七星關區城市內澇監測預警服務系統研究＊

吳 姍，姚 浪，聶 祥，帥 龍，王 凱

（1.畢節市七星關區氣象局，貴州 畢節 551700；2.畢節市氣象局，貴州 畢節 551700）

強降水或連續性降水是引發城市內澇的直接氣象因素[1]。近年來，隨著畢節市七星關區城市化進程的加快，城市規模迅速擴張，城市內很容易出現有強降水而引發的內澇，嚴重影響市民生活，危害人民的生命財產安全。因此，建立七星關區城市內澇預警指標，及時發布內澇積水預警信息尤為重要。為滿足業務發展建設和服務需求，提升業務現代化發展，七星關區氣象局在現有短臨業務系統的基礎上，建設針對不同降雨等級的城市暴雨內澇預報預警業務系統。

1 系統概述

畢節市七星關區城市內澇監測預警服務系統旨在通過對內澇歷史災情和歷史降水的分析，確定不同時間尺度下降水致澇的臨界雨量閾值指標體系。通過對雷達實況、降水實況預報實時疊加顯示，對主城區易積易澇點實時監控，當實況雨量或預報雨量達到閾值后，對每個易積易澇點實時提醒內澇風險等級，并基于GIS 地圖疊加顯示，自動加工制作城市內澇監測預警服務材料。并將主城區易積易澇點內澇風險監測預警服務材料及時發給城市管理、政府應急管理及各涉災部門人員，同時支持現場積澇的水深、災情照片上傳，為城市運行管理與防災減災、應急處置提供決策建議和參考。

2 城市內澇監測預警服務系統內容

2.1 城市內澇預警指標體系

通過與綜合行政執法局對接，收集七星關區內澇點、內澇歷史災情資料，運用畢節市七星關區近10 年歷史雷達降水估測（QPE），主要是包括1h、3h降水累積以及七星關區依據《畢節市中心城區雨水澇綜合規劃》共有6 個排水（雨水）分區資料、主城區范圍30m 網格距的DEM 資料。通過模型模擬法，利用城市內澇水動力模型，生成輸入降雨量序列，生成雨量序列，輸入模型進行模擬計算，得到每個易積易澇點的不同時次、不同降雨強度下的積水深度序列。選取數據分析集中80%的數據，建立降雨量（面雨量）與積水深度的最小二乘法二元線性回歸方程，利用數據分析集中剩余20%的數據進行檢驗，根據檢驗結果對擬合系數進行優化調整，最終確定降雨量（面雨量）與積水深度之間的定量關系。結合實際需要，建立1h、2h、3h、6h、12h 和24h 等6 大類下4 小類（Ⅰ級到Ⅳ級風險）的6×4 臨界致澇雨量閾值指標體系矩陣。

2.2 城市內澇監測預警服務系統

城市內澇監測預警服務系統采用B/S 架構搭建，為了保證安全性、兼容性和可移植性，開發語言選擇Java8，前端采用JavaScript 原生技術無插件開發，數據庫采用mysql 數據庫，webgis 采用leaflet。

系統主要包括內澇風險監測、內澇風險預警、預警自動提醒、服務材料制作等功能模塊，如圖1所示。

2.2.1 內澇風險監測

圖1 畢節市七星關區城市內澇監測預警服務系統模塊

七星關主城區電子地圖上疊加顯示各類氣象雨量站、內澇點位置，實現雨量實況數據、雷達降水估測（QPE）數據、雷達實況數據、貴州省智能網格降水預報產品的疊加顯示，構建清晰直觀的監測體系。

2.2.2 內澇風險預警

基于貴州省智能網格降水預報產品，根據各內澇點臨界致澇雨量閾值指標體系，計算內澇點所在排水（雨水）分區的實況面雨量，分析計算各內澇點的內澇風險等級，并對內澇風險等級、雨量實況進行分析統計，以表格、統計圖表、文字等多種方式匯總顯示。

2.2.3 預警自動提醒

根據實況雨量和預報雨量，后臺不間斷對各易積易澇點按照預警指標體系進行自動計算，當監測到實況雨量或預報雨量超閾值時，進行提醒報警，并提示報警原因，顯示預警提醒結果列表。內澇風險監測逐小時更新，內澇風險預警未來3h 逐小時更新、未來24h 逐3h 更新。

2.2.4 服務材料制作

對降水過程中各監測站雨量實況進行分析匯總，提取降水預報結果對未來降水趨勢進行分析匯總，對內澇風險監測和內澇風險預報結果進行分析匯總，經過業務人員對內澇風險預警等級修訂后，最終形成針對城市內澇監測預報服務的決策材料，包括降水實況、降水預報、內澇風險監測、內澇風險預警、決策建議等內容。

2.3 城市內澇預警信息發布系統

城市內澇預警信息發布系統基于微信小程序，登錄微信小程序后可實時接收所關注內澇點的風險監測和預警結果，自動接收并顯示“城市內澇監測預警服務系統”生成的服務材料，及時發給城市管理、政府應急管理及各涉災部門人員。同時支持現場積澇的水深、災情照片上傳，為城市內澇現場應急處置提供決策參考。

2.4 城市內澇監測預警服務系統其他功能

2.4.1 災情統計

利用通過綜合行政執法局獲取的七星關區主城區17 個易積易澇點的內澇歷史資料，按時間、等級查詢、顯示內澇災情的排名及統計分析。同時依托后臺對接的七星關區內澇微信小程序，將用戶通過小程序上傳的受災人口、經濟損失、淹沒面積水深等災情詳細信息處理分析歸檔。

2.4.2 系統管理

系統管理包括了系統用戶管理、服務用戶管理，同時由于內澇點及其周遭環境都是在不停變化的，也設置了內澇點管理、重點單位管理、主要道路管理、排水分區管理和閾值管理等模塊。

3 結論

七星關區城市內澇監測預警服務系統通過七星關區主城區17 個內澇點降水致澇的臨界雨量閾值指標體系建立，設定內澇預警指標，對主城區易積易澇點實時監控，結合智能網格降水預報產品，當監測到實況雨量或預報雨量超閾值時，根據預警指標制作服務產品并通過預警信息發布系統進行服務。系統的建立進一步提高了氣象部門監測預警服務的能力，加強城市內澇監測預報預警，提升城市內澇風險防治能力。