山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺建設(shè)

1、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺建設(shè)摘要：近年來，我國開展了大規(guī)模山洪災(zāi)害防治項目建設(shè)，初步建立了自動監(jiān) 測預(yù)警系統(tǒng)與群測群防互補的監(jiān)測預(yù)警體系，有效增強了基層山洪災(zāi)害防御能力。 中國水利水電科學(xué)研究院在項目實施中，采用大數(shù)據(jù)和云計算理念，基于分布式 水文模擬技術(shù)建設(shè)了國家山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺，有助于實現(xiàn)山洪災(zāi)害監(jiān)測 預(yù)警向精細(xì)化預(yù)報預(yù)警的轉(zhuǎn)變，對我國山洪災(zāi)害防御工作具有重要意義。關(guān)鍵詞：山洪災(zāi)害；災(zāi)害監(jiān)測；災(zāi)害預(yù)警；預(yù)報預(yù)警平臺引言：該平臺自2015年起提供全國山洪災(zāi)害氣象預(yù)警信息服務(wù)，2018年汛 期實現(xiàn)業(yè)務(wù)化試運行，用于國家、省級應(yīng)急響應(yīng)信息服務(wù)，并開展了全行業(yè)洪澇 減災(zāi)預(yù)警應(yīng)用。以大規(guī)模精

2、細(xì)化體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，今后應(yīng)繼續(xù)提升平臺的預(yù)報預(yù) 警能力，提高新時代山洪災(zāi)害防御水平，達(dá)到與美國正在研發(fā)的國家水模型相當(dāng) 的技術(shù)水平，實現(xiàn)全國53萬個小流域、368萬條溝道河流的時空連續(xù)預(yù)報預(yù)警， 為管理部門、社會公眾等提供水文信息服務(wù)。1我國山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺的特點分析該平臺自2015年起提供全國山洪災(zāi)害氣象預(yù)警信息服務(wù)，2018年汛期實現(xiàn) 業(yè)務(wù)化試運行，用于國家、省級應(yīng)急響應(yīng)信息服務(wù)，并開展了全行業(yè)洪澇減災(zāi)預(yù) 警應(yīng)用。以大規(guī)模精細(xì)化體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，今后應(yīng)繼續(xù)提升平臺的預(yù)報預(yù)警能力， 提高新時代山洪災(zāi)害防御水平，達(dá)到與美國正在研發(fā)的國家水模型相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水 平，實現(xiàn)全國53萬個小流域、36

3、8萬條溝道河流的時空連續(xù)預(yù)報預(yù)警，為管理部 門、社會公眾等提供水文信息服務(wù)。（1）實現(xiàn)了缺資料地區(qū)洪水預(yù)報預(yù)警，填補了國內(nèi)空白，推動了中國水文學(xué) 科的發(fā)展。（2）降雨時空分布特征檢測。認(rèn)識了全國區(qū)域氣候特征和設(shè)計暴雨 時空分布規(guī)律，揭示了局地短歷時、強降雨的致災(zāi)暴雨特點，融合多源異構(gòu)降雨 數(shù)據(jù)，為構(gòu)建天氣發(fā)生器中降雨模擬模型提供降雨特征信息。（3）小流域下墊 面異質(zhì)性量化?；诖笠?guī)模高精度地形地貌信息，系統(tǒng)分析了小流域水文幾何特 征和霍頓地貌特征，提出不均勻系數(shù)、加權(quán)坡度等反映小流域內(nèi)部異質(zhì)性的參數(shù) 集。（4）產(chǎn)流機制時空動態(tài)變化識別。開發(fā)了全國小流域土壤質(zhì)地類型數(shù)據(jù)集， 歸納7項土壤水力特征

4、參數(shù)取值，基于土力學(xué)滲流理論識別12種標(biāo)準(zhǔn)土壤6h暴 雨最大下滲深度，進而研發(fā)了具有普適性的基于地貌水文響應(yīng)單元的時空變源混 合產(chǎn)流方法1。（ 5）大范圍精細(xì)化非線性匯流技術(shù)?；诟呔鹊匦蔚孛矓?shù)據(jù)， 充分考慮流域內(nèi)空間分布異質(zhì)性，提出基于數(shù)字高程模型（DEM）網(wǎng)格、考慮雨 強影響匯流非線性的分布式單位線法，形成53萬個小流域不同雨強和時段的分 布式單位線組，全國330個水文站1萬多場實測資料檢驗結(jié)果表明洪峰流量精度 提高20%以上。（6）風(fēng)險快速精準(zhǔn)識別。開發(fā)多源數(shù)據(jù)綜合與空間歸一化分析 方法，實現(xiàn)山洪風(fēng)險精準(zhǔn)識別和暴雨山洪異常事件快速空間發(fā)現(xiàn)，支撐全國多層 級山洪災(zāi)害防御信息服務(wù)2。（7）

5、大規(guī)模精細(xì)化高性能并行計算。開發(fā)高效并 行加速算法，解決精細(xì)化洪水實時預(yù)報預(yù)警時效性需求，1min內(nèi)可完成1500個 分布式水文模型實時連續(xù)模擬。2山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺建設(shè)實例分析2.1案例分析我?guī)?011年度104團山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項目，批復(fù)總投資780萬 元，全部為國家撥款。團級投資545萬元，師級投資235萬元。主要建設(shè)內(nèi)容： 公網(wǎng)自動雨量監(jiān)測站13個，簡易雨量監(jiān)測站15個，公網(wǎng)自動水位監(jiān)測站6個， 團級監(jiān)測預(yù)警平臺1個，師級異地視頻會商系統(tǒng)1個;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2套，地理 信息系統(tǒng)2套，師級山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息管理軟件及系統(tǒng)集成1套，團場山洪 災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)軟件及系統(tǒng)集成

6、1套。項目已竣工驗收，目前使用正常。2014年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項目分為二個標(biāo)段，第一標(biāo)段為2014 年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施補充完善項目（監(jiān)測系統(tǒng)補充完善H標(biāo)段）， 第二標(biāo)段為2014年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施補充完善項目IV標(biāo)段。批復(fù) 總投資77.62萬元，全部為國家撥款。團級投資51.16萬元，師級投資26.46萬元。 主要建設(shè)內(nèi)容：1個師級平臺，1個監(jiān)測圖像站，4個監(jiān)測視頻站。1個團場移動 巡查設(shè)備、系統(tǒng)軟件部署、團級預(yù)案、中心連隊預(yù)案編制；開展培訓(xùn)和演練，發(fā) 放宣傳手冊，明白卡、警示牌、宣傳欄。工程已完成分部驗收，因部分軟件系統(tǒng) 需要兵統(tǒng)一招標(biāo)，軟件系統(tǒng)沒有安裝和

7、調(diào)試，所以沒有竣工驗收。2015年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項目分為二個標(biāo)段，第一標(biāo)段2015 年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施補充完善項目（監(jiān)測系統(tǒng)補充完善H標(biāo)段）， 第二標(biāo)段2015年度山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施補充完善項目V標(biāo)段。批復(fù)項 目總投資110.87萬元，全部為國家撥款。其中師級投資110.87萬元。批復(fù)建設(shè) 的主要內(nèi)容為：7個監(jiān)測視頻站，團級培訓(xùn)和演練。工程已完成自驗，因部分軟 件系統(tǒng)需要兵統(tǒng)一招標(biāo)，軟件系統(tǒng)沒有安裝和調(diào)試，所以沒有竣工驗收。2016年度山洪災(zāi)害項目實施的項目師本級1個，團場單位1個，共建設(shè)2個 圖像監(jiān)測站、1個視頻監(jiān)測站，組成雨水情測站網(wǎng)；補充完善預(yù)警系統(tǒng)、團

8、級山 洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息管理及共享系統(tǒng)、群測群防體系和 綜合保障體系建設(shè)等。工程已完成分部驗收，因部分軟件系統(tǒng)需要兵統(tǒng)一招標(biāo)， 軟件系統(tǒng)沒有安裝和調(diào)試，所以沒有竣工驗收。2.2存在的問題一是運行維護管理難度較大，山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)雨量站、水位站、無線廣播 站等設(shè)備均露天外置，且大部分位置偏遠(yuǎn)，日常運行維護的工作量較大。二是縣 級監(jiān)測預(yù)警平臺和系統(tǒng)的維護也需要足夠?qū)I(yè)技術(shù)支撐和后期保證。沒有專業(yè)的 維護人員，針對具體設(shè)備，具體問題不能及時解決問題。三是資金缺口大，后期 維護沒有資金保障，尤其是后期設(shè)備需要更換的時候不能及時更換3。四是建議 兵團水利局統(tǒng)一對運行使用、維修維護等

9、統(tǒng)一做具體要求。切實保障每年的維修 維護費用，或由兵團水利局統(tǒng)一維修維護升級等。2.3加強山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺建設(shè)（1）提出全國山洪預(yù)報預(yù)警模型基本框架?；谌珖×饔蚧A(chǔ)數(shù)據(jù)集，綜 合考慮地形地貌、氣候及水文地質(zhì)區(qū)域特征，參考省界和自然地理區(qū)劃，將全國 劃分為132個預(yù)報預(yù)警集群和5245個模型（平均面積1643km2），涉及53萬個 小流域（平均面積16km2）和368萬條溝道河流，覆蓋國土面積862萬km2，為 不同自然地理格局下參數(shù)區(qū)域化提供依據(jù)，實現(xiàn)缺資料地區(qū)洪水預(yù)報預(yù)警。（2） 研發(fā)中國山洪分布式流域水文模型CNFF（ChinaFlashFlood-HydrologicalMo

10、del）。 建立全國全尺度流域水系拓?fù)潢P(guān)系和編碼體系，采用流域、河段、節(jié)點、分水、 水源、洼地、水庫7類水文要素構(gòu)筑數(shù)字化流域，構(gòu)建流域CNFF模型，耦合面 雨量、蒸散發(fā)、產(chǎn)流、匯流、河道演進、水庫調(diào)蓄等6類水文過程。（3）開發(fā) 模塊化、多時空尺度松散耦合的洪水模擬框架，構(gòu)建覆蓋流域水文循環(huán)全過程的 水文算法庫，形成全國小流域區(qū)域化參數(shù)庫4。（4）基于多過程自動鏈接模擬 技術(shù)，綜合利用全國小流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集、調(diào)查評價成果庫、水文氣象數(shù)據(jù)庫等天 空地多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同時間(分鐘、小時和日)、空間(全國、集群、模型和 小流域)尺度水循環(huán)多過程連續(xù)、場次和情景模擬及集合預(yù)報，預(yù)見期為6h30d。結(jié)束語：總之，做好山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警平臺的建設(shè)，有助于科學(xué)與預(yù)測山洪災(zāi)害。 這對人們的生產(chǎn)生活，甚至是生命財產(chǎn)安全都有重要意義。因此，需要進一步加 強這方面的研究。參考文獻(xiàn)：張平倉,丁文峰,王協(xié)康.山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)與集成示范研究構(gòu)想和成果展望J.工程科學(xué)與技術(shù),2018,50(05):1-11.邊玉國，李彩娟,李積軍.山