洪水預報預警系統在城市防洪中的應用

王躍

【摘?要】針對城市洪水預報工作的具體需要，提出了建立城市洪水預防預警系統的設想，即建立由四個部分組成的洪水預報預警系統，包括承擔分類管理、數據采集、數據分析、預警、搜索等功能的主要檢測設備和測量系統，以及存儲、通信等功能，并介紹了城市水文防洪系統中激光水位測量的適用范圍和設備安裝方法。顯示器。根據系統頂層數據顯示，促使系統運行良好，可為防洪部門提供暴雨預報信息和預警信號。

【關鍵詞】洪水預報;報警系統;城市防洪應用

一、引言

目前我國洪澇災害具有廣泛性、多發性、多災多難的特點。水情監測預警是防洪減災的重要內容。在過去的幾十年中，我國的水文監測預報工作得到了快速的發展，積累了寶貴的經驗。尤其在1998年水災之后，國家抗旱救災體系、防洪措施等重大工程相繼完成，非公有制工程、中小河流監測系統、洪水預警站等發展迅速，監測能力大大提高，信息傳播手段更加高效、多樣化，信息量得到了翻倍的統計，主要河流多年成為定期洪水預報、監測預警為政府部門和公眾監測洪水、暴雨、洪水提供了準確可靠的信息。

二、城市洪災的形成和特點

水災造成的自然災害可被視為對人類社會的極大破壞。洪澇災害的發生需要三個條件，分別是災害因素、孕育環境和災害載體。導致洪災的災害因素有暴雨、臺風、風暴潮等，比如河湖泛濫、水庫潰壩等。暴雨洪澇環境，包括氣象條件、集水區水文環境和底質環境。人、植物、土地、建筑物和道路都有可能被洪水破壞。[1]

（一）城市洪災的形成

城鎮洪災是指在一定條件下，由于一系列災害性因素所引起的與城市孕育有關的洪災。相對于產生條件與自然條件非常接近的廣大農村地區，受洪澇災害影響的人口更多，其風險因素和條件發生了明顯變化。城市安全是人類發展的必然選擇，但由于世界上某些地區城市化建設中存在諸多不規范現象，加之城市防洪能力、防洪措施等方面的不足，導致了城市洪災風險嚴重。城鎮化對洪災的影響首先表現為局部氣候變化和城市降雨量的增加。城市降水受城市化的影響，既有熱島效應，也有阻嚇效應。城鄉結合部熱源高于農村地區，也高于郊區。另外，由于各地樓盤較多，這一部分也會阻礙降雨氣象系統的流通，從而增加城市的降雨量和持續時間。其次，城市滲透率提高，導致暴雨洪水強度增大。隨著城市面積的擴大，城市土地利用發生了很大的變化，如清除了森林雜草、平整了土地，修建了路面集水區和低洼地區的草地，大大增加了防水面積，減少了雨水滲漏和排水不暢。與此同時，城市雨水的積聚加速，引起地表徑流負荷峰值增大。再次，地表降水削弱城市防洪能力，部分城市開采過量地下水，導致地面水位下降，洪澇災害地面物理高度降低，也增加了洪澇災害對城市的威脅，導致城市防洪能力下降。最后，城市資產集中配置，導致洪水災害損失增加。不同的城市經濟類型和高資產密度導致了城市洪澇災害損失的增加。由于水災破壞了交通、供水和供電以及通訊網絡等城市生活，城市商業和貿易等間接經濟損失的比例也在上升。城市暴雨洪澇強度加大，抗洪能力下降，洪水災害損失加大。城鎮化發展到現代文明階段，有利于經濟發展和國家綜合能力建設，同時也為水災的發生創造了條件。所以，城市防洪是我國防洪工作的重點之一，必須采取綜合性的防洪措施，加大投入，加強防洪管理，提高防洪減災的綜合能力，才能適應現代城市發展的要求。

（二）城市洪災的特點

相對于農業洪水而言，城市洪水是一種更為嚴重的問題，因為城市洪水具有著特殊災害性質。一些特殊形式的自然災害發生在城市洪水中，在這種洪水中并不常見，例如河流洪水。同傳統的農業防洪相比，城市防洪災害的影響范圍不斷擴大，影響程度也在不斷變化。

三、城市洪水預防預警系統的主要設備介紹

鑒于接收和儲存數據的需要，城市洪水預報預警系統應裝備有水頭檢測設備和主要的檢測設備。下面將介紹這兩個設備。測量單位主要負責水文數據的采集、存儲和傳輸，耗電量大，應采用低功率設備。通訊系統可以采用GSM、GPRS、衛星通訊等通訊技術，并能根據實際情況靈活選擇。共用系統必須兼容各種通訊技術，支持聯機操作或實時操作，與工業攝像機相連，提供直接現場接入。計量儀表是預警系統的核心部分，又分為水位、雨量兩種。水平儀主要是用激光水平儀，由于激光水平儀是用激光儀器來監測水位變化的，所以其測量精度高，抗干擾能力強。[2]

四、城市洪水預防預警系統中的關鍵技術

（一）多源信息融合技術

多源信息的集成主要包括地面信息、遙感信息的集成。地表資料綜合主要依據地面水文氣象監測資料。將遙感資料與人工觀測相結合，反映當地的水文氣象條件，通過圖像融合、遙感衛星或雷達氣象圖像，實現遙感信息的整合。地面資料與遙感資料融合反映水文氣象參數及其空間分布，不同于信息源的核算與監測原則。兩種方法均可較好地滿足水文氣象條件。

（二）分布式智能化水文預報技術

在數字高程模型的基礎上，提取了大量地貌信息，通過計算最小集水面積閾值和水電站、水文站的位置，來確定最小匯水面積。基于不同的水文氣象區域和信息情況。產品流程智能配置模式、流程模式、風險分析模式等。模擬網格、水流和河流徑流的運動、河流不同部分的流量資料、洪水深度和時間。[3]

（三）高性能并行計算技術

在高精度網絡、集水區、流域、進出口量和海量數據的基礎上，進行各種數據化的精確計算，以滿足洪水預報預警系統時效性的要求，對系統提出了更高的要求。為此，可采用高性能并行計算技術對這些流程的各個部分進行分離，以提高系統中的計算效率，使其被設計成更高的值而非更小的值。

結語：

我國經常發生嚴重的洪水災害。洪澇預警是防洪減災的重要內容。這幾十年來一直如此。水災預警在我國發展很快，積累了豐富而寶貴的經驗。但是由于受時代條件的限制，我國洪水預報的預測精度和可預測性還不能完全滿足新時期防洪的需要。因此我國應該借鑒現有的技術條件，在影響與風險的基礎上建立新一代洪水預報預警系統。

參考文獻：

[1]楊在乾.黃山市中心城區洪水預報預警系統的建設和應用[C].//2001全國城市水利學術研討會論文集.北京：中國水利學會，2001：87-93.

[2]徐幫樹，賈超，王育奎，等.城市防汛預警決策支持系統研究及應用[J].山東大學學報（工學版），2011，41（2）：167-172.

[3]章偉燕.城市洪災預報預警的GIS可視化模型研究[D].陜西：西安建筑科技大學，2012.