劉懷利 楊玉喜

（1.安徽省水利部淮河委員會 水利科學(xué)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(zāi)害是指由于暴雨、冰雪融化或攔洪設(shè)施潰決等原因，在山區(qū)（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(fā)生的滑坡、泥石流等對國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成損失的災(zāi)害的總稱，具有季節(jié)性強、頻率高，區(qū)域性明顯、易發(fā)性強，來勢迅猛、成災(zāi)快，破壞性強、危害嚴(yán)重等特點[1]。

安徽省受山洪災(zāi)害威脅的區(qū)域主要分布在大別山區(qū)和皖南山區(qū)，最為常見的山洪為暴雨所引起，具體表現(xiàn)為其形成與發(fā)展主要受降雨量及降雨強度、地形地質(zhì)的影響。該區(qū)域主要處于東亞季風(fēng)區(qū)，暴雨頻發(fā)，地質(zhì)地貌復(fù)雜，以及人類活動的影響，導(dǎo)致山洪災(zāi)害發(fā)生頻繁，給當(dāng)?shù)厝嗣駧砹顺林氐膭?chuàng)傷，也給經(jīng)濟社會發(fā)展及全面建設(shè)小康社會帶來重要影響。山洪災(zāi)害不僅對該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施造成毀滅性破壞，而且對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成極大的損害和威脅，已經(jīng)成為當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)中的突出問題。

建立山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，是防治山洪災(zāi)害一項重要的非工程性措施[2]，能夠在對山洪災(zāi)害危險區(qū)內(nèi)的降雨、水位關(guān)鍵信息進行實時采集和預(yù)報分析決策的基礎(chǔ)上，將預(yù)警信息及時、準(zhǔn)確地發(fā)送到山洪災(zāi)害可能威脅區(qū)域，使接收預(yù)警區(qū)域人員根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)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(zāi)害防治規(guī)劃》中明確要求在安徽省受山洪災(zāi)害威脅較大的大別山區(qū)和皖南山區(qū)建設(shè)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，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(tǒng)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(zāi)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(tǒng)建設(shè)及運行情況進行分析和總結(jié)，為下一步全面開展山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒。

2 系統(tǒng)的組成及工作原理

安徽省山洪災(zāi)害防治試點縣建設(shè)的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由水雨情監(jiān)測、信息匯集與預(yù)警平臺和預(yù)警信息等子系統(tǒng)構(gòu)成，其建設(shè)模式為在縣級行政區(qū)建立基于信息匯集與預(yù)警平臺的山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，省、市、縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村等各方面的山洪災(zāi)害防治相關(guān)信息匯集于平臺，縣級防汛部門根據(jù)山洪災(zāi)害信息和預(yù)測情況，及時發(fā)布預(yù)報、警報[3]。同時縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、組建立群測群防的組織體系，開展監(jiān)測和預(yù)警工作。

2.1水雨情監(jiān)測系統(tǒng)

水雨情監(jiān)測系統(tǒng)用于實時采集山洪災(zāi)害易發(fā)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(wǎng)絡(luò)及時發(fā)送至信息匯集與預(yù)警平臺。

2.1.1監(jiān)測方式及報汛工作體制

水雨情監(jiān)測系統(tǒng)主要由雨量站、水位站構(gòu)成。雨量站用于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)時段的降雨量信息，水位站用于監(jiān)測河道或水庫的水位信息。水雨情監(jiān)測站又分為簡易站和自動站兩種。

簡易監(jiān)測站用于擴大水雨情信息監(jiān)測覆蓋面，充分發(fā)揮村組自防自救的作用，達到群測群防的目的。由于山洪災(zāi)害來勢迅猛、成災(zāi)快，人工和簡易雨量、水位站無法滿足防災(zāi)避災(zāi)時效性要求。受本次試點建設(shè)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(shè)。

自動監(jiān)測站用于及時掌握山洪災(zāi)害威脅區(qū)的雨水情信息，采用有人看管、無人值守的管理模式，實現(xiàn)水雨情信息的自動采集和傳輸。自動監(jiān)測站采用自報式、查詢式—應(yīng)答式相結(jié)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(wǎng)布設(shè)及信息傳輸通信網(wǎng)

重要的小型水庫布設(shè)水位雨量自動監(jiān)測站。在山洪災(zāi)害嚴(yán)重的區(qū)域按照20～100km2/站的密度布設(shè)自動雨量站；在滑坡、泥石流等山洪災(zāi)害特別嚴(yán)重的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，山洪災(zāi)害頻發(fā)及人口密度大的村組，山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)的暴雨中心，按照20～30km2/站的密度布設(shè)自動雨量站[4]。

山洪災(zāi)害嚴(yán)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(xiāng)政府和重要工礦企業(yè)所在地或人口密集區(qū)的，布設(shè)自動水位站[4]。水位站宜設(shè)在人口居住區(qū)上游，地點的確定應(yīng)考慮到預(yù)警時效、通信條件、便于維護等因素。

在當(dāng)?shù)赝ㄐ艩顩r以及可利用的通信資源滿足的條件下，新建自動測報站優(yōu)先選用SMS或GPRS組網(wǎng)[5]。

2.1.3設(shè)施設(shè)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(jiān)測，使用遙測終端（RTU）實現(xiàn)對監(jiān)測到的降水量信息進行數(shù)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(jù)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(jiān)測，使用遙測終端（RTU）實現(xiàn)對監(jiān)測到的水位信息進行數(shù)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(yù)警平臺

信息匯集與預(yù)警平臺是山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理和服務(wù)的核心，主要由數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用系統(tǒng)等部分組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

2.2.1數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫用于對水雨情監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進行存儲和管理，為山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警各子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)。具體內(nèi)容包括：氣象國土數(shù)據(jù)庫、雨水情數(shù)據(jù)庫、工情信息數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟社會信息庫、災(zāi)情數(shù)據(jù)庫、防洪預(yù)案信息數(shù)據(jù)庫、圖形圖像數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等。

2.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)

計算機網(wǎng)絡(luò)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理、加工與信息查詢、預(yù)報決策、預(yù)警與信息發(fā)布、信息交換等服務(wù)提供軟硬件平臺。本平臺的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用快速交換式以太網(wǎng)技術(shù)，拓撲結(jié)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)。對外數(shù)據(jù)信息共享與交換通過路由器（VPN）的方式實現(xiàn)。

2.2.3應(yīng)用系統(tǒng)

應(yīng)用系統(tǒng)主要實現(xiàn)信息匯集、信息查詢、預(yù)報決策和預(yù)警發(fā)布等功能，通過應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。

信息匯集子系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)雨水情信息的實時接收、處理和入庫，并為監(jiān)測與預(yù)警平臺提供與其他部門間信息共享與交換服務(wù)。其應(yīng)用軟件的開發(fā)采用C/S體系結(jié)構(gòu)。

信息查詢子系統(tǒng)針對雨水情、工情、災(zāi)情等信息提供分類檢索和簡單分析。主要包括基礎(chǔ)信息查詢、氣象信息查詢、雨水情信息查詢、防洪預(yù)案信息查詢、災(zāi)害分布與災(zāi)情統(tǒng)計查詢、統(tǒng)計報表和輸出打印等模塊。其應(yīng)用軟件的開發(fā)采用B/S三層體系結(jié)構(gòu)。

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

預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)對所有監(jiān)測站實時雨量、實時水位等信息進行分析，根據(jù)預(yù)警模型指標(biāo)決定預(yù)警等級，雨量站、水位站預(yù)警指標(biāo)因地制宜分為兩級或三級。當(dāng)監(jiān)測站水雨情達到相應(yīng)臨界值時，即產(chǎn)生預(yù)警，縣、鄉(xiāng)預(yù)警等級由各縣根據(jù)具體情況確定。

2.3預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)是在監(jiān)測信息采集及預(yù)報分析決策的基礎(chǔ)上，通過確定的預(yù)警程序和方式，將預(yù)警信息及時、準(zhǔn)確地傳送到山洪災(zāi)害可能威脅區(qū)域，使接收預(yù)警區(qū)域人員根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)案，及時采取防范措施，最大限度地減少人員傷亡。

2.3.1預(yù)警流程

縣級防汛指揮部門通過預(yù)警信息發(fā)布平臺產(chǎn)生內(nèi)部預(yù)警、發(fā)布預(yù)警信息，各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）政府接收到縣級防汛部門下發(fā)的預(yù)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(fā)布預(yù)警信息。信息接收人收到預(yù)警信息后要及時反饋給縣級防汛指揮部門。

2.3.2預(yù)警方式

預(yù)警信息發(fā)布以平臺短信發(fā)布為主，Internet公網(wǎng)、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(jù)當(dāng)?shù)仡A(yù)警設(shè)備配置情況和山洪災(zāi)害威脅情況，按照預(yù)案確定的報警信號，利用發(fā)送信號彈、鳴鑼、啟動報警器和無線預(yù)警廣播、高音喇叭喊話等方式，向災(zāi)害可能威脅區(qū)域發(fā)送警報。

2.3.3預(yù)警通信

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

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

3 系統(tǒng)的維護與管理

運行管理維護工作是保障山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵[6]。為保障系統(tǒng)可靠、高效、持續(xù)、安全運行，相關(guān)部門要做好系統(tǒng)的定期檢測和維護工作，以及系統(tǒng)的運行管理工作。

3.1系統(tǒng)定期檢測

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

（1）檢測監(jiān)測站和預(yù)警站設(shè)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(yīng)在10Ω以下）。

（2）檢測自動雨量站、水位站監(jiān)測相關(guān)信息的準(zhǔn)確性，時效性以及自報功能是否滿足要求（監(jiān)測信息自動發(fā)送至預(yù)警平臺的時間應(yīng)在15分鐘以內(nèi)）。

（3）檢測預(yù)警平臺能否實現(xiàn)信息匯集以及預(yù)警自動發(fā)布等功能。

（4）檢測預(yù)警站點能否實現(xiàn)有效的預(yù)警功能。

3.2系統(tǒng)定期維護

為了確保監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的正常運行和延長系統(tǒng)的使用期限，應(yīng)做好系統(tǒng)的日常維護工作。具體內(nèi)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(yán)。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(huán)境維護，包括溫度、濕度、防塵和抗電磁干擾等；定期對服務(wù)器和工作站設(shè)備進行除塵。

（3）定期對服務(wù)器、工作站等電腦設(shè)備中的系統(tǒng)軟件進行優(yōu)化、對防病毒軟件進行升級，確保系統(tǒng)運行環(huán)境的穩(wěn)定可靠。

3.3系統(tǒng)運行管理

為了確保系統(tǒng)的正常運行，需要加強系統(tǒng)的運行管理工作，具體內(nèi)容如下：

（1）設(shè)立運行管理機構(gòu)。在試點縣防辦設(shè)立系統(tǒng)的運行維護管理工作組，負責(zé)系統(tǒng)的運行維護及管理工作，并由省級防辦負責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理和技術(shù)指導(dǎo)。

（2）建立運行管理制度。系統(tǒng)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(fā)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(shè)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(zé)。山洪災(zāi)害防治監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是一個可維護系統(tǒng)，系統(tǒng)維護與管理是系統(tǒng)正常運行的重要保障。因此，明確各級維護管理部門的職責(zé)和內(nèi)容，有利于保障系統(tǒng)的運行維護管理的有序開展。

（4）落實系統(tǒng)運行費用。試點縣山洪災(zāi)害防治監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)運行管理和維護費用是系統(tǒng)能持續(xù)可靠運行的基本保證，需落實系統(tǒng)的正常運行維護費。系統(tǒng)每年的運行維護費用按系統(tǒng)總投資的5%估算，其運行管理費由省、市、縣、鄉(xiāng)財政共同解決。

4 效益及存在問題

安徽省試點縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)投入使用以后，可為提前轉(zhuǎn)移群眾、保護人民生命財產(chǎn)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(yù)警信息“最后一公里”問題，確保預(yù)警信息能夠及時快速發(fā)布并傳送到基層，減少了試點區(qū)域受災(zāi)人口、人員傷亡和財產(chǎn)損失，社會效益、經(jīng)濟效益十分顯著[7]。但從系統(tǒng)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(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)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(tài)環(huán)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(yīng)該都是不一樣的。目前安徽省采用的預(yù)警指標(biāo)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(jù)后期的使用情況進一步修正。

（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)共享不夠充分。試點中采用的自動監(jiān)測站設(shè)計方案，采集的數(shù)據(jù)是直接發(fā)到縣級預(yù)警平臺，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村無法實時查看，同時由于分部門實施，導(dǎo)致部分站點重復(fù)建設(shè)，限制了系統(tǒng)整體效益的充分發(fā)揮。建議實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)上共享，便于各相關(guān)部門及時獲取信息。在后期建設(shè)時，考慮建立到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋機制，建立和各專業(yè)部門的共享機制，條件許可的情況下，可協(xié)調(diào)氣象等部門，建立實時數(shù)據(jù)共享平臺。

（3）監(jiān)測站網(wǎng)存在盲區(qū)。受投資的限制，試點時站點密度與防災(zāi)減災(zāi)的實際需要還有一定的差距，監(jiān)測預(yù)警能力仍不足。在后期建設(shè)時應(yīng)充分利用各部門的站點，對防治區(qū)域范圍內(nèi)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(tǒng)采用的技術(shù)較為先進和復(fù)雜，涉及的專業(yè)廣泛，各縣缺少必需的運行管理維護人員。各地應(yīng)做好對專職人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，必要時，可以結(jié)合汛前崗位培訓(xùn)，對相關(guān)縣區(qū)有關(guān)人員進行脫崗學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)試點雖然還存在一定的問題，但從試運行情況來看，系統(tǒng)為防御山洪災(zāi)害提供了較準(zhǔn)確的決策依據(jù)，為后期山洪災(zāi)害防治非工程措施的全面建設(shè)提供了經(jīng)驗和借鑒。有必要進一步加大對山洪災(zāi)害非工程措施建設(shè)的研究，加大對各部門各行業(yè)相關(guān)監(jiān)測、預(yù)警途徑的整合力度，以期發(fā)揮系統(tǒng)合力，切實提高山洪災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)避災(zāi)水平■

[1]國家防辦.防御山洪災(zāi)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(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2009,28(9):26-28.

[3]霍山縣山洪災(zāi)害防治試點詳細實施方案，2009.

[4]全國山洪災(zāi)害防治縣級監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)要求.2010.

[5]聶吉吉，彭剛.利用GSM網(wǎng)絡(luò)的GPRS/SMS平臺構(gòu)建山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)[J].東北水利水電，2009,27(10):57-58.

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

[7]安徽省山洪災(zāi)害防治試點項目工作總結(jié)報告.2010.