新賓縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

吳長宏 ，顧燕平 ，張蓉蓉

（1. 撫順市水務(wù)局，遼寧 撫順 113008；2. 遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽 110003；3. 遼寧省水文水資源勘測局撫順分局，遼寧 撫順 113015）

0 引言

遼寧省新賓縣地處遼寧省東部山區(qū)，地處長白山脈邊緣，平均海拔 498 m，山地與丘陵面積 87%，是個“八山半水一分田，半分道路和莊園”的山區(qū)縣。新賓縣地形地質(zhì)條件復(fù)雜，是區(qū)域性和局部性暴雨中心，亦是局地性暴雨的頻發(fā)地，因強降雨引發(fā)的山洪地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，具有突發(fā)性強、災(zāi)害頻次多、破壞力強的特點[1]。

新賓縣山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)包括 47 條小流域，總面積 4 171.3 km2，占全縣總面積 4 287 km2的 97.3%。其中高易發(fā)區(qū)面積 1 903.5 km2，中易發(fā)區(qū)面積 1 474.9 km2，低易發(fā)區(qū)面積 792.9 km2。區(qū)域涉及 15 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，180 個行政村，人口約 30 萬人，因此新賓縣山洪地質(zhì)災(zāi)害的防治具有點多、面廣，預(yù)報、預(yù)警難度大等特點，嚴(yán)重制約著新賓縣經(jīng)濟社會的發(fā)展。為及時準(zhǔn)確地預(yù)測新賓縣的山洪地質(zhì)災(zāi)害，提前采取防范措施，最大限度地減少人員傷亡，建設(shè)了新賓縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）。

1 系統(tǒng)建設(shè)

新賓縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)基于 WebGIS 平臺，主要包括水雨情監(jiān)測、監(jiān)測預(yù)警平臺、預(yù)警等子系統(tǒng)。 縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）等方面的山洪災(zāi)害防治相關(guān)信息匯集于平臺，縣級防汛部門根據(jù)系統(tǒng)信息及時發(fā)布預(yù)報、警報；同時縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、組建立群測群防的組織體系，依靠縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、組的監(jiān)測設(shè)施，結(jié)合省、市級防汛部門的信息和指令，開展監(jiān)測預(yù)警工作[2]。

1.1 水雨情監(jiān)測系統(tǒng)

1.1.1 監(jiān)測方式及報汛工作體制

水雨情監(jiān)測主要對象為雨量和水位。根據(jù)新賓縣山洪災(zāi)害預(yù)警的需要和建站條件，考慮山洪災(zāi)害威脅區(qū)地形地貌復(fù)雜、降雨分布不均、群眾居住分散、地方經(jīng)濟發(fā)展不均衡等實際情況，水雨情監(jiān)測站采用簡易站和自動站 2 種形式。

簡易監(jiān)測站設(shè)站目的是群測群防，擴大水雨情信息監(jiān)測的覆蓋面，充分發(fā)揮村組自防自救的作用。簡易雨量站和水位站工作體制按照限值起報、增量加報、屬地優(yōu)先的原則進行報送，即采用有雨定時監(jiān)測，大到暴雨或水位上漲加密監(jiān)測的工作形式。

自動監(jiān)測站能及時掌握山洪災(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，實現(xiàn)水雨情信息的自動采集、傳輸。自動監(jiān)測站采用自報式、查詢—應(yīng)答式相結(jié)合的遙測方式，定時自報、增量加報和召測應(yīng)答的工作體制[3]。

1.1.2 站網(wǎng)布設(shè)和信息傳輸通信網(wǎng)

依據(jù)山洪災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)及站點布設(shè)的原則，共計布設(shè)雨量站 169 個，水位站 37 個。其中新建雨量站 130 個（自動站 51 個，簡易站 79 個），水位站 36 個（自動站 8 個，簡易站 28 個）；利用已建自動雨量站 39 個，簡易水位站 1 個。

水雨情數(shù)據(jù)傳輸常用的通信方式有 GPRS/GSM、超短波（UHF/VHF）、衛(wèi)星等。根據(jù)新賓縣實際情況，水雨情監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞讲捎肎PRS/GSM 方式。自動雨量站、水位監(jiān)測站采用雙發(fā)的方式將數(shù)據(jù)同時發(fā)送至新賓縣防辦及撫順市水文分局。其中市、縣防辦，以及市防辦與水文分局間租用通信公司的 SDH（2 M）專線各 1 條，測站通訊采用以 GPRS 為主、GSM 短信為輔的通信方式[4]。

1.2 監(jiān)測預(yù)警平臺

利用通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等技術(shù)手段，建設(shè)縣級防汛指揮部門山洪災(zāi)害防治監(jiān)測預(yù)警平臺（以下簡稱平臺），為收集山洪災(zāi)害防治區(qū)水雨情數(shù)據(jù)及其它部門的相關(guān)信息，提供信息查詢、山洪預(yù)報決策、預(yù)警等服務(wù)[5]，結(jié)構(gòu)組成如圖 1 所示。

圖1 預(yù)警平臺結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.1 平臺支撐系統(tǒng)

平臺支撐系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡(luò) 2 個系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于存儲和管理水雨情監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，主要為系統(tǒng)維護管理、信息查詢與服務(wù)、預(yù)報決策與預(yù)警提供數(shù)據(jù)信息；計算機網(wǎng)絡(luò)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理、加工，信息查詢，預(yù)報決策，預(yù)警與信息發(fā)布，信息交換等服務(wù)提供硬軟件平臺。

1.2.2 信息匯集子系統(tǒng)

信息匯集子系統(tǒng)采用 C/S 體系結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)暴雨預(yù)報和水情信息的實時接收、處理、入庫，并為平臺提供各部門間信息共享與交換服務(wù)。各自動監(jiān)測站點的水雨情信息通過數(shù)據(jù)傳輸信道傳輸?shù)狡脚_后，進入數(shù)據(jù)接收處理計算機，通過數(shù)據(jù)接收軟件完成監(jiān)測站水雨情數(shù)據(jù)的實時接收處理，并存入數(shù)據(jù)庫中；對于簡易監(jiān)測站的信息可采用事后整理的形式存入數(shù)據(jù)庫；對于上級部門轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)信息（含氣象信息）經(jīng)處理后，按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式存入數(shù)據(jù)庫。同時，預(yù)留國土等部門信息接口，通過信息匯集（含氣象信息）與預(yù)警平臺與國土等部門進行信息交換，經(jīng)處理后存入數(shù)據(jù)庫。

1.2.3 信息服務(wù)子系統(tǒng)

針對山洪災(zāi)害防御的實際需求和達(dá)到信息查詢方便快速的目的，結(jié)合現(xiàn)代信息處理、網(wǎng)絡(luò)和 GIS 等技術(shù)，在水雨情、氣象、工情、災(zāi)情、山洪災(zāi)害防治預(yù)案、規(guī)章制度等多種信息一體化集成基礎(chǔ)上，提供對山洪災(zāi)害相關(guān)信息的查詢及分析對比功能。系統(tǒng)除具備基礎(chǔ)、雨水情、工情、災(zāi)情統(tǒng)計分析等信息的數(shù)據(jù)輸出外，還具備表、文字、圖形的輸出和保存功能[2]。

1.2.4 預(yù)警信息子系統(tǒng)

預(yù)警信息子系統(tǒng)主要實現(xiàn)預(yù)警指標(biāo)的維護與管理，預(yù)警指標(biāo)指觸發(fā)山洪災(zāi)害的雨、水情臨界值。

1）預(yù)警信息生成。山洪災(zāi)害預(yù)警條件和時間以是否接近、達(dá)到、超過臨界雨量及成災(zāi)水位（流量）為主要依據(jù)。預(yù)警指標(biāo)的確定，要求利用現(xiàn)有歷史災(zāi)害、雨量、水位（流量）資料通過分析計算得到；缺乏資料的山洪災(zāi)害地區(qū)可以采用內(nèi)插法、比擬法、山洪災(zāi)害實例調(diào)查法、災(zāi)害與降雨頻率分析法等方法，確定本地區(qū)的臨界雨量、成災(zāi)水位（流量）[3]。

2）預(yù)警信息發(fā)布。預(yù)警發(fā)布屬于系統(tǒng)的核心展示功能之一，可自動分析實時雨水情，根據(jù)預(yù)警分析的結(jié)果，在地圖上以不同顏色閃爍的方式展示各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的預(yù)警級別及相關(guān)信息，并自動分析影響范圍、預(yù)警對象，提供預(yù)警信息發(fā)送平臺，通過短信群發(fā)平臺或電話通知等方式通知該片區(qū)相關(guān)防汛負(fù)責(zé)人做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。

1.3 預(yù)警系統(tǒng)

在監(jiān)測信息采集及預(yù)報分析決策的基礎(chǔ)上，在降雨或水位達(dá)到預(yù)警指標(biāo)時，通過預(yù)警系統(tǒng)，防汛相關(guān)責(zé)任人可利用確定的預(yù)警程序和方式，將預(yù)警信息及時、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，及時采取防范措施，最大限度地減少人員傷亡。

1.3.1 系統(tǒng)組成

根據(jù)預(yù)警信息的不同獲取渠道，分為從縣級監(jiān)測預(yù)警平臺和群測群防獲取信息 2 種途徑。預(yù)警信息的發(fā)布主要由各級山洪災(zāi)害防御指揮部門或者群測群防監(jiān)測點上的監(jiān)測人員，通過預(yù)警信息傳輸網(wǎng)絡(luò)和其它方式完成。

1.3.2 預(yù)警流程

1）縣級平臺預(yù)警流程。預(yù)警信息可通過監(jiān)測預(yù)警平臺制作、發(fā)布?？h級防汛指揮部門通過監(jiān)測預(yù)警平臺向縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、組及有關(guān)部門和單位責(zé)任人發(fā)布預(yù)警信息；各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、組和有關(guān)單位，根據(jù)防御預(yù)案組織實施。

2）鄉(xiāng)村群測群防的預(yù)警流程。群測群防預(yù)警信息的獲取來自縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村或監(jiān)測點。由監(jiān)測人員根據(jù)山洪災(zāi)害防御宣傳培訓(xùn)掌握的經(jīng)驗、技術(shù)和監(jiān)測設(shè)施監(jiān)測到的信息，進行預(yù)警信息發(fā)布。各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）除接收縣防汛部門發(fā)布或下發(fā)的預(yù)警信息，還接收群測群防監(jiān)測點、村和水庫、塘壩監(jiān)測點的預(yù)警信息；各村（組）接受上級部門和群測群防監(jiān)測點、水庫、塘壩監(jiān)測點的預(yù)警信息。上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組的預(yù)警信息要及時向下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村組傳遞。

1.3.3 預(yù)警發(fā)布

預(yù)警分為內(nèi)部預(yù)警（對防汛人員和相關(guān)責(zé)任人）和外部預(yù)警（對社會公眾）2 個階段，具體發(fā)布方式如下：

1）縣級平臺預(yù)警信息發(fā)布方式。縣級防汛指揮部門通過建立短信和電話（或傳真）預(yù)警發(fā)布平臺，進行電話、傳真、廣播、電視或其它形式發(fā)布預(yù)警信息到各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）；情況緊急時，可同時發(fā)布到村。

2）鄉(xiāng)村群測群防的預(yù)警信息發(fā)布方式。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）政府接收到預(yù)警信息后，預(yù)警方式除采用手搖報警器、人工敲鑼、鳴哨等傳統(tǒng)方法外，還包括電話、傳真、短信、無線預(yù)警廣播、電視等方式通報給村（組）。鄉(xiāng)政府也可以借用縣級的短信發(fā)布平臺發(fā)布預(yù)警信息，或通過手機單發(fā)、群發(fā)短信至各村（組）。

2 系統(tǒng)存在問題

2.1 雨量臨界值難以準(zhǔn)確界定

影響臨界雨量的因素多，地質(zhì)地形、前期降雨、山洪災(zāi)害種類（山溪洪水、滑坡）等各種因素的定量關(guān)系難以區(qū)分，且激發(fā)災(zāi)害發(fā)生的雨量均不完全相同，因此區(qū)域內(nèi)各站的臨界雨量也不盡相同。當(dāng)前主要是在分析總結(jié)當(dāng)?shù)貧v史山洪災(zāi)害發(fā)生時降雨情況的基礎(chǔ)上，確定臨界值，沒有很全面的理論根據(jù)。

2.2 水雨情信息未實現(xiàn)真正意義上的共享

項目實施方案規(guī)劃要求站點布設(shè)需充分利用現(xiàn)有資源，即已有的水文、氣象等部門雨量監(jiān)測信息應(yīng)納入縣級監(jiān)測預(yù)警平臺。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)到縣級預(yù)警平臺，省、市無法實時查看，同時氣象、水文已建站點實時水雨情信息未能傳輸?shù)娇h級預(yù)警平臺，使得預(yù)警平臺實時水雨情信息不夠完整。

2.3 運行維護管理難度較大

監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)雨量站、水位站等設(shè)備均露天外置，特別是部分水位站布設(shè)在偏僻的野外，無人管理，極易發(fā)生設(shè)備被盜或人為破壞等情況；系統(tǒng)維護技術(shù)要求高、涉及知識面廣，而縣級防辦人員偏少，技術(shù)力量也比較薄弱，缺少系統(tǒng)運行管理維護人員。

2.4 山洪災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)意識薄弱

山區(qū)群眾對災(zāi)害認(rèn)識不足，防災(zāi)意識淡薄，自救互救能力低。

3 結(jié)語

新賓縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成，并于 2012 年汛期投入使用。系統(tǒng)建設(shè)實施后，確保了報警信號的下行發(fā)送和現(xiàn)場信息的上行傳遞，可提前預(yù)見山洪災(zāi)害的發(fā)生，有效減少或避免山洪災(zāi)害導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失。對保持社會穩(wěn)定，提高居民的生活質(zhì)量，為新賓縣的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)保證。

縣級山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)涉及到水利、國土、財政、氣象等多個部門，需要各部門的通力協(xié)作。同時有必要進一步加強山洪災(zāi)害相關(guān)課題的研究，進一步完善山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的管理維護體制，進一步加強山洪災(zāi)害防治知識宣傳。逐步解決系統(tǒng)存在的問題，并對系統(tǒng)進行補充完善，才能高效地發(fā)揮系統(tǒng)作用，切實提高對山洪災(zāi)害快速、全面、準(zhǔn)確的預(yù)報和預(yù)警及指揮調(diào)度的技術(shù)能力。

[1] 國家防辦. 防御山洪災(zāi)害[J]. 中國防汛抗旱，2010, 20 (3): 75-76．

[2] 胡維忠，葉秋萍，陳桂亞，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．

[3] 沈滸英，陳桂亞，袁雅鳴，等. 山洪災(zāi)害預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計[J]. 中國水利，2007 (14): 44-46．

[4] 房國良，耿延博．遼寧省山洪災(zāi)害水文監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃[J]. 中國水利，2009 (19): 58-59．

[5] 劉強. 涉縣山洪災(zāi)害防治試點項目建設(shè)淺析[J]. 河北水利，2010 (增刊 1): 57.

[6] 李筍開，楊羽，肖曉麟，等. 吉安市山洪災(zāi)害特征與水情站網(wǎng)合理布設(shè)初探[J]. 人民長江，2008 (6): 36-37.

[7] 劉懷利，馬浩. 山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)工程質(zhì)量檢測[J].江淮水利科技，2011 (5) : 31-33．

[8] 歐陽駿，陳新國，高珺，等. 縣級山洪災(zāi)害預(yù)警平臺建設(shè)與應(yīng)用[J]. 人民長江，2011 (6) : 109-112.

[9] 何秉順，黃先龍，郭良，等. 我國山洪災(zāi)害防治路線與核心建設(shè)內(nèi)容[J]. 中國防汛抗旱，2012 (5) : 19-22.

[10] 邱瑞田，黃先龍，張大偉，等. 我國山洪災(zāi)害防治非工程措施建設(shè)實踐[J]. 中國防汛抗旱，2012 (1) : 31-33.