受山洪威脅的村屯采用銅鑼發(fā)布人員轉(zhuǎn)移通知。

4 系統(tǒng)功能

穆棱市山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)自動監(jiān)控中心將自動接收雨水情信息和氣象信息，通過實時處理進入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定的雨量值和水位值，自動發(fā)生本地聲光報警，提醒防汛值班人員密切監(jiān)控。同時，系統(tǒng)將每小時進行一次自動定時預(yù)報，當(dāng)預(yù)報的洪峰流量和水位超過臨界值時，系統(tǒng)自動發(fā)生本地聲光報警。也可以進行人工實時預(yù)報，加入未來可能的降雨量，使預(yù)報值更加精確。防汛人員根據(jù)雨水情及時會商，通過系統(tǒng)操作將會商指令通過GSM手機短信發(fā)送到穆棱市指揮部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和可能發(fā)生山洪災(zāi)害區(qū)域鄉(xiāng)、村指揮機構(gòu)責(zé)任人進行報警通知;或通過電話進行報警通知;或通過廣播電臺和電視臺發(fā)布報警通知。預(yù)警程序市、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村、組、戶5級層層通知到各級防汛責(zé)任人和每戶每人，及時組織群眾脫險轉(zhuǎn)移，避免人員傷亡。

5 系統(tǒng)特點

1)準確性。雨水情信息通過自動和人工采集，通過利用超短波為主信道，GPRS或GSM為備用信道，輔以電話人工通信，準確、可靠、及時采集實時降雨工情信息。

2)及時性。系統(tǒng)能根據(jù)采集的實時雨水情信息進行分析，判別出是否需要發(fā)警報，需要發(fā)哪一級警報，警報要發(fā)送給哪些區(qū)域的哪些人，大大提高了報警發(fā)布的及時性、準確性和針對性，為群眾安全轉(zhuǎn)移爭取了時間。

3)可靠性。系統(tǒng)設(shè)備均采用市場上主流、成熟的專業(yè)設(shè)備，室外設(shè)備還具有防雨、防雷等功能，使系統(tǒng)能在惡劣的環(huán)境下運行穩(wěn)定、可靠。

4)經(jīng)濟性。系統(tǒng)總體方案簡單實用有效，與工程規(guī)模相適應(yīng)，選用的設(shè)備具有較高的性能價格比，使整個系統(tǒng)的投資及運行成本較低，經(jīng)濟性好。

5)兼容性。該系統(tǒng)的兼容性強、用途廣泛，增加部分軟硬件開發(fā)就能促進單位的實現(xiàn)辦公自動化、信息化建設(shè)和異地防汛視頻會商功能。

6 結(jié)語

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)就是運用水文、氣象自動(人工)測報、預(yù)報和計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機輔助決策、數(shù)據(jù)庫管理、遙測遙感、現(xiàn)代通信等成熟技術(shù)，建立一套基于地理信息系統(tǒng)的平臺，以縣級中小流域為預(yù)警單元，對山洪災(zāi)害重點防御區(qū)實現(xiàn)提前有效的預(yù)報預(yù)警，最大程度減少和避免山洪地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失。穆棱市山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計實施，是對防御山洪災(zāi)害做了積極有益地探索，為今后我省山洪災(zāi)害防御工作提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)驗。

［1］穆棱市防汛抗旱指揮部辦公室.黑龍江省穆棱市山洪災(zāi)害防御試點縣實施方案［R］.穆棱:穆棱市防汛抗旱指揮部辦公室，2009.

［2］胡維忠，葉秋萍，等.構(gòu)建科學(xué)的山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)［J］.中國水利，2007(14):34－37.