【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程起伏大，產(chǎn)匯流快。由于河南省境內(nèi)河流眾多，比降大，因此，匯流迅速，洪水漲勢(shì)猛，極易產(chǎn)生山洪災(zāi)害。從降雨到山洪形成一般只幾個(gè)小時(shí)，甚至在一個(gè)小時(shí)以內(nèi)，較難進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)和防治。 來(lái)勢(shì)兇猛、 破壞性強(qiáng) 由于山區(qū)河流底坡陡，流程短，流速快，沖擊力強(qiáng)，破壞性大，對(duì)工礦、交通及居民生命財(cái)產(chǎn)的危害都十分嚴(yán)重。 其破壞性強(qiáng)的突出表現(xiàn)是造成人員傷亡和基礎(chǔ)設(shè)施損壞嚴(yán)重，恢復(fù)難度很大，有的甚至具有毀滅性。 20xx 年 7 月上旬淮河南部山區(qū)普降暴雨，商城縣長(zhǎng)竹圓鄉(xiāng)北戰(zhàn)村，在 7月 10 日突發(fā)泥石 流，流速 m/s，沖毀房屋一間，一家三口全部死亡。 季節(jié)性強(qiáng)、頻率高 降水是誘發(fā)山洪、滑坡、泥石流的主要原因，在降雨較多的年份地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻次也明顯偏高。 汛期 4～ 9 月，特別是主汛期 6～ 8 月，是山洪災(zāi)害多發(fā)期。在同一流域，甚至同一年內(nèi)有可能發(fā)生多次山洪災(zāi)害。 據(jù)湖南省統(tǒng)計(jì)，湖南全省汛期發(fā)生的山洪災(zāi)害約占全年山洪災(zāi)害的 95%，其中 6~8 月份發(fā)生的山洪災(zāi)害約占全年山洪災(zāi)害的 80%以上。 區(qū)域性明顯，易發(fā)性強(qiáng) 山洪主要發(fā)生于山區(qū)、丘陵區(qū)及崗地，特別是位于暴雨中心的上述地區(qū)，暴雨時(shí)極易形成具有沖擊力的 地表徑流，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，形成山洪災(zāi)害。 3 山洪災(zāi)害成因 山溪洪水災(zāi)害的發(fā)生主要與氣象、地形地貌和人為因素等有關(guān)。突發(fā)性的暴雨洪水是造成山洪災(zāi)害的主要因素，暴雨形成原因也就是洪水災(zāi)害形成的主要原因，再加之人為因素、地形地貌的影響，更促成了山洪災(zāi)害的形成。 降水是引發(fā)山洪災(zāi)害的最直接原因 降雨年內(nèi)分配不均、年際變化大等特點(diǎn)，由于產(chǎn)生降雨的條件不同，汛期具有強(qiáng)度大、極易造成山洪災(zāi)害。從山洪災(zāi)害的分類統(tǒng)計(jì)看，長(zhǎng)歷時(shí)高強(qiáng)度降雨及暴雨會(huì)使山洪暴漲、山坡土層含水量飽和，土體軟化、強(qiáng)度減弱，加之雨水沿?cái)嗔鸦驇r 石裂隙滲入地下，導(dǎo)致溜塌、蠕動(dòng)、淺層滑坡及泥石流大量發(fā)生，強(qiáng)大的水動(dòng)力條件和河谷中不良地質(zhì)發(fā)育，成為山洪災(zāi)害產(chǎn)生的環(huán)境條件。 地形是導(dǎo)致山洪災(zāi)害的基礎(chǔ)因素 陡峭的地形地貌為洪水、泥石流、滑坡提供了強(qiáng)大的勢(shì)能，使降雨產(chǎn)生的徑流順坡而下，向溝谷匯集，快速形成強(qiáng)大的洪峰流量，進(jìn)而誘發(fā)泥石流和滑坡的發(fā)生。 人類活動(dòng)是加劇山洪災(zāi)害發(fā)生的重要因素 良好的地面植被可以起到固土保水的作用，對(duì)于山洪災(zāi)害的防治具有重要的意義。植被能夠防止流水對(duì)地面的沖蝕、能夠減緩地表徑流的匯流速度，減少山洪的發(fā)生與危害。人類生產(chǎn)、生活 、工程建設(shè)等活動(dòng)對(duì)環(huán)境的破壞，使自然植被損毀，加劇了水土流失和環(huán)境的持續(xù)惡化，為降暴雨轉(zhuǎn)換成山洪災(zāi)害提供了有利條件，成為山洪災(zāi)害形成與發(fā)生不可忽視的重要因素 山洪災(zāi)害的防治對(duì)策 對(duì)山洪災(zāi)害的防治可采用工程措施和非工程措施進(jìn)行防治。工程措施包括：山洪溝、泥石流、滑坡治理；水利工程除險(xiǎn)加固，山洪災(zāi)害威脅區(qū)水土保持治理等。非工程措施包括：氣象、水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)建設(shè)等。本項(xiàng)目主要研究山洪災(zāi)害的非工程防治措施。 建立氣象、水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 根據(jù)山洪突發(fā)性、區(qū)域性的特點(diǎn)，在小流域上， 在泥石流和滑坡重點(diǎn)地區(qū)，增加降雨和水文觀測(cè)站點(diǎn)，重點(diǎn)地區(qū)布設(shè)雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨過(guò) 4 程，分散的居民區(qū)則可安裝人工觀測(cè)的簡(jiǎn)易雨量桶，收集降雨資料，分析降雨強(qiáng)度對(duì)山體滑坡、泥石流的影響程度。 建立圖片、視頻多媒體監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 因?yàn)閳D片和視頻多媒體的直觀可視性，給人身臨其境的效果，在泥石流和滑坡重點(diǎn)地區(qū)，增加圖片、視頻多媒體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，平時(shí)按一定的間隔時(shí)間傳輸靜態(tài)圖片，在發(fā)生災(zāi)情時(shí)啟動(dòng)攝像功能，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)傳輸現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情的發(fā)生變化過(guò)程，為防汛搶險(xiǎn)和災(zāi)情評(píng)估收集第一手資料。 建立預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng) 建立準(zhǔn)確的采集、 傳輸系統(tǒng)和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)收集流域內(nèi)的降水、水位和流量等信息，建立多模型的水文、地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。其主要構(gòu)成包括：數(shù)據(jù)分析、處理系統(tǒng)；水雨情查詢、監(jiān)控系統(tǒng)；山洪災(zāi)害強(qiáng)降雨預(yù)警系統(tǒng)；洪水預(yù)報(bào)及泥石流、滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)等。 建立山洪災(zāi)害決策支持系統(tǒng) 建立山洪及地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，編制山洪災(zāi)害的預(yù)防預(yù)案，組建山洪災(zāi)害的通訊系統(tǒng)，山洪災(zāi)害的防治指揮系統(tǒng)以及災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)等。 建立山洪災(zāi)害防治的法規(guī)政策體系 通過(guò)法律和政策的手段強(qiáng)制性進(jìn)行山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)控制和管理，規(guī)范、約束人類各種無(wú)序活動(dòng)造成災(zāi)害加劇的行為，從根 本上防止已遭破壞的生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化。健全和完善有關(guān)法律法規(guī)，特別要使山洪災(zāi)害重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)退耕還林和移民搬遷、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面的政策、法律、法規(guī)得到嚴(yán)格執(zhí)行。 提高公眾的防御山洪災(zāi)害意識(shí) 在山洪易發(fā)區(qū)活動(dòng)，人們思想上時(shí)刻繃緊防御山洪這根弦。在平時(shí)應(yīng)做好宣傳訓(xùn)練，使群眾了解熟悉報(bào)警信號(hào)和轉(zhuǎn)移路線；一旦險(xiǎn)情來(lái)臨或山洪初發(fā)，監(jiān)測(cè)責(zé)任人或第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的村民，就要采取急驟鳴鑼、放銃、打電話、拉警報(bào)器等預(yù)先設(shè)定的群眾知道的信號(hào)，責(zé)無(wú)旁貸地迅速向下游村組、農(nóng)戶報(bào)警，同時(shí)向當(dāng)?shù)卣胺姥床块T(mén)報(bào)告，以便政府和防汛部門(mén)立即向 下游更大范圍施放警報(bào)、廣播通知或通訊報(bào)警，組織搶險(xiǎn)救援。 5 山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo) 按照 “ 安全、先進(jìn)、高效、可靠 ” 的建設(shè)目標(biāo) ，水文監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)為 山洪災(zāi)害防御系統(tǒng)工程的核心，其建設(shè)的總體目標(biāo)為：應(yīng)用穩(wěn)定可靠的信息采集設(shè)備和成熟先進(jìn)的通信手段，收集防汛基礎(chǔ)資料，將流域內(nèi)的實(shí)時(shí)雨情和水情快速準(zhǔn)確地發(fā)送到防汛指揮中心；在當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟、硬件基礎(chǔ)上，建設(shè)完善、合理的防汛信息綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)水情信息的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)傳輸和有序存儲(chǔ)，使水情信息在局域網(wǎng)上共享；利用 WWW 技術(shù)，選用 B/S 模式，建立實(shí)用、可靠、高效 、先進(jìn)的信息查詢顯示系統(tǒng)；研制流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)洪水大小和發(fā)生時(shí)間作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，并通過(guò)專用網(wǎng)絡(luò)、公用網(wǎng)絡(luò)和廣播電視媒體對(duì)災(zāi)區(qū)群眾發(fā)布；建立快速實(shí)用的災(zāi)情評(píng)估系統(tǒng)和災(zāi)后建設(shè)管理系統(tǒng)。 山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 1. 20xx年 《全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》 2. SL6120xx《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范》 3. SL3492《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》 4. SL/T1021995《水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》 5. SL19997《水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)規(guī)范 》 6. SL/T14995《水文數(shù)據(jù)固態(tài)收集系統(tǒng)通用技條》 7. SL/T18096《水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)終端機(jī)》 8. SL22498《水庫(kù)洪水調(diào)度考評(píng)規(guī)定》 9. SL10－ 89《水文儀器術(shù)語(yǔ)》的規(guī)定。 10. GBJ95－ 86《水文測(cè)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。 11. GBJ95－ 86《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》的規(guī)定。 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)依據(jù) 1. GB/T 1526－ 1989 《信息處理、數(shù)據(jù)流處理、程序流程圖、系統(tǒng)流程圖、程序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號(hào)及約定》 2. GB/T 8566－ 1995 《信息技術(shù)、軟件生存期過(guò)程》 3. GB/T 8567－ 1988 《計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)文件編制指南》 6 4. GB/T 9385－ 1988 《計(jì)算機(jī)軟件需求編制指南》 5. GB/T 9386－ 1988 《計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試文件編制指南》 6. GB/T 11457－ 1995 《軟件工程術(shù)語(yǔ)》 7. GB/T 12504－ 1990 《計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證計(jì)劃規(guī)范》 8. GB/T 12505－ 1990 《計(jì)算機(jī)軟件配置管理計(jì)劃規(guī)范》 9. GB/T 13423－ 1992 《工業(yè)控制用軟件評(píng)定準(zhǔn)則》 10. GB/T 13502－ 1992 《信息處理、程序構(gòu)造及其表示約定》 11. GB/T 13702－ 1992 《計(jì)算機(jī)軟件分類與代碼》 12. GB/T 14079－ 1993 《軟件維護(hù)指南》 13. GB/T 14085－ 1993 《信息處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置圖符號(hào)及約定》 14. GB/T 14394－ 1993 《計(jì)算機(jī)軟件可靠性和可維護(hù)性管理》 15. GB/T 15532－ 1995 《計(jì)算機(jī)軟件單元測(cè)試》 16. GB/T 15538－ 1995 《軟件工程標(biāo)準(zhǔn)分類法》 17. GB/T 15697－ 1995 《信息處理、按記錄組處理順序文卷的程序流程》 18. GB/T 15853－ 1995 《軟件支撐環(huán)境》 19. GB/T 16260－ 1996 《信息技術(shù)、軟件產(chǎn)品評(píng)價(jià)、質(zhì)量特性及其使用指南》 20. GB/T 16680－ 1996 《軟件文擋管理指南》 21. GB/T 17554－ 1998 《信息技術(shù)、軟件包、質(zhì)量要求和測(cè)試》 防汛綜合數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)依據(jù) 1. NFCS－ DSS－ OD－ 12 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程中央決策支持系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)》 2. NFCS－ DSS－ OD－ 01 《 國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程實(shí)時(shí)水雨情庫(kù)表結(jié)構(gòu)》 3. NFCS－ DSS－ OD－ 02 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程工情信息數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》 4. NFCS－ DSS－ OD－ 03 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)》 5. NFCS－ DSS－ OD－ 04 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程工程圖形庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)》 6. NFCS－ DSS－ OD－ 06 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程歷史大洪水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)邏輯 7 設(shè)計(jì)》 7. NFCS－ DSS－ OD－ 08 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程超文本庫(kù)總體設(shè)計(jì)》 8. NFCS－ CMS－ ST－ 02 《國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工 程總體設(shè)計(jì)實(shí)施綱要》 山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究綜述 大量研究表明，要想有效防治山洪災(zāi)害，首先要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。為此，研究集中在分析山洪災(zāi)害的成因及揭示災(zāi)害形成的機(jī)理上，并把山洪預(yù)報(bào)作為研究重點(diǎn)。在預(yù)報(bào)模型構(gòu)建上，由傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)回歸、自回歸模型，逐步向采用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)、智能預(yù)測(cè)模型、數(shù)值模擬計(jì)算方向發(fā)展；由單純預(yù)報(bào)臨界降雨量或可能性預(yù)報(bào)，逐步變?yōu)槟茴A(yù)報(bào)臨界降雨、警戒避難雨量以及危害范圍和危害程度等多功能模型；由過(guò)去只采用歷史統(tǒng)計(jì)資料和實(shí)測(cè)資料，向采用高精度定點(diǎn)的氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方向發(fā)展。在監(jiān) 測(cè)預(yù)報(bào)上，由過(guò)去的人員觀測(cè)和儀器監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，逐步發(fā)展為監(jiān)測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)相結(jié)合進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)；監(jiān)測(cè)儀器和傳感器由過(guò)去通過(guò)別的儀器移用改進(jìn)，逐漸向?qū)Ｓ酶呔确较虬l(fā)展。在研究手段上，由傳統(tǒng)的對(duì)典型溝道的實(shí)地勘察，對(duì)某一范圍區(qū)預(yù)報(bào)，逐步變?yōu)椴捎谩?3S” 技術(shù)和計(jì)算機(jī)建檔信息系統(tǒng)相結(jié)合的手段，對(duì)具體的每條溝道任何地方進(jìn)行定點(diǎn)定時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。在預(yù)警系統(tǒng)上，結(jié)合各國(guó)國(guó)情和山區(qū)實(shí)際資源情況，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳遞方式和手段，形成集氣象預(yù)報(bào)、雷達(dá)技術(shù)、預(yù)測(cè)模型、儀器監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀咝录夹g(shù)為一體，向建立高效定位的 預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)方向發(fā)展（周金星等， 20xx）。 山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù) 監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)運(yùn)用的先進(jìn)技術(shù)有： （ 1）可靠的傳感技術(shù)。各種類型的傳感技術(shù)，聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和化學(xué)的傳感技術(shù)。系統(tǒng)可自動(dòng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)不斷豐富。 （ 2）所有可利用的通信技術(shù)。有線和無(wú)線通信技術(shù)，自建和公共通信網(wǎng)等。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)傳輸越來(lái)越快捷、準(zhǔn)確。 （ 3）計(jì)算機(jī)及電子技術(shù)。從單片機(jī)到個(gè)人電腦、服務(wù)器，從高可靠的 RTU到雙機(jī)冗余，系統(tǒng)功能和可靠性不斷提高。 8 （ 4）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，從數(shù)據(jù)庫(kù)到數(shù)據(jù)共享，為預(yù)報(bào)提供了更好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng) 地 為 地方乃至全國(guó)的防汛、水資源調(diào)度及時(shí)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的能力越來(lái)越強(qiáng)。 測(cè)報(bào) 系統(tǒng) 組網(wǎng) ：超短波、短波、微波、衛(wèi)星、 GSM、 GPRS、 PSTN。 計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)：光纖、網(wǎng)橋、公共通信 。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成 山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)由采集層、控制層、傳輸層和處理層組成，見(jiàn)圖 。 雨量、水位、流量和視頻等構(gòu)成采集層，感知?dú)庀?、水文信息的變化，并將其轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量、脈沖量、數(shù)據(jù)量或模擬量等信號(hào)傳送給二次儀表。 監(jiān)測(cè)終端作為監(jiān)測(cè)預(yù)警站的控制中心，控制傳感器采樣、采樣結(jié)果處理、控制通信設(shè)備傳輸、智能判斷通信成功與否、監(jiān)控供電系統(tǒng) 并自檢工作狀態(tài)，控制終端的智能化程度反映監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的先進(jìn)水平。 傳輸層擔(dān)任監(jiān)測(cè)預(yù)警站信息到中心站的通信任務(wù)，根據(jù)具體的環(huán)境和經(jīng)費(fèi)，可選擇無(wú)線通信方式的超短波信道、 GSM 公網(wǎng)、衛(wèi)星或有線通信方式的光纜、PSTN 程控電話等，一般情況選擇超短波作為主信道，任選另外一種作為備份信道。建議選擇 GSM 公網(wǎng)比 PSTN 程控電話要好些，傳輸方式的選擇對(duì)水情信息的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通信誤碼率有影響。處理層為水文信息的第一個(gè)目的地，可能繼續(xù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或其它方式向上級(jí)傳輸。 處理層負(fù)責(zé)接收水文信息，并進(jìn)行解碼、檢錯(cuò)、判斷、分 類、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警等操作，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)接收，并以直觀的圖表方式表達(dá)出來(lái)。通常，需要對(duì)水文信息進(jìn)行再加工，預(yù)報(bào)水文要素未來(lái)可能出現(xiàn)的情況。 9 圖 山洪災(zāi)害多媒體監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)組成 山洪預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)狀 利用現(xiàn)代化的通信和自動(dòng)化設(shè)備，將江河流域內(nèi)各雨量、水位站點(diǎn)的降雨和洪水信息，實(shí)時(shí)地采集和傳輸?shù)胶樗刂浦行?，?jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和分析，及時(shí)掌握流域洪水動(dòng)態(tài)，并利用數(shù)學(xué)模型，做出未來(lái)沿岸洪水預(yù)報(bào)，再通過(guò)現(xiàn)代化通信設(shè)備向社會(huì)發(fā)出洪水警報(bào)。 山洪災(zāi)害防治規(guī)劃 目前我國(guó)防御山洪災(zāi)害的能力十 分薄弱，加之，由于人們?nèi)狈?duì)山洪災(zāi)害的防災(zāi)避災(zāi)意識(shí)，在河道邊、山洪出口一帶建住房、搞開(kāi)發(fā)，不斷侵占河道，亂棄、亂倒、亂建、亂挖，使河道不斷淤塞，