安徽省山洪危險區動態化管理技術研究

賈飛

（安徽省大禹水利工程科技有限公司，安徽 合肥 230094）

0 引言

安徽省地處華東腹地，境內有長江、淮河、新安江三大流域，長江、淮河橫穿省境，支流、湖泊眾多，水系復雜，加之又屬于南北氣候過渡帶，氣候條件復雜，在此條件下導致安徽水旱災害易發頻發，防汛抗旱管理任務繁重，在防汛抗旱中特別是山洪災害對人民生命財產安全帶來較大威脅。

為有效管理防汛抗旱相關工作，近年來，特別是“十三五”期間，安徽省水利廳逐步加大水利信息化建設投資，防汛抗旱信息化建設有了長足的發展。在前端采集方面，基本形成水利信息采集綜合體系，水利信息采集站點數量快速增加，采集內容大幅擴展，采集效率大力提升；在通信網絡方面，基本建成了全省防汛抗旱通信骨干網和“省—市（廳直單位）—縣—鄉鎮”的視頻會商系統；在應用支撐方面，圍繞全廳核心業務，創新開展了數據共享平臺建設，初步實現了水利核心數據資源統一管理、底數清晰；在業務應用方面，建成了覆蓋山洪災害、基層防汛、洪水預報、工程管理等核心業務領域的防汛抗旱專題應用系統。

為進一步提升精準分區分級防御山洪災害能力和水平，開展山洪災害危險區動態化管理，降低山洪災害帶來的風險隱患已經愈加重要。危險區是指在山洪預警發生時需要重點關注的區域，這些區域比較容易發生山洪或者一旦發生山洪后會造成較大的損失主要包括調查評價劃定的危險區域、災害普查、水利工程存在安全隱患所在區域、開口工程所在區域、險工險段所在區域等等。對于不同的危險區域需要建立不同的風險等級制定不同的預警處置預案。

1 危險區動態管理需求

危險區動態管理需要收集危險區的基礎數據和空間數據，并將各類數據整合。

1.1 危險區數據種類

危險區設計的數據種類包括以下3 類。

（1）基礎地理數據：主要包括各種行政區劃、水系、區域界線、影像數據、dem 等數據。

（2）危險區清單數據：包括危險區防御對象清單和危險區監測預警體系清單。危險區清單一般以行政村為單位、危險區為單元。危險區單元應與社會管理單元相對應，可為自然村、社區、學校、醫院、養老院、農家樂、景區、礦場、林場、施工工地等。

危險區防御對象清單應包含但不限于：縣（市、區）、鄉鎮（街道）、村組（社區）名稱；危險區名稱、風險等級、現狀防洪能力；危險區居民戶數、人口數、老弱婦幼及行動不便人口數；各戶戶主、責任人信息及聯系電話。

危險區監測預警體系清單應包含但不限于：危險區名稱、水雨情監測設施配置、預警閾值設定、臨時避災場所容納能力等。

（3）非結構數據。與危險區相關的預案、表格、視頻、圖片、文檔等非結構數據。

1.2 危險區動態管理機制

實行危險區清單常態更新、應急更新和聯動更新。縣級水行政主管部門每年汛前應根據環境變化、村鎮搬遷、責任人調整等情況組織更新危險區清單，并按程序審核備案。遇有山洪災害事件，應及時組織災害調查評估，根據調查評估情況更新危險區清單，并及時審核備案。各級山洪災害監測預警平臺和防御預案相關內容應同步更新。

1.3 危險區動態管理內容

山洪危險區數據動態管理分為與位置分布有關的空間數據，以及危險區業務相關聯的屬性數據，同時為了滿足預警、調度等業務功能需要與雨水情數據庫、山洪業務數據庫等進行關聯，數據庫結構如圖1 所示。

圖1 危險區動態管理數據庫關系

2 建設內容

2.1 危險區管理

實現危險區地圖空間信息查詢和屬性信息查詢兩部分，各種對危險區相關信息的專業查找和地圖定位。

（1）在水利一張圖上展示所有的危險區的空間分布，可以按照風險區的類型、風險等級、風險類型等顯示風險區專題圖。

危險區類型狀體：按照風險區自然村、學校、醫院、養老院、農家樂、景區、礦場、林場、施工工地等制作專題圖。

風險類型專題圖：按照危險區風險類型制作臨河隱患、阻水隱患、工程隱患、地災隱患、沖溝隱患、歷史山洪等專題圖。

風險等級專題圖：按照危險區所處的風險等級制作高風險區，低風險區專題圖。針對不同的危險區確定危險等級從低到高。在地圖上對危險區所在區域用不同顏色進行加重顯示提醒。

專題圖輸出：各類專題圖可以直接的打印和輸出。

（2）根據危險區名稱信息中的拼音碼進行站點模糊檢索，并將查詢的結果以列表的形式進行展示，雙擊列表記錄提供飛行定位功能，目標區域高亮顯示，并將該站點的詳細信息彈出框打開，使得危險區名稱信息更加方便直觀地展現。

（3）根據危險區點定位可以關聯檢索相關站點的簡要信息，具體包括危險區名稱，風險等級，雨量，水位等信息[1]。

2.2 山洪預警

（1）山洪預警發起指標。雨量預警指標：根據危險區數字化和動態管理時填報的1h、3h 和6h 的準備轉移和立即轉移雨量預警閾值以及關聯的雨量站點的實時雨量。當危險區實時雨量超過閾值時產生預警。

水位預警指標：根據危險區數字化和動態管理時填報的準備轉移和立即轉移水位預警閾值以及關聯的水位站點的實時水位。當危險區實時水位超過閾值時產生預警。

（2）山洪預警響應。風險區關聯的雨量或者水位站點超閾值風險區通過系統進行實時提醒，同時后臺會發送預警短信或者電話外呼的方式通知危險區內的相關人員。危險區預警流程如圖2 所示。

圖2 危險區預警流程

2.3 危險區動態維護

實現空間數據以及業務屬性數據更新的功能，空間數據更新包括新增、修改、刪除危險區空間位置，矢量圖層的維護等。業務數據更新包括危險區屬性數據維護，完成危險區基礎信息、危險區防御對象、危險區監測預警體系的登記和更新工作。

（1）危險區基于APP 標繪：通過APP 的北斗、GPS等定位技術上報空間數據自動完成點狀、線狀、面值危險區采集，具體功能如下。

對于點狀危險區空間信息采集，縣區水利局工作人員通過APP 上報的危險區經緯度位置，同時填報危險區類別、危險區名稱等信息，按照位置自動完成在水利一張圖上的標繪，并自動危險區相關信息。

對于線狀危險區空間信息采集，基本功能同點狀空間信息地圖標繪基本一致，但在工程位置標繪方面，軟件需自動標繪APP 上報的危險區起始點位、過程點位及結束點位，并利用預制的線依次連接各標繪點，最終完成線狀空間信息的標繪。

對于面狀狀危險區空間信息采集，基本功能同線狀空間信息地圖標繪基本一致。

（2）危險區基于電子地圖標繪：系統用戶在系統上人工編輯危險區的空間位置，包括點狀、線狀及面狀空間數據的編輯，含添加、刪除、編輯等功能。

添加：需在水利專業地圖上增加危險區時，系統根據選擇的危險區類別，自動匹配對應的添加素材，比如點狀工程標識圖、線狀和面狀繪制工具，系統用戶可自主選擇添加素材，進而完成危險區在一張圖的添加繪制[2]。

刪除：需在水利專業地圖上刪除危險區時，可直接選擇該危險區進行刪除。

編輯：水利專業地圖上危險區空間位置錯誤時，可通過編輯工具進行調整，對于點狀空間位置調整，可通過手工拖動的方式和經緯度輸入自動定位的方式進行修改；對于線狀和面狀空間位置調整，系統自動顯示多個節點，通過拖動節點調整其空間位置，亦可刪除原有空間數據，進行重新添加繪制，如圖3 所示。

圖3 危險區基于電子地圖標繪

3 關鍵技術

目前在山洪預警產生的位置即是監測站點的位置，缺少對預警影響范圍的分析，造成預警處置缺乏針對性，需要對預警區域進行優化，提高預警響應的準確性和針對性。

通過建立高精度數字高程信息與小流域水系的山洪預警影響范圍評估模型，將超閾值降水與可能影響到的網格、人口、房屋、橋梁等信息建立上下游空間關聯關系，從而建立小流域預警影響范圍模型，影響范圍確定流程如圖4 所示。

圖4 預警影響范圍確定流程

（1）將水文的預警點和dem 高程、小流域等空間數據進行疊加分析，確認點狀預警點和小流域的上下游關系，確定所有位于預警點下游的小流域數據。

（2）下游小流域的范圍確定后根據山洪調查評價中1h，2h，3h，6h，12h，24h 雨量閾值成果作為雨量預警影響范圍的臨界值，確定預警影響到的小流域。

（3）預警影響的小流域與風險區數據、危險源數據等進行空間運算分析評估山洪災害發生造成的影響確認預警的風險等級[3]。

（4）根據風險等級啟動相對于預警響應如：準備轉移、立即轉移等。

（5）實時計算超閾值降雨可能影響的范圍和高風險區域并在電子地圖上疊加展示山洪災害發生、發展及其造成的影響。如圖5 所示。

圖5 預警范圍和高風險區域疊加

（6）根據風險等級和預警響應確定預警發布信息內容。

（7）根據預警區域范圍內預警設備分布情況確認預警手段有針對性的發布預警信息。

4 結語

通過危險區的動態化管理，可以實現山洪預警和風險區域有效的關聯管理，達到山洪預警的針對性和精確性，解決目前預警的盲目性問題，提供風險區區域管控能力，能夠為安徽省山洪災害防御工作提供精準決策能力。