新宾县山洪灾害监测预警系统建设

吴长宏 ，顾燕平 ，张蓉蓉

（1. 抚顺市水务局，辽宁 抚顺 113008；2. 辽宁省水文水资源勘测局，辽宁 沈阳 110003；3. 辽宁省水文水资源勘测局抚顺分局，辽宁 抚顺 113015）

0 引言

辽宁省新宾县地处辽宁省东部山区，地处长白山脉边缘，平均海拔 498 m，山地与丘陵面积 87%，是个“八山半水一分田，半分道路和庄园”的山区县。新宾县地形地质条件复杂，是区域性和局部性暴雨中心，亦是局地性暴雨的频发地，因强降雨引发的山洪地质灾害频繁发生，具有突发性强、灾害频次多、破坏力强的特点[1]。

新宾县山洪灾害易发区包括 47 条小流域，总面积 4 171.3 km2，占全县总面积 4 287 km2的 97.3%。其中高易发区面积 1 903.5 km2，中易发区面积 1 474.9 km2，低易发区面积 792.9 km2。区域涉及 15 个乡镇，180 个行政村，人口约 30 万人，因此新宾县山洪地质灾害的防治具有点多、面广，预报、预警难度大等特点，严重制约着新宾县经济社会的发展。为及时准确地预测新宾县的山洪地质灾害，提前采取防范措施，最大限度地减少人员伤亡，建设了新宾县山洪灾害监测预警系统（以下简称系统）。

1 系统建设

新宾县山洪灾害监测预警系统基于 WebGIS 平台，主要包括水雨情监测、监测预警平台、预警等子系统。 县、乡（镇）等方面的山洪灾害防治相关信息汇集于平台，县级防汛部门根据系统信息及时发布预报、警报；同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，依靠县、乡（镇）、村、组的监测设施，结合省、市级防汛部门的信息和指令，开展监测预警工作[2]。

1.1 水雨情监测系统

1.1.1 监测方式及报汛工作体制

水雨情监测主要对象为雨量和水位。根据新宾县山洪灾害预警的需要和建站条件，考虑山洪灾害威胁区地形地貌复杂、降雨分布不均、群众居住分散、地方经济发展不均衡等实际情况，水雨情监测站采用简易站和自动站 2 种形式。

简易监测站设站目的是群测群防，扩大水雨情信息监测的覆盖面，充分发挥村组自防自救的作用。简易雨量站和水位站工作体制按照限值起报、增量加报、属地优先的原则进行报送，即采用有雨定时监测，大到暴雨或水位上涨加密监测的工作形式。

自动监测站能及时掌握山洪灾害威胁区的雨水情信息，采用有人看管、无人值守的管理模式，实现水雨情信息的自动采集、传输。自动监测站采用自报式、查询—应答式相结合的遥测方式，定时自报、增量加报和召测应答的工作体制[3]。

1.1.2 站网布设和信息传输通信网

依据山洪灾害易发程度分区及站点布设的原则，共计布设雨量站 169 个，水位站 37 个。其中新建雨量站 130 个（自动站 51 个，简易站 79 个），水位站 36 个（自动站 8 个，简易站 28 个）；利用已建自动雨量站 39 个，简易水位站 1 个。

水雨情数据传输常用的通信方式有 GPRS/GSM、超短波（UHF/VHF）、卫星等。根据新宾县实际情况，水雨情监测系统数据传输的通信方式采用GPRS/GSM 方式。自动雨量站、水位监测站采用双发的方式将数据同时发送至新宾县防办及抚顺市水文分局。其中市、县防办，以及市防办与水文分局间租用通信公司的 SDH（2 M）专线各 1 条，测站通讯采用以 GPRS 为主、GSM 短信为辅的通信方式[4]。

1.2 监测预警平台

利用通信、计算机网络、数据库应用等技术手段，建设县级防汛指挥部门山洪灾害防治监测预警平台（以下简称平台），为收集山洪灾害防治区水雨情数据及其它部门的相关信息，提供信息查询、山洪预报决策、预警等服务[5]，结构组成如图 1 所示。

图1 预警平台结构示意图

1.2.1 平台支撑系统

平台支撑系统由数据库和计算机网络 2 个系统组成。数据库系统用于存储和管理水雨情监测系统发送的数据信息，主要为系统维护管理、信息查询与服务、预报决策与预警提供数据信息；计算机网络主要为系统数据接收、处理、加工，信息查询，预报决策，预警与信息发布，信息交换等服务提供硬软件平台。

1.2.2 信息汇集子系统

信息汇集子系统采用 C/S 体系结构，可实现暴雨预报和水情信息的实时接收、处理、入库，并为平台提供各部门间信息共享与交换服务。各自动监测站点的水雨情信息通过数据传输信道传输到平台后，进入数据接收处理计算机，通过数据接收软件完成监测站水雨情数据的实时接收处理，并存入数据库中；对于简易监测站的信息可采用事后整理的形式存入数据库；对于上级部门转发的相关信息（含气象信息）经处理后，按照统一数据格式存入数据库。同时，预留国土等部门信息接口，通过信息汇集（含气象信息）与预警平台与国土等部门进行信息交换，经处理后存入数据库。

1.2.3 信息服务子系统

针对山洪灾害防御的实际需求和达到信息查询方便快速的目的，结合现代信息处理、网络和 GIS 等技术，在水雨情、气象、工情、灾情、山洪灾害防治预案、规章制度等多种信息一体化集成基础上，提供对山洪灾害相关信息的查询及分析对比功能。系统除具备基础、雨水情、工情、灾情统计分析等信息的数据输出外，还具备表、文字、图形的输出和保存功能[2]。

1.2.4 预警信息子系统

预警信息子系统主要实现预警指标的维护与管理，预警指标指触发山洪灾害的雨、水情临界值。

1）预警信息生成。山洪灾害预警条件和时间以是否接近、达到、超过临界雨量及成灾水位（流量）为主要依据。预警指标的确定，要求利用现有历史灾害、雨量、水位（流量）资料通过分析计算得到；缺乏资料的山洪灾害地区可以采用内插法、比拟法、山洪灾害实例调查法、灾害与降雨频率分析法等方法，确定本地区的临界雨量、成灾水位（流量）[3]。

2）预警信息发布。预警发布属于系统的核心展示功能之一，可自动分析实时雨水情，根据预警分析的结果，在地图上以不同颜色闪烁的方式展示各乡镇的预警级别及相关信息，并自动分析影响范围、预警对象，提供预警信息发送平台，通过短信群发平台或电话通知等方式通知该片区相关防汛负责人做好相应的准备工作。

1.3 预警系统

在监测信息采集及预报分析决策的基础上，在降雨或水位达到预警指标时，通过预警系统，防汛相关责任人可利用确定的预警程序和方式，将预警信息及时、准确地传送到山洪灾害可能威胁区域，使接收预警区域人员根据山洪灾害防御预案，及时采取防范措施，最大限度地减少人员伤亡。

1.3.1 系统组成

根据预警信息的不同获取渠道，分为从县级监测预警平台和群测群防获取信息 2 种途径。预警信息的发布主要由各级山洪灾害防御指挥部门或者群测群防监测点上的监测人员，通过预警信息传输网络和其它方式完成。

1.3.2 预警流程

1）县级平台预警流程。预警信息可通过监测预警平台制作、发布。县级防汛指挥部门通过监测预警平台向县、乡（镇）、村、组及有关部门和单位责任人发布预警信息；各乡（镇）、村、组和有关单位，根据防御预案组织实施。

2）乡村群测群防的预警流程。群测群防预警信息的获取来自县、乡（镇）、村或监测点。由监测人员根据山洪灾害防御宣传培训掌握的经验、技术和监测设施监测到的信息，进行预警信息发布。各乡（镇）除接收县防汛部门发布或下发的预警信息，还接收群测群防监测点、村和水库、塘坝监测点的预警信息；各村（组）接受上级部门和群测群防监测点、水库、塘坝监测点的预警信息。上游乡镇、村组的预警信息要及时向下游乡镇和村组传递。

1.3.3 预警发布

预警分为内部预警（对防汛人员和相关责任人）和外部预警（对社会公众）2 个阶段，具体发布方式如下：

1）县级平台预警信息发布方式。县级防汛指挥部门通过建立短信和电话（或传真）预警发布平台，进行电话、传真、广播、电视或其它形式发布预警信息到各乡（镇）；情况紧急时，可同时发布到村。

2）乡村群测群防的预警信息发布方式。乡（镇）政府接收到预警信息后，预警方式除采用手摇报警器、人工敲锣、鸣哨等传统方法外，还包括电话、传真、短信、无线预警广播、电视等方式通报给村（组）。乡政府也可以借用县级的短信发布平台发布预警信息，或通过手机单发、群发短信至各村（组）。

2 系统存在问题

2.1 雨量临界值难以准确界定

影响临界雨量的因素多，地质地形、前期降雨、山洪灾害种类（山溪洪水、滑坡）等各种因素的定量关系难以区分，且激发灾害发生的雨量均不完全相同，因此区域内各站的临界雨量也不尽相同。当前主要是在分析总结当地历史山洪灾害发生时降雨情况的基础上，确定临界值，没有很全面的理论根据。

2.2 水雨情信息未实现真正意义上的共享

项目实施方案规划要求站点布设需充分利用现有资源，即已有的水文、气象等部门雨量监测信息应纳入县级监测预警平台。系统采集的数据直接发到县级预警平台，省、市无法实时查看，同时气象、水文已建站点实时水雨情信息未能传输到县级预警平台，使得预警平台实时水雨情信息不够完整。

2.3 运行维护管理难度较大

监测预警系统雨量站、水位站等设备均露天外置，特别是部分水位站布设在偏僻的野外，无人管理，极易发生设备被盗或人为破坏等情况；系统维护技术要求高、涉及知识面广，而县级防办人员偏少，技术力量也比较薄弱，缺少系统运行管理维护人员。

2.4 山洪灾害防灾减灾意识薄弱

山区群众对灾害认识不足，防灾意识淡薄，自救互救能力低。

3 结语

新宾县山洪灾害监测预警系统已经建设完成，并于 2012 年汛期投入使用。系统建设实施后，确保了报警信号的下行发送和现场信息的上行传递，可提前预见山洪灾害的发生，有效减少或避免山洪灾害导致的人员伤亡和财产损失。对保持社会稳定，提高居民的生活质量，为新宾县的经济可持续发展提供技术保证。

县级山洪灾害预警系统建设涉及到水利、国土、财政、气象等多个部门，需要各部门的通力协作。同时有必要进一步加强山洪灾害相关课题的研究，进一步完善山洪灾害监测预警系统的管理维护体制，进一步加强山洪灾害防治知识宣传。逐步解决系统存在的问题，并对系统进行补充完善，才能高效地发挥系统作用，切实提高对山洪灾害快速、全面、准确的预报和预警及指挥调度的技术能力。

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