洪水预报预警系统在城市防洪中的应用

王跃

【摘 要】针对城市洪水预报工作的具体需要，提出了建立城市洪水预防预警系统的设想，即建立由四个部分组成的洪水预报预警系统，包括承担分类管理、数据采集、数据分析、预警、搜索等功能的主要检测设备和测量系统，以及存储、通信等功能，并介绍了城市水文防洪系统中激光水位测量的适用范围和设备安装方法。显示器。根据系统顶层数据显示，促使系统运行良好，可为防洪部门提供暴雨预报信息和预警信号。

【关键词】洪水预报;报警系统;城市防洪应用

一、引言

目前我国洪涝灾害具有广泛性、多发性、多灾多难的特点。水情监测预警是防洪减灾的重要内容。在过去的几十年中，我国的水文监测预报工作得到了快速的发展，积累了宝贵的经验。尤其在1998年水灾之后，国家抗旱救灾体系、防洪措施等重大工程相继完成，非公有制工程、中小河流监测系统、洪水预警站等发展迅速，监测能力大大提高，信息传播手段更加高效、多样化，信息量得到了翻倍的统计，主要河流多年成为定期洪水预报、监测预警为政府部门和公众监测洪水、暴雨、洪水提供了准确可靠的信息。

二、城市洪灾的形成和特点

水灾造成的自然灾害可被视为对人类社会的极大破坏。洪涝灾害的发生需要三个条件，分别是灾害因素、孕育环境和灾害载体。导致洪灾的灾害因素有暴雨、台风、风暴潮等，比如河湖泛滥、水库溃坝等。暴雨洪涝环境，包括气象条件、集水区水文环境和底质环境。人、植物、土地、建筑物和道路都有可能被洪水破坏。[1]

（一）城市洪灾的形成

城镇洪灾是指在一定条件下，由于一系列灾害性因素所引起的与城市孕育有关的洪灾。相对于产生条件与自然条件非常接近的广大农村地区，受洪涝灾害影响的人口更多，其风险因素和条件发生了明显变化。城市安全是人类发展的必然选择，但由于世界上某些地区城市化建设中存在诸多不规范现象，加之城市防洪能力、防洪措施等方面的不足，导致了城市洪灾风险严重。城镇化对洪灾的影响首先表现为局部气候变化和城市降雨量的增加。城市降水受城市化的影响，既有热岛效应，也有阻吓效应。城乡结合部热源高于农村地区，也高于郊区。另外，由于各地楼盘较多，这一部分也会阻碍降雨气象系统的流通，从而增加城市的降雨量和持续时间。其次，城市渗透率提高，导致暴雨洪水强度增大。随着城市面积的扩大，城市土地利用发生了很大的变化，如清除了森林杂草、平整了土地，修建了路面集水区和低洼地区的草地，大大增加了防水面积，减少了雨水渗漏和排水不畅。与此同时，城市雨水的积聚加速，引起地表径流负荷峰值增大。再次，地表降水削弱城市防洪能力，部分城市开采过量地下水，导致地面水位下降，洪涝灾害地面物理高度降低，也增加了洪涝灾害对城市的威胁，导致城市防洪能力下降。最后，城市资产集中配置，导致洪水灾害损失增加。不同的城市经济类型和高资产密度导致了城市洪涝灾害损失的增加。由于水灾破坏了交通、供水和供电以及通讯网络等城市生活，城市商业和贸易等间接经济损失的比例也在上升。城市暴雨洪涝强度加大，抗洪能力下降，洪水灾害损失加大。城镇化发展到现代文明阶段，有利于经济发展和国家综合能力建设，同时也为水灾的发生创造了条件。所以，城市防洪是我国防洪工作的重点之一，必须采取综合性的防洪措施，加大投入，加强防洪管理，提高防洪减灾的综合能力，才能适应现代城市发展的要求。

（二）城市洪灾的特点

相对于农业洪水而言，城市洪水是一种更为严重的问题，因为城市洪水具有着特殊灾害性质。一些特殊形式的自然灾害发生在城市洪水中，在这种洪水中并不常见，例如河流洪水。同传统的农业防洪相比，城市防洪灾害的影响范围不断扩大，影响程度也在不断变化。

三、城市洪水预防预警系统的主要设备介绍

鉴于接收和储存数据的需要，城市洪水预报预警系统应装备有水头检测设备和主要的检测设备。下面将介绍这两个设备。测量单位主要负责水文数据的采集、存储和传输，耗电量大，应采用低功率设备。通讯系统可以采用GSM、GPRS、卫星通讯等通讯技术，并能根据实际情况灵活选择。共用系统必须兼容各种通讯技术，支持联机操作或实时操作，与工业摄像机相连，提供直接现场接入。计量仪表是预警系统的核心部分，又分为水位、雨量两种。水平仪主要是用激光水平仪，由于激光水平仪是用激光仪器来监测水位变化的，所以其测量精度高，抗干扰能力强。[2]

四、城市洪水预防预警系统中的关键技术

（一）多源信息融合技术

多源信息的集成主要包括地面信息、遥感信息的集成。地表资料综合主要依据地面水文气象监测资料。将遥感资料与人工觀测相结合，反映当地的水文气象条件，通过图像融合、遥感卫星或雷达气象图像，实现遥感信息的整合。地面资料与遥感资料融合反映水文气象参数及其空间分布，不同于信息源的核算与监测原则。两种方法均可较好地满足水文气象条件。

（二）分布式智能化水文预报技术

在数字高程模型的基础上，提取了大量地貌信息，通过计算最小集水面积阈值和水电站、水文站的位置，来确定最小汇水面积。基于不同的水文气象区域和信息情况。产品流程智能配置模式、流程模式、风险分析模式等。模拟网格、水流和河流径流的运动、河流不同部分的流量资料、洪水深度和时间。[3]

（三）高性能并行计算技术

在高精度网络、集水区、流域、进出口量和海量数据的基础上，进行各种数据化的精确计算，以满足洪水预报预警系统时效性的要求，对系统提出了更高的要求。为此，可采用高性能并行计算技术对这些流程的各个部分进行分离，以提高系统中的计算效率，使其被设计成更高的值而非更小的值。

结语：

我国经常发生严重的洪水灾害。洪涝预警是防洪减灾的重要内容。这几十年来一直如此。水灾预警在我国发展很快，积累了丰富而宝贵的经验。但是由于受时代条件的限制，我国洪水预报的预测精度和可预测性还不能完全满足新时期防洪的需要。因此我国应该借鉴现有的技术条件，在影响与风险的基础上建立新一代洪水预报预警系统。

参考文献：

[1]杨在乾.黄山市中心城区洪水预报预警系统的建设和应用[C].//2001全国城市水利学术研讨会论文集.北京：中国水利学会，2001：87-93.

[2]徐帮树，贾超，王育奎，等.城市防汛预警决策支持系统研究及应用[J].山东大学学报（工学版），2011，41（2）：167-172.

[3]章伟燕.城市洪灾预报预警的GIS可视化模型研究[D].陕西：西安建筑科技大学，2012.