山洪灾害监测预报预警平台建设

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、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）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）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Ⅱ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Ⅱ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-HydrologicalModel）。

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6h~30d。

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：
[1]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.
[2]边玉国,李彩娟,李积军.山洪灾害监测预警系统设计研究[J].矿山测
量,2018,46(04):25-28.
[3]敬双怡,王泽君,李卫平,莘明亮,任波,黄立志.基于流域模型法的山洪灾害监测预警系统[J].排灌机械工程学报,2018,36(01):35-41.
[4]马建明,刘昌东,程先云,吴剑.山洪灾害监测预警系统标准化综述[J].中国防汛
抗旱,2014,24(06):9-11.。