基于GIS 的湖南省洪水风险图成果应用系统的设计

陈剑华

（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南 长沙 410007）

1 背 景

湖南省是水利大省，也是我国洪涝旱灾害频繁、受灾严重的省份之一，其中洞庭湖地区的防汛抗灾任务尤其繁重。目前，洞庭湖区基本形成了以堤防为基础，上游水库、蓄洪垸、平垸行洪、退田还湖等相配合的综合防洪工程体系。其中，蓄洪垸在整个防洪体系的组成中具有重要作用，湖南省24 个国家级蓄洪垸不仅是调蓄洞庭湖大洪水、保证洞庭湖重点保护地区的防洪安全的重要保障，更承担了整个长江中下游地区超额洪量的分蓄洪任务。如何合理运用蓄洪垸分蓄洪，对减轻洪灾损失、确保人民群众生命安全和城市正常运行具有重要意义。

2013 年以来，湖南省先后完成了洞庭湖区26 处重点编制单元（包括11 处防洪保护区、9 处重要蓄洪垸、4 处一般蓄洪垸、2 座防洪城市）洪水风险专题图的分析编制任务和2 条中小河流的洪水风险图试点任务，完成并汇集了各个编制单元的基本洪水风险图、避险转移图等分析计算数据和编制成果。

2 存在问题

1）启用洞庭湖地区防汛应急预案后缺乏分洪辅助决策等后续功能。当达到应急方案启动条件后，如何按照方案具体组织实施，怎么分蓄洪水，会造成什么样的影响，产生什么的后果，这些信息的缺失，造成了信息的断裂，还缺少关键的智能辅助决策应用功能。

2）尚未与已建的洪水风险图系统进行融合应用。洪水风险图编制成果为科学防洪、科技防洪、有效应对突发洪涝灾害奠定了坚实的基础，但对这些成果的应用仅开展了一些试点工作，尚未全面深入铺开，成果资源使用率较低，没有充分发挥作用。

3 总体思路和技术路线

3.1 总体思路

根据当前防汛业务需求，结合智能化预案应用、洪水风险图编制成果以及防汛业务数据，开发基于GIS技术的洪水风险图成果应用系统。系统流程主要分六阶段：智能化方案预案触发—→拟启用蓄洪垸—→分蓄洪方案比选—→避险转移展示—→洪水淹没损失初步评估—→重点保护对象洪水风险。见图1。

图1 湖南省洪水风险图成果应用系统工作流程图

3.2 技术路线

1）数据关联模型：以蓄洪垸、重点防洪保护区为模型核心，通过收集蓄洪垸、防洪保护区所关联的各类信息，形成数据关联模型，并且对关联的数据进行分类，如基础信息、蓄洪垸启动的指标信息、社会经济信息等，并进行地理信息化。

2）GIS 地图图上作业：通过GIS 地图，在地图上实现各类信息的标注，同时通过GIS 标注技术实现在地图上进行作业分析。

3）洪水风险图成果集成：针对不同的对象模型，按决策分析要素分类整理洪水风险图图件成果，并集成到对象模型中，实现分析要素的信息化展示。

4）与已建系统的融合：将洪水风险图成果中的灾害损失率曲线、不同方案灾损统计表等相关图表数据提取，统一存入洪水风险图成果应用系统。同时与现有的业务报表系统相互关联，实现应用数据互通，提高数据共享和利用率。

4 系统功能模块

基于GIS 地图的洪水风险图成果应用系统主要包含智能化预案对接、基础信息管理、综合展示一张图、案例管理四大功能模块。见图2。

图2 洪水风险图成果应用系统功能结构图

4.1 智能化预案对接

通过与智能化预案系统对接，实现对蓄滞洪区灾险情预警信息的监控，以及预案查询展示。

1）预警信息监听与展示：通过消息监听接口与智能化方案预案系统对接，实时自动监听湖南省洞庭湖区蓄滞洪区防洪预警信息。

2）预警关联预案展示：通过与智能化方案预案系统对接，查询展示预警信息对应的分蓄洪预案内容。

3）历史预警信息查询：快速滚动展示历史预警概要信息列表。

4.2 基础信息管理

该子模块实现蓄滞洪区、防洪保护区及两个防洪保护城市长沙、岳阳基础信息的展示与管理。基础信息包括：基础地理信息、社会信息、耕地信息、防洪标准、历史气象水文统计信息、应急责任体系信息等。

4.3 综合展示一张图

通过结合洪水风险图成果，便于防汛领导及时准确了解蓄滞洪区分洪的基本情况、潜在风险，并评估未来威胁，为科学指挥调度提供决策支持。见图3。

图3 综合展示一张图示意图

1）蓄滞洪区启动自动提醒：当蓄洪运用指标达到蓄滞洪区启动指标时自动在GIS 地图上提示需要启用的蓄洪垸，并给出先后蓄洪垸启用的顺序。

2）关联信息展示：对各类数据进行关联展示，实现蓄滞洪区防汛作战态势的GIS 地图展示与监控，数据包含：基础数据、蓄洪垸运用状态、雨情、水情、工情、灾情、险情、气象水文滚动预报数据、防汛应急调度相关数据等。

3）概化信息展示：展示洞庭湖区蓄滞洪区、防洪保护区等重点关注目标的概化关联关系、重点控制水位信息、降雨信息、预警信息、实时状态信息等。

4）历史淹没情况展示：展示历史洪水的洪水过程和淹没情况，包括堤防溃决情况（溃决原因、溃决水位、溃口发展时间、最终决口形态等）、淹没范围和淹没水深（水位）等相关数据。

5）洪水风险图关联应用：

洪水影响展示：接入洪水风险图洪水影响计算成果，在GIS 地图上主要展示受灾面积、受影响的道路、水利重要设施等洪水影响区域及重要设施。

避洪转移范围成果展示：接入洪水风险图避洪转移计算成果，在GIS 地图上进行圈画，展示需要撤离的村庄、学校、机关等，撤离时间安排等信息。

避洪转移人员成果展示：接入洪水风险图避洪转移人员计算成果，在GIS 地图上展示乡镇、村采取相应避难模式的实际避难人数。标注避难人数的安置点以及粮食、牲畜和其他生活用品等的安置情况。

洪水风险图成果展示：接入防洪风险成果中每个蓄洪垸进洪量随历时关系曲线、平均淹没水深随历时的关系曲线、淹没范围随进洪历时的关系曲线进行展示、不同进洪时间的灾损分析。

4.4 案例管理

1）灾损统计分析：通过关联现有的业务报表系统中的蓄滞洪区居民财产登记及变更登记汇总表，对实际洪水影响区域社会经济指标进行统计分析。

2）案例总结：对历史的蓄洪垸分洪案例进行关联信息自动生成、实施过程信息填写、实施效果总结填写、文本影音资料上传等操作。对案例信息提供结构化存储、图形报表展示、报表输出等功能。

3）案例查询：提供按多种要素类型为检索条件进行蓄洪垸分洪案例的查询与统计功能，对案例信息进行结构化展示，与空间地理相关的信息可以在地图上叠加显示。

4）与已有的防汛风险管理库对接：将洪水风险图应用成果与防汛风险管理数据库对接，作为成果资料，补充完善防洪薄弱环节、重点保护对象等基础数据。为风险预警信息发送、跟踪、反馈提供案例支持。

5 结 语

开展洪水风险图成果应用系统的建设，对湖南省防洪保护对象、蓄洪垸的基本信息实现“一张图”管理；在量化蓄洪垸启用指标的基础上，利用重点地区洪水风险图编制成果，与现有的业务报表系统相互关联，实现对蓄洪垸分蓄洪方案的量化比较，给出的分洪方案及人员转移方案的建议，为蓄滞洪区的运用决策和指挥调度提供科学支撑，为防汛指挥调度提供科学决策支持。