山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究

謝俊峰 段建勛 謝璐

1，2黃岡市水文水資源勘測局 438000；3十堰市水文水資源勘測局 442000

摘要：山洪災(zāi)害對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全有著嚴(yán)重威脅，通過開發(fā)設(shè)計(jì)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)地區(qū)的水文環(huán)境情況，密切關(guān)注山洪災(zāi)害隱患，及時(shí)做好山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警，采取科學(xué)有效的安全防護(hù)措施，保障人們的安居樂業(yè)。本文分析了構(gòu)建山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的必要性，闡述了山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：山洪災(zāi)害；監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，而與此同時(shí)粗放式的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式給自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害，大范圍的植被被亂砍亂伐，受到地形地貌、降雨等情況的影響，山洪災(zāi)害頻繁發(fā)生，造成較大范圍的破壞。山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建通過運(yùn)用各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，合理設(shè)計(jì)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的各個(gè)模塊，優(yōu)化和完善山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境變化，充分發(fā)揮山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

一、構(gòu)建山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的必要性

我國幅員遼闊，各個(gè)地區(qū)的水文、地形地貌情況存在較大差異，并且山丘區(qū)域容易受到地質(zhì)地形的影響，山洪災(zāi)害的監(jiān)控和防治范圍很大，再加上很多地區(qū)水文情況非常復(fù)雜，局部區(qū)域小氣候變化明顯，這對(duì)于山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)要求非常高。但是目前很多地區(qū)的山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率相對(duì)較低，網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)比較少，雨量監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的自動(dòng)化水平較低，無法實(shí)時(shí)有效地采集暴雨洪水來臨之前的征兆信息，水文站網(wǎng)點(diǎn)主要位于一些寬大河流上，中小型河流上的水文站點(diǎn)比較少，并且相關(guān)觀測設(shè)備和監(jiān)測技術(shù)比較落后。當(dāng)前，我國很多地區(qū)缺少科學(xué)有效的滑坡和泥石流監(jiān)測設(shè)備，特別是對(duì)于山洪災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置不足，一些水文情數(shù)據(jù)采集還依靠人工報(bào)汛、人工觀測，技術(shù)手段落后，通信設(shè)施陳舊，水文情況信息傳遞速度較慢，時(shí)效性很差，自動(dòng)化程度相對(duì)較低[1]。同時(shí)，我國山丘地區(qū)的山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)比較薄弱，降雨水文預(yù)報(bào)精度較低，山洪災(zāi)害的科學(xué)預(yù)測不準(zhǔn)確，山丘地區(qū)的很多小河流沒有設(shè)置洪水預(yù)警和預(yù)報(bào)系統(tǒng)，即使設(shè)置了報(bào)汛站點(diǎn)，但是報(bào)訊段次數(shù)比較少，再加上山洪災(zāi)害的預(yù)見預(yù)報(bào)間隔比較短，無法發(fā)揮有效的參考決策作用。另外，村間、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和縣市的警報(bào)分布主要是依靠移動(dòng)電話終端、通信網(wǎng)絡(luò)來傳遞傳真信息和語音信息，而沒有設(shè)置專門的警報(bào)發(fā)布系統(tǒng)，村、鎮(zhèn)和鄉(xiāng)級(jí)的移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)基站之間主要是通過電纜線路進(jìn)行信息傳輸，這些電纜線路在惡劣環(huán)境下容易出現(xiàn)各種通信故障，山丘地區(qū)的固定電話終端容易遭受雷擊損害，因此構(gòu)建科學(xué)有效的山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)勢在必行。

二、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)組成

（1）預(yù)警系統(tǒng)

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要包括群測群防預(yù)警系統(tǒng)和防御預(yù)警系統(tǒng)，山洪災(zāi)害預(yù)警平臺(tái)和防治信息采集是整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)的核心，提供全面的山洪災(zāi)害數(shù)據(jù)信息，包含數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、信息匯集系統(tǒng)等，山洪災(zāi)害防御預(yù)警系統(tǒng)包括預(yù)警系統(tǒng)、預(yù)報(bào)決策系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、信息匯集系統(tǒng)等，建立縣級(jí)以上的山洪防汛指揮體系，對(duì)于山洪災(zāi)害發(fā)生頻繁的地區(qū)，應(yīng)建設(shè)山洪災(zāi)害防御預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取水雨情信息，實(shí)時(shí)發(fā)布山洪災(zāi)害警報(bào)預(yù)報(bào)。山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)必須具有水雨情和氣象信息查詢、水雨情報(bào)汛、預(yù)報(bào)決策、水文信息預(yù)警等功能[2]。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)

山洪災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，應(yīng)配置合理的設(shè)備設(shè)施，構(gòu)建信息傳輸通信組網(wǎng)，科學(xué)布設(shè)監(jiān)測站網(wǎng)，村、鄉(xiāng)的山洪災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)盡量采用簡易的監(jiān)測設(shè)備，縣級(jí)的山洪災(zāi)害檢測系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合山洪災(zāi)害特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)狀況，引進(jìn)自動(dòng)化程度高、先進(jìn)、實(shí)用的監(jiān)測設(shè)備和檢測技術(shù)。我國山洪災(zāi)害發(fā)生的原因比較復(fù)雜，破壞范圍廣，應(yīng)適當(dāng)加密各個(gè)地區(qū)的水文氣象監(jiān)測站點(diǎn)，及時(shí)發(fā)布山洪災(zāi)害的預(yù)警信息，有效控制水雨情[3]。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）氣象信息采集

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的氣象信息采集模塊，各個(gè)地區(qū)的防汛部門應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測氣象信息，開拓氣象資源采集和獲取途徑，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開發(fā)氣象信息采集值守程序，支持衛(wèi)星云圖實(shí)時(shí)自動(dòng)采集，天氣預(yù)報(bào)信息的自動(dòng)化采集和搜索，支持區(qū)域氣象天氣預(yù)報(bào)，支持自動(dòng)化采集雷達(dá)回波圖等[4]。

（2）水雨情監(jiān)測采集

水雨情監(jiān)測系統(tǒng)主要用于監(jiān)測水位和雨量變化，再配合圖像視頻監(jiān)測，該監(jiān)測系統(tǒng)不僅包含水文儀器設(shè)備、自動(dòng)雨量、自動(dòng)水位計(jì)的技術(shù)規(guī)范，還包括山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建所需的設(shè)備、數(shù)據(jù)通信、水雨情觀測、站網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)等標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建的實(shí)際情況，應(yīng)基于當(dāng)前的水文監(jiān)測規(guī)范，完善自動(dòng)檢測站衛(wèi)星通信標(biāo)準(zhǔn)、檢測設(shè)備和站點(diǎn)建設(shè)。衛(wèi)星通信自動(dòng)化監(jiān)測站應(yīng)遵循衛(wèi)星通信信道的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)方案，結(jié)合監(jiān)測設(shè)備的接地、防雷、電源等技術(shù)要求，設(shè)定科學(xué)合理的視頻監(jiān)測站、自動(dòng)水位站、自動(dòng)雨量站等監(jiān)測站點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制自動(dòng)雨量站的報(bào)汛時(shí)間間隔，按照增量上報(bào)和定時(shí)上報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化監(jiān)測站應(yīng)按照《水文監(jiān)測通信規(guī)約》，優(yōu)化通信信道設(shè)置，提高水雨情信息監(jiān)測的時(shí)效性。

（3）鄉(xiāng)村防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

鄉(xiāng)村預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)主要是用于預(yù)報(bào)分析和采集監(jiān)測信息，利用科學(xué)合理的預(yù)警方式和預(yù)警程序，準(zhǔn)確、及時(shí)地傳送山洪災(zāi)害預(yù)警信息，預(yù)警區(qū)工作人員應(yīng)結(jié)合山洪災(zāi)害防御預(yù)案，采取科學(xué)有效的防范措施。鄉(xiāng)村預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的鳴哨、人工敲鑼、手搖報(bào)警器等傳統(tǒng)方式，還可以通過電視、無線預(yù)報(bào)廣播、短信、傳真、電話等線上線下途徑。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)前的公眾通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電視、廣播和移動(dòng)通信網(wǎng)的集成，提供便捷的信息服務(wù)功能。由于鄉(xiāng)村應(yīng)急能力比較薄弱，山洪防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)建鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)預(yù)警站點(diǎn)，積極配合當(dāng)?shù)氐姆姥床块T，結(jié)合我國的防洪減災(zāi)機(jī)制，共享縣、市、省的防汛減災(zāi)信息化系統(tǒng)，科學(xué)有效地處置洪水、暴雨、臺(tái)風(fēng)等突發(fā)性災(zāi)害事件。另外，鄉(xiāng)村防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)掌握汛情信息，為防汛部門的管理指揮提供決策支持，提供全面詳實(shí)的山洪災(zāi)害信息，實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)精確化的控制和指揮，使鄉(xiāng)村防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)和縣級(jí)山洪災(zāi)害檢測預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，確保汛情信息的快速、有效流轉(zhuǎn)，并且該防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)支持3G、GPRS、ADSL、專網(wǎng)、固網(wǎng)等多樣化的接入方式[5]，靈活進(jìn)行組網(wǎng)，及時(shí)快捷地發(fā)布山洪災(zāi)害信息。

結(jié)束語：

近年來，我國山洪災(zāi)害事故頻發(fā)，構(gòu)建山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)勢在必行，結(jié)合各個(gè)地區(qū)的實(shí)際情況，優(yōu)化和完善山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格把關(guān)各個(gè)子系統(tǒng)和模塊，構(gòu)建健全的山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警機(jī)制，在未來發(fā)展過程中應(yīng)加大對(duì)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的分析和研究，充分發(fā)揮山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉昌東.山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究[D].中國水利水電科學(xué)研究院，2013.

[2]陳冬君.山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].吉林大學(xué)，2013.

[3]馬建明，劉昌東，程先云，吳劍.山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化綜述[J].中國防汛抗旱，2014，06：9-11.

[4]劉昌東，馬建明，張念強(qiáng)，趙振宇，萬金紅.縣級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)軟件研發(fā)及其思考[J].中國防汛抗旱，2013，03：26-28+38.

[5]翟家瑞，祝杰.山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)的思考與建議[J].人民黃河，2014，05：4-5+63.