山洪泥石流预警系统建设研究

孙文伟

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

随着社会经济的发展，一些流域的山区河谷平原成为我国重点经济开发区，区域内工农业发展很快。高速铁路、高速公路、客运专线等从中穿过，有很多国有大中型企业坐落其中。区域内小流域暴雨山洪、泥石流时常发生，一旦遇有特大山洪灾害(辽南81.7.28山洪泥石流)，将给该区工业、农业经济的发展造成巨大损失，严重威胁人民生命、财产安全。因此，对区域进行普查、研究，用现代手段进行监测、传送、分析、预警建设，实时传输灾害情报，提前预警、提前预防，避免灾害、次生灾害的发生有着重要的社会经济意义。

1 国内外发展背景

山洪泥石梳灾害预警—直是国内外防灾减灾领域研究的热点，20世纪70年代前苏联的学者就提出了泥石流时间预报、空间预报、规模和特征值预报的概念[1]。到上世纪80年代，日本、美国及前苏联都已进行了一些关于暴雨泥石流预报的研究并发表了部分研究成果。目前，奥地利在荒溪分类与危险区制图技术，日本在泥石流的工程整治及发展防灾警报与预报系统方面均处于国际领先地位。我国的泥石流预报研究也始于上世纪80年代、先后在东川市蒋家沟开展了泥石流观测研究，取得了一定的成果并在继续进行更深入广泛的研究[2]。辽宁省在2013年实施 了《山洪项目防治实施方案》及《山洪灾害监测预警信息管理及共享系统实施方案》，对山洪泥石流预警建设提上议事日程。

2 项目建设架构

近年来，计算机网络信息传输技术的飞速发展，为山洪泥石流预警系统的开发提供了有效途径。本文就山洪、泥石流预警系统建设进行以下三方面研究。

2.1 山洪模型编制

为配合系统的建设，编制流域内山洪产汇流模型，使之程序化，成为总体框架内的一部分。根据不同下垫面情况，可以用以下模型:新安江模型、萨克拉门托(sacramento)模型、水箱(tank)模型、API模型。

2.2 雨水情监测建设

水雨情监测系统包括雨量监测和水位(流量)监测，内容主要包含水雨情监测站网布设、传输通信组网、基础设施施工等[3]。监测项目主要包括降雨量、水位(流量)。站类主要包括雨量站、水文站。雨量站监测雨量信息，水文站(水库站)监测的信息主要包括雨量和水位(流量)。目前，实现手段可用湖北一方生产的YAC9900遥测终端机组建雨水情信息采集、发送等工作。

2.3 水情中心机房的信息接收、信息查询子系统建设

水情中心机房是山洪泥石流系统的处理、分析部分，由数据接收通信设备、数据接收处理计算机、电源以及设备安装设施和避雷系统组成。数据接收处理单元建设主要实现平台所辖各监测站的水雨情信息的实时接收、处理和入库。信息查询子系统主要实现防汛决策部门、系统维护管理等部门提供基于WEB方式的各类数据信息的查询服务(见图1)。

图1 山洪、泥石流灾害预警预测系统结构图

2.4 预报决策子系统(视频)建设

山洪、泥石流灾害预报决策子系统(视频)是基于平台的山洪、泥石流灾害预警预测系统的重要组成部分，为山洪、泥石流灾害防御指挥部门提供包括水雨情分析预报、图像等。分为预警信息生成、子系统维护及管理等3个模块。

3 山洪预警指标确定

防汛指挥部门在山洪即将发生时之前，依据雨情、水情在规定时间内强度大小，指挥当地群众逃险、避险，是实际工作中必备防洪指标。山洪预警指标可根据相应山洪发生程度的不同，与气象天气预警相匹配，制定四极山洪预警标准，即:Ⅳ级提示性预警(绿色)、Ⅲ级告知性预警(黄色)、Ⅱ级警戒性预警(橙色)、Ⅰ级紧急性预警(红色)。

3.1 Ⅳ级提示性预警(绿色)雨水情临界值确定

可根据当地山洪易发区流域的雨水情，收集历年资料、发生灾害等情况，进行统计、计算、分析，确定Ⅳ级提示性预警临界雨量指标。

雨量划分标准:县级监测到的1小时、3小时、6小时、24小时或时段降雨量值虽已达到Ⅳ级提示性预警标准，目前无灾情报告也无需采取人员转移或撤离，未来雨势较弱、天气不够明朗，但须引起关注，做好防御准备，加强值守或巡查、监测。例如:盖州雨量临界指标(见表1)。

表1 县级提示性预警临界雨量参考值

水位(流量)划分标准:各水位观测点达到各级预警水位，或水库的泄洪量达到警戒水位。各小流域水位观测点(段)断面位置及各级预警水位根据各小流域实际情况，确定提示性预警临界水位参考值(见表2)。

表2 县级提示性预警临界水位参考值

市气象台发出黄色气象灾害预警信号等级天气。提示性预警，可以采用电话、短信、传真等形式。预警要通知到单位负责人，一般还要通知到基层防汛工作人员。

3.2 Ⅲ级告知性预警(黄色)雨水情临界值确定

可根据当地山洪易发区流域的雨水情，收集历年资料、发生灾害等情况，进行统计、计算、分析，确定Ⅲ级告知性临界雨量指标(见表3)。

雨量划分标准:县级监测到的1小时、3小时、6小时、24小时或时段降雨量值虽已达到告知性预警标准，目前无灾情报告也无需采取人员转移或撤离，未来雨势和天气不够明朗，但须引起关注，做好防御准备，加强值守或巡查、监测。

表3 县级告知性预警临界雨量参考值

水位(流量)划分标准:各水位观测点达到各级预警水位，或水库的泄洪量达到警戒水位。各小流域水位观测点(段)断面位置及各级预警水位根据各小流域实际情况，确定提示性预警临界水位参考值(见表4)。

表4 县级告知性预警临界水位参考值

市气象台发出黄色气象灾害预警信号等级天气。告知性预警，可以采用电话、短信、传真等形式。告知性预警要通知到单位负责人，一般还要通知到基层防汛工作人员。

3.3 Ⅱ级警戒性预警(橙色)雨水情临界值确定

可根据当地山洪易发区流域的雨水情，收集历年资料、发生灾害等情况，进行统计、计算、分析，确定Ⅲ级告知性临界雨量指标(见表5)。

雨量划分标准:县级监测到的1小时、3小时、6小时、24小时或时段降雨量值已远超预警标准，雨势仍然较强，有必要采取人员转移或撤离准备。

表5 县级警戒性预警临界雨量参考值

水位(流量)划分标准:各水位观测点达到各级预警水位，或尾矿库的泄洪量达到警戒水位。各小流域水位观测点(段)断面位置及各级预警水位根据各小流域实际情况，确定警戒性预警临界水位参考值(见表6)。

表6 县级警戒性预警临界水位参考值

市气象台发出橙色气象灾害预警信号等级天气。警戒性预警，可以采用先短信，后电话、传真、高音喇叭、铜锣等形式，采用短信、传真的，必须确认收达。警戒性预警要通知到单位负责人、户组长、转移责任人，一般还要通知到其他基层防汛工作人员。

3.4 Ⅰ级警戒性预警(橙色)雨水情临界值确定

可根据当地山洪易发区流域的雨水情，收集历年资料、发生灾害等情况，进行统计、计算、分析，确定Ⅲ级告知性临界雨量指标(见表7)。

雨量划分标准:县级监测到的1小时、3小时、6小时、24小时或时段降雨量值连续大超预警标准，雨势仍然较强，有必要迅速采取人员转移或撤离的。

表7 县级紧急性预警临界雨量参考值

水位(流量)划分标准:各水位观测点达到各级预警水位，或尾矿库的泄洪量达到警戒水位。各小流域水位观测点(段)断面位置及各级预警水位根据各小流域实际情况，确定警戒性预警临界水位参考值(见表8)。

表8 县级紧急性预警临界水位参考值

市气象台发出红色气象灾害预警信号等级天气。紧急性预警，可以采用电话、传真、高音喇叭、铜锣等形式，采用传真的，必须确认收达。紧急性预警要通知到单位负责人、户组长、户主、转移责任人，一般还要通知到其他基层防汛工作人员。

4 结语

山丘区暴雨的发生常常具有突发性，因山高坡陡，洪水汇流快，流速大，加之人口和财产分布在靠近河谷有限的低洼平地上，往往在洪水过境的短时间内即可造成人员伤亡和财产损失。建设山洪、泥石流灾害监测预警系统，能及时发布预报、预警、警报信息，使附近居民及时逃险、避险，可以最大限度保障人民群众生命安全，减少灾害损失，社会经济效益巨大。

[1]弗莱施曼[苏].泥石流[M].姚德基译.北京:科学出版社.1986.

[2]康志成，李焯芬，马蔼乃，等.中国泥石流研究[M].北京:科学出版社.2004.

[3]刘洪江，唐川，韩用顺.基于 WebGIS的城市泥石流数字减灾系统建立及其应用[J].灾害学.2006，21(3):10 －14.

[4]费祥俊，舒安平.泥石流运动机理与灾害防治[M].清华大学出版社.2004.

[5]崔鹏，刘世建，谭万沛.中国泥石流监测预报研究现状与展望[J].自然灾害学报.2000，9(2):10－15.