七星关区城市内涝监测预警服务系统研究＊

吴 姗，姚 浪，聂 祥，帅 龙，王 凯

（1.毕节市七星关区气象局，贵州 毕节 551700；2.毕节市气象局，贵州 毕节 551700）

强降水或连续性降水是引发城市内涝的直接气象因素[1]。近年来，随着毕节市七星关区城市化进程的加快，城市规模迅速扩张，城市内很容易出现有强降水而引发的内涝，严重影响市民生活，危害人民的生命财产安全。因此，建立七星关区城市内涝预警指标，及时发布内涝积水预警信息尤为重要。为满足业务发展建设和服务需求，提升业务现代化发展，七星关区气象局在现有短临业务系统的基础上，建设针对不同降雨等级的城市暴雨内涝预报预警业务系统。

1 系统概述

毕节市七星关区城市内涝监测预警服务系统旨在通过对内涝历史灾情和历史降水的分析，确定不同时间尺度下降水致涝的临界雨量阈值指标体系。通过对雷达实况、降水实况预报实时叠加显示，对主城区易积易涝点实时监控，当实况雨量或预报雨量达到阈值后，对每个易积易涝点实时提醒内涝风险等级，并基于GIS 地图叠加显示，自动加工制作城市内涝监测预警服务材料。并将主城区易积易涝点内涝风险监测预警服务材料及时发给城市管理、政府应急管理及各涉灾部门人员，同时支持现场积涝的水深、灾情照片上传，为城市运行管理与防灾减灾、应急处置提供决策建议和参考。

2 城市内涝监测预警服务系统内容

2.1 城市内涝预警指标体系

通过与综合行政执法局对接，收集七星关区内涝点、内涝历史灾情资料，运用毕节市七星关区近10 年历史雷达降水估测（QPE），主要是包括1h、3h降水累积以及七星关区依据《毕节市中心城区雨水涝综合规划》共有6 个排水（雨水）分区资料、主城区范围30m 网格距的DEM 资料。通过模型模拟法，利用城市内涝水动力模型，生成输入降雨量序列，生成雨量序列，输入模型进行模拟计算，得到每个易积易涝点的不同时次、不同降雨强度下的积水深度序列。选取数据分析集中80%的数据，建立降雨量（面雨量）与积水深度的最小二乘法二元线性回归方程，利用数据分析集中剩余20%的数据进行检验，根据检验结果对拟合系数进行优化调整，最终确定降雨量（面雨量）与积水深度之间的定量关系。结合实际需要，建立1h、2h、3h、6h、12h 和24h 等6 大类下4 小类（Ⅰ级到Ⅳ级风险）的6×4 临界致涝雨量阈值指标体系矩阵。

2.2 城市内涝监测预警服务系统

城市内涝监测预警服务系统采用B/S 架构搭建，为了保证安全性、兼容性和可移植性，开发语言选择Java8，前端采用JavaScript 原生技术无插件开发，数据库采用mysql 数据库，webgis 采用leaflet。

系统主要包括内涝风险监测、内涝风险预警、预警自动提醒、服务材料制作等功能模块，如图1所示。

2.2.1 内涝风险监测

图1 毕节市七星关区城市内涝监测预警服务系统模块

七星关主城区电子地图上叠加显示各类气象雨量站、内涝点位置，实现雨量实况数据、雷达降水估测（QPE）数据、雷达实况数据、贵州省智能网格降水预报产品的叠加显示，构建清晰直观的监测体系。

2.2.2 内涝风险预警

基于贵州省智能网格降水预报产品，根据各内涝点临界致涝雨量阈值指标体系，计算内涝点所在排水（雨水）分区的实况面雨量，分析计算各内涝点的内涝风险等级，并对内涝风险等级、雨量实况进行分析统计，以表格、统计图表、文字等多种方式汇总显示。

2.2.3 预警自动提醒

根据实况雨量和预报雨量，后台不间断对各易积易涝点按照预警指标体系进行自动计算，当监测到实况雨量或预报雨量超阈值时，进行提醒报警，并提示报警原因，显示预警提醒结果列表。内涝风险监测逐小时更新，内涝风险预警未来3h 逐小时更新、未来24h 逐3h 更新。

2.2.4 服务材料制作

对降水过程中各监测站雨量实况进行分析汇总，提取降水预报结果对未来降水趋势进行分析汇总，对内涝风险监测和内涝风险预报结果进行分析汇总，经过业务人员对内涝风险预警等级修订后，最终形成针对城市内涝监测预报服务的决策材料，包括降水实况、降水预报、内涝风险监测、内涝风险预警、决策建议等内容。

2.3 城市内涝预警信息发布系统

城市内涝预警信息发布系统基于微信小程序，登录微信小程序后可实时接收所关注内涝点的风险监测和预警结果，自动接收并显示“城市内涝监测预警服务系统”生成的服务材料，及时发给城市管理、政府应急管理及各涉灾部门人员。同时支持现场积涝的水深、灾情照片上传，为城市内涝现场应急处置提供决策参考。

2.4 城市内涝监测预警服务系统其他功能

2.4.1 灾情统计

利用通过综合行政执法局获取的七星关区主城区17 个易积易涝点的内涝历史资料，按时间、等级查询、显示内涝灾情的排名及统计分析。同时依托后台对接的七星关区内涝微信小程序，将用户通过小程序上传的受灾人口、经济损失、淹没面积水深等灾情详细信息处理分析归档。

2.4.2 系统管理

系统管理包括了系统用户管理、服务用户管理，同时由于内涝点及其周遭环境都是在不停变化的，也设置了内涝点管理、重点单位管理、主要道路管理、排水分区管理和阈值管理等模块。

3 结论

七星关区城市内涝监测预警服务系统通过七星关区主城区17 个内涝点降水致涝的临界雨量阈值指标体系建立，设定内涝预警指标，对主城区易积易涝点实时监控，结合智能网格降水预报产品，当监测到实况雨量或预报雨量超阈值时，根据预警指标制作服务产品并通过预警信息发布系统进行服务。系统的建立进一步提高了气象部门监测预警服务的能力，加强城市内涝监测预报预警，提升城市内涝风险防治能力。