關于黑龍江省旱情監測預警系統建設的解析

于海英，邢宇良

( 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 旱情監測系統現狀及存在的問題

近些年來，黑龍江省各級抗旱部門逐步開展了旱情監測工作，建立了旱情數據庫，旱情監測站網、防汛抗旱會商、水文預報等一系列業務系統，在抗旱工作中發揮了重要作用。黑龍江省旱情監測服務體系由水利部門旱情監測系統、氣象部門旱情監測系統和農墾系統土壤墑情監測系統組成。

目前我省87個縣市中，有14個縣市配有旱情自動監測系統，配套設施包括34個土壤墑情監測站，其中，固定監測站16個，移動監測站16個，旱情試驗站2個; 蒸發站45個;地下水旱情監測站( 一般)968個。

全省水利部門已建成哈爾濱市、綏化市2 處市級旱情信息站、2 處墑情實驗站，16 處土壤墑情固定監測站，配置48 套移動墑情監測設備。土壤墑情固定監測站采用國際先進的土壤水分電測量技術，傳輸手段采用GSM( 手機短信) 網，雙向信息傳輸。實現了墑情自動監測、定位、傳輸等功能。監測設備主要包括土壤水分傳感器、數據采集器、存儲發送軟件、數據接收終端機、接收軟件等硬、軟件設備和測站架臺設施。移動墑情監測儀器采用智能化土壤水分快速測試儀，主要由土壤水分傳感器、測試儀器儀表、GPS 接收機以及上位機軟件等組成。

目前監測站網建設還不完善，存在的問題有:

1) 覆蓋全省的氣象旱情監測系統手段落后，時效性差，已經不適合新形勢情況下的抗旱減災工作的需要。

2) 國家防汛抗旱指揮系統旱情監測試點項目采用了國際先進的測試和通訊技術，能夠及時、準確、快速獲得旱情信息。但僅在哈爾濱市和綏化市的部分市縣建成，沒有覆蓋全省。

3) 我省水利部門、氣象部門和農墾系統分別建設旱情監測系統，只是進度和側重點各不相同，沒有進行信息資源的有效整合。

4) 現有站網密度低，站點分布不均勻，重點不突出，無法滿足《土壤墑情監測規范》的有關要求。

5) 缺乏運行維護費用，已建系統難以正常運轉。

2 建設目標

總體目標是:根據全省抗旱工作的需要，以墑情信息自動采集系統和地市墑情監測分中心為基礎，以公用通信傳輸平臺為保障，以計算機網絡系統為依托，建成覆蓋全省的墑情監測與信息管理系統，實時監測和掌握墑情發生情況及其發展趨勢，為各級防汛抗旱指揮部門準確、及時、科學地指揮防旱抗旱工作提供決策支持。

3 建設原則

1) 統籌考慮、科學布局。樹立全省一盤棋思想，統一謀劃旱情信息監測站網布局。

2) 充分發揮現有監測站點作用，防止重復建設。將全省各級、各類現有抗旱監測站點進行整合，達到資源共享，為國家和各級地方政府抗旱減災服務。

3) 先進、實用。各類旱情信息監測站點的設備，按照當前先進、近期內不落后，技術上成熟可靠，實用性強的原則配置。

4) 充分利用公網。組建依賴GSM、PSTN、SDH 等現代化設備的信息傳輸網絡，建立先進的旱情信息接收、分析處理與信息發布系統，提高全省旱情信息的時效性與準確性。

4 旱情監測系統建設

4.1 旱情監測站網建設

4.1.1 墑情監測站網

規劃新建450 處固定墑情監測站，87 處墑情移動監測站，12 處墑情試驗站。按《水文自動測報系統技術規范》等相關法律法規配置先進的監測設配，主要包括: 墑情遙測終端機、GSM 通訊模塊、土壤水分傳感器等。

按照規劃，我省墑情監測站點總數達到583 處。干旱區域墑情監測站點適當加密，旱情較輕區域相對稀疏。一般縣( 市) ，每縣( 市) 按3 ～5 處布設，易旱縣、重點產糧區、水資源短缺地區按每縣( 市) 5 ～10 處布設。112個農場，每個農場各建1 ～2 處。

4.1.2 地表水監測站網

規劃建設蒸發站44 處，全省蒸發觀測站達到87 處。新增站點主要集中于我省產糧縣、易旱縣和生態脆弱區。

全省現有水面蒸發站43 處，采用蒸發皿、蒸發器人工觀測水面蒸發量，資料的連續系列較長、代表性較好，但由于尚未實現蒸發量自動觀測，其時效性滿足不了旱情實時分析預報的要求。在墑情試驗站建設的基礎上，依托現有水文站點建設，對現有的人工觀測的水面蒸發監測站進行改建升級，把觀測設施、設備，以及信息傳輸設備進行更新改造，實現數據的自動采集、處理、顯示、存儲和傳輸。

4.1.3 地下水監測站網

地下水監測信息對于工業生產、農田灌溉、城市供水及生態環境保護等都具有重要作用，是實現地表水和地下水聯合調度、科學管理水資源的重要信息。為了合理開發、利用、配置、節約和保護地下水資源，必須加強地下水監測工作，加強地下水監測站網建設。

基本站網的布設密度以《地下水監測規范》為標準，本次規劃全省共布設省級重點水位監測站394 處，均采用專用井。達到省級以上重點基本監測井的水位等監測項目自動監測，監測信息實時傳輸，準確分析和預報地下水動態變化，基本達到地下水監測現代化。

4.2 信息傳輸與接收系統建設

建立覆蓋全省的旱情信息傳輸與接收系統，實現旱情信息的實時有效傳輸，滿足抗旱需求。旱情信息傳輸與接收系統的建設主要包括:傳輸與接收網絡的建設，縣( 市) 級旱情信息中心、地( 市) 級旱情信息中心和省級旱情信息中心建設等。

國家防汛指揮系統一期工程已建設了省水情中心和哈爾濱市、綏化市兩個水情分中心，建立了水情分中心的計算機網絡和業務應用系統。本次規劃在省水情中心的基礎上，建設省級旱情中心，規劃對全省12個市、區新建工旱情分中心，規劃對各市建設地級旱情信息采集站，對各縣建設縣級旱情信息采集站。旱情信息的工作流程見圖1。

圖1 旱情信息流程圖

4.3 旱情數據庫建設

旱情監測數據庫用來存儲抗旱基礎數據、實時數據和分析結果及其相關數據，是旱情監測系統建設的基礎和核心。結合我省抗旱工作的實際需求，并與國家抗旱管理系統數據分類保持一致，旱情監測數據庫主要包括水文氣象數據、抗旱水源數據、抗旱工程數據、實時旱情數據、社會經濟數據、歷史旱災數據、抗旱管理數據、圖形數據等8 大類信息。

旱情監測數據來源主要有實測數據和各采集點提供的數據兩大類。實測數據包含通過水文、旱情監測站的實時監測提供的監測數據，以及抗旱工程、抗旱水源、歷史旱災數據等。各采集點提供的數據是指各采集點獲取的社會經濟數據等。

1) 水文氣象數據: 是指溫度、日照、風力、蒸發、降雨、河道( 水庫) 水位、流量等水文氣象實時信息。數據主要來源為氣象產品應用系統和水雨情數據庫。

2) 抗旱水源數據: 是指地表水、地下水等用來分析抗旱可用水量的信息。其中地表水信息包括水庫、湖泊、坑塘、水窖等可利用蓄水量以及過境河流可利用徑流量，地下水信息包括可利用的淺層地下水資源量和深層地下水資源量?？购邓磾祿饕獊碜愿鞑杉c整理后上報。

3) 抗旱工程數據: 是指水庫、機電井、塘壩、水窖、提灌站、水閘及灌區灌溉設施等抗旱水利工程的基本信息及運行記錄。數據主要來自各采集點整理后上報。

4) 實時旱情數據: 包括實時旱情統計信息、墑情監測信息、旱情遙感信息、地下水埋深信息、城鄉生產生活缺水信息、生態用水信息等。其中:旱情統計信息包括旱情動態、統計報表等;墑情監測信息包括墑情監測點信息、墑情監測數據信息等;地下水信息包括地下水埋深、水位、給水度等; 城鄉生產生活缺水信息包括工農業用水量、生活用水量等。數據主要來自各采集點整理后上報。

5) 社會經濟數據:包括行政區劃、人口、經濟狀況、農業、林業、畜牧業、耕地面積等。數據主要來自各采集點。

6) 抗旱管理數據:包括抗旱法律法規、抗旱服務組織、抗旱預案、應急預案等。數據主要由各級抗旱部門進行整理上報。

7) 歷史旱災數據: 包括歷史旱災發生時間、地點、規模、造成的損失、抗旱措施及對經濟、社會、生態的影響及損失等。數據主要由各級抗旱部門依據歷年旱災記錄進行整理上報。

8) 圖形數據:包括各地基礎地理信息圖、耕地分布圖、抗旱分析專題成果圖、各種監測站點分布圖、受災分布圖、受災面積統計圖等。數據主要由各級抗旱部門進行整理上報。

4.4 旱情信息管理系統建設

在旱情數據庫的基礎上建設旱情信息管理系統。旱情信息管理系統應具備信息接收處理、信息查詢、信息應用和信息上報四個主要功能。按照系統功能，開發相應的支撐軟件。

5 旱情預警系統建設

5.1 系統的功能

旱情預警系統主要根據旱情分析評估中的水文干旱指數、氣象干旱指數、農業干旱指數、綜合干旱指數和旱情預測結果對旱情進行等級的劃分，建立旱情預警決策支持平臺，實時干旱災害的實時預警。

旱情預警等級分為4 級，即Ⅰ級預警( 特大干旱) 、Ⅱ級預警( 嚴重干旱) 、Ⅲ級預警( 中度干旱) 和Ⅳ級預警( 輕度干旱) 。

系統功能結構見圖2。

圖2 旱情預警功能結構圖

5.2 系統的邏輯結構

旱情預警系統由旱情分析、旱情評估、旱情預測、旱情預警模型共同組成應用支持平臺。系統應用開發和運行環境遵循中央系統的總體結構。系統邏輯結構見圖3。

圖3 旱情預警邏輯結構圖

5.3 旱情預警信息發布系統建設

5.3.1 一般旱情信息發布

旱情信息發布系統是基于旱情綜合分析評估系統，利用專線向用戶提供旱情信息服務的可查詢系統。旱情綜合分析評估系統將可對外公布的旱情基礎數據信息、旱情分析與預警信息存儲于公用端查詢數據庫，用戶端通過授權與身份驗證可查詢旱情信息數據庫里的相應信息。

旱情信息發布系統采用Web 網頁通過現有防汛抗旱專線對外發布，在旱情信息中心設身份驗證系統和授權許可系統。

旱情信息中心通過防汛抗旱專線將相應數據上報至國家防總。

5.3.2 干旱預警信息發布

省防汛抗旱指揮部根據會商結果，報經省人民政府批準，并由省防汛抗旱指揮部通過公眾媒體向社會發布有關旱情信息。I－IV 級干旱預警顏色依次采用紅色、橙色、黃色、藍色。

5.3.2.1 I 級干旱預警發布( 紅色)

由省防汛抗旱總指揮主持旱情會商，省防汛抗旱指揮部全體成員單位參加，會商形成啟動I 級預警應急響應方案結論，研究制定出相應的預警應急響應工作部署，報經省人民政府批準后，啟動I 級預警應急響應方案，報上級備案，并通過媒體向社會發布。

5.3.2.2 II 級干旱預警發布( 橙色)

由省防汛抗旱總指揮或委托省防訊抗旱副總指揮主持旱情會商，省防汛抗旱指揮部有關成員單位參加，會商形成啟動II 級預警應急響應方案結論，研究制定出相應的預警應急響應工作部署，報經省人民政府批準后，啟動II 級預警應急響應方案，報上級備案，并通過媒體向社會發布。

5.3.2.3 III 級干旱預警發布( 黃色)

由省防汛抗旱副總指揮主持旱情會商，省防汛抗旱指揮部有關成員單位參加，會商形成啟動III 級預警應急響應方案結論，研究制定出相應的預警應急響應工作部署，經省防指領導批準后，啟動III 級預警應急響應方案，報上級備案，并通過媒體向社會發布。

5.3.2.4 IV 級干旱預警發布( 藍色)

由省防辦主任主持旱情會商，省防汛抗旱指揮部有關成員單位參加，會商形成啟動IV 級預警應急響應方案結論，研究制定出相應的預警應急響應工作部署，經省防汛抗旱指揮部領導批準后，啟動IV 級預警應急響應方案，報上級備案，并通過媒體向社會發布。

5.3.2.5 預警的解除

由發布干旱預警的單位組織有關單位和專家，綜合分析旱情形勢，形成相應預警應急響應方案的解除結論，經原預警發布批準單位批準后，由發布該干旱預警的單位宣布解除相應干旱預警應急響應方案，并通過媒體向社會發布。

根據需要，旱情預警信息可通過短信或郵件方式向指定的用戶群發送，需配置E－mail 服務器和短信發送裝置。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 黑龍江省抗旱規劃［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2010.

［2］李茹. 中央防汛決策支持系統洪水預報子系統的研制與開發［D］. 西安:西安理工大學，2000.