安徽省山洪危险区动态化管理技术研究

贾飞

（安徽省大禹水利工程科技有限公司，安徽 合肥 230094）

0 引言

安徽省地处华东腹地，境内有长江、淮河、新安江三大流域，长江、淮河横穿省境，支流、湖泊众多，水系复杂，加之又属于南北气候过渡带，气候条件复杂，在此条件下导致安徽水旱灾害易发频发，防汛抗旱管理任务繁重，在防汛抗旱中特别是山洪灾害对人民生命财产安全带来较大威胁。

为有效管理防汛抗旱相关工作，近年来，特别是“十三五”期间，安徽省水利厅逐步加大水利信息化建设投资，防汛抗旱信息化建设有了长足的发展。在前端采集方面，基本形成水利信息采集综合体系，水利信息采集站点数量快速增加，采集内容大幅扩展，采集效率大力提升；在通信网络方面，基本建成了全省防汛抗旱通信骨干网和“省—市（厅直单位）—县—乡镇”的视频会商系统；在应用支撑方面，围绕全厅核心业务，创新开展了数据共享平台建设，初步实现了水利核心数据资源统一管理、底数清晰；在业务应用方面，建成了覆盖山洪灾害、基层防汛、洪水预报、工程管理等核心业务领域的防汛抗旱专题应用系统。

为进一步提升精准分区分级防御山洪灾害能力和水平，开展山洪灾害危险区动态化管理，降低山洪灾害带来的风险隐患已经愈加重要。危险区是指在山洪预警发生时需要重点关注的区域，这些区域比较容易发生山洪或者一旦发生山洪后会造成较大的损失主要包括调查评价划定的危险区域、灾害普查、水利工程存在安全隐患所在区域、开口工程所在区域、险工险段所在区域等等。对于不同的危险区域需要建立不同的风险等级制定不同的预警处置预案。

1 危险区动态管理需求

危险区动态管理需要收集危险区的基础数据和空间数据，并将各类数据整合。

1.1 危险区数据种类

危险区设计的数据种类包括以下3 类。

（1）基础地理数据：主要包括各种行政区划、水系、区域界线、影像数据、dem 等数据。

（2）危险区清单数据：包括危险区防御对象清单和危险区监测预警体系清单。危险区清单一般以行政村为单位、危险区为单元。危险区单元应与社会管理单元相对应，可为自然村、社区、学校、医院、养老院、农家乐、景区、矿场、林场、施工工地等。

危险区防御对象清单应包含但不限于：县（市、区）、乡镇（街道）、村组（社区）名称；危险区名称、风险等级、现状防洪能力；危险区居民户数、人口数、老弱妇幼及行动不便人口数；各户户主、责任人信息及联系电话。

危险区监测预警体系清单应包含但不限于：危险区名称、水雨情监测设施配置、预警阈值设定、临时避灾场所容纳能力等。

（3）非结构数据。与危险区相关的预案、表格、视频、图片、文档等非结构数据。

1.2 危险区动态管理机制

实行危险区清单常态更新、应急更新和联动更新。县级水行政主管部门每年汛前应根据环境变化、村镇搬迁、责任人调整等情况组织更新危险区清单，并按程序审核备案。遇有山洪灾害事件，应及时组织灾害调查评估，根据调查评估情况更新危险区清单，并及时审核备案。各级山洪灾害监测预警平台和防御预案相关内容应同步更新。

1.3 危险区动态管理内容

山洪危险区数据动态管理分为与位置分布有关的空间数据，以及危险区业务相关联的属性数据，同时为了满足预警、调度等业务功能需要与雨水情数据库、山洪业务数据库等进行关联，数据库结构如图1 所示。

图1 危险区动态管理数据库关系

2 建设内容

2.1 危险区管理

实现危险区地图空间信息查询和属性信息查询两部分，各种对危险区相关信息的专业查找和地图定位。

（1）在水利一张图上展示所有的危险区的空间分布，可以按照风险区的类型、风险等级、风险类型等显示风险区专题图。

危险区类型状体：按照风险区自然村、学校、医院、养老院、农家乐、景区、矿场、林场、施工工地等制作专题图。

风险类型专题图：按照危险区风险类型制作临河隐患、阻水隐患、工程隐患、地灾隐患、冲沟隐患、历史山洪等专题图。

风险等级专题图：按照危险区所处的风险等级制作高风险区，低风险区专题图。针对不同的危险区确定危险等级从低到高。在地图上对危险区所在区域用不同颜色进行加重显示提醒。

专题图输出：各类专题图可以直接的打印和输出。

（2）根据危险区名称信息中的拼音码进行站点模糊检索，并将查询的结果以列表的形式进行展示，双击列表记录提供飞行定位功能，目标区域高亮显示，并将该站点的详细信息弹出框打开，使得危险区名称信息更加方便直观地展现。

（3）根据危险区点定位可以关联检索相关站点的简要信息，具体包括危险区名称，风险等级，雨量，水位等信息[1]。

2.2 山洪预警

（1）山洪预警发起指标。雨量预警指标：根据危险区数字化和动态管理时填报的1h、3h 和6h 的准备转移和立即转移雨量预警阈值以及关联的雨量站点的实时雨量。当危险区实时雨量超过阈值时产生预警。

水位预警指标：根据危险区数字化和动态管理时填报的准备转移和立即转移水位预警阈值以及关联的水位站点的实时水位。当危险区实时水位超过阈值时产生预警。

（2）山洪预警响应。风险区关联的雨量或者水位站点超阈值风险区通过系统进行实时提醒，同时后台会发送预警短信或者电话外呼的方式通知危险区内的相关人员。危险区预警流程如图2 所示。

图2 危险区预警流程

2.3 危险区动态维护

实现空间数据以及业务属性数据更新的功能，空间数据更新包括新增、修改、删除危险区空间位置，矢量图层的维护等。业务数据更新包括危险区属性数据维护，完成危险区基础信息、危险区防御对象、危险区监测预警体系的登记和更新工作。

（1）危险区基于APP 标绘：通过APP 的北斗、GPS等定位技术上报空间数据自动完成点状、线状、面值危险区采集，具体功能如下。

对于点状危险区空间信息采集，县区水利局工作人员通过APP 上报的危险区经纬度位置，同时填报危险区类别、危险区名称等信息，按照位置自动完成在水利一张图上的标绘，并自动危险区相关信息。

对于线状危险区空间信息采集，基本功能同点状空间信息地图标绘基本一致，但在工程位置标绘方面，软件需自动标绘APP 上报的危险区起始点位、过程点位及结束点位，并利用预制的线依次连接各标绘点，最终完成线状空间信息的标绘。

对于面状状危险区空间信息采集，基本功能同线状空间信息地图标绘基本一致。

（2）危险区基于电子地图标绘：系统用户在系统上人工编辑危险区的空间位置，包括点状、线状及面状空间数据的编辑，含添加、删除、编辑等功能。

添加：需在水利专业地图上增加危险区时，系统根据选择的危险区类别，自动匹配对应的添加素材，比如点状工程标识图、线状和面状绘制工具，系统用户可自主选择添加素材，进而完成危险区在一张图的添加绘制[2]。

删除：需在水利专业地图上删除危险区时，可直接选择该危险区进行删除。

编辑：水利专业地图上危险区空间位置错误时，可通过编辑工具进行调整，对于点状空间位置调整，可通过手工拖动的方式和经纬度输入自动定位的方式进行修改；对于线状和面状空间位置调整，系统自动显示多个节点，通过拖动节点调整其空间位置，亦可删除原有空间数据，进行重新添加绘制，如图3 所示。

图3 危险区基于电子地图标绘

3 关键技术

目前在山洪预警产生的位置即是监测站点的位置，缺少对预警影响范围的分析，造成预警处置缺乏针对性，需要对预警区域进行优化，提高预警响应的准确性和针对性。

通过建立高精度数字高程信息与小流域水系的山洪预警影响范围评估模型，将超阈值降水与可能影响到的网格、人口、房屋、桥梁等信息建立上下游空间关联关系，从而建立小流域预警影响范围模型，影响范围确定流程如图4 所示。

图4 预警影响范围确定流程

（1）将水文的预警点和dem 高程、小流域等空间数据进行叠加分析，确认点状预警点和小流域的上下游关系，确定所有位于预警点下游的小流域数据。

（2）下游小流域的范围确定后根据山洪调查评价中1h，2h，3h，6h，12h，24h 雨量阈值成果作为雨量预警影响范围的临界值，确定预警影响到的小流域。

（3）预警影响的小流域与风险区数据、危险源数据等进行空间运算分析评估山洪灾害发生造成的影响确认预警的风险等级[3]。

（4）根据风险等级启动相对于预警响应如：准备转移、立即转移等。

（5）实时计算超阈值降雨可能影响的范围和高风险区域并在电子地图上叠加展示山洪灾害发生、发展及其造成的影响。如图5 所示。

图5 预警范围和高风险区域叠加

（6）根据风险等级和预警响应确定预警发布信息内容。

（7）根据预警区域范围内预警设备分布情况确认预警手段有针对性的发布预警信息。

4 结语

通过危险区的动态化管理，可以实现山洪预警和风险区域有效的关联管理，达到山洪预警的针对性和精确性，解决目前预警的盲目性问题，提供风险区区域管控能力，能够为安徽省山洪灾害防御工作提供精准决策能力。