基于GIS 的湖南省洪水風險圖成果應用系統的設計

陳劍華

（湖南省水利水電勘測設計研究總院，湖南 長沙 410007）

1 背 景

湖南省是水利大省，也是我國洪澇旱災害頻繁、受災嚴重的省份之一，其中洞庭湖地區的防汛抗災任務尤其繁重。目前，洞庭湖區基本形成了以堤防為基礎，上游水庫、蓄洪垸、平垸行洪、退田還湖等相配合的綜合防洪工程體系。其中，蓄洪垸在整個防洪體系的組成中具有重要作用，湖南省24 個國家級蓄洪垸不僅是調蓄洞庭湖大洪水、保證洞庭湖重點保護地區的防洪安全的重要保障，更承擔了整個長江中下游地區超額洪量的分蓄洪任務。如何合理運用蓄洪垸分蓄洪，對減輕洪災損失、確保人民群眾生命安全和城市正常運行具有重要意義。

2013 年以來，湖南省先后完成了洞庭湖區26 處重點編制單元（包括11 處防洪保護區、9 處重要蓄洪垸、4 處一般蓄洪垸、2 座防洪城市）洪水風險專題圖的分析編制任務和2 條中小河流的洪水風險圖試點任務，完成并匯集了各個編制單元的基本洪水風險圖、避險轉移圖等分析計算數據和編制成果。

2 存在問題

1）啟用洞庭湖地區防汛應急預案后缺乏分洪輔助決策等后續功能。當達到應急方案啟動條件后，如何按照方案具體組織實施，怎么分蓄洪水，會造成什么樣的影響，產生什么的后果，這些信息的缺失，造成了信息的斷裂，還缺少關鍵的智能輔助決策應用功能。

2）尚未與已建的洪水風險圖系統進行融合應用。洪水風險圖編制成果為科學防洪、科技防洪、有效應對突發洪澇災害奠定了堅實的基礎，但對這些成果的應用僅開展了一些試點工作，尚未全面深入鋪開，成果資源使用率較低，沒有充分發揮作用。

3 總體思路和技術路線

3.1 總體思路

根據當前防汛業務需求，結合智能化預案應用、洪水風險圖編制成果以及防汛業務數據，開發基于GIS技術的洪水風險圖成果應用系統。系統流程主要分六階段：智能化方案預案觸發—→擬啟用蓄洪垸—→分蓄洪方案比選—→避險轉移展示—→洪水淹沒損失初步評估—→重點保護對象洪水風險。見圖1。

圖1 湖南省洪水風險圖成果應用系統工作流程圖

3.2 技術路線

1）數據關聯模型：以蓄洪垸、重點防洪保護區為模型核心，通過收集蓄洪垸、防洪保護區所關聯的各類信息，形成數據關聯模型，并且對關聯的數據進行分類，如基礎信息、蓄洪垸啟動的指標信息、社會經濟信息等，并進行地理信息化。

2）GIS 地圖圖上作業：通過GIS 地圖，在地圖上實現各類信息的標注，同時通過GIS 標注技術實現在地圖上進行作業分析。

3）洪水風險圖成果集成：針對不同的對象模型，按決策分析要素分類整理洪水風險圖圖件成果，并集成到對象模型中，實現分析要素的信息化展示。

4）與已建系統的融合：將洪水風險圖成果中的災害損失率曲線、不同方案災損統計表等相關圖表數據提取，統一存入洪水風險圖成果應用系統。同時與現有的業務報表系統相互關聯，實現應用數據互通，提高數據共享和利用率。

4 系統功能模塊

基于GIS 地圖的洪水風險圖成果應用系統主要包含智能化預案對接、基礎信息管理、綜合展示一張圖、案例管理四大功能模塊。見圖2。

圖2 洪水風險圖成果應用系統功能結構圖

4.1 智能化預案對接

通過與智能化預案系統對接，實現對蓄滯洪區災險情預警信息的監控，以及預案查詢展示。

1）預警信息監聽與展示：通過消息監聽接口與智能化方案預案系統對接，實時自動監聽湖南省洞庭湖區蓄滯洪區防洪預警信息。

2）預警關聯預案展示：通過與智能化方案預案系統對接，查詢展示預警信息對應的分蓄洪預案內容。

3）歷史預警信息查詢：快速滾動展示歷史預警概要信息列表。

4.2 基礎信息管理

該子模塊實現蓄滯洪區、防洪保護區及兩個防洪保護城市長沙、岳陽基礎信息的展示與管理。基礎信息包括：基礎地理信息、社會信息、耕地信息、防洪標準、歷史氣象水文統計信息、應急責任體系信息等。

4.3 綜合展示一張圖

通過結合洪水風險圖成果，便于防汛領導及時準確了解蓄滯洪區分洪的基本情況、潛在風險，并評估未來威脅，為科學指揮調度提供決策支持。見圖3。

圖3 綜合展示一張圖示意圖

1）蓄滯洪區啟動自動提醒：當蓄洪運用指標達到蓄滯洪區啟動指標時自動在GIS 地圖上提示需要啟用的蓄洪垸，并給出先后蓄洪垸啟用的順序。

2）關聯信息展示：對各類數據進行關聯展示，實現蓄滯洪區防汛作戰態勢的GIS 地圖展示與監控，數據包含：基礎數據、蓄洪垸運用狀態、雨情、水情、工情、災情、險情、氣象水文滾動預報數據、防汛應急調度相關數據等。

3）概化信息展示：展示洞庭湖區蓄滯洪區、防洪保護區等重點關注目標的概化關聯關系、重點控制水位信息、降雨信息、預警信息、實時狀態信息等。

4）歷史淹沒情況展示：展示歷史洪水的洪水過程和淹沒情況，包括堤防潰決情況（潰決原因、潰決水位、潰口發展時間、最終決口形態等）、淹沒范圍和淹沒水深（水位）等相關數據。

5）洪水風險圖關聯應用：

洪水影響展示：接入洪水風險圖洪水影響計算成果，在GIS 地圖上主要展示受災面積、受影響的道路、水利重要設施等洪水影響區域及重要設施。

避洪轉移范圍成果展示：接入洪水風險圖避洪轉移計算成果，在GIS 地圖上進行圈畫，展示需要撤離的村莊、學校、機關等，撤離時間安排等信息。

避洪轉移人員成果展示：接入洪水風險圖避洪轉移人員計算成果，在GIS 地圖上展示鄉鎮、村采取相應避難模式的實際避難人數。標注避難人數的安置點以及糧食、牲畜和其他生活用品等的安置情況。

洪水風險圖成果展示：接入防洪風險成果中每個蓄洪垸進洪量隨歷時關系曲線、平均淹沒水深隨歷時的關系曲線、淹沒范圍隨進洪歷時的關系曲線進行展示、不同進洪時間的災損分析。

4.4 案例管理

1）災損統計分析：通過關聯現有的業務報表系統中的蓄滯洪區居民財產登記及變更登記匯總表，對實際洪水影響區域社會經濟指標進行統計分析。

2）案例總結：對歷史的蓄洪垸分洪案例進行關聯信息自動生成、實施過程信息填寫、實施效果總結填寫、文本影音資料上傳等操作。對案例信息提供結構化存儲、圖形報表展示、報表輸出等功能。

3）案例查詢：提供按多種要素類型為檢索條件進行蓄洪垸分洪案例的查詢與統計功能，對案例信息進行結構化展示，與空間地理相關的信息可以在地圖上疊加顯示。

4）與已有的防汛風險管理庫對接：將洪水風險圖應用成果與防汛風險管理數據庫對接，作為成果資料，補充完善防洪薄弱環節、重點保護對象等基礎數據。為風險預警信息發送、跟蹤、反饋提供案例支持。

5 結 語

開展洪水風險圖成果應用系統的建設，對湖南省防洪保護對象、蓄洪垸的基本信息實現“一張圖”管理；在量化蓄洪垸啟用指標的基礎上，利用重點地區洪水風險圖編制成果，與現有的業務報表系統相互關聯，實現對蓄洪垸分蓄洪方案的量化比較，給出的分洪方案及人員轉移方案的建議，為蓄滯洪區的運用決策和指揮調度提供科學支撐，為防汛指揮調度提供科學決策支持。