山洪地质灾害

因地制宜的山洪预警及防御技术

来源:中国水利报 第七版  2018-11-15

山洪灾害监测预警方面,西方发达国家起步较早。美国从20世纪70年代开始研究建立山洪灾害预警指导系统(FFGS),目前基本实现了山洪灾害的实时监测预警,并在研制基于分布式水文模型的山洪预报系统;欧洲部分国家建立了基于洪水预报的山洪灾害预报预警系统。我国山洪灾害防治起步较晚,2010—2016年才初步建成了山洪灾害防御体系,全面开展了全国山洪灾害调查评价,在山洪灾害分布规律与风险区划、小流域暴雨洪水规律、山洪灾害预警指标、山洪灾害预报模型、监测预警体系和群测群防体系等方面取得了长足的进步,但研究和应用总体起步较晚,存在预警不够及时准确的问题。

我国近年山洪灾害防治项目建设分为三期实施,结合我国国情实际和建设思路的调整,技术不断更新,能力逐步增强。

山洪灾害预警指标确定方法

山洪预警指标一般包括雨量预警指标和水位预警指标。水位预警指标一般应用于流域面积较大的中小流域河道洪水预警,考虑到山丘区河道小流域汇流时间较短、预见期短的特点,以及自动水位监测站点较少等原因,水位预警指标不适用于我国汇流时间较小的山丘区小流域。在总结分析国内外已有山洪灾害预警指标确定方法及预警指标体系基础上,给出了我国现有的预警指标确定方法及预警指标。结合未来新技术和我国山洪灾害防治特点及监测预警新需求,提出了适用于不同级别的山洪灾害预警指标体系及其确定方法,为“十三五”山洪灾害防治体系建设提供理论指导。

根据我国山洪灾害防治的工作经验和存在问题, 结合目前国内外技术发展,提出了我国下一阶段(2017—2020年)山洪灾害防治工作预警指标方法和构想:以自动监测系统、监测预警平台和水文模型为基础的实时动态预警指标分析方法;适合简易雨量站,考虑累积降雨量、前期影响雨量、雨强等因素的复合预警指标分析方法;及应用于气象预警的预警理论方法,进而建立平台预警、现地预警及气象预警三种模式。以提高我国山洪灾害监测预警信息发布的精准度,实现预警指标的科学化。

山洪灾害防御思路及理论体系

山洪灾害防治的整体技术路线是“立足于以防为主,防治结合,以非工程措施为主,非工程措施与工程措施相结合,形成综合防治体系”。同时坚持“突出重点,兼顾一般”的原则,按照轻重缓急,积极稳妥地推进。在山洪灾害重点防治区全面建成非工程措施与工程措施相结合的综合防灾减灾体系。在一般防治区,初步建立以非工程措施为主的防灾减灾体系。

经过多年摸索,项目在非工程措施方面逐步形成了“一个总目标,两个监测预警体系,三个支撑体系”的基本技术思路,即以有效减少人员伤亡为总目标;以数据支撑体系、预警指标体系和技术标准体系为手段;以监测预警平台与预报预警模型为核心的自动监测预警体系,以县乡村组户五级责任制体系为核心、预案为基础、简易监测预警设备为辅助手段、通过宣传培训演练,以提高群众主动防灾避险意识和避灾常识为目的群测群防体系。自动监测预警体系和群测群防体系互相结合、互为补充。

自动监测预警系统以气象预报为前导,以自动监测系统为基础,以监测预警平台与预报预警模型为核心,实现雨水情自动监测与预警决策。构建了山洪灾害防御信息采集传输、存储分析、共享应用全信息链的技术标准体系,建设了自动雨量站、水位站、视频(图像)站等为核心的山洪灾害自动监测预警设施设备,收集和监测水文特征及雨量时空分布数据,掌握实时降雨和水位变化,为决策指挥提供数据支撑;制定了适用于山洪灾害预警方法和多种预警方式相结合的山洪灾害预警发布流程;运用组网VPN技术构建覆盖中央、省、市(州)、县、乡(镇)的多级网络传输平台,为各级政府和防汛指挥部的信息传输、信息交换、灾情会商、山洪警报传输提供信息传输平台;运用地理信息系统技术和模型分析技术建立山洪灾害监测预警平台,具备汛情、灾情信息的监测、数据接收、处理,提供汛情查询、统计、分析、预报、预警功能。将决策指挥平台分析、研判后发出的预警信息,发送到相关责任人的支持系统。

国家山洪灾害预警平台

为做好全国山洪灾害调查评价成果数据的管理应用、协助原国家防办进行各地山洪灾害监测预警监视管理和灾害应急响应决策支持服务、做好国家层面的监测预警信息社会化服务等工作,建设了国家山洪灾害监测预警平台,包括以高性能计算集群为核心的大数据支撑运行环境、以全国调查评价海量数据为核心的山洪灾害防御时空大数据和“一张图”、以山洪灾害监测及洪水实时模拟为核心的全国山洪灾害监测预警预报及信息服务系统。平台以7级行政区划和13级流域水系两条主线进行数据组织,实现了全国山洪灾害防御海量时空大数据的管理、多源异构复杂数据的高效组织和信息服务,近年来多次为原国家防总的山洪灾害应急响应和辅助决策中提供快速的信息支撑服务。

全国山洪灾害监测预警平台集成了全国基础地理信息数据集、全国下垫面条件基础数据集、全国小流域基础属性数据集与全国山洪灾害调查评价成果数据库等静态数据,实时接收了水文气象、山洪预警、遥感影像数据及全国山洪模拟与信息发布等动态数据,涉及全国53万个小流域、157万个自然村的山洪灾害防御相关数据、全国高分辨率遥感影像数据、全国近10万个站点实时雨水情数据等。将为原国家防总及各级防汛机构,以及铁路、石油、电力等部门提供山丘区洪水风险及预警信息服务。

平台综合应用了大数据、云计算和移动互联网理念,基于面向服务及信息共享体系架构,采用流域和水系两条主线对山洪灾害防御大数据进行有序组织和快速定位,以暴雨事件和预警事件两个抓手全方位展示事件关联的多维数据,以国家、省、县、村四个典型层级快速定位山洪灾害发生位置,提取决策支持的复合信息。系统已于2015年起陆续实现了业务化运行,为原国家防总掌握全国山洪灾害防御态势和灾害应急处置综合决策提供快捷、可靠、全面和精细的信息服务。

山洪灾害防治项目解决了山洪灾害防御“从无到有”的问题,填补了该领域的空白,适应了我国山洪灾害防治的迫切需求,在一定程度上缓解了山洪灾害防御水平低、防灾任务重与经济社会发展不相适应的矛盾。我国山洪灾害防治项目的投入和防治水平随着经济发展水平的提高而不断提高。山洪灾害防治工作的“探索”、“起步”、“建设”和“发展”四个时期应与经济发展的低收入、中等偏下、中等偏上和全面小康四个发展阶段相适应。由此可见,山洪灾害防治项目的总体建设思路和技术路线立足于我国山洪灾害特点、防治现状和现阶段国情,与国家防灾减灾的宏观方向和要求是一致的。整体技术路线既符合我国山洪灾害的特点和规律,科学合理,也符合我国现阶段减灾的需求和发展目标。中国山洪灾害防治思路和技术路线在中国山洪灾害防治中取得了较好效果,形成了符合中国国情的具有中国特色的山洪灾害防御理论体系。


责编:张亚