劉懷利 楊玉喜
(1.安徽省水利部淮河委員會 水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000 2.安徽省防汛抗旱指揮部辦公室合肥 230022)
山洪災(zāi)害是指由于暴雨、冰雪融化或攔洪設(shè)施潰決等原因,在山區(qū)(包括山地、丘陵、崗地)沿河流及溪溝形成的暴漲暴落的洪水及伴隨發(fā)生的滑坡、泥石流等對國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成損失的災(zāi)害的總稱,具有季節(jié)性強(qiáng)、頻率高,區(qū)域性明顯、易發(fā)性強(qiáng),來勢迅猛、成災(zāi)快,破壞性強(qiáng)、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)[1]。
安徽省受山洪災(zāi)害威脅的區(qū)域主要分布在大別山區(qū)和皖南山區(qū),最為常見的山洪為暴雨所引起,具體表現(xiàn)為其形成與發(fā)展主要受降雨量及降雨強(qiáng)度、地形地質(zhì)的影響。該區(qū)域主要處于東亞季風(fēng)區(qū),暴雨頻發(fā),地質(zhì)地貌復(fù)雜,以及人類活動的影響,導(dǎo)致山洪災(zāi)害發(fā)生頻繁,給當(dāng)?shù)厝嗣駧砹顺林氐膭?chuàng)傷,也給經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及全面建設(shè)小康社會帶來重要影響。山洪災(zāi)害不僅對該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施造成毀滅性破壞,而且對人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大的損害和威脅,已經(jīng)成為當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)中的突出問題。
建立山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),是防治山洪災(zāi)害一項(xiàng)重要的非工程性措施[2],能夠在對山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的降雨、水位關(guān)鍵信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和預(yù)報(bào)分析決策的基礎(chǔ)上,將預(yù)警信息及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)送到山洪災(zāi)害可能威脅區(qū)域,使接收預(yù)警區(qū)域人員根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)案,及時(shí)采取防范措施,最大限度地減少人員傷亡。
《安徽省山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》中明確要求在安徽省受山洪災(zāi)害威脅較大的大別山區(qū)和皖南山區(qū)建設(shè)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),涉及安慶、池州、黃山、六安、銅陵、蕪湖、宣城7市的31個(gè)縣。在國家防總辦的統(tǒng)一部署下,2009年安徽省岳西、歙縣和霍山3個(gè)縣進(jìn)行了山洪災(zāi)害防治試點(diǎn),于2010年4月初步建成后投入試運(yùn)行并取得了良好的效果。本文對試點(diǎn)縣的系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行情況進(jìn)行分析和總結(jié),為下一步全面開展山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒。
安徽省山洪災(zāi)害防治試點(diǎn)縣建設(shè)的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由水雨情監(jiān)測、信息匯集與預(yù)警平臺和預(yù)警信息等子系統(tǒng)構(gòu)成,其建設(shè)模式為在縣級行政區(qū)建立基于信息匯集與預(yù)警平臺的山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),省、市、縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村等各方面的山洪災(zāi)害防治相關(guān)信息匯集于平臺,縣級防汛部門根據(jù)山洪災(zāi)害信息和預(yù)測情況,及時(shí)發(fā)布預(yù)報(bào)、警報(bào)[3]。同時(shí)縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村、組建立群測群防的組織體系,開展監(jiān)測和預(yù)警工作。
水雨情監(jiān)測系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)采集山洪災(zāi)害易發(fā)生處的降雨量及水庫、河道的水位等信息,并將所收集到的信息通過SMS無線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)送至信息匯集與預(yù)警平臺。
2.1.1監(jiān)測方式及報(bào)汛工作體制
水雨情監(jiān)測系統(tǒng)主要由雨量站、水位站構(gòu)成。雨量站用于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)時(shí)段的降雨量信息,水位站用于監(jiān)測河道或水庫的水位信息。水雨情監(jiān)測站又分為簡易站和自動站兩種。
簡易監(jiān)測站用于擴(kuò)大水雨情信息監(jiān)測覆蓋面,充分發(fā)揮村組自防自救的作用,達(dá)到群測群防的目的。由于山洪災(zāi)害來勢迅猛、成災(zāi)快,人工和簡易雨量、水位站無法滿足防災(zāi)避災(zāi)時(shí)效性要求。受本次試點(diǎn)建設(shè)投資的限制,在考慮到輕重緩急的情況下取消了人工、簡易站的建設(shè)。
自動監(jiān)測站用于及時(shí)掌握山洪災(zāi)害威脅區(qū)的雨水情信息,采用有人看管、無人值守的管理模式,實(shí)現(xiàn)水雨情信息的自動采集和傳輸。自動監(jiān)測站采用自報(bào)式、查詢式—應(yīng)答式相結(jié)合的遙測方式和定時(shí)自報(bào)、事件加報(bào)和召測兼容的工作體制。
2.1.2站網(wǎng)布設(shè)及信息傳輸通信網(wǎng)
重要的小型水庫布設(shè)水位雨量自動監(jiān)測站。在山洪災(zāi)害嚴(yán)重的區(qū)域按照20~100km2/站的密度布設(shè)自動雨量站;在滑坡、泥石流等山洪災(zāi)害特別嚴(yán)重的鄉(xiāng)鎮(zhèn),山洪災(zāi)害頻發(fā)及人口密度大的村組,山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)的暴雨中心,按照20~30km2/站的密度布設(shè)自動雨量站[4]。
山洪災(zāi)害嚴(yán)重的面積超過100km2的流域或面積為50~100km2的小流域,且河流沿岸為市、縣、鄉(xiāng)政府和重要工礦企業(yè)所在地或人口密集區(qū)的,布設(shè)自動水位站[4]。水位站宜設(shè)在人口居住區(qū)上游,地點(diǎn)的確定應(yīng)考慮到預(yù)警時(shí)效、通信條件、便于維護(hù)等因素。
在當(dāng)?shù)赝ㄐ艩顩r以及可利用的通信資源滿足的條件下,新建自動測報(bào)站優(yōu)先選用SMS或GPRS組網(wǎng)[5]。
2.1.3設(shè)施設(shè)備
自動雨量站選用承雨器口徑200mm、分辨率0.5mm的翻斗式雨量傳感器對降水進(jìn)行監(jiān)測,使用遙測終端(RTU)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測到的降水量信息進(jìn)行數(shù)字化處理,并通過GSM/GPRS無線通信模塊完成雨量信息的自動傳送。
自動水位站根據(jù)工程條件的不同,因地制宜選用氣泡壓力式和浮子式水位計(jì)對水位信息進(jìn)行監(jiān)測,使用遙測終端(RTU)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測到的水位信息進(jìn)行數(shù)字化處理,并通過GSM/GPRS無線通信模塊完成水位信息的自動傳送。
信息匯集與預(yù)警平臺是山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理和服務(wù)的核心,主要由數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用系統(tǒng)等部分組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。
2.2.1數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫用于對水雨情監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲和管理,為山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警各子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)。具體內(nèi)容包括:氣象國土數(shù)據(jù)庫、雨水情數(shù)據(jù)庫、工情信息數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟(jì)社會信息庫、災(zāi)情數(shù)據(jù)庫、防洪預(yù)案信息數(shù)據(jù)庫、圖形圖像數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等。
2.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理、加工與信息查詢、預(yù)報(bào)決策、預(yù)警與信息發(fā)布、信息交換等服務(wù)提供軟硬件平臺。本平臺的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用快速交換式以太網(wǎng)技術(shù),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)。對外數(shù)據(jù)信息共享與交換通過路由器(VPN)的方式實(shí)現(xiàn)。
2.2.3應(yīng)用系統(tǒng)
應(yīng)用系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)信息匯集、信息查詢、預(yù)報(bào)決策和預(yù)警發(fā)布等功能,通過應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)。
信息匯集子系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)雨水情信息的實(shí)時(shí)接收、處理和入庫,并為監(jiān)測與預(yù)警平臺提供與其他部門間信息共享與交換服務(wù)。其應(yīng)用軟件的開發(fā)采用C/S體系結(jié)構(gòu)。
信息查詢子系統(tǒng)針對雨水情、工情、災(zāi)情等信息提供分類檢索和簡單分析。主要包括基礎(chǔ)信息查詢、氣象信息查詢、雨水情信息查詢、防洪預(yù)案信息查詢、災(zāi)害分布與災(zāi)情統(tǒng)計(jì)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和輸出打印等模塊。其應(yīng)用軟件的開發(fā)采用B/S三層體系結(jié)構(gòu)。
預(yù)報(bào)決策子系統(tǒng)是基于平臺的山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,為縣級山洪災(zāi)害防御指揮部進(jìn)行山洪災(zāi)害預(yù)警提供依據(jù)。預(yù)報(bào)決策子系統(tǒng)主要包括雨水情分析預(yù)報(bào)、預(yù)警信息生成、維護(hù)及管理等3個(gè)模塊。
預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)對所有監(jiān)測站實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)水位等信息進(jìn)行分析,根據(jù)預(yù)警模型指標(biāo)決定預(yù)警等級,雨量站、水位站預(yù)警指標(biāo)因地制宜分為兩級或三級。當(dāng)監(jiān)測站水雨情達(dá)到相應(yīng)臨界值時(shí),即產(chǎn)生預(yù)警,縣、鄉(xiāng)預(yù)警等級由各縣根據(jù)具體情況確定。
預(yù)警系統(tǒng)是在監(jiān)測信息采集及預(yù)報(bào)分析決策的基礎(chǔ)上,通過確定的預(yù)警程序和方式,將預(yù)警信息及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到山洪災(zāi)害可能威脅區(qū)域,使接收預(yù)警區(qū)域人員根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)案,及時(shí)采取防范措施,最大限度地減少人員傷亡。
2.3.1預(yù)警流程
縣級防汛指揮部門通過預(yù)警信息發(fā)布平臺產(chǎn)生內(nèi)部預(yù)警、發(fā)布預(yù)警信息,各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府接收到縣級防汛部門下發(fā)的預(yù)警信息,并傳報(bào)給村、組、戶。緊急情況下縣級防汛部門直接對村、組發(fā)布預(yù)警信息。信息接收人收到預(yù)警信息后要及時(shí)反饋給縣級防汛指揮部門。
2.3.2預(yù)警方式
預(yù)警信息發(fā)布以平臺短信發(fā)布為主,Internet公網(wǎng)、語音電話、手機(jī)通話、手機(jī)短信、傳真、有線電視、廣播等為補(bǔ)充手段。緊急情況下,根據(jù)當(dāng)?shù)仡A(yù)警設(shè)備配置情況和山洪災(zāi)害威脅情況,按照預(yù)案確定的報(bào)警信號,利用發(fā)送信號彈、鳴鑼、啟動報(bào)警器和無線預(yù)警廣播、高音喇叭喊話等方式,向?yàn)?zāi)害可能威脅區(qū)域發(fā)送警報(bào)。
2.3.3預(yù)警通信
縣級山洪災(zāi)害防御指揮部通過廣播、電視發(fā)布預(yù)警信息,縣級監(jiān)測預(yù)警平臺以短信和傳真的形式自動向受山洪災(zāi)害威脅的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村發(fā)送預(yù)警信息,通過程控電話(PSTN)和移動電話向鄉(xiāng)鎮(zhèn)傳送預(yù)警信息。
鄉(xiāng)(鎮(zhèn))與村之間預(yù)警信息通過程控電話(PSTN)、移動電話、報(bào)警器、無線預(yù)警廣播傳送預(yù)警信息。所有通信遭山洪破壞失效而無法與外界聯(lián)絡(luò)時(shí),鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村可利用現(xiàn)有的交通工具和配備的無線預(yù)警廣播,通知受山洪威脅的居民撤離和轉(zhuǎn)移。對于人口居住較分散的村、組可使用無線預(yù)警廣播和高音喇叭、手搖警報(bào)器、鑼、號和人力傳遞等傳統(tǒng)報(bào)警傳輸方式發(fā)警報(bào)。
運(yùn)行管理維護(hù)工作是保障山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵[6]。為保障系統(tǒng)可靠、高效、持續(xù)、安全運(yùn)行,相關(guān)部門要做好系統(tǒng)的定期檢測和維護(hù)工作,以及系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作。
系統(tǒng)使用運(yùn)行過程中,在每年的汛期前,應(yīng)組織對整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行檢測,確定其能否正常運(yùn)行。檢測內(nèi)容包括以下幾項(xiàng):
(1)檢測監(jiān)測站和預(yù)警站設(shè)備的外觀有無損壞,以及防雷接地是否滿足要求(接地電阻值應(yīng)在10Ω以下)。
(2)檢測自動雨量站、水位站監(jiān)測相關(guān)信息的準(zhǔn)確性,時(shí)效性以及自報(bào)功能是否滿足要求(監(jiān)測信息自動發(fā)送至預(yù)警平臺的時(shí)間應(yīng)在15分鐘以內(nèi))。
(3)檢測預(yù)警平臺能否實(shí)現(xiàn)信息匯集以及預(yù)警自動發(fā)布等功能。
(4)檢測預(yù)警站點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)有效的預(yù)警功能。
為了確保監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行和延長系統(tǒng)的使用期限,應(yīng)做好系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。具體內(nèi)容如下:
(1)定期清除雨量器中的灰塵和雜物,并檢查出水口是否被泥沙等堵塞,疏通出水口,以免降水時(shí)堵塞雨水造成記錄失真;在非汛期或確定無雨天時(shí),為防止塵土落入承雨器,可用筒蓋將器口蓋嚴(yán)。定期清洗水位計(jì),清除掉液位計(jì)上附著的雜物。
(2)做好機(jī)房的工作環(huán)境維護(hù),包括溫度、濕度、防塵和抗電磁干擾等;定期對服務(wù)器和工作站設(shè)備進(jìn)行除塵。
(3)定期對服務(wù)器、工作站等電腦設(shè)備中的系統(tǒng)軟件進(jìn)行優(yōu)化、對防病毒軟件進(jìn)行升級,確保系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定可靠。
為了確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行,需要加強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作,具體內(nèi)容如下:
(1)設(shè)立運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)。在試點(diǎn)縣防辦設(shè)立系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理工作組,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)及管理工作,并由省級防辦負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理和技術(shù)指導(dǎo)。
(2)建立運(yùn)行管理制度。系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)涉及面廣,要建立可行的管理制度進(jìn)行約束,使其長期發(fā)揮重要作用;制定遙測站信息管理制度、管理人員定崗考核制度、值班制度、運(yùn)行記錄建檔制度、設(shè)備維修管理制度、運(yùn)行費(fèi)用管理制度等。
(3)明確維護(hù)管理職責(zé)。山洪災(zāi)害防治監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是一個(gè)可維護(hù)系統(tǒng),系統(tǒng)維護(hù)與管理是系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障。因此,明確各級維護(hù)管理部門的職責(zé)和內(nèi)容,有利于保障系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理的有序開展。
(4)落實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。試點(diǎn)縣山洪災(zāi)害防治監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行管理和維護(hù)費(fèi)用是系統(tǒng)能持續(xù)可靠運(yùn)行的基本保證,需落實(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)。系統(tǒng)每年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用按系統(tǒng)總投資的5%估算,其運(yùn)行管理費(fèi)由省、市、縣、鄉(xiāng)財(cái)政共同解決。
安徽省試點(diǎn)縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)投入使用以后,可為提前轉(zhuǎn)移群眾、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全贏得寶貴的時(shí)間,解決了過去實(shí)時(shí)雨量掌握難、決策時(shí)間長的問題,有效解決了預(yù)警信息“最后一公里”問題,確保預(yù)警信息能夠及時(shí)快速發(fā)布并傳送到基層,減少了試點(diǎn)區(qū)域受災(zāi)人口、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,社會效益、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著[7]。但從系統(tǒng)試運(yùn)行情況來看,還存在一些問題,需要在以后的工作中進(jìn)一步完善。
(1)山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的警戒、危險(xiǎn)雨量臨界值難以確定。因?yàn)榫?、危險(xiǎn)雨量受地形地貌、生態(tài)環(huán)境等因素的影響,是在不斷變化的。不同的小流域,從理論上來說應(yīng)該都是不一樣的。目前安徽省采用的預(yù)警指標(biāo)均為1小時(shí)30mm或3小時(shí)80mm,沒有考慮前期降雨、地形、人口分布等因素,需要根據(jù)后期的使用情況進(jìn)一步修正。
(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)共享不夠充分。試點(diǎn)中采用的自動監(jiān)測站設(shè)計(jì)方案,采集的數(shù)據(jù)是直接發(fā)到縣級預(yù)警平臺,鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村無法實(shí)時(shí)查看,同時(shí)由于分部門實(shí)施,導(dǎo)致部分站點(diǎn)重復(fù)建設(shè),限制了系統(tǒng)整體效益的充分發(fā)揮。建議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)上共享,便于各相關(guān)部門及時(shí)獲取信息。在后期建設(shè)時(shí),考慮建立到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋機(jī)制,建立和各專業(yè)部門的共享機(jī)制,條件許可的情況下,可協(xié)調(diào)氣象等部門,建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享平臺。
(3)監(jiān)測站網(wǎng)存在盲區(qū)。受投資的限制,試點(diǎn)時(shí)站點(diǎn)密度與防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際需要還有一定的差距,監(jiān)測預(yù)警能力仍不足。在后期建設(shè)時(shí)應(yīng)充分利用各部門的站點(diǎn),對防治區(qū)域范圍內(nèi)的站點(diǎn)進(jìn)行輕重緩急排序,逐步加密站點(diǎn)。
(4)運(yùn)行維護(hù)難度大。由于該系統(tǒng)采用的技術(shù)較為先進(jìn)和復(fù)雜,涉及的專業(yè)廣泛,各縣缺少必需的運(yùn)行管理維護(hù)人員。各地應(yīng)做好對專職人員的技術(shù)培訓(xùn)工作,必要時(shí),可以結(jié)合汛前崗位培訓(xùn),對相關(guān)縣區(qū)有關(guān)人員進(jìn)行脫崗學(xué)習(xí)。
山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)試點(diǎn)雖然還存在一定的問題,但從試運(yùn)行情況來看,系統(tǒng)為防御山洪災(zāi)害提供了較準(zhǔn)確的決策依據(jù),為后期山洪災(zāi)害防治非工程措施的全面建設(shè)提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。有必要進(jìn)一步加大對山洪災(zāi)害非工程措施建設(shè)的研究,加大對各部門各行業(yè)相關(guān)監(jiān)測、預(yù)警途徑的整合力度,以期發(fā)揮系統(tǒng)合力,切實(shí)提高山洪災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)避災(zāi)水平■
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