保定山區(qū)暴雨災(zāi)害防御與防汛預(yù)警預(yù)判平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

□王 嵐 吳尚明

近年來(lái)，保定相繼發(fā)生2012年的“7·21”、2016 年的“7·19”“7·24”等暴雨災(zāi)害事件，都是山區(qū)暴雨洪水引發(fā)，嚴(yán)重威脅著人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，利用氣象、水利共享信息資源構(gòu)建山區(qū)暴雨災(zāi)害防御和防汛預(yù)判預(yù)警平臺(tái)服務(wù)一線(xiàn)防汛工作者是必要和迫切的。

1.項(xiàng)目概況

根據(jù)世界氣象組織公布的信息，氣象災(zāi)害占自然災(zāi)害總量的70%左右，近年來(lái)，在全球氣候持續(xù)變暖的大背景下，各類(lèi)極端天氣事件頻發(fā)、多發(fā)、突發(fā)。夏季，隨著西太平洋副熱帶高壓脊北跳，夏季風(fēng)的影響，暴雨天氣增多，主要呈現(xiàn)為時(shí)空分布不均、降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)，受一些局地小地形影響的氣候，如山脈的迎風(fēng)坡、喇叭口等地形也有利于暴雨的發(fā)展，暴雨的出現(xiàn)極易引發(fā)洪水、山體滑坡、泥石流、崩塌等次生衍生災(zāi)害。雖然繼1998年三江大水之后，國(guó)家加大了水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，保定市相繼完成了大型水庫(kù)除險(xiǎn)加固、主要行洪河道堤防等級(jí)提升、中小水庫(kù)維修加固及中小河流治理等項(xiàng)目，提高了防洪工程抗風(fēng)險(xiǎn)能力，但由于境內(nèi)地勢(shì)西高東低，東西間距不足200km，高程差卻達(dá)2000余m，山區(qū)到平原的高差很大，距離很短、坡度很陡，山區(qū)洪水來(lái)勢(shì)猛、峰值高、歷時(shí)短，難以防范，山洪地質(zhì)災(zāi)害等事件時(shí)有發(fā)生，威脅河道及沿線(xiàn)兩岸群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。汛期，山區(qū)暴雨災(zāi)害防御及防汛預(yù)警預(yù)判是保定氣象水利部門(mén)防災(zāi)防洪工作的重中之重，也是本平臺(tái)立項(xiàng)之目的。在做好對(duì)山區(qū)暴雨點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，要提高對(duì)重點(diǎn)河道斷面監(jiān)測(cè)，比如大清河北支的紫荊關(guān)、都衙、張坊、落寶灘等水文站及南支王快水庫(kù)、西大洋水庫(kù)等上游水文站點(diǎn)情況，并密切關(guān)注山區(qū)小型水庫(kù)及重點(diǎn)山洪溝周邊雨量點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析研判風(fēng)險(xiǎn)形勢(shì)，提前做好預(yù)警預(yù)判，最大限度保護(hù)人員人身和財(cái)產(chǎn)安全，減少下游損失，真正達(dá)到氣象水利部門(mén)工作機(jī)制聯(lián)動(dòng)合作，為地方政府和防汛部門(mén)在氣象防災(zāi)減災(zāi)、洪水調(diào)度、防汛預(yù)警等方面起到參謀助手作用。

2.結(jié)構(gòu)搭建

《保定山區(qū)暴雨災(zāi)害防御及防汛預(yù)警預(yù)判平臺(tái)》圍繞保定山區(qū)淶源、淶水、易縣、曲陽(yáng)、阜平、滿(mǎn)城、唐縣、順平、徐水區(qū)（縣）為服務(wù)核心，以暴雨災(zāi)害監(jiān)測(cè)防御為出發(fā)點(diǎn)，在開(kāi)展防汛預(yù)判預(yù)警研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、WebGIS、數(shù)據(jù)匯交等技術(shù)，建立了操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、功能較全的氣象水利集約一體化的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)。主要?jiǎng)澐譃椋簲?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)應(yīng)用共4個(gè)功能區(qū)，每個(gè)功能區(qū)又有若干個(gè)模塊組成，詳見(jiàn)圖1。

2.1 數(shù)據(jù)采集

該功能區(qū)主要實(shí)現(xiàn)氣象區(qū)域站、自動(dòng)站降水量數(shù)據(jù)采集，重要水文站降水量、流量、水位數(shù)據(jù)采集，預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集，水庫(kù)水情數(shù)據(jù)采集及其他類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。

2.2 數(shù)據(jù)處理

該功能區(qū)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格檢、數(shù)據(jù)質(zhì)控、數(shù)據(jù)計(jì)算、產(chǎn)品生成、整合入庫(kù)等。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

該功能區(qū)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，此級(jí)模塊分別有文件服務(wù)器存儲(chǔ)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、指標(biāo)存儲(chǔ)和其他數(shù)據(jù)類(lèi)別存儲(chǔ)。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用

該功能區(qū)主要實(shí)現(xiàn)通過(guò)Web應(yīng)用服務(wù)器，調(diào)取GIS服務(wù)和后臺(tái)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在前端以網(wǎng)頁(yè)版形式展示平臺(tái)。

3.功能展示

《保定山區(qū)暴雨災(zāi)害防御及防汛預(yù)警預(yù)判平臺(tái)》采用DotNet開(kāi)發(fā)環(huán)境，基于asp.net技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)版形式（詳見(jiàn)圖2）展示了9個(gè)縣氣象水利實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、服務(wù)產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)了氣象、水文雨量數(shù)據(jù)一體化的匯總及監(jiān)測(cè)；完成了氣象預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品，大中型水庫(kù)、水情信息、實(shí)時(shí)水庫(kù)信息等資料的集中展示及分析；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氣象災(zāi)害防御服務(wù)產(chǎn)品、氣象水利科普等的匯總與檢索。

圖1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)

圖2 平臺(tái)主界面

圖4 按鈕菜單

圖3 功能主菜單

3.1 功能菜單

主頁(yè)面左側(cè)菜單（詳見(jiàn)圖3）主要包括暴雨災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)實(shí)況、雨量統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)汛情信息、氣象災(zāi)害防御服務(wù)產(chǎn)品、科普及災(zāi)害防御以及管理功能等7大版塊，里面還細(xì)分了若干二級(jí)菜單欄目。用戶(hù)點(diǎn)擊相應(yīng)菜單后，可直接進(jìn)入相關(guān)界面并完成瀏覽?！凹印薄皽p”號(hào)鍵實(shí)現(xiàn)了在地圖上通過(guò)鼠標(biāo)滾輪的放大縮小及拖動(dòng)漫游功能。

主頁(yè)面右下方按鈕菜單（詳見(jiàn)圖4）主要包括降水分析、水情信息、預(yù)警信號(hào)、災(zāi)害實(shí)況、天氣雷達(dá)和衛(wèi)星云圖。其中降水分析和水情信息功能細(xì)分了若干二級(jí)按鈕欄，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)查詢(xún)、查看水情日?qǐng)?bào)、雨水情分析、水利簡(jiǎn)報(bào)、水情預(yù)警和汛情專(zhuān)報(bào)等功能。該類(lèi)功能均通過(guò)POP彈窗方式實(shí)現(xiàn)，彈出窗口出現(xiàn)在GIS地圖上面。

3.2 功能介紹

3.2.1 暴雨災(zāi)害監(jiān)測(cè)

暴雨災(zāi)害監(jiān)測(cè)功能主要實(shí)現(xiàn)了氣象、水文站雨量在保定山區(qū)九縣（區(qū)）空間上的直觀展示，出現(xiàn)降水量大的站點(diǎn)以紅色數(shù)值標(biāo)注顯示。針對(duì)1小時(shí)降水超30mm，3h降水超 50mm，24h累計(jì)50mm或以上的降水點(diǎn)滾動(dòng)顯示。采用WebGIS服務(wù)疊加顯示山區(qū)地形、水庫(kù)、水電站、河流分布情況等，空間顯示的雨量可以通過(guò)頁(yè)面彈窗更新時(shí)段查詢(xún)。

3.2.2 預(yù)報(bào)實(shí)況

預(yù)報(bào)實(shí)況功能通過(guò)左側(cè)菜單展現(xiàn)，集成了保定市短期預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)、山區(qū)分縣預(yù)報(bào)、山區(qū)分縣天氣實(shí)況、山洪預(yù)警等產(chǎn)品，點(diǎn)擊相應(yīng)的菜單即在地圖窗口上顯示相應(yīng)產(chǎn)品信息。

3.2.3 雨量統(tǒng)計(jì)

雨量統(tǒng)計(jì)模塊主要包括山區(qū)雨量統(tǒng)計(jì)功能及逐日雨水情分析產(chǎn)品。山區(qū)雨量統(tǒng)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)了山區(qū)內(nèi)氣象站、水文站雨量的時(shí)段統(tǒng)計(jì)，以表格形式展現(xiàn)各站點(diǎn)的降水量，同時(shí)分析山區(qū)九縣（區(qū)）平均降水量，最大點(diǎn)降水量及次大降水量等功能，可以將查詢(xún)結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出。逐日雨水情信息集成顯示了保定市水文局發(fā)布的逐日雨水情信息。

3.2.4 實(shí)時(shí)汛情信息

實(shí)時(shí)汛情信息主要包括兩方面內(nèi)容：河道水情和水庫(kù)水情。河道水情實(shí)現(xiàn)了保定區(qū)域內(nèi)主要河流的水位、水勢(shì)、流量、測(cè)流方法、河流特征、日均流量、旬均流量、月均流量等實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)。水庫(kù)水情主要包括王快、西大洋、安格莊、龍門(mén)、瀑河、馬頭、宋各莊、壘子、龍?zhí)?、旺隆、白洋淀等大中型水?kù)（洼淀）的水位、蓄水量等實(shí)況參數(shù)數(shù)據(jù)。

3.2.5 氣象災(zāi)害防御服務(wù)產(chǎn)品

氣象災(zāi)害防御服務(wù)產(chǎn)品主要包括四類(lèi)：氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)、氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)專(zhuān)報(bào)、重大氣象災(zāi)害事件影響與評(píng)估以及兩辦聯(lián)合發(fā)文等服務(wù)產(chǎn)品，其中前3項(xiàng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)抓取技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)產(chǎn)品讀取，最后一項(xiàng)通過(guò)平臺(tái)添加文件方式獲取。所有服務(wù)產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)由Word自動(dòng)轉(zhuǎn)PDF，方便在Web網(wǎng)頁(yè)上直接查看。

3.2.6 科普及災(zāi)害防御

科普及災(zāi)害防御模塊主要包括了氣象水利科普、災(zāi)害防御條例及對(duì)策、基本信息、應(yīng)急預(yù)案等模塊，通過(guò)由后臺(tái)管理模塊進(jìn)行整理發(fā)布后，實(shí)時(shí)顯示在平臺(tái)上供平臺(tái)使用者查閱學(xué)習(xí)。

3.2.7 管理功能

管理員身份用戶(hù)可以對(duì)平臺(tái)內(nèi)有關(guān)文件、通知、科普資料以及普通用戶(hù)進(jìn)行管理。管理員用戶(hù)可以添加氣象科普、災(zāi)害防御條例及對(duì)策、山洪預(yù)警信息、基本信息等，文件格式滿(mǎn)足.doc、.docx或.pdf格式，也可以在信息內(nèi)容欄手動(dòng)填寫(xiě)。管理員用戶(hù)權(quán)限還包括隨時(shí)修改或刪除已生成的各類(lèi)文件、添加/刪除管理員（普通）用戶(hù)及設(shè)置/修改登陸密碼的功能。

4.取得效果

平臺(tái)制作完成后，在保定市、淶源縣、阜平縣等部分氣象、水利局以及王快、安各莊等水庫(kù)管理處等單位進(jìn)行了試運(yùn)行，反饋效果良好。