安徽省山洪灾害预警系统试点建设的研究

刘怀利 杨玉喜

（1.安徽省水利部淮河委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000 2.安徽省防汛抗旱指挥部办公室合肥 230022）

1 前言

山洪灾害是指由于暴雨、冰雪融化或拦洪设施溃决等原因，在山区（包括山地、丘陵、岗地）沿河流及溪沟形成的暴涨暴落的洪水及伴随发生的滑坡、泥石流等对国民经济和人民生命财产造成损失的灾害的总称，具有季节性强、频率高，区域性明显、易发性强，来势迅猛、成灾快，破坏性强、危害严重等特点[1]。

安徽省受山洪灾害威胁的区域主要分布在大别山区和皖南山区，最为常见的山洪为暴雨所引起，具体表现为其形成与发展主要受降雨量及降雨强度、地形地质的影响。该区域主要处于东亚季风区，暴雨频发，地质地貌复杂，以及人类活动的影响，导致山洪灾害发生频繁，给当地人民带来了沉重的创伤，也给经济社会发展及全面建设小康社会带来重要影响。山洪灾害不仅对该地区基础设施造成毁灭性破坏，而且对人民群众的生命和财产安全构成极大的损害和威胁，已经成为当前防灾减灾中的突出问题。

建立山洪灾害监测预警系统，是防治山洪灾害一项重要的非工程性措施[2]，能够在对山洪灾害危险区内的降雨、水位关键信息进行实时采集和预报分析决策的基础上，将预警信息及时、准确地发送到山洪灾害可能威胁区域，使接收预警区域人员根据山洪灾害防御预案，及时采取防范措施，最大限度地减少人员伤亡。

《安徽省山洪灾害防治规划》中明确要求在安徽省受山洪灾害威胁较大的大别山区和皖南山区建设山洪灾害监测预警系统，涉及安庆、池州、黄山、六安、铜陵、芜湖、宣城7市的31个县。在国家防总办的统一部署下，2009年安徽省岳西、歙县和霍山3个县进行了山洪灾害防治试点，于2010年4月初步建成后投入试运行并取得了良好的效果。本文对试点县的系统建设及运行情况进行分析和总结，为下一步全面开展山洪灾害监测预警系统建设提供借鉴。

2 系统的组成及工作原理

安徽省山洪灾害防治试点县建设的监测预警系统由水雨情监测、信息汇集与预警平台和预警信息等子系统构成，其建设模式为在县级行政区建立基于信息汇集与预警平台的山洪灾害预警系统，省、市、县、乡（镇）、村等各方面的山洪灾害防治相关信息汇集于平台，县级防汛部门根据山洪灾害信息和预测情况，及时发布预报、警报[3]。同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，开展监测和预警工作。

2.1水雨情监测系统

水雨情监测系统用于实时采集山洪灾害易发生处的降雨量及水库、河道的水位等信息，并将所收集到的信息通过SMS无线网络及时发送至信息汇集与预警平台。

2.1.1监测方式及报汛工作体制

水雨情监测系统主要由雨量站、水位站构成。雨量站用于监测区域内时段的降雨量信息，水位站用于监测河道或水库的水位信息。水雨情监测站又分为简易站和自动站两种。

简易监测站用于扩大水雨情信息监测覆盖面，充分发挥村组自防自救的作用，达到群测群防的目的。由于山洪灾害来势迅猛、成灾快，人工和简易雨量、水位站无法满足防灾避灾时效性要求。受本次试点建设投资的限制，在考虑到轻重缓急的情况下取消了人工、简易站的建设。

自动监测站用于及时掌握山洪灾害威胁区的雨水情信息，采用有人看管、无人值守的管理模式，实现水雨情信息的自动采集和传输。自动监测站采用自报式、查询式—应答式相结合的遥测方式和定时自报、事件加报和召测兼容的工作体制。

2.1.2站网布设及信息传输通信网

重要的小型水库布设水位雨量自动监测站。在山洪灾害严重的区域按照20～100km2/站的密度布设自动雨量站；在滑坡、泥石流等山洪灾害特别严重的乡镇，山洪灾害频发及人口密度大的村组，山洪灾害易发区的暴雨中心，按照20～30km2/站的密度布设自动雨量站[4]。

山洪灾害严重的面积超过100km2的流域或面积为50～100km2的小流域，且河流沿岸为市、县、乡政府和重要工矿企业所在地或人口密集区的，布设自动水位站[4]。水位站宜设在人口居住区上游，地点的确定应考虑到预警时效、通信条件、便于维护等因素。

在当地通信状况以及可利用的通信资源满足的条件下，新建自动测报站优先选用SMS或GPRS组网[5]。

2.1.3设施设备

自动雨量站选用承雨器口径200mm、分辨率0.5mm的翻斗式雨量传感器对降水进行监测，使用遥测终端（RTU）实现对监测到的降水量信息进行数字化处理，并通过GSM/GPRS无线通信模块完成雨量信息的自动传送。

自动水位站根据工程条件的不同，因地制宜选用气泡压力式和浮子式水位计对水位信息进行监测，使用遥测终端（RTU）实现对监测到的水位信息进行数字化处理，并通过GSM/GPRS无线通信模块完成水位信息的自动传送。

2.2信息汇集与预警平台

信息汇集与预警平台是山洪灾害监测预警系统数据信息处理和服务的核心，主要由数据库、计算机网络、应用系统等部分组成。其结构组成如图2所示。

2.2.1数据库

数据库用于对水雨情监测系统发送的数据信息进行存储和管理，为山洪灾害监测预警各子系统提供数据信息服务。具体内容包括：气象国土数据库、雨水情数据库、工情信息数据库、经济社会信息库、灾情数据库、防洪预案信息数据库、图形图像数据库、空间数据库等。

2.2.2计算机网络

计算机网络主要为系统数据接收、处理、加工与信息查询、预报决策、预警与信息发布、信息交换等服务提供软硬件平台。本平台的计算机网络系统采用快速交换式以太网技术，拓扑结构采用星形结构。对外数据信息共享与交换通过路由器（VPN）的方式实现。

2.2.3应用系统

应用系统主要实现信息汇集、信息查询、预报决策和预警发布等功能，通过应用软件来实现。

信息汇集子系统主要功能是实现雨水情信息的实时接收、处理和入库，并为监测与预警平台提供与其他部门间信息共享与交换服务。其应用软件的开发采用C/S体系结构。

信息查询子系统针对雨水情、工情、灾情等信息提供分类检索和简单分析。主要包括基础信息查询、气象信息查询、雨水情信息查询、防洪预案信息查询、灾害分布与灾情统计查询、统计报表和输出打印等模块。其应用软件的开发采用B/S三层体系结构。

预报决策子系统是基于平台的山洪灾害预警系统的重要组成部分，为县级山洪灾害防御指挥部进行山洪灾害预警提供依据。预报决策子系统主要包括雨水情分析预报、预警信息生成、维护及管理等3个模块。

预警发布系统对所有监测站实时雨量、实时水位等信息进行分析，根据预警模型指标决定预警等级，雨量站、水位站预警指标因地制宜分为两级或三级。当监测站水雨情达到相应临界值时，即产生预警，县、乡预警等级由各县根据具体情况确定。

2.3预警系统

预警系统是在监测信息采集及预报分析决策的基础上，通过确定的预警程序和方式，将预警信息及时、准确地传送到山洪灾害可能威胁区域，使接收预警区域人员根据山洪灾害防御预案，及时采取防范措施，最大限度地减少人员伤亡。

2.3.1预警流程

县级防汛指挥部门通过预警信息发布平台产生内部预警、发布预警信息，各乡（镇）政府接收到县级防汛部门下发的预警信息，并传报给村、组、户。紧急情况下县级防汛部门直接对村、组发布预警信息。信息接收人收到预警信息后要及时反馈给县级防汛指挥部门。

2.3.2预警方式

预警信息发布以平台短信发布为主，Internet公网、语音电话、手机通话、手机短信、传真、有线电视、广播等为补充手段。紧急情况下，根据当地预警设备配置情况和山洪灾害威胁情况，按照预案确定的报警信号，利用发送信号弹、鸣锣、启动报警器和无线预警广播、高音喇叭喊话等方式，向灾害可能威胁区域发送警报。

2.3.3预警通信

县级山洪灾害防御指挥部通过广播、电视发布预警信息，县级监测预警平台以短信和传真的形式自动向受山洪灾害威胁的乡（镇）、村发送预警信息，通过程控电话（PSTN）和移动电话向乡镇传送预警信息。

乡（镇）与村之间预警信息通过程控电话（PSTN）、移动电话、报警器、无线预警广播传送预警信息。所有通信遭山洪破坏失效而无法与外界联络时，乡（镇）、村可利用现有的交通工具和配备的无线预警广播，通知受山洪威胁的居民撤离和转移。对于人口居住较分散的村、组可使用无线预警广播和高音喇叭、手摇警报器、锣、号和人力传递等传统报警传输方式发警报。

3 系统的维护与管理

运行管理维护工作是保障山洪灾害预警系统正常运行的关键[6]。为保障系统可靠、高效、持续、安全运行，相关部门要做好系统的定期检测和维护工作，以及系统的运行管理工作。

3.1系统定期检测

系统使用运行过程中，在每年的汛期前，应组织对整个系统的软硬件进行检测，确定其能否正常运行。检测内容包括以下几项：

（1）检测监测站和预警站设备的外观有无损坏，以及防雷接地是否满足要求（接地电阻值应在10Ω以下）。

（2）检测自动雨量站、水位站监测相关信息的准确性，时效性以及自报功能是否满足要求（监测信息自动发送至预警平台的时间应在15分钟以内）。

（3）检测预警平台能否实现信息汇集以及预警自动发布等功能。

（4）检测预警站点能否实现有效的预警功能。

3.2系统定期维护

为了确保监测预警系统的正常运行和延长系统的使用期限，应做好系统的日常维护工作。具体内容如下：

（1）定期清除雨量器中的灰尘和杂物，并检查出水口是否被泥沙等堵塞，疏通出水口，以免降水时堵塞雨水造成记录失真；在非汛期或确定无雨天时，为防止尘土落入承雨器，可用筒盖将器口盖严。定期清洗水位计，清除掉液位计上附着的杂物。

（2）做好机房的工作环境维护，包括温度、湿度、防尘和抗电磁干扰等；定期对服务器和工作站设备进行除尘。

（3）定期对服务器、工作站等电脑设备中的系统软件进行优化、对防病毒软件进行升级，确保系统运行环境的稳定可靠。

3.3系统运行管理

为了确保系统的正常运行，需要加强系统的运行管理工作，具体内容如下：

（1）设立运行管理机构。在试点县防办设立系统的运行维护管理工作组，负责系统的运行维护及管理工作，并由省级防办负责统一协调管理和技术指导。

（2）建立运行管理制度。系统运行维护涉及面广，要建立可行的管理制度进行约束，使其长期发挥重要作用；制定遥测站信息管理制度、管理人员定岗考核制度、值班制度、运行记录建档制度、设备维修管理制度、运行费用管理制度等。

（3）明确维护管理职责。山洪灾害防治监测预警系统是一个可维护系统，系统维护与管理是系统正常运行的重要保障。因此，明确各级维护管理部门的职责和内容，有利于保障系统的运行维护管理的有序开展。

（4）落实系统运行费用。试点县山洪灾害防治监测预警系统运行管理和维护费用是系统能持续可靠运行的基本保证，需落实系统的正常运行维护费。系统每年的运行维护费用按系统总投资的5%估算，其运行管理费由省、市、县、乡财政共同解决。

4 效益及存在问题

安徽省试点县山洪灾害监测预警系统投入使用以后，可为提前转移群众、保护人民生命财产安全赢得宝贵的时间，解决了过去实时雨量掌握难、决策时间长的问题，有效解决了预警信息“最后一公里”问题，确保预警信息能够及时快速发布并传送到基层，减少了试点区域受灾人口、人员伤亡和财产损失，社会效益、经济效益十分显著[7]。但从系统试运行情况来看，还存在一些问题，需要在以后的工作中进一步完善。

（1）山洪灾害预警系统的警戒、危险雨量临界值难以确定。因为警戒、危险雨量受地形地貌、生态环境等因素的影响，是在不断变化的。不同的小流域，从理论上来说应该都是不一样的。目前安徽省采用的预警指标均为1小时30mm或3小时80mm，没有考虑前期降雨、地形、人口分布等因素，需要根据后期的使用情况进一步修正。

（2）监测数据共享不够充分。试点中采用的自动监测站设计方案，采集的数据是直接发到县级预警平台，乡镇、村无法实时查看，同时由于分部门实施，导致部分站点重复建设，限制了系统整体效益的充分发挥。建议实现系统监测数据网上共享，便于各相关部门及时获取信息。在后期建设时，考虑建立到乡镇的监测数据反馈机制，建立和各专业部门的共享机制，条件许可的情况下，可协调气象等部门，建立实时数据共享平台。

（3）监测站网存在盲区。受投资的限制，试点时站点密度与防灾减灾的实际需要还有一定的差距，监测预警能力仍不足。在后期建设时应充分利用各部门的站点，对防治区域范围内的站点进行轻重缓急排序，逐步加密站点。

（4）运行维护难度大。由于该系统采用的技术较为先进和复杂，涉及的专业广泛，各县缺少必需的运行管理维护人员。各地应做好对专职人员的技术培训工作，必要时，可以结合汛前岗位培训，对相关县区有关人员进行脱岗学习。

5 结束语

山洪灾害监测预警系统试点虽然还存在一定的问题，但从试运行情况来看，系统为防御山洪灾害提供了较准确的决策依据，为后期山洪灾害防治非工程措施的全面建设提供了经验和借鉴。有必要进一步加大对山洪灾害非工程措施建设的研究，加大对各部门各行业相关监测、预警途径的整合力度，以期发挥系统合力，切实提高山洪灾害防灾减灾避灾水平■

[1]国家防办.防御山洪灾害[J].中国防汛抗旱,2010,20（3）:75-76.

[2]费建英,黄理军.基于GPRS/CDMA通信的山洪灾害预警系统的设计[J].企业技术开发,2009,28(9):26-28.

[3]霍山县山洪灾害防治试点详细实施方案，2009.

[4]全国山洪灾害防治县级监测预警系统建设技术要求.2010.

[5]聂吉吉，彭刚.利用GSM网络的GPRS/SMS平台构建山洪灾害预警系统[J].东北水利水电，2009,27(10):57-58.

[6]郭光玲.九江市山洪灾害预警系统建设与管理[J].江西水利科技，2010,36(2):84-85.

[7]安徽省山洪灾害防治试点项目工作总结报告.2010.