七星關(guān)區(qū)城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)研究＊

吳 姍，姚 浪，聶 祥，帥 龍，王 凱

（1.畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700；2.畢節(jié)市氣象局，貴州 畢節(jié) 551700）

強降水或連續(xù)性降水是引發(fā)城市內(nèi)澇的直接氣象因素[1]。近年來，隨著畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)城市化進程的加快，城市規(guī)模迅速擴張，城市內(nèi)很容易出現(xiàn)有強降水而引發(fā)的內(nèi)澇，嚴重影響市民生活，危害人民的生命財產(chǎn)安全。因此，建立七星關(guān)區(qū)城市內(nèi)澇預警指標，及時發(fā)布內(nèi)澇積水預警信息尤為重要。為滿足業(yè)務發(fā)展建設(shè)和服務需求，提升業(yè)務現(xiàn)代化發(fā)展，七星關(guān)區(qū)氣象局在現(xiàn)有短臨業(yè)務系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)針對不同降雨等級的城市暴雨內(nèi)澇預報預警業(yè)務系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)旨在通過對內(nèi)澇歷史災情和歷史降水的分析，確定不同時間尺度下降水致澇的臨界雨量閾值指標體系。通過對雷達實況、降水實況預報實時疊加顯示，對主城區(qū)易積易澇點實時監(jiān)控，當實況雨量或預報雨量達到閾值后，對每個易積易澇點實時提醒內(nèi)澇風險等級，并基于GIS 地圖疊加顯示，自動加工制作城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務材料。并將主城區(qū)易積易澇點內(nèi)澇風險監(jiān)測預警服務材料及時發(fā)給城市管理、政府應急管理及各涉災部門人員，同時支持現(xiàn)場積澇的水深、災情照片上傳，為城市運行管理與防災減災、應急處置提供決策建議和參考。

2 城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)內(nèi)容

2.1 城市內(nèi)澇預警指標體系

通過與綜合行政執(zhí)法局對接，收集七星關(guān)區(qū)內(nèi)澇點、內(nèi)澇歷史災情資料，運用畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)近10 年歷史雷達降水估測（QPE），主要是包括1h、3h降水累積以及七星關(guān)區(qū)依據(jù)《畢節(jié)市中心城區(qū)雨水澇綜合規(guī)劃》共有6 個排水（雨水）分區(qū)資料、主城區(qū)范圍30m 網(wǎng)格距的DEM 資料。通過模型模擬法，利用城市內(nèi)澇水動力模型，生成輸入降雨量序列，生成雨量序列，輸入模型進行模擬計算，得到每個易積易澇點的不同時次、不同降雨強度下的積水深度序列。選取數(shù)據(jù)分析集中80%的數(shù)據(jù)，建立降雨量（面雨量）與積水深度的最小二乘法二元線性回歸方程，利用數(shù)據(jù)分析集中剩余20%的數(shù)據(jù)進行檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果對擬合系數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，最終確定降雨量（面雨量）與積水深度之間的定量關(guān)系。結(jié)合實際需要，建立1h、2h、3h、6h、12h 和24h 等6 大類下4 小類（Ⅰ級到Ⅳ級風險）的6×4 臨界致澇雨量閾值指標體系矩陣。

2.2 城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)

城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)搭建，為了保證安全性、兼容性和可移植性，開發(fā)語言選擇Java8，前端采用JavaScript 原生技術(shù)無插件開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用mysql 數(shù)據(jù)庫，webgis 采用leaflet。

系統(tǒng)主要包括內(nèi)澇風險監(jiān)測、內(nèi)澇風險預警、預警自動提醒、服務材料制作等功能模塊，如圖1所示。

2.2.1 內(nèi)澇風險監(jiān)測

圖1 畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)模塊

七星關(guān)主城區(qū)電子地圖上疊加顯示各類氣象雨量站、內(nèi)澇點位置，實現(xiàn)雨量實況數(shù)據(jù)、雷達降水估測（QPE）數(shù)據(jù)、雷達實況數(shù)據(jù)、貴州省智能網(wǎng)格降水預報產(chǎn)品的疊加顯示，構(gòu)建清晰直觀的監(jiān)測體系。

2.2.2 內(nèi)澇風險預警

基于貴州省智能網(wǎng)格降水預報產(chǎn)品，根據(jù)各內(nèi)澇點臨界致澇雨量閾值指標體系，計算內(nèi)澇點所在排水（雨水）分區(qū)的實況面雨量，分析計算各內(nèi)澇點的內(nèi)澇風險等級，并對內(nèi)澇風險等級、雨量實況進行分析統(tǒng)計，以表格、統(tǒng)計圖表、文字等多種方式匯總顯示。

2.2.3 預警自動提醒

根據(jù)實況雨量和預報雨量，后臺不間斷對各易積易澇點按照預警指標體系進行自動計算，當監(jiān)測到實況雨量或預報雨量超閾值時，進行提醒報警，并提示報警原因，顯示預警提醒結(jié)果列表。內(nèi)澇風險監(jiān)測逐小時更新，內(nèi)澇風險預警未來3h 逐小時更新、未來24h 逐3h 更新。

2.2.4 服務材料制作

對降水過程中各監(jiān)測站雨量實況進行分析匯總，提取降水預報結(jié)果對未來降水趨勢進行分析匯總，對內(nèi)澇風險監(jiān)測和內(nèi)澇風險預報結(jié)果進行分析匯總，經(jīng)過業(yè)務人員對內(nèi)澇風險預警等級修訂后，最終形成針對城市內(nèi)澇監(jiān)測預報服務的決策材料，包括降水實況、降水預報、內(nèi)澇風險監(jiān)測、內(nèi)澇風險預警、決策建議等內(nèi)容。

2.3 城市內(nèi)澇預警信息發(fā)布系統(tǒng)

城市內(nèi)澇預警信息發(fā)布系統(tǒng)基于微信小程序，登錄微信小程序后可實時接收所關(guān)注內(nèi)澇點的風險監(jiān)測和預警結(jié)果，自動接收并顯示“城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)”生成的服務材料，及時發(fā)給城市管理、政府應急管理及各涉災部門人員。同時支持現(xiàn)場積澇的水深、災情照片上傳，為城市內(nèi)澇現(xiàn)場應急處置提供決策參考。

2.4 城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)其他功能

2.4.1 災情統(tǒng)計

利用通過綜合行政執(zhí)法局獲取的七星關(guān)區(qū)主城區(qū)17 個易積易澇點的內(nèi)澇歷史資料，按時間、等級查詢、顯示內(nèi)澇災情的排名及統(tǒng)計分析。同時依托后臺對接的七星關(guān)區(qū)內(nèi)澇微信小程序，將用戶通過小程序上傳的受災人口、經(jīng)濟損失、淹沒面積水深等災情詳細信息處理分析歸檔。

2.4.2 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括了系統(tǒng)用戶管理、服務用戶管理，同時由于內(nèi)澇點及其周遭環(huán)境都是在不停變化的，也設(shè)置了內(nèi)澇點管理、重點單位管理、主要道路管理、排水分區(qū)管理和閾值管理等模塊。

3 結(jié)論

七星關(guān)區(qū)城市內(nèi)澇監(jiān)測預警服務系統(tǒng)通過七星關(guān)區(qū)主城區(qū)17 個內(nèi)澇點降水致澇的臨界雨量閾值指標體系建立，設(shè)定內(nèi)澇預警指標，對主城區(qū)易積易澇點實時監(jiān)控，結(jié)合智能網(wǎng)格降水預報產(chǎn)品，當監(jiān)測到實況雨量或預報雨量超閾值時，根據(jù)預警指標制作服務產(chǎn)品并通過預警信息發(fā)布系統(tǒng)進行服務。系統(tǒng)的建立進一步提高了氣象部門監(jiān)測預警服務的能力，加強城市內(nèi)澇監(jiān)測預報預警，提升城市內(nèi)澇風險防治能力。