遼寧省旱情監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃

董婷婷

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽110003）

遼寧省旱情監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃

董婷婷

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽110003）

遼寧省是旱災(zāi)頻繁發(fā)生的省份之一，開展旱情監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃具有重要意義，本文結(jié)合作者系統(tǒng)參與上述規(guī)劃的工作，系統(tǒng)介紹了旱情信息采集子系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、抗旱綜合數(shù)據(jù)庫、旱情分析子系統(tǒng)、旱情預(yù)警預(yù)測子系統(tǒng)、旱災(zāi)評估子系統(tǒng)和支持決策子系統(tǒng)等規(guī)劃內(nèi)容。

旱情；監(jiān)測與服務(wù)；系統(tǒng)；規(guī)劃

遼寧省是旱災(zāi)頻繁發(fā)生的省份之一，尤其是進(jìn)入2000年以后旱災(zāi)發(fā)生的頻率明顯增加，僅2000～2014年這15年間，就有8年發(fā)生了旱災(zāi)。其中2014年我省遭遇了60年來最為嚴(yán)重的旱災(zāi)，作物受旱面積一度達(dá)到2927.5萬畝，造成34.7萬人、9.4萬頭大牲畜因旱臨時(shí)飲水困難。頻繁發(fā)生的旱災(zāi)給全省人民的生產(chǎn)、生活帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。隨著以增溫為主要特征的氣候變化影響的深入，氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，干旱、洪澇等極端氣象水文事件發(fā)生的概率及其影響進(jìn)一步增加。面對新形勢，原有抗旱措施的弱點(diǎn)逐漸顯露，監(jiān)測站點(diǎn)稀少、監(jiān)測體系不完善、信息化程度不健全等。旱情監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)有助于提升抗旱管理決策水平，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代化水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。因此，有必要開展遼寧省旱情監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃。

1 規(guī)劃背景

為了滿足旱情信息及時(shí)獲取的需求，我省建立了各類水文基本監(jiān)測站。截止2014年，全省現(xiàn)有降水量觀測站1754處，水情報(bào)汛站（水文站、水庫）494處，土壤墑情人工觀測站92處（其中，55處固定墑情遙測站），水面蒸發(fā)站40處，地下水自動監(jiān)測站326個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)旱情信息的實(shí)時(shí)傳輸與有效存儲，我省開展了旱情信息傳輸通道和水旱情數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作。在旱情信息傳輸通道建設(shè)中，形成了以水利通訊網(wǎng)為基礎(chǔ)的遼寧省水情自動測報(bào)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中省水利廳（省中心）至水利部、松遼委的傳輸通道稱為一級電路，各市水利、水務(wù)局（市防辦）、省水文分局、省屬大型水庫為分中心至省中心的傳輸通道稱為二級電路，省以上報(bào)汛站點(diǎn)至各水文分局、省屬大型水庫遙測站點(diǎn)至省屬大型水庫、市級報(bào)汛站點(diǎn)和縣水務(wù)局及鄉(xiāng)水利站至市水務(wù)局（市防汛辦）的傳輸通道稱為三級電路。防汛抗旱數(shù)據(jù)庫于2006年建成，數(shù)據(jù)庫中存儲了降水、蒸發(fā)、河道、水庫、閘壩、泵站、潮汐、沙情、冰情、地下水、墑情、特殊水情、水文預(yù)報(bào)等13大類信息的實(shí)時(shí)值和各種統(tǒng)計(jì)均值、極值、特殊水情信息等。

2 存在問題

結(jié)合作者多年的抗旱實(shí)際工作，目前遼寧旱情信息的監(jiān)測與汛情信息的監(jiān)測相比，無論是信息源，還是監(jiān)測手段，都存在很大的差距。旱情監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)嚴(yán)重滯后，不能滿足抗旱各項(xiàng)工作的需要，主要表現(xiàn)為:（1）旱情監(jiān)測站點(diǎn)稀少，旱情監(jiān)測體系不完善；現(xiàn)有的各類監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量較多，并涵蓋諸多方面，但能夠直接用于旱情監(jiān)測的并不多，且分布不盡合理。（2）旱情信息內(nèi)容不完整；現(xiàn)有的監(jiān)測站的主要任務(wù)以防汛為主，相當(dāng)一部分水文測站沒有報(bào)汛任務(wù)、缺少旱情信息報(bào)送手段、信息內(nèi)容和頻次不能滿足日益繁重的抗旱減災(zāi)工作的需要。（3）現(xiàn)有旱情信息時(shí)效性差；雖然已建成了較為成熟的防汛抗旱信息通道，但與抗旱密切相關(guān)的旱情信息大多依靠各級水利和抗旱管理部門通過郵寄、電話、傳真等傳統(tǒng)方式逐級上報(bào)收集，時(shí)效性差。（4）信息處理手段與技術(shù)缺乏智能化，目前，還沒有全面建成信息種類齊全、信息能夠覆蓋全省的抗旱信息數(shù)據(jù)庫，缺乏成熟的技術(shù)、功能全面的旱情信息處理和決策支持軟件，難以為抗旱指揮服務(wù)。

3 需求分析

根據(jù)旱災(zāi)實(shí)際狀況，綜合考慮水文水資源、各類工程、非工程措施等現(xiàn)狀，將我省的需求分析歸納如下:

（1）在已建旱情測報(bào)站的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大覆蓋范圍，增加測報(bào)站密度，建設(shè)覆蓋全省的旱情信息采集系統(tǒng)，初步構(gòu)建旱情信息采集體系，實(shí)現(xiàn)旱情信息自動采集；

（2）建立和完善以省為紐帶，以各地分中心為基礎(chǔ)，以縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站為支撐，同時(shí)連接抗旱服務(wù)部門的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旱情信息傳輸；

（3）在現(xiàn)有水旱情數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，遵循旱情信息選取原則，制定統(tǒng)一、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫庫表結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各類旱情信息的全面分類存儲；

（4）結(jié)合已有旱情分析方式，綜合考慮現(xiàn)有軟硬件環(huán)境，多角度、多途徑、多指標(biāo)實(shí)現(xiàn)旱情監(jiān)測、預(yù)警與評估功能，輔助制定抗旱減災(zāi)策略。

4 規(guī)劃內(nèi)容

規(guī)劃內(nèi)容包括:旱情信息采集子系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、抗旱綜合數(shù)據(jù)庫、旱情監(jiān)測預(yù)警與評估子系統(tǒng)規(guī)劃4部分。

4.1 旱情信息采集子系統(tǒng)

在已建工程的基礎(chǔ)上，建設(shè)覆蓋全省的旱情信息采集系統(tǒng)，擴(kuò)大旱情監(jiān)測站（點(diǎn)）的建設(shè)范圍，初步構(gòu)建旱情信息采集體系。主要包括:降水、水文、土壤墑情、水面蒸發(fā)、地下水等信息的采集和上報(bào)工作。采用人工抗旱統(tǒng)計(jì)上報(bào)系統(tǒng)和自動監(jiān)測系統(tǒng)（固定站和移動人工站）同步規(guī)劃的方案。其中，人工抗旱統(tǒng)計(jì)上報(bào)是基于現(xiàn)有的抗旱統(tǒng)計(jì)模式，建立基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺的抗旱統(tǒng)計(jì)上報(bào)系統(tǒng)；自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)是以固定監(jiān)測站和移動監(jiān)測點(diǎn)相結(jié)合，初步建立信息采集子系統(tǒng)，提高信息自動采集和應(yīng)急移動監(jiān)測能力。

4.2 信息網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由1個(gè)省級中心、14個(gè)市級分中心、監(jiān)測站所在縣級中心、所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站及信息采集子系統(tǒng)組成，并通過GPRS/GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)，借助物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等先進(jìn)信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)傳輸、分析、發(fā)布平臺。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向設(shè)計(jì)，主要包括旱情信息的上報(bào)體制和傳輸途徑設(shè)計(jì)。上報(bào)體制包括人工信息和自動測報(bào)信息的獲取，傳輸途徑包括采集系統(tǒng)信息至各級旱情中心之間的通訊，以及省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級旱情中心間的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以及省級中心與流域機(jī)構(gòu)、水利部主管部門間數(shù)據(jù)流向設(shè)計(jì)等。省、市、縣級旱情中心，以及省級旱情中心與水利部主管部門之間通過水利專網(wǎng)進(jìn)行通訊，旱情監(jiān)測站與市、省級中心間通訊采用云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。人工錄入數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)平臺，以人工上報(bào)的方式進(jìn)行。

4.3 抗旱綜合數(shù)據(jù)庫

旱情信息是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類功能的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，按照旱情信息選取原則，以O(shè)racle 10g為數(shù)據(jù)庫，在現(xiàn)有水文數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，構(gòu)建抗旱綜合數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫主要包括:基礎(chǔ)信息庫、監(jiān)測信息庫和統(tǒng)計(jì)信息庫3類。

基礎(chǔ)信息庫包括:自然背景信息、經(jīng)濟(jì)社會信息、農(nóng)業(yè)基本信息、城市基本信息、重要生態(tài)功能保護(hù)區(qū)信息、水利工程信息、歷史干旱信息及其它基礎(chǔ)信息。

監(jiān)測信息庫包括:水文氣象監(jiān)測信息、土壤墑情監(jiān)測信息、農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測信息、衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息、工程運(yùn)行信息以及其他監(jiān)測信息。

統(tǒng)計(jì)信息數(shù)據(jù)庫包括:水文信息、農(nóng)業(yè)旱情旱災(zāi)信息、牧業(yè)旱情旱災(zāi)信息、城市干旱缺水信息、其他行業(yè)受旱成災(zāi)信息、生態(tài)受旱信息以及其他統(tǒng)計(jì)信息。

4.4 旱情監(jiān)測預(yù)警與評估子系統(tǒng)

旱情監(jiān)測是制定抗旱救災(zāi)策略的重要依據(jù)，系統(tǒng)遵循全面統(tǒng)籌規(guī)劃原則，開展氣象旱情分析、水文旱情分析、遙感旱情分析和綜合旱情評價(jià)4部分內(nèi)容。氣象旱情分析選取了降雨量距平百分率、連續(xù)無雨日數(shù)、SP I指數(shù)3個(gè)評價(jià)指標(biāo)。水文旱情分析選取了水庫蓄水量距平百分率、河道來水量距平百分率、地下水埋深下降值和土壤相對濕度4個(gè)評價(jià)指標(biāo)。遙感旱情分析選取旱情等級1個(gè)指標(biāo)。綜合旱情評價(jià)選取了單點(diǎn)單指標(biāo)分析、單點(diǎn)多指標(biāo)綜合分析、單點(diǎn)指標(biāo)空間綜合分析、多指標(biāo)空間綜合分析4個(gè)指標(biāo)。

旱情預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)依據(jù)旱情分析結(jié)果，輔以預(yù)測技術(shù)手段，開展干旱預(yù)警和預(yù)測2部分內(nèi)容。干旱預(yù)警選取了全省受旱面積和全省因旱飲水困難人口數(shù)量2個(gè)指標(biāo)。干旱預(yù)警一般分為四級，即Ⅰ級預(yù)警（特大干旱）、Ⅱ級預(yù)警（嚴(yán)重干旱）、Ⅲ級預(yù)警（中度干旱）和Ⅳ級預(yù)警（輕度干旱），并分別用紅色、橙色、黃色、藍(lán)色表示。旱情預(yù)測包括短期旱情發(fā)展預(yù)測和中長期干旱年份預(yù)測。其中，短期定性旱情發(fā)展趨勢預(yù)測根據(jù)旱情等級分析結(jié)果，同時(shí)結(jié)合未來天氣預(yù)報(bào)情況實(shí)現(xiàn)；短期定量旱情發(fā)展趨勢預(yù)測利用增、退墑模型實(shí)現(xiàn)。中長期干旱年份預(yù)測利用灰色系統(tǒng)理論實(shí)現(xiàn)。

旱災(zāi)評估是根據(jù)承災(zāi)體的類型，開展農(nóng)業(yè)旱情評估和人口受旱評估2方面內(nèi)容。其中農(nóng)業(yè)旱情評估選取農(nóng)業(yè)受旱面積、區(qū)域農(nóng)業(yè)旱情等級、典型作物減產(chǎn)量3個(gè)指標(biāo)，人口受旱評估選取因旱飲水困難等級1個(gè)指標(biāo)。

系統(tǒng)采用多層體系架構(gòu)，邏輯結(jié)構(gòu)清晰，便于功能擴(kuò)展。平臺以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全體系作為基礎(chǔ)支撐，由基礎(chǔ)環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)軟件層、應(yīng)用支撐層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層5個(gè)層次構(gòu)成（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)框架圖

5 結(jié)論

綜合考慮我省抗旱減災(zāi)工作的實(shí)際需求，系統(tǒng)以O(shè)racle 10g為數(shù)據(jù)庫，以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全體系作為基礎(chǔ)支撐，采用多層體系架構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、3S、數(shù)據(jù)庫、自動化等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)旱情信息采集、傳輸、存儲、監(jiān)測預(yù)警預(yù)測與評估4大功能，為制定抗旱減災(zāi)策略提供重要依據(jù)。

［1］趙錫鋼.遼寧省干旱災(zāi)害分析及減災(zāi)對策［J］.東北水利水電，2008（26）:65-68.［2］SL424-2008.旱情等級標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］SL546-2013.旱情信息分類［S］.

［4］康貴春，靚鳳過.遼寧省旱情監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)研究［J］.水利水電技術(shù)，2007（38）:69-71.

［5］王鵬，張博，梁鳳國.遼寧省抗旱管理信息系統(tǒng)建設(shè)［J］.東北水利水電，2004（22）:17-18.

［6］董婷婷.遼西北干旱監(jiān)測預(yù)警與評估系統(tǒng)建設(shè)研究［J］.中國防汛抗旱，2014（03）: 41-43.

TV212

A

1672-2469（2015）10-0007-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.03

董婷婷（1980年—），女，高級工程師。