穆棱市山洪灾害监测预警系统设计

汪吉萍，安云凯

(1.黑龙江省防汛抗旱保障中心，哈尔滨150001;2.萝北县水务局，黑龙江萝北154200)

穆棱市位于黑龙江省东南部，属小兴安岭完达山余脉，地貌以中、低山和丘陵为主，是黑龙江省东部地带老爷岭和太平岭山脉的分布区，平均海拔高度600 m。市域内河网密布，水资源丰富，共有大小河流1 323条。穆棱市多年平均降水量为530 mm，降水以7、8、9这3个月为主，占年降水量的75%。特殊的地理气候特点使穆棱市洪水频繁发生，特别是山洪灾害多次发生。建国以来，穆棱市发生山洪灾害100余次，累计造成直接经济损失2亿元。

为减少山洪灾害造成的损失，在穆棱市易受山洪威胁范围内开展以建设监测预警系统、完善防御预案、强化群测群防体系、宣传防御知识、提高全民防灾避灾意识等非工程措施为主的山洪灾害防治建设，有效防御山洪灾害，改变穆棱市山洪灾害日趋严重的局面，最大程度保护预警范围内6个乡镇、42个村屯、16万人民群众生命安全和财产损失，同时为全国山洪灾害防治规划项目的全面实施积累经验。

1 系统设计原则

1)以人为本，以保障人民群众生命安全为首要目标。

2)因地制宜、突出重点。

3)经济实用、稳定可靠、容易实施、便于操作和推广。

4)遵循相关规程、规范。

5)充分利用现有气象、水文及地质灾害监测预警网，系统建设要与相关行业的规划、建设相协调。

2 系统构成

穆棱市山洪灾害监测预警系统主要包括水雨情监测系统和预警系统。

2.1 水雨情监测系统组成

水雨情监测系统主要包括水雨情监测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等。山洪灾害预警系统建设采用基于平台的山洪灾害防御预警系统和山洪灾害群测群防预警系统两种模式相结合的方式。系统组成见图1。

图1 山洪灾害监测预警信息系统结构图

2.1.1 站网布设

穆棱市行政区划面积6 673 km2，山洪灾害防治区总面积1 356 km2，根据《全国山洪灾害防治试点县实施方案编制大纲》要求，山洪灾害严重的区域按照20～100 km2/站的密度布设雨量站;特别严重的按20～30 km2/站的密度布设雨量站。在穆棱全市布设雨量、水位监测站点总计97个(包括原有10个气象雨量站和12个水文雨量站)，其中自动遥测雨量站20个，自动遥测水位站3个，人工雨量站41个，人工水位站2个，简易雨量站28个，简易水位站3个，并建设指挥中心1座、中继站2座。

2.1.2 通信组网设计

穆棱市监测预警通信根据本市现有的通信条件和运行情况，人工监测站采用语音报汛进行数据传输，实现报汛信息的自动接收、处理和入库。自动监测站的数据传输通信，采用超短波为主信道，GPRS/GSM为备用信道的通信方式组网。

2.1.3 中继站布设

在马桥河大岗和代马沟大岗设立2个中继站，设备配置主要有遥测终端、通信终端、电源系统、避雷设备等。

2.1.4 其它自动测报系统信息的入网

穆棱市所辖区域内有牡丹江市水文自动测报系统、穆棱市气象雨量自动测报系统。其中牡丹江市水文自动测报站12座、穆棱市气象雨量自动测报站10座，它们的数据接收机作为局域网络的一台客户终端，实时接收测站数据并写入数据文件，编写转换程序定时将该数据文件的数据读取并写入穆棱市防汛指挥中心的自动测报数据库中。

2.2 预警系统组成

根据穆棱市山洪灾害防御工作的特点和山洪灾害预警决策的需求，穆棱市预警系统由山洪灾害防御信息汇集与预警平台两部分组成。县级建设山洪防御指挥中心，搭建山洪灾害防御信息汇集与预警平台，为收集山洪灾害防治区水雨情数据信息以及其它部门的相关信息、信息查询、山洪预报决策、预警等服务。

信息汇集方式为自动遥测监测站以超短波为主信道、GPRS为备用信道，人工监测站采用PSTN进行通信组网。预警方式采用中心站自动发布短信预警、超短波预警和电话通知、电视台发布通知、警报器报警、锣鼓报警等方式，应急情况县、乡采用卫星电话通信和预警。建立穆棱市山洪灾害防治指挥中心1个，中继站2座，购置超短波通信10套，对讲机50部，铜锣100面，卫星电话11部，发电机1台。

图2 山洪预警系统流程图

3 系统设备设施配置

3.1 监测设备设施配置

1)简易雨量站安装简易雨量监测设施，简易水位站设置简易的水尺桩，落实监测负责人，对雨量、水位观测方法和山洪避险措施进行培训，当实测雨量或水位达到临界值时，负责人负责通知附近的居民作好防洪准备或撤离险区。

2)人工监测雨量站配置雨量观测设备和程控电话，在中心站配置语音卡，实现人工监测雨量站的数据自动传输的功能。

3)人工监测水位站配置水位观测水尺，采用人工观测水位，通过电话语音报汛系统将数据传输至数据接收处理平台，也可通过移动电话以话传的方式进行传输。

4)自动监测雨量站配置翻斗式雨量传感器、通信终端、电源系统以及避雷系统，实现雨情信息的自动采集和自动传输。供电采用太阳能浮充蓄电池方式供电。

5)自动监测水位站配置翻斗式雨量传感器、水位传感器、通信终端、太阳能浮充蓄电池电源系统、避雷设备和人工置数器。

3.2 预警系统及设备配置

1)遥测站本地广播。当遥测站的小时雨量超过设定的小时报警雨量，遥测站具有本地报警声音，本地防汛值班人员可以使用语音广播人工广播报警通知。

2)监控中心自动发布短信。监控中心软件设计了短信平台，当信息采集软件接收到各站的雨量时，自动计算小时雨量和日雨量，当小时雨量超过用户设定的小时报警雨量时，计算机自动控制短信平台发送短信报警信息给预先设定的手机用户。

3)监控中心人工发布短信。监控中心软件短信平台设计了人工交互界面，系统管理人员可以在计算机上输入需要发送的信息，以批量或个体的方式发送到集体人员、各级人员或每名人员。

4)电话通知。监控中心可利用电信部门的公用电话直接指挥、通知各级防汛责任人。

5)电视台发布通知。遇到特殊雨水情时，可通过电视台发布报警通知，市广播电视局中断其它所有电视节目，所有频道不间断地播放市防汛指挥部命令，及时向群众发布预警通知。

6)超短波电台和对讲机通知。在市、乡(镇)配置超短波电台，防汛重点村屯配置对讲机。当市、乡(镇)之间可采用超短波电台发布预警通知，乡(镇)和村屯之间可采用超短波电台与对讲机发布预警通知。

7)卫星电话通知。在市(县)级与乡镇配置卫星电话，当其它通信方式均无法运行时，市(县)级与乡镇可采用卫星电话发布预警通知。

8)手摇警报器通知。城区和乡镇进行人员转移时可采用手摇警报器发布转移通知。

9)铜锣通知。铜锣具有声音传递远、操做简单、保管方便、价格便宜等特点和优点，易受山洪威胁的村屯采用铜锣发布人员转移通知。

4 系统功能

穆棱市山洪灾害监测预警系统自动监控中心将自动接收雨水情信息和气象信息，通过实时处理进入数据库。系统根据事先设定的雨量值和水位值，自动发生本地声光报警，提醒防汛值班人员密切监控。同时，系统将每小时进行一次自动定时预报，当预报的洪峰流量和水位超过临界值时，系统自动发生本地声光报警。也可以进行人工实时预报，加入未来可能的降雨量，使预报值更加精确。防汛人员根据雨水情及时会商，通过系统操作将会商指令通过GSM手机短信发送到穆棱市指挥部有关领导和可能发生山洪灾害区域乡、村指挥机构责任人进行报警通知;或通过电话进行报警通知;或通过广播电台和电视台发布报警通知。预警程序市、乡(镇)、村、组、户5级层层通知到各级防汛责任人和每户每人，及时组织群众脱险转移，避免人员伤亡。

5 系统特点

1)准确性。雨水情信息通过自动和人工采集，通过利用超短波为主信道，GPRS或GSM为备用信道，辅以电话人工通信，准确、可靠、及时采集实时降雨工情信息。

2)及时性。系统能根据采集的实时雨水情信息进行分析，判别出是否需要发警报，需要发哪一级警报，警报要发送给哪些区域的哪些人，大大提高了报警发布的及时性、准确性和针对性，为群众安全转移争取了时间。

3)可靠性。系统设备均采用市场上主流、成熟的专业设备，室外设备还具有防雨、防雷等功能，使系统能在恶劣的环境下运行稳定、可靠。

4)经济性。系统总体方案简单实用有效，与工程规模相适应，选用的设备具有较高的性能价格比，使整个系统的投资及运行成本较低，经济性好。

5)兼容性。该系统的兼容性强、用途广泛，增加部分软硬件开发就能促进单位的实现办公自动化、信息化建设和异地防汛视频会商功能。

6 结语

山洪灾害监测预警系统建设就是运用水文、气象自动(人工)测报、预报和计算机网络、计算机辅助决策、数据库管理、遥测遥感、现代通信等成熟技术，建立一套基于地理信息系统的平台，以县级中小流域为预警单元，对山洪灾害重点防御区实现提前有效的预报预警，最大程度减少和避免山洪地质灾害导致的人员伤亡和财产损失。穆棱市山洪灾害监测预警系统的设计实施，是对防御山洪灾害做了积极有益地探索，为今后我省山洪灾害防御工作提供了可以借鉴的宝贵经验。

［1］穆棱市防汛抗旱指挥部办公室.黑龙江省穆棱市山洪灾害防御试点县实施方案［R］.穆棱:穆棱市防汛抗旱指挥部办公室，2009.

［2］胡维忠，叶秋萍，等.构建科学的山洪灾害监测预警系统［J］.中国水利，2007(14):34－37.