流域超标准洪涝灾害数据库建设研究

赵梦杰 刘小虎 陈邦慧 王慧凤 马亚楠

一、引言

随着气候变化和人类活动的深入影响，区域性的洪涝事件呈现出广发频发态势，大范围的洪涝灾害一直以来是流域经济社会可持续发展的制约性因素，特别是超过流域工程体系防洪标准的洪水，导致的经济损失重、社会影响大。流域超标准洪水综合应对是一项兼具长期性、艰巨性、复杂性的系统工程，已成为防洪减灾领域亟需攻关解决的技术难题，而流域超标准洪涝灾害数据库建设研究是其中的基础性问题，目前尚未有系统性的研究成果与建设思路。本研究主要开展流域超标准洪涝灾害数据库建设，建设的数据库主要存储超标准洪水、洪涝灾害及与超标准洪水调度决策支持系统模拟研究相关的信息，以期为我国超标准洪水的信息采集、预测预报、洪灾评估、调度决策、综合应对等提供技术支撑。

二、流域超标准洪涝灾害数据库建设方案

（一）建设原则

1.继承性：与超标准洪涝灾害相关的数据库表，新设计的数据库表尽可能是在之前相关数据库表的基础上拓展完善，特别是运用较为成熟的雨水情数据库表。

2.时效性：新设计的数据库表中的专业术语、符号、代号、字段名、字段名标识符、单位等应与最新的数据库或者规定一致，保证新建数据库符合最新的规定及要求。

3.创新性：着力挖掘超标准洪涝灾害数据库的特点、亮点，保证新建数据库不同于其他类似数据库，体现新建数据库的原创性。

4.实用性：新建数据库要能够满足超标准洪水调度决策支持系统在典型流域的应用，设计的库表要简单实用，并且能够为其他流域或者区域超标准洪涝灾害的模拟研究提供参考。

（二）与现有数据库、系统关系

1.与现有雨水情数据库的关系：建设的超标准洪涝灾害数据库中涉及到雨水情库表的，尽可能与“实时雨水情数据库”“基础水文数据库表”一致，对于扩展完善的雨水情库表，相关库表的表结构设计、标识符设计应参考最新的规定；对于非雨水情数据库表，根据相关业务系统、应用需求进行设计。相关库表设计完成后，新建超标准洪涝灾害数据库并存储数据。

2.与现有防洪调度系统的关系：通过国家防汛抗旱指挥系统一期、二期工程，各流域机构已经建成了相对完善的防洪调度系统，相关防洪调度系统涉及的数据库主要有“实时雨水情数据库”“防洪工程数据库”等。建设的超标准洪涝灾害数据库主要为超标准洪水调度决策支持系统在各流域应用提供数据支撑，而超标准洪水调度决策支持系统与各流域现有防洪调度系统存在联系，故新建的超标准洪涝灾害数据库与现有防洪调度系统存在交叉联系的数据库表应尽可能衔接继承，从而满足超标准洪水调度决策支持系统的应用。

（三）数据库建设核心内容

流域超标准洪涝灾害数据库建设核心内容主要包括超标准洪涝灾害数据库应包含哪些库表、怎样设计超标准洪涝灾害数据库表结构等。通过对相关数据库表结构汇总研究，梳理超标准洪涝灾害的特性及影响，研究超标准洪水调度决策支持系统不同功能业务运用模块对数据多元化的需求，考虑到数据库建设原则，建设的超标准洪涝灾害数据库逻辑架构为“一主一辅”，以结构化数据为主、非结构化数据为辅。主要数据信息存储结构化数据，基于现有的实时雨水情数据、历史大洪水数据、二期工程数据等；辅助数据信息存储非结构化数据，主要包括文档信息、多媒体信息等。流域超标准洪涝灾害数据库逻辑结构见图1。

图1 流域超标准洪涝灾害数据库逻辑结构图

1.主要数据信息

一是基本信息类，主要存储测站基本属性表、河道站防洪指标表、库（湖）站防洪指标表、库（湖）站汛限水位表、库（湖）水位库容泄量表、水位流量关系曲线表、洪水频率分析参数表、洪水频率分析成果表、河流基本属性表、河段基本情况表、洪水传播时间表、河道断面信息表、超标准洪水基本信息表、河道站超标准场次洪水信息表、库（湖）站超标准场次洪水信息表、洪水预警信息表、洪水编号基本信息表、行政区划名录表、流域分区名录表等信息。

二是气象雨情类，主要存储天气形势图表、卫星云图表、雷达回波图表、台风情况图表、热带气旋数据表、降雨情况统计表、日雨量过程表、时段雨量摘录表、月降水量表、降雨预报图表、气象产品表、数值预报格点场表、历史致洪暴雨数据表等信息。

三是水情信息类，主要存储河道、水库、堰闸、泵站水情表和极值表，闸门启闭情况表，以及代表站洪水过程线图表、水文站水文要素摘录表、调查洪水成果表、代表站特征值表、代表站历史洪水最大值表等信息。

四是工程信息类，主要存储工程名录表、堤防基本信息表、堤防水文特征表、堤防历史决溢记录表、蓄滞洪区基础信息表、蓄滞洪区基本情况表、蓄滞洪区水位面积/容积/人口/资产关系表、蓄滞洪区运用方案表、蓄滞洪区历次运用情况表、行洪区历次运用情况表、水库大坝基础信息表、水库大坝特征信息表、泵站基础信息表、泵站特征信息表、水闸基础信息表、水闸特征信息表、水闸泄流曲线表、水闸出险记录表、水闸运用历史记录表等信息。

五是地理信息类，主要存储行政区划表、DEM信息表、土地覆盖数据表、地形地貌表、遥感影像数据表、交通公共图层、河流/湖泊/水库/水闸/堤防专题图层等信息。

六是经济社会类，主要存储社会经济数据表、社会经济地理位置表、蓄滞洪区/防洪保护区人口情况表、蓄滞洪区/防洪保护区耕地及播种面积情况表、蓄滞洪区/防洪保护区经济产值信息表、蓄滞洪区/防洪保护区私有财产统计表、蓄滞洪区/防洪保护区房屋情况表、蓄滞洪区/防洪保护区工矿企业情况表、蓄滞洪区/防洪保护区水利设施情况表等信息。

七是洪灾信息类，主要存储洪水风险图方案编码表、洪水风险图类型编码表、洪水风险图信息表、洪水淹没图表、灾情图表、受灾区县表、洪涝灾害基本情况统计表、农林牧渔业洪涝灾害统计表、工业交通运输业洪涝灾害统计表、城市受淹情况统计表、水利设施洪涝灾害统计表、损失评估总表、损失评估详细表、灾后评估模块数据存储表等信息。

八是计算成果类，主要存储降水量预报表、河道水情预报表、堰闸水情预报表、库（湖）水情预报表、单个库（湖）调度成果表、单个行蓄洪区/闸坝调度成果表、联合调度后库（湖）成果表、联合调度后河道、闸坝成果表、单个对象调度状态记录表、联合调度后调度对象状态记录表、联合调度后河道站成果统计表、联合调度后蓄滞洪区、闸坝成果统计表、联合调度方案成果统计指标定义表、联合调度方案成果统计指标值表等信息。

2.辅助数据信息

辅助数据信息存储非结构化数据，主要包括文档信息库、多媒体信息库等。文档信息库、多媒体信息库根据相关需求，充分利用流域国家防汛抗旱指挥系统二期工程数据资源，其他非结构化数据根据实际需求补充完善。文档信息库用于存储与综合调度相关的文档资料，涉及各类调度方案、应急预案、知识文档等信息，辅助综合调度认知与分析服务；多媒体信息库用于存储多媒体文件，包括视频、音频、图像等数据。

三、流域超标准洪涝灾害数据库建设实例

以淮河流域沂沭泗水系典型示范区超标准洪涝灾害数据库实例搭建为例说明，流域超标准洪涝灾害数据库包括基本信息、气象雨情、水情信息、工程信息、地理信息、经济社会、洪灾信息、计算成果等8 大类信息的存储结构，涉及超标准洪水、洪涝灾害及与超标准洪水调度决策支持系统计算相关的数据表。超标准洪涝灾害数据库表标识分类后缀取值和表编号分类代码分别见表1、表2。

表1 表标识分类后缀取值表

表2 表编号分类代码表

数据库和数据库表的实例化搭建均可通过图形界面操作或运行建表SQL 语句两种方式实现。数据库表中数据的录入，对于少量记录的数据表，可采用图形界面直接编辑的方式；对于大量的数据录入，一般采用从其他数据源批量导入的方法，导入的数据源可以是其他数据库表中的数据或本地Microsoft Excel 文件。数据导入完成后，数据库实例化搭建工作即全部完成，可对数据库中的数据进行增、删、改、查操作，可为超标准洪水调度决策系统提供数据支撑。

四、结语

流域超标准洪水综合应对已成为目前防洪减灾的“现实短板”，而流域超标准洪涝灾害数据库建设研究又是流域超标准洪水综合应对亟需解决的基础性问题。本文通过系统梳理分析与防洪业务紧密相关的数据库及库表结构，开展了流域超标准洪涝灾害数据库及库表结构研究，提出了流域超标准洪涝灾害数据库的建设原则、逻辑结构、数据库表分类及主要数据库表等，开展了淮河流域典型示范区超标准洪涝灾害数据库实例搭建工作，以期为其他流域或区域超标准洪涝灾害数据库研究及应用提供建设思路■