山洪灾害监测预报预警平台建设

1、山洪灾害监测预报预警平台建设摘要：近年来，我国开展了大规模山洪灾害防治项目建设，初步建立了自动监 测预警系统与群测群防互补的监测预警体系，有效增强了基层山洪灾害防御能力。 中国水利水电科学研究院在项目实施中，采用大数据和云计算理念，基于分布式 水文模拟技术建设了国家山洪灾害监测预报预警平台，有助于实现山洪灾害监测 预警向精细化预报预警的转变，对我国山洪灾害防御工作具有重要意义。关键词：山洪灾害；灾害监测；灾害预警；预报预警平台引言：该平台自2015年起提供全国山洪灾害气象预警信息服务，2018年汛 期实现业务化试运行，用于国家、省级应急响应信息服务，并开展了全行业洪涝 减灾预警应用。以大规模精

2、细化体系架构为基础，今后应继续提升平台的预报预 警能力，提高新时代山洪灾害防御水平，达到与美国正在研发的国家水模型相当 的技术水平，实现全国53万个小流域、368万条沟道河流的时空连续预报预警， 为管理部门、社会公众等提供水文信息服务。1我国山洪灾害监测预报预警平台的特点分析该平台自2015年起提供全国山洪灾害气象预警信息服务，2018年汛期实现 业务化试运行，用于国家、省级应急响应信息服务，并开展了全行业洪涝减灾预 警应用。以大规模精细化体系架构为基础，今后应继续提升平台的预报预警能力， 提高新时代山洪灾害防御水平，达到与美国正在研发的国家水模型相当的技术水 平，实现全国53万个小流域、36

3、8万条沟道河流的时空连续预报预警，为管理部 门、社会公众等提供水文信息服务。（1）实现了缺资料地区洪水预报预警，填补了国内空白，推动了中国水文学 科的发展。（2）降雨时空分布特征检测。认识了全国区域气候特征和设计暴雨 时空分布规律，揭示了局地短历时、强降雨的致灾暴雨特点，融合多源异构降雨 数据，为构建天气发生器中降雨模拟模型提供降雨特征信息。（3）小流域下垫 面异质性量化。基于大规模高精度地形地貌信息，系统分析了小流域水文几何特 征和霍顿地貌特征，提出不均匀系数、加权坡度等反映小流域内部异质性的参数 集。（4）产流机制时空动态变化识别。开发了全国小流域土壤质地类型数据集， 归纳7项土壤水力特征

4、参数取值，基于土力学渗流理论识别12种标准土壤6h暴 雨最大下渗深度，进而研发了具有普适性的基于地貌水文响应单元的时空变源混 合产流方法1。（ 5）大范围精细化非线性汇流技术。基于高精度地形地貌数据， 充分考虑流域内空间分布异质性，提出基于数字高程模型（DEM）网格、考虑雨 强影响汇流非线性的分布式单位线法，形成53万个小流域不同雨强和时段的分 布式单位线组，全国330个水文站1万多场实测资料检验结果表明洪峰流量精度 提高20%以上。（6）风险快速精准识别。开发多源数据综合与空间归一化分析 方法，实现山洪风险精准识别和暴雨山洪异常事件快速空间发现，支撑全国多层 级山洪灾害防御信息服务2。（7）

5、大规模精细化高性能并行计算。开发高效并 行加速算法，解决精细化洪水实时预报预警时效性需求，1min内可完成1500个 分布式水文模型实时连续模拟。2山洪灾害监测预报预警平台建设实例分析2.1案例分析我师2011年度104团山洪灾害防治县级非工程措施项目，批复总投资780万 元，全部为国家拨款。团级投资545万元，师级投资235万元。主要建设内容： 公网自动雨量监测站13个，简易雨量监测站15个，公网自动水位监测站6个， 团级监测预警平台1个，师级异地视频会商系统1个;数据库管理系统2套，地理 信息系统2套，师级山洪灾害监测预警信息管理软件及系统集成1套，团场山洪 灾害监测预警系统软件及系统集成

6、1套。项目已竣工验收，目前使用正常。2014年度山洪灾害防治县级非工程措施项目分为二个标段，第一标段为2014 年度山洪灾害防治县级非工程措施补充完善项目（监测系统补充完善H标段）， 第二标段为2014年度山洪灾害防治县级非工程措施补充完善项目IV标段。批复 总投资77.62万元，全部为国家拨款。团级投资51.16万元，师级投资26.46万元。 主要建设内容：1个师级平台，1个监测图像站，4个监测视频站。1个团场移动 巡查设备、系统软件部署、团级预案、中心连队预案编制；开展培训和演练，发 放宣传手册，明白卡、警示牌、宣传栏。工程已完成分部验收，因部分软件系统 需要兵统一招标，软件系统没有安装和

7、调试，所以没有竣工验收。2015年度山洪灾害防治县级非工程措施项目分为二个标段，第一标段2015 年度山洪灾害防治县级非工程措施补充完善项目（监测系统补充完善H标段）， 第二标段2015年度山洪灾害防治县级非工程措施补充完善项目V标段。批复项 目总投资110.87万元，全部为国家拨款。其中师级投资110.87万元。批复建设 的主要内容为：7个监测视频站，团级培训和演练。工程已完成自验，因部分软 件系统需要兵统一招标，软件系统没有安装和调试，所以没有竣工验收。2016年度山洪灾害项目实施的项目师本级1个，团场单位1个，共建设2个 图像监测站、1个视频监测站，组成雨水情测站网；补充完善预警系统、团

8、级山 洪灾害监测预警平台、山洪灾害监测预警信息管理及共享系统、群测群防体系和 综合保障体系建设等。工程已完成分部验收，因部分软件系统需要兵统一招标， 软件系统没有安装和调试，所以没有竣工验收。2.2存在的问题一是运行维护管理难度较大，山洪灾害预警系统雨量站、水位站、无线广播 站等设备均露天外置，且大部分位置偏远，日常运行维护的工作量较大。二是县 级监测预警平台和系统的维护也需要足够专业技术支撑和后期保证。没有专业的 维护人员，针对具体设备，具体问题不能及时解决问题。三是资金缺口大，后期 维护没有资金保障，尤其是后期设备需要更换的时候不能及时更换3。四是建议 兵团水利局统一对运行使用、维修维护等

9、统一做具体要求。切实保障每年的维修 维护费用，或由兵团水利局统一维修维护升级等。2.3加强山洪灾害监测预报预警平台建设（1）提出全国山洪预报预警模型基本框架。基于全国小流域基础数据集，综 合考虑地形地貌、气候及水文地质区域特征，参考省界和自然地理区划，将全国 划分为132个预报预警集群和5245个模型（平均面积1643km2），涉及53万个 小流域（平均面积16km2）和368万条沟道河流，覆盖国土面积862万km2，为 不同自然地理格局下参数区域化提供依据，实现缺资料地区洪水预报预警。（2） 研发中国山洪分布式流域水文模型CNFF（ChinaFlashFlood-HydrologicalMo

10、del）。 建立全国全尺度流域水系拓扑关系和编码体系，采用流域、河段、节点、分水、 水源、洼地、水库7类水文要素构筑数字化流域，构建流域CNFF模型，耦合面 雨量、蒸散发、产流、汇流、河道演进、水库调蓄等6类水文过程。（3）开发 模块化、多时空尺度松散耦合的洪水模拟框架，构建覆盖流域水文循环全过程的 水文算法库，形成全国小流域区域化参数库4。（4）基于多过程自动链接模拟 技术，综合利用全国小流域基础数据集、调查评价成果库、水文气象数据库等天 空地多源数据，实现不同时间(分钟、小时和日)、空间(全国、集群、模型和 小流域)尺度水循环多过程连续、场次和情景模拟及集合预报，预见期为6h30d。结束语：总之，做好山洪灾害监测预报预警平台的建设，有助于科学与预测山洪灾害。 这对人们的生产生活，甚至是生命财产安全都有重要意义。因此，需要进一步加 强这方面的研究。参考文献：张平仓,丁文峰,王协康.山洪灾害监测预警关键技术与集成示范研究构想和成果展望J.工程科学与技术,2018,50(05):1-11.边玉国，李彩娟,李积军.山