山丘区小流域社区预警系统与预警方法研究

孙美玲

(木兰县水土保持办公室，黑龙江 木兰 151900)

山洪灾害突发性强，破坏力大，预报预警难，威胁人民生命财产安全和社会经济发展，是我国防汛工作的难点和薄弱环节，山洪灾害防治工作受到国家高度重视。

山洪灾害防御县级防御系统已经比较成熟，但针对社区的监测预警系统还存在一定的不足。“社区”具有一定的综合性，主要针对人员密集区，可以是乡、镇、村，亦或景区[1]。社区道路桥梁、地下室、学校、旅游景区等，不属于原来山洪灾害项目建设重点，但在社区里诸多危险点以及人口密集区有明确的防洪需求。社区作为灾害发生的第一现场和直接应对者，其灾害预警即“最后一公里”的问题被普遍视为预警系统建设中的挑战。因此建立一种基于社区的全面有效的预警系统对灾害管理具有重要意义[2]。

1 社区预警整体方案

社区预警主要对山洪防御体系的薄弱环节、危险点、人口密集区有针对性地布设设备，选择适宜的组网方式，建立社区预警组织体系，确定预警机制。社区监测预警需要考虑的危险点及人口密集区主要包括：桥梁、路涵、水库(塘坝)下游、地下通道、地下室(地下车库、地下商场、地下超市等)、学校、医院、厂矿,以及景区等。考虑的主要因素有：社区位置、面积、人口、危险点类型及分布，以及人口密集区的位置和特点。所用到的监测预警设备主要有简易水位站、简易雨量站、图像监测设备、无线预警广播、入户报警器、电子警示牌、手摇报警器，以及锣等[3]。采用有线电力载波和自建组网(无线)两种传输方式相结合，既能保障由于信号遮挡数据的无障碍传输，又能保障有线短路或断裂情况下数据的正常传输。预警机制参考“七包七落实”，确保社区、组、户三级信息传输。

2 组网方式

2.1 信息流

预警设备可不依赖于人为干预，通过接收到的监测预警设备数据及设定的阈值自动发出相应的警报。预警设备也可接收由社区防汛负责人发出的预警信息。监测信息(雨量、水位、图像)从监测设备(简易雨量站、简易水位站、图像监测设备)传送至预警设备(电子警示牌、预警广播、入户报警器)，社区防汛负责人发出的预警信息通过预警设备(预警广播、警示牌、手摇报警器、锣等)通知到防护对象(住户、行人、游客、员工等)。信息流向图如图1示。

图1 信息流向示意图

2.2 通信传输方式

参考目前常用的水雨情数据传输的通讯方式情况，并结合社区预警的“自监测、自预警”、实时、成本低、速度快、连接方便等功能的特殊监测预警要求，考虑山丘区通信基站相对较少、暴雨洪水有可能导致断电的情况，社区监测预警采用有线电力载波[4]和自建组网[5](无线)两种传输方式相结合，既能保障由于信号遮挡数据的无障碍传输，又能保障有线短路或断裂情况下数据的正常传输。通信传输方式见图2。

图2 社区组网示意图

3 预警机制

社区监测预警主要采用“人防”与“技防”双线互补互备的模式[6]。一方面采用监测设备采集危险源的物理指标，超过阈值后直接发布预警信息入户到人，监测设备和预警设备自组网络，不依赖外部电源和公网，即“技防”；另一方面，武装基层责任人，建立其责任制落实的监测机制，并增强其预警信息发布及传播的能力，即“人防”。在监测站点和防护对象之间，通过“技防线”和“人防线”连接，两条线呈并联结构，互不交叉，互为补充、互为备份，成为预警发布的“双保险”，增强了山洪地质灾害预警发布、传递的保障率;减轻了基层防汛责任人通知转移的工作强度，为山洪灾害“最后一公里”问题提供参考。预警模式见图3。

图3 “人防”与“技防”双线互补的预警模式

社区位置、危险源类型、影响范围不同，受山洪灾害威胁需要预警的对象也各不相同。对于处在水库下游、河(沟)道旁的，需要对全部社区户、人进行预警。对于学校、医院、厂矿、景区等人口密集区，需要向区域内的负责人发布预警信息。对地下通道、下凹式立交桥、铁路桥、隧道等低洼区域，需要对来往行人、车辆进行预警。对于桥梁、路涵，需要对过往车辆行人进行预警；当水位超过一定阈值可能对临近社区产生危害时，还需向社区住户人员发出预警。

3.1 桥梁、路涵

简易水位站实时监测水位，电子警示牌、播音喇叭根据水位变化做出警示信息：安全水位以下时，显示“允许通行”；水位超过安全水位时显示“水位较高，谨慎通行”，同时喇叭连续播音提醒；水位超过设定的警戒水位时，电子警示牌显示“水深危险，禁止通行”，喇叭播音提醒。水位超过所设定的阈值时，除现场电子警示牌及喇叭预警外，同时将预警信息发送至社区防汛负责人。当水位超过一定阈值可能对临近社区产生危害时，社区负责人向社区内组、户发出预警。预警方式为广播、手摇报警器、锣。

3.2 水库下游

在水库放水预警系统中，可根据水库的放流量和增加量对下游影响范围、水库放流的形式和规模来设定警报方法。一般情况下，水库放流正常进行，无需实施警报，只需发布警示警告信息，提醒居民、游客等注意安全；当水库下泄流量大于所设定的临界值时，进行预警，入户报警器产生警报通知水库管理人员及社区负责人，电子警示牌、播音喇叭播放预警信息，提醒水库下游居民及游人等注意远离河道，小心洪水。当水库下游水位达到临界值(准备转移、立即转移)时，电子警示牌、播音喇叭播放预警信息，同时社区负责人通过广播、手摇报警器、锣发布预警信息，组织抢险救援及人员转移。

3.3 地下通道、下凹式立交桥、铁路桥、隧道

地下通道、下凹式立交桥、铁路桥、隧道等低洼区域，布设简易水位站、电子警示牌、预警广播、入户报警器。简易水位站实时监测积水水位，电子警示牌、播音喇叭根据水位变化及所设定的阈值做出警示信息：安全水位以下时，显示“允许通行”；水位超过安全水位时显示“道路积水，谨慎通行”，同时喇叭连续播音提醒；水位超过设定的警戒水位时，电子警示牌显示“积水危险，禁止通行”，喇叭播音提醒。雨水情信息同时需传送至入户报警器通知社区负责人，当降雨、水位超过阈值时，社区负责人需启动应急预案，采取排水抢险措施。

3.4 地下室(地下车库、地下商场、地下超市)

针对地下室布设简易雨量站、简易水位站、电子警示牌、入户报警器，以及预警广播。简易雨量站实时监测降水，简易水位站实时监测水位，电子警示牌、播音喇叭根据雨量、水位做出警示信息。入户报警器安装在负责人(地下室业主、地下车库管理者、地下商场超市经营者)办公室，实时接收显示雨量水位数据，达到预警阈值自动发出声、光、语音报警，同时可接收上级防汛部门发送的信息。负责人收到预警信息后通过预警广播、手摇报警器向区域内人员发送预警信息，采取措施，组织群众转移避险。

3.5 学校、医院、厂矿、景区

对于学校、医院、厂矿、景区等人口密集区域，需要由区域主要管理者(校长、院长等)负责防汛工作。简易雨量站、简易水位站实时监测雨水情，信息传输给入户报警器、室外电子警示牌和预警广播，雨量超过警戒值时自动启动声光语音报警并通知负责人。图像监测设备实时监控预警现场。室外大功率报警器使预警信息全覆盖全社区。负责人根据水雨情数据判断是否做出预警，可通过广播、手摇报警器发布预警信息。区域负责人需要注意接收由上级部门发送的预警信息并向区域内人员进行预警。

4 结 语

综合考虑地理、气象、水文、受山洪灾害威胁的程度等因素，针对山丘区小流域沿河社区易发山洪灾害区域、社区山洪防御薄弱环节和重点部位，包括桥梁、路涵、水库下游、地下通道、地下车库、地下商场、地下超市、学校、医院、厂矿、景区等，给出相应的监测预警设施设备、通信组网方式、监测预警组织及机制等，形成完整的山丘区小流域社区监测预警系统。该方案可覆盖社区危险点及人口密集区，增强山洪地质灾害预警发布、传递的保障率，减轻基层防汛责任人通知转移的工作强度，提高山洪灾害防御能力，为解决山洪灾害“最后一公里”问题提供参考。

山丘区小流域社区山洪预警是山洪灾害防御体系中一项重要组成部分，需加强山丘区小流域社区监测预警，完善山洪灾害防御体系，为山洪灾害防御能力的提高提供保障。

[1] 奚从清. 社区研究-社区建设与社区发展[M]. 北京: 华夏出版社, 1996.

[2] 沙勇忠，钦晖. 社区灾害预警的分析维度及集成框架[J]. 甘肃社会科学， 2012(2): 228-231.

[3] 中华人民共和国水利部. 山洪灾害监测预警系统设计导则SL 675—2014 [S].北京：中国水利水电出版社， 2014.

[4] 肖峰. 低压电力载波网络研究与开发[D]. 武汉：武汉理工大学, 2007.

[5] 宁炳武. Zigbee网络组网研究与实现[D]. 大连：大连理工大学, 2007.

[6] 何秉顺，严建华，凌永玉. 山洪地质灾害人防与技防互补互备的预警模式[J]. 中国水利， 2016(21): 17-19.