山丘區小流域社區預警系統與預警方法研究

孫美玲

(木蘭縣水土保持辦公室，黑龍江 木蘭 151900)

山洪災害突發性強，破壞力大，預報預警難，威脅人民生命財產安全和社會經濟發展，是我國防汛工作的難點和薄弱環節，山洪災害防治工作受到國家高度重視。

山洪災害防御縣級防御系統已經比較成熟，但針對社區的監測預警系統還存在一定的不足。“社區”具有一定的綜合性，主要針對人員密集區，可以是鄉、鎮、村，亦或景區[1]。社區道路橋梁、地下室、學校、旅游景區等，不屬于原來山洪災害項目建設重點，但在社區里諸多危險點以及人口密集區有明確的防洪需求。社區作為災害發生的第一現場和直接應對者，其災害預警即“最后一公里”的問題被普遍視為預警系統建設中的挑戰。因此建立一種基于社區的全面有效的預警系統對災害管理具有重要意義[2]。

1 社區預警整體方案

社區預警主要對山洪防御體系的薄弱環節、危險點、人口密集區有針對性地布設設備，選擇適宜的組網方式，建立社區預警組織體系，確定預警機制。社區監測預警需要考慮的危險點及人口密集區主要包括：橋梁、路涵、水庫(塘壩)下游、地下通道、地下室(地下車庫、地下商場、地下超市等)、學校、醫院、廠礦,以及景區等。考慮的主要因素有：社區位置、面積、人口、危險點類型及分布，以及人口密集區的位置和特點。所用到的監測預警設備主要有簡易水位站、簡易雨量站、圖像監測設備、無線預警廣播、入戶報警器、電子警示牌、手搖報警器，以及鑼等[3]。采用有線電力載波和自建組網(無線)兩種傳輸方式相結合，既能保障由于信號遮擋數據的無障礙傳輸，又能保障有線短路或斷裂情況下數據的正常傳輸。預警機制參考“七包七落實”，確保社區、組、戶三級信息傳輸。

2 組網方式

2.1 信息流

預警設備可不依賴于人為干預，通過接收到的監測預警設備數據及設定的閾值自動發出相應的警報。預警設備也可接收由社區防汛負責人發出的預警信息。監測信息(雨量、水位、圖像)從監測設備(簡易雨量站、簡易水位站、圖像監測設備)傳送至預警設備(電子警示牌、預警廣播、入戶報警器)，社區防汛負責人發出的預警信息通過預警設備(預警廣播、警示牌、手搖報警器、鑼等)通知到防護對象(住戶、行人、游客、員工等)。信息流向圖如圖1示。

圖1 信息流向示意圖

2.2 通信傳輸方式

參考目前常用的水雨情數據傳輸的通訊方式情況，并結合社區預警的“自監測、自預警”、實時、成本低、速度快、連接方便等功能的特殊監測預警要求，考慮山丘區通信基站相對較少、暴雨洪水有可能導致斷電的情況，社區監測預警采用有線電力載波[4]和自建組網[5](無線)兩種傳輸方式相結合，既能保障由于信號遮擋數據的無障礙傳輸，又能保障有線短路或斷裂情況下數據的正常傳輸。通信傳輸方式見圖2。

圖2 社區組網示意圖

3 預警機制

社區監測預警主要采用“人防”與“技防”雙線互補互備的模式[6]。一方面采用監測設備采集危險源的物理指標，超過閾值后直接發布預警信息入戶到人，監測設備和預警設備自組網絡，不依賴外部電源和公網，即“技防”；另一方面，武裝基層責任人，建立其責任制落實的監測機制，并增強其預警信息發布及傳播的能力，即“人防”。在監測站點和防護對象之間，通過“技防線”和“人防線”連接，兩條線呈并聯結構，互不交叉，互為補充、互為備份，成為預警發布的“雙保險”，增強了山洪地質災害預警發布、傳遞的保障率;減輕了基層防汛責任人通知轉移的工作強度，為山洪災害“最后一公里”問題提供參考。預警模式見圖3。

圖3 “人防”與“技防”雙線互補的預警模式

社區位置、危險源類型、影響范圍不同，受山洪災害威脅需要預警的對象也各不相同。對于處在水庫下游、河(溝)道旁的，需要對全部社區戶、人進行預警。對于學校、醫院、廠礦、景區等人口密集區，需要向區域內的負責人發布預警信息。對地下通道、下凹式立交橋、鐵路橋、隧道等低洼區域，需要對來往行人、車輛進行預警。對于橋梁、路涵，需要對過往車輛行人進行預警；當水位超過一定閾值可能對臨近社區產生危害時，還需向社區住戶人員發出預警。

3.1 橋梁、路涵

簡易水位站實時監測水位，電子警示牌、播音喇叭根據水位變化做出警示信息：安全水位以下時，顯示“允許通行”；水位超過安全水位時顯示“水位較高，謹慎通行”，同時喇叭連續播音提醒；水位超過設定的警戒水位時，電子警示牌顯示“水深危險，禁止通行”，喇叭播音提醒。水位超過所設定的閾值時，除現場電子警示牌及喇叭預警外，同時將預警信息發送至社區防汛負責人。當水位超過一定閾值可能對臨近社區產生危害時，社區負責人向社區內組、戶發出預警。預警方式為廣播、手搖報警器、鑼。

3.2 水庫下游

在水庫放水預警系統中，可根據水庫的放流量和增加量對下游影響范圍、水庫放流的形式和規模來設定警報方法。一般情況下，水庫放流正常進行，無需實施警報，只需發布警示警告信息，提醒居民、游客等注意安全；當水庫下泄流量大于所設定的臨界值時，進行預警，入戶報警器產生警報通知水庫管理人員及社區負責人，電子警示牌、播音喇叭播放預警信息，提醒水庫下游居民及游人等注意遠離河道，小心洪水。當水庫下游水位達到臨界值(準備轉移、立即轉移)時，電子警示牌、播音喇叭播放預警信息，同時社區負責人通過廣播、手搖報警器、鑼發布預警信息，組織搶險救援及人員轉移。

3.3 地下通道、下凹式立交橋、鐵路橋、隧道

地下通道、下凹式立交橋、鐵路橋、隧道等低洼區域，布設簡易水位站、電子警示牌、預警廣播、入戶報警器。簡易水位站實時監測積水水位，電子警示牌、播音喇叭根據水位變化及所設定的閾值做出警示信息：安全水位以下時，顯示“允許通行”；水位超過安全水位時顯示“道路積水，謹慎通行”，同時喇叭連續播音提醒；水位超過設定的警戒水位時，電子警示牌顯示“積水危險，禁止通行”，喇叭播音提醒。雨水情信息同時需傳送至入戶報警器通知社區負責人，當降雨、水位超過閾值時，社區負責人需啟動應急預案，采取排水搶險措施。

3.4 地下室(地下車庫、地下商場、地下超市)

針對地下室布設簡易雨量站、簡易水位站、電子警示牌、入戶報警器，以及預警廣播。簡易雨量站實時監測降水，簡易水位站實時監測水位，電子警示牌、播音喇叭根據雨量、水位做出警示信息。入戶報警器安裝在負責人(地下室業主、地下車庫管理者、地下商場超市經營者)辦公室，實時接收顯示雨量水位數據，達到預警閾值自動發出聲、光、語音報警，同時可接收上級防汛部門發送的信息。負責人收到預警信息后通過預警廣播、手搖報警器向區域內人員發送預警信息，采取措施，組織群眾轉移避險。

3.5 學校、醫院、廠礦、景區

對于學校、醫院、廠礦、景區等人口密集區域，需要由區域主要管理者(校長、院長等)負責防汛工作。簡易雨量站、簡易水位站實時監測雨水情，信息傳輸給入戶報警器、室外電子警示牌和預警廣播，雨量超過警戒值時自動啟動聲光語音報警并通知負責人。圖像監測設備實時監控預警現場。室外大功率報警器使預警信息全覆蓋全社區。負責人根據水雨情數據判斷是否做出預警，可通過廣播、手搖報警器發布預警信息。區域負責人需要注意接收由上級部門發送的預警信息并向區域內人員進行預警。

4 結 語

綜合考慮地理、氣象、水文、受山洪災害威脅的程度等因素，針對山丘區小流域沿河社區易發山洪災害區域、社區山洪防御薄弱環節和重點部位，包括橋梁、路涵、水庫下游、地下通道、地下車庫、地下商場、地下超市、學校、醫院、廠礦、景區等，給出相應的監測預警設施設備、通信組網方式、監測預警組織及機制等，形成完整的山丘區小流域社區監測預警系統。該方案可覆蓋社區危險點及人口密集區，增強山洪地質災害預警發布、傳遞的保障率，減輕基層防汛責任人通知轉移的工作強度，提高山洪災害防御能力，為解決山洪災害“最后一公里”問題提供參考。

山丘區小流域社區山洪預警是山洪災害防御體系中一項重要組成部分，需加強山丘區小流域社區監測預警，完善山洪災害防御體系，為山洪災害防御能力的提高提供保障。

[1] 奚從清. 社區研究-社區建設與社區發展[M]. 北京: 華夏出版社, 1996.

[2] 沙勇忠，欽暉. 社區災害預警的分析維度及集成框架[J]. 甘肅社會科學， 2012(2): 228-231.

[3] 中華人民共和國水利部. 山洪災害監測預警系統設計導則SL 675—2014 [S].北京：中國水利水電出版社， 2014.

[4] 肖峰. 低壓電力載波網絡研究與開發[D]. 武漢：武漢理工大學, 2007.

[5] 寧炳武. Zigbee網絡組網研究與實現[D]. 大連：大連理工大學, 2007.

[6] 何秉順，嚴建華，凌永玉. 山洪地質災害人防與技防互補互備的預警模式[J]. 中國水利， 2016(21): 17-19.