安徽省山洪災害預警系統試點建設的研究

劉懷利 楊玉喜

（1.安徽省水利部淮河委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000 2.安徽省防汛抗旱指揮部辦公室合肥 230022）

1 前言

山洪災害是指由于暴雨、冰雪融化或攔洪設施潰決等原因，在山區（包括山地、丘陵、崗地）沿河流及溪溝形成的暴漲暴落的洪水及伴隨發生的滑坡、泥石流等對國民經濟和人民生命財產造成損失的災害的總稱，具有季節性強、頻率高，區域性明顯、易發性強，來勢迅猛、成災快，破壞性強、危害嚴重等特點[1]。

安徽省受山洪災害威脅的區域主要分布在大別山區和皖南山區，最為常見的山洪為暴雨所引起，具體表現為其形成與發展主要受降雨量及降雨強度、地形地質的影響。該區域主要處于東亞季風區，暴雨頻發，地質地貌復雜，以及人類活動的影響，導致山洪災害發生頻繁，給當地人民帶來了沉重的創傷，也給經濟社會發展及全面建設小康社會帶來重要影響。山洪災害不僅對該地區基礎設施造成毀滅性破壞，而且對人民群眾的生命和財產安全構成極大的損害和威脅，已經成為當前防災減災中的突出問題。

建立山洪災害監測預警系統，是防治山洪災害一項重要的非工程性措施[2]，能夠在對山洪災害危險區內的降雨、水位關鍵信息進行實時采集和預報分析決策的基礎上，將預警信息及時、準確地發送到山洪災害可能威脅區域，使接收預警區域人員根據山洪災害防御預案，及時采取防范措施，最大限度地減少人員傷亡。

《安徽省山洪災害防治規劃》中明確要求在安徽省受山洪災害威脅較大的大別山區和皖南山區建設山洪災害監測預警系統，涉及安慶、池州、黃山、六安、銅陵、蕪湖、宣城7市的31個縣。在國家防總辦的統一部署下，2009年安徽省岳西、歙縣和霍山3個縣進行了山洪災害防治試點，于2010年4月初步建成后投入試運行并取得了良好的效果。本文對試點縣的系統建設及運行情況進行分析和總結，為下一步全面開展山洪災害監測預警系統建設提供借鑒。

2 系統的組成及工作原理

安徽省山洪災害防治試點縣建設的監測預警系統由水雨情監測、信息匯集與預警平臺和預警信息等子系統構成，其建設模式為在縣級行政區建立基于信息匯集與預警平臺的山洪災害預警系統，省、市、縣、鄉（鎮）、村等各方面的山洪災害防治相關信息匯集于平臺，縣級防汛部門根據山洪災害信息和預測情況，及時發布預報、警報[3]。同時縣、鄉（鎮）、村、組建立群測群防的組織體系，開展監測和預警工作。

2.1水雨情監測系統

水雨情監測系統用于實時采集山洪災害易發生處的降雨量及水庫、河道的水位等信息，并將所收集到的信息通過SMS無線網絡及時發送至信息匯集與預警平臺。

2.1.1監測方式及報汛工作體制

水雨情監測系統主要由雨量站、水位站構成。雨量站用于監測區域內時段的降雨量信息，水位站用于監測河道或水庫的水位信息。水雨情監測站又分為簡易站和自動站兩種。

簡易監測站用于擴大水雨情信息監測覆蓋面，充分發揮村組自防自救的作用，達到群測群防的目的。由于山洪災害來勢迅猛、成災快，人工和簡易雨量、水位站無法滿足防災避災時效性要求。受本次試點建設投資的限制，在考慮到輕重緩急的情況下取消了人工、簡易站的建設。

自動監測站用于及時掌握山洪災害威脅區的雨水情信息，采用有人看管、無人值守的管理模式，實現水雨情信息的自動采集和傳輸。自動監測站采用自報式、查詢式—應答式相結合的遙測方式和定時自報、事件加報和召測兼容的工作體制。

2.1.2站網布設及信息傳輸通信網

重要的小型水庫布設水位雨量自動監測站。在山洪災害嚴重的區域按照20～100km2/站的密度布設自動雨量站；在滑坡、泥石流等山洪災害特別嚴重的鄉鎮，山洪災害頻發及人口密度大的村組，山洪災害易發區的暴雨中心，按照20～30km2/站的密度布設自動雨量站[4]。

山洪災害嚴重的面積超過100km2的流域或面積為50～100km2的小流域，且河流沿岸為市、縣、鄉政府和重要工礦企業所在地或人口密集區的，布設自動水位站[4]。水位站宜設在人口居住區上游，地點的確定應考慮到預警時效、通信條件、便于維護等因素。

在當地通信狀況以及可利用的通信資源滿足的條件下，新建自動測報站優先選用SMS或GPRS組網[5]。

2.1.3設施設備

自動雨量站選用承雨器口徑200mm、分辨率0.5mm的翻斗式雨量傳感器對降水進行監測，使用遙測終端（RTU）實現對監測到的降水量信息進行數字化處理，并通過GSM/GPRS無線通信模塊完成雨量信息的自動傳送。

自動水位站根據工程條件的不同，因地制宜選用氣泡壓力式和浮子式水位計對水位信息進行監測，使用遙測終端（RTU）實現對監測到的水位信息進行數字化處理，并通過GSM/GPRS無線通信模塊完成水位信息的自動傳送。

2.2信息匯集與預警平臺

信息匯集與預警平臺是山洪災害監測預警系統數據信息處理和服務的核心，主要由數據庫、計算機網絡、應用系統等部分組成。其結構組成如圖2所示。

2.2.1數據庫

數據庫用于對水雨情監測系統發送的數據信息進行存儲和管理，為山洪災害監測預警各子系統提供數據信息服務。具體內容包括：氣象國土數據庫、雨水情數據庫、工情信息數據庫、經濟社會信息庫、災情數據庫、防洪預案信息數據庫、圖形圖像數據庫、空間數據庫等。

2.2.2計算機網絡

計算機網絡主要為系統數據接收、處理、加工與信息查詢、預報決策、預警與信息發布、信息交換等服務提供軟硬件平臺。本平臺的計算機網絡系統采用快速交換式以太網技術，拓撲結構采用星形結構。對外數據信息共享與交換通過路由器（VPN）的方式實現。

2.2.3應用系統

應用系統主要實現信息匯集、信息查詢、預報決策和預警發布等功能，通過應用軟件來實現。

信息匯集子系統主要功能是實現雨水情信息的實時接收、處理和入庫，并為監測與預警平臺提供與其他部門間信息共享與交換服務。其應用軟件的開發采用C/S體系結構。

信息查詢子系統針對雨水情、工情、災情等信息提供分類檢索和簡單分析。主要包括基礎信息查詢、氣象信息查詢、雨水情信息查詢、防洪預案信息查詢、災害分布與災情統計查詢、統計報表和輸出打印等模塊。其應用軟件的開發采用B/S三層體系結構。

預報決策子系統是基于平臺的山洪災害預警系統的重要組成部分，為縣級山洪災害防御指揮部進行山洪災害預警提供依據。預報決策子系統主要包括雨水情分析預報、預警信息生成、維護及管理等3個模塊。

預警發布系統對所有監測站實時雨量、實時水位等信息進行分析，根據預警模型指標決定預警等級，雨量站、水位站預警指標因地制宜分為兩級或三級。當監測站水雨情達到相應臨界值時，即產生預警，縣、鄉預警等級由各縣根據具體情況確定。

2.3預警系統

預警系統是在監測信息采集及預報分析決策的基礎上，通過確定的預警程序和方式，將預警信息及時、準確地傳送到山洪災害可能威脅區域，使接收預警區域人員根據山洪災害防御預案，及時采取防范措施，最大限度地減少人員傷亡。

2.3.1預警流程

縣級防汛指揮部門通過預警信息發布平臺產生內部預警、發布預警信息，各鄉（鎮）政府接收到縣級防汛部門下發的預警信息，并傳報給村、組、戶。緊急情況下縣級防汛部門直接對村、組發布預警信息。信息接收人收到預警信息后要及時反饋給縣級防汛指揮部門。

2.3.2預警方式

預警信息發布以平臺短信發布為主，Internet公網、語音電話、手機通話、手機短信、傳真、有線電視、廣播等為補充手段。緊急情況下，根據當地預警設備配置情況和山洪災害威脅情況，按照預案確定的報警信號，利用發送信號彈、鳴鑼、啟動報警器和無線預警廣播、高音喇叭喊話等方式，向災害可能威脅區域發送警報。

2.3.3預警通信

縣級山洪災害防御指揮部通過廣播、電視發布預警信息，縣級監測預警平臺以短信和傳真的形式自動向受山洪災害威脅的鄉（鎮）、村發送預警信息，通過程控電話（PSTN）和移動電話向鄉鎮傳送預警信息。

鄉（鎮）與村之間預警信息通過程控電話（PSTN）、移動電話、報警器、無線預警廣播傳送預警信息。所有通信遭山洪破壞失效而無法與外界聯絡時，鄉（鎮）、村可利用現有的交通工具和配備的無線預警廣播，通知受山洪威脅的居民撤離和轉移。對于人口居住較分散的村、組可使用無線預警廣播和高音喇叭、手搖警報器、鑼、號和人力傳遞等傳統報警傳輸方式發警報。

3 系統的維護與管理

運行管理維護工作是保障山洪災害預警系統正常運行的關鍵[6]。為保障系統可靠、高效、持續、安全運行，相關部門要做好系統的定期檢測和維護工作，以及系統的運行管理工作。

3.1系統定期檢測

系統使用運行過程中，在每年的汛期前，應組織對整個系統的軟硬件進行檢測，確定其能否正常運行。檢測內容包括以下幾項：

（1）檢測監測站和預警站設備的外觀有無損壞，以及防雷接地是否滿足要求（接地電阻值應在10Ω以下）。

（2）檢測自動雨量站、水位站監測相關信息的準確性，時效性以及自報功能是否滿足要求（監測信息自動發送至預警平臺的時間應在15分鐘以內）。

（3）檢測預警平臺能否實現信息匯集以及預警自動發布等功能。

（4）檢測預警站點能否實現有效的預警功能。

3.2系統定期維護

為了確保監測預警系統的正常運行和延長系統的使用期限，應做好系統的日常維護工作。具體內容如下：

（1）定期清除雨量器中的灰塵和雜物，并檢查出水口是否被泥沙等堵塞，疏通出水口，以免降水時堵塞雨水造成記錄失真；在非汛期或確定無雨天時，為防止塵土落入承雨器，可用筒蓋將器口蓋嚴。定期清洗水位計，清除掉液位計上附著的雜物。

（2）做好機房的工作環境維護，包括溫度、濕度、防塵和抗電磁干擾等；定期對服務器和工作站設備進行除塵。

（3）定期對服務器、工作站等電腦設備中的系統軟件進行優化、對防病毒軟件進行升級，確保系統運行環境的穩定可靠。

3.3系統運行管理

為了確保系統的正常運行，需要加強系統的運行管理工作，具體內容如下：

（1）設立運行管理機構。在試點縣防辦設立系統的運行維護管理工作組，負責系統的運行維護及管理工作，并由省級防辦負責統一協調管理和技術指導。

（2）建立運行管理制度。系統運行維護涉及面廣，要建立可行的管理制度進行約束，使其長期發揮重要作用；制定遙測站信息管理制度、管理人員定崗考核制度、值班制度、運行記錄建檔制度、設備維修管理制度、運行費用管理制度等。

（3）明確維護管理職責。山洪災害防治監測預警系統是一個可維護系統，系統維護與管理是系統正常運行的重要保障。因此，明確各級維護管理部門的職責和內容，有利于保障系統的運行維護管理的有序開展。

（4）落實系統運行費用。試點縣山洪災害防治監測預警系統運行管理和維護費用是系統能持續可靠運行的基本保證，需落實系統的正常運行維護費。系統每年的運行維護費用按系統總投資的5%估算，其運行管理費由省、市、縣、鄉財政共同解決。

4 效益及存在問題

安徽省試點縣山洪災害監測預警系統投入使用以后，可為提前轉移群眾、保護人民生命財產安全贏得寶貴的時間，解決了過去實時雨量掌握難、決策時間長的問題，有效解決了預警信息“最后一公里”問題，確保預警信息能夠及時快速發布并傳送到基層，減少了試點區域受災人口、人員傷亡和財產損失，社會效益、經濟效益十分顯著[7]。但從系統試運行情況來看，還存在一些問題，需要在以后的工作中進一步完善。

（1）山洪災害預警系統的警戒、危險雨量臨界值難以確定。因為警戒、危險雨量受地形地貌、生態環境等因素的影響，是在不斷變化的。不同的小流域，從理論上來說應該都是不一樣的。目前安徽省采用的預警指標均為1小時30mm或3小時80mm，沒有考慮前期降雨、地形、人口分布等因素，需要根據后期的使用情況進一步修正。

（2）監測數據共享不夠充分。試點中采用的自動監測站設計方案，采集的數據是直接發到縣級預警平臺，鄉鎮、村無法實時查看，同時由于分部門實施，導致部分站點重復建設，限制了系統整體效益的充分發揮。建議實現系統監測數據網上共享，便于各相關部門及時獲取信息。在后期建設時，考慮建立到鄉鎮的監測數據反饋機制，建立和各專業部門的共享機制，條件許可的情況下，可協調氣象等部門，建立實時數據共享平臺。

（3）監測站網存在盲區。受投資的限制，試點時站點密度與防災減災的實際需要還有一定的差距，監測預警能力仍不足。在后期建設時應充分利用各部門的站點，對防治區域范圍內的站點進行輕重緩急排序，逐步加密站點。

（4）運行維護難度大。由于該系統采用的技術較為先進和復雜，涉及的專業廣泛，各縣缺少必需的運行管理維護人員。各地應做好對專職人員的技術培訓工作，必要時，可以結合汛前崗位培訓，對相關縣區有關人員進行脫崗學習。

5 結束語

山洪災害監測預警系統試點雖然還存在一定的問題，但從試運行情況來看，系統為防御山洪災害提供了較準確的決策依據，為后期山洪災害防治非工程措施的全面建設提供了經驗和借鑒。有必要進一步加大對山洪災害非工程措施建設的研究，加大對各部門各行業相關監測、預警途徑的整合力度，以期發揮系統合力，切實提高山洪災害防災減災避災水平■

[1]國家防辦.防御山洪災害[J].中國防汛抗旱,2010,20（3）:75-76.

[2]費建英,黃理軍.基于GPRS/CDMA通信的山洪災害預警系統的設計[J].企業技術開發,2009,28(9):26-28.

[3]霍山縣山洪災害防治試點詳細實施方案，2009.

[4]全國山洪災害防治縣級監測預警系統建設技術要求.2010.

[5]聶吉吉，彭剛.利用GSM網絡的GPRS/SMS平臺構建山洪災害預警系統[J].東北水利水電，2009,27(10):57-58.

[6]郭光玲.九江市山洪災害預警系統建設與管理[J].江西水利科技，2010,36(2):84-85.

[7]安徽省山洪災害防治試點項目工作總結報告.2010.