中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系分析

中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系分析摘要：洪澇災(zāi)害一直是困擾中小河流域地區(qū)居民的自然災(zāi)害，一旦洪澇災(zāi)害發(fā)生，會(huì)造成當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的大量損失，制約當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展，對(duì)人們的生產(chǎn)和生活也帶來極為不利影響。中小流域洪水本身具有歷時(shí)較短、難預(yù)防、難控制等特點(diǎn)，因此，加強(qiáng)洪水的預(yù)報(bào)預(yù)警就顯得尤為重要。中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系能夠?yàn)楹樗A(yù)警提供有力的技術(shù)支持，從而減少洪水帶來的災(zāi)害，有利于當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展。本文對(duì)中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系進(jìn)行淺要的分析，希望能為同行提供一點(diǎn)參考。關(guān)鍵詞：中小流域；洪水；預(yù)報(bào)預(yù)警；體系；分析近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。中小流域地區(qū)本身受當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響降水頻繁，加上人為因素對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的破壞，使當(dāng)?shù)貜?qiáng)降雨現(xiàn)象頻頻發(fā)生，為切實(shí)做好中小河流突發(fā)性洪水的預(yù)報(bào)預(yù)警工作，加快建設(shè)中小河流預(yù)報(bào)預(yù)警體系十分必要。本文以此為目的，對(duì)中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系進(jìn)行了分析，旨在利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，加強(qiáng)洪水的預(yù)防，從而最大限度減少自然災(zāi)害所造成的損失，有利于當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展。一、中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警模型研究中小流域防洪概述我國(guó)是洪澇災(zāi)害發(fā)生較為頻繁的國(guó)家，因而加強(qiáng)水利工程建設(shè)、防洪抗災(zāi)一一直是國(guó)家的重中之重［1］。近年來，對(duì)于大江大河治理方面我國(guó)已經(jīng)有了顯著成效，然而，中小流域洪水的治理一直沒有受到足夠的重視，給中小流域防洪帶來十分不利影響。概括來說，中小流域地區(qū)防洪建設(shè)方面主要存在以下幾個(gè)方面的問題：第一，防洪工程設(shè)施建設(shè)不足，防洪能力較差。與大流域洪水不同，中小流域地區(qū)洪水具有一定的突發(fā)性，洪水周期也較短，因而更難預(yù)測(cè)和控制。第二，居民防洪意識(shí)不強(qiáng)，生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)隨意侵占河道行洪空間，使河道行洪能力降低。第三，在中小流域整治方面財(cái)政資金投入不足，治理水平較低。中小流域洪水預(yù)報(bào)模型研究中小流域洪水預(yù)報(bào)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的過程，受當(dāng)?shù)亟涤?、蒸發(fā)量、植被覆蓋率等諸多因素的影響，涉及到較多的參數(shù)，因而在實(shí)際進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)時(shí)，應(yīng)采用科學(xué)的方式方法，以減少數(shù)據(jù)誤差［2］。中小流域洪水本身受重視程度不高，因而很多中小流域缺乏具有代表性的長(zhǎng)系列水文數(shù)據(jù)，針對(duì)上述情況，采用區(qū)域化方法能夠有效進(jìn)行中小流域水文預(yù)報(bào)。區(qū)域化方法主要是指，利用與目標(biāo)流域流域特性相似的參考流域水文資料，進(jìn)行有關(guān)的流域洪水產(chǎn)匯流參數(shù)計(jì)算，并將這些參數(shù)移植到目標(biāo)流域，結(jié)合目標(biāo)流域的降雨等水情監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行洪水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。降雨量作為水文模型的重要輸入值，是洪水預(yù)報(bào)過程中需要掌握的重要信息。通常來說，應(yīng)用算數(shù)平均法、泰森多邊形法及等雨量線法等方法能夠?qū)ζ骄涤炅窟M(jìn)行測(cè)算，從而為洪水預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。中小流域洪水預(yù)警模型研究中小流域預(yù)警模型主要包括預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警淹沒范圍及預(yù)警發(fā)布方式。通過加強(qiáng)對(duì)預(yù)警模型的研究，能夠?qū)χ行×饔蚝樗畔⒂行д莆眨瑥亩皶r(shí)進(jìn)行預(yù)警，保障洪災(zāi)防治工作順利開展進(jìn)行。洪水預(yù)警指標(biāo)主要包括水位、降水量及洪水流量等，通過對(duì)上述指標(biāo)的觀測(cè)，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警指標(biāo)相比較，這樣就能大體判斷出洪水是否將要發(fā)生。臨界雨量值法是洪水預(yù)警中常用的方法，通常來說，降雨量小于臨界值我們就可以判斷不會(huì)產(chǎn)生洪災(zāi)，而降雨量大于臨界值我們就認(rèn)為洪水即將來臨，應(yīng)做好相應(yīng)防范措施。除預(yù)警指標(biāo)外，預(yù)警模型還能包括預(yù)警淹沒范圍和預(yù)警發(fā)布方式。通常來說，可以應(yīng)用水力學(xué)、水文學(xué)等方法對(duì)洪水淹沒范圍進(jìn)行判斷。預(yù)警信息一旦確定，還應(yīng)采取科學(xué)的方式方法進(jìn)行發(fā)布，從而讓當(dāng)?shù)厝罕娨鹱⒁猓l(fā)揮洪水預(yù)警應(yīng)有的作用。預(yù)警內(nèi)容應(yīng)該要力求全面化和具體化，包括洪水預(yù)報(bào)信息、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、水位、降雨量等指標(biāo)。一旦確定洪水即將來臨，應(yīng)通過電視、廣播、電話、網(wǎng)絡(luò)等途徑進(jìn)行發(fā)布，如果遇到緊急情況還可以通過警報(bào)器及信號(hào)彈的方法進(jìn)行預(yù)警。只有預(yù)警系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行，才能使預(yù)警信息能夠順利發(fā)布，有利于洪災(zāi)的防治順利進(jìn)行。二、中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)總目標(biāo)中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)主要是指利用GIS技術(shù)進(jìn)行可視化開發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于具有高分辨率的人口分布圖、遙感影像及村鎮(zhèn)、工廠等各種區(qū)位分布圖，通過獲取降雨等水情相關(guān)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的預(yù)報(bào)預(yù)警，中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警的技術(shù)路線圖如下圖1所示。圖1中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警的技術(shù)路線圖系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)層、顯示層及數(shù)據(jù)層等三個(gè)層次的設(shè)計(jì)。業(yè)務(wù)層主要用于對(duì)雨情信息、降雨過程、水位監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)的查詢。數(shù)據(jù)層主要用于對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理，能夠有效為業(yè)務(wù)層和顯示層進(jìn)行服務(wù)，為其提供數(shù)據(jù)上的支持，因而數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。顯示層主要用于系統(tǒng)展示，并能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交換。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)三個(gè)層次之間相互獨(dú)立，又具有密切的聯(lián)系，因而在系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注重整體與部分的關(guān)系，科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能模塊主要涵蓋數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)報(bào)管理、預(yù)警管理及系統(tǒng)管理等五個(gè)模塊的內(nèi)容。其中，數(shù)據(jù)管理不僅包括對(duì)歷史數(shù)據(jù)的管理，還應(yīng)包括對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)管理。歷史數(shù)據(jù)主要用于確定水文模型參數(shù)，并與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠有效應(yīng)用于洪水預(yù)警和預(yù)報(bào)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要是指對(duì)水位、降雨、流量等有關(guān)因素進(jìn)行綜合性監(jiān)測(cè)，并與臨界值進(jìn)行對(duì)比，從而判斷是否達(dá)到預(yù)警值［3］。洪水預(yù)報(bào)作為系統(tǒng)功能模塊的核心，應(yīng)以前期對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理為基礎(chǔ)。在洪水預(yù)報(bào)過程中，應(yīng)采用科學(xué)的方式方法，例如，降雨徑流相關(guān)法能夠用于對(duì)流量和水位的預(yù)報(bào)，在預(yù)報(bào)過程中，為保障預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的精確性，應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)情況，不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整。洪水預(yù)警模塊涵蓋預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警信息、預(yù)警責(zé)任人等方面的管理，預(yù)警一定要根據(jù)緊急情況不同，采取不同措施。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)包括屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重分析空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置及數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系。從某種意義上講，空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是將抽象數(shù)據(jù)模型具體為數(shù)據(jù)庫(kù)的過程，因而，在空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行有關(guān)需求分析。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)及邏輯設(shè)計(jì)，同時(shí)也應(yīng)做好需求分析和物理設(shè)計(jì)。三、中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取及處理在中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)之前，應(yīng)注重?cái)?shù)據(jù)的獲取及處理。數(shù)據(jù)類型主要包括兩類，一方面是空間數(shù)據(jù)，另一方面為屬性數(shù)據(jù)。其中，空間數(shù)據(jù)主要包括中小型水庫(kù)、降雨站點(diǎn)、水文站點(diǎn)、水閘等監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)通常是指水情雨情數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)所具有的屬性。在獲取之后，還應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通常來說，應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)加以保存。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境小流域預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)主要面向群體為水利工作者，很少有其他用戶進(jìn)行訪問，同時(shí)在洪水預(yù)報(bào)預(yù)警過程中涉及的數(shù)據(jù)較多，因此推薦采用數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)且反應(yīng)速度較快的C/S模式。在系統(tǒng)開發(fā)方面，可采用.NET開發(fā)方式，該開發(fā)方式現(xiàn)階段較為流行，能夠切實(shí)滿足當(dāng)前系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的需要，比較適合Windows系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)能夠有效實(shí)現(xiàn)登錄功能、系統(tǒng)主界面功能、圖形功能、數(shù)據(jù)管理功能、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、洪水預(yù)報(bào)預(yù)警功能等多項(xiàng)功能。通過中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)錄入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分享。此外，借助該系統(tǒng)應(yīng)能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的放大縮小，對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)的渲染。鑒于系統(tǒng)具有的強(qiáng)大功能，在系統(tǒng)維護(hù)管理方面應(yīng)注意設(shè)置權(quán)限，非管理人員不得進(jìn)行操作。結(jié)語：本文主要分析中小流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警體系，并提出了自己的看法。中小流域地區(qū)洪水發(fā)生的周期短，難以預(yù)測(cè)，因此加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)研究至關(guān)重要。只有將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，才能提高洪水預(yù)報(bào)預(yù)警工作水平，減少洪水災(zāi)害損失，有利于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)