流域超標準洪澇災害數據庫建設研究

趙夢杰 劉小虎 陳邦慧 王慧鳳 馬亞楠

一、引言

隨著氣候變化和人類活動的深入影響，區域性的洪澇事件呈現出廣發頻發態勢，大范圍的洪澇災害一直以來是流域經濟社會可持續發展的制約性因素，特別是超過流域工程體系防洪標準的洪水，導致的經濟損失重、社會影響大。流域超標準洪水綜合應對是一項兼具長期性、艱巨性、復雜性的系統工程，已成為防洪減災領域亟需攻關解決的技術難題，而流域超標準洪澇災害數據庫建設研究是其中的基礎性問題，目前尚未有系統性的研究成果與建設思路。本研究主要開展流域超標準洪澇災害數據庫建設，建設的數據庫主要存儲超標準洪水、洪澇災害及與超標準洪水調度決策支持系統模擬研究相關的信息，以期為我國超標準洪水的信息采集、預測預報、洪災評估、調度決策、綜合應對等提供技術支撐。

二、流域超標準洪澇災害數據庫建設方案

（一）建設原則

1.繼承性：與超標準洪澇災害相關的數據庫表，新設計的數據庫表盡可能是在之前相關數據庫表的基礎上拓展完善，特別是運用較為成熟的雨水情數據庫表。

2.時效性：新設計的數據庫表中的專業術語、符號、代號、字段名、字段名標識符、單位等應與最新的數據庫或者規定一致，保證新建數據庫符合最新的規定及要求。

3.創新性：著力挖掘超標準洪澇災害數據庫的特點、亮點，保證新建數據庫不同于其他類似數據庫，體現新建數據庫的原創性。

4.實用性：新建數據庫要能夠滿足超標準洪水調度決策支持系統在典型流域的應用，設計的庫表要簡單實用，并且能夠為其他流域或者區域超標準洪澇災害的模擬研究提供參考。

（二）與現有數據庫、系統關系

1.與現有雨水情數據庫的關系：建設的超標準洪澇災害數據庫中涉及到雨水情庫表的，盡可能與“實時雨水情數據庫”“基礎水文數據庫表”一致，對于擴展完善的雨水情庫表，相關庫表的表結構設計、標識符設計應參考最新的規定；對于非雨水情數據庫表，根據相關業務系統、應用需求進行設計。相關庫表設計完成后，新建超標準洪澇災害數據庫并存儲數據。

2.與現有防洪調度系統的關系：通過國家防汛抗旱指揮系統一期、二期工程，各流域機構已經建成了相對完善的防洪調度系統，相關防洪調度系統涉及的數據庫主要有“實時雨水情數據庫”“防洪工程數據庫”等。建設的超標準洪澇災害數據庫主要為超標準洪水調度決策支持系統在各流域應用提供數據支撐，而超標準洪水調度決策支持系統與各流域現有防洪調度系統存在聯系，故新建的超標準洪澇災害數據庫與現有防洪調度系統存在交叉聯系的數據庫表應盡可能銜接繼承，從而滿足超標準洪水調度決策支持系統的應用。

（三）數據庫建設核心內容

流域超標準洪澇災害數據庫建設核心內容主要包括超標準洪澇災害數據庫應包含哪些庫表、怎樣設計超標準洪澇災害數據庫表結構等。通過對相關數據庫表結構匯總研究，梳理超標準洪澇災害的特性及影響，研究超標準洪水調度決策支持系統不同功能業務運用模塊對數據多元化的需求，考慮到數據庫建設原則，建設的超標準洪澇災害數據庫邏輯架構為“一主一輔”，以結構化數據為主、非結構化數據為輔。主要數據信息存儲結構化數據，基于現有的實時雨水情數據、歷史大洪水數據、二期工程數據等；輔助數據信息存儲非結構化數據，主要包括文檔信息、多媒體信息等。流域超標準洪澇災害數據庫邏輯結構見圖1。

圖1 流域超標準洪澇災害數據庫邏輯結構圖

1.主要數據信息

一是基本信息類，主要存儲測站基本屬性表、河道站防洪指標表、庫（湖）站防洪指標表、庫（湖）站汛限水位表、庫（湖）水位庫容泄量表、水位流量關系曲線表、洪水頻率分析參數表、洪水頻率分析成果表、河流基本屬性表、河段基本情況表、洪水傳播時間表、河道斷面信息表、超標準洪水基本信息表、河道站超標準場次洪水信息表、庫（湖）站超標準場次洪水信息表、洪水預警信息表、洪水編號基本信息表、行政區劃名錄表、流域分區名錄表等信息。

二是氣象雨情類，主要存儲天氣形勢圖表、衛星云圖表、雷達回波圖表、臺風情況圖表、熱帶氣旋數據表、降雨情況統計表、日雨量過程表、時段雨量摘錄表、月降水量表、降雨預報圖表、氣象產品表、數值預報格點場表、歷史致洪暴雨數據表等信息。

三是水情信息類，主要存儲河道、水庫、堰閘、泵站水情表和極值表，閘門啟閉情況表，以及代表站洪水過程線圖表、水文站水文要素摘錄表、調查洪水成果表、代表站特征值表、代表站歷史洪水最大值表等信息。

四是工程信息類，主要存儲工程名錄表、堤防基本信息表、堤防水文特征表、堤防歷史決溢記錄表、蓄滯洪區基礎信息表、蓄滯洪區基本情況表、蓄滯洪區水位面積/容積/人口/資產關系表、蓄滯洪區運用方案表、蓄滯洪區歷次運用情況表、行洪區歷次運用情況表、水庫大壩基礎信息表、水庫大壩特征信息表、泵站基礎信息表、泵站特征信息表、水閘基礎信息表、水閘特征信息表、水閘泄流曲線表、水閘出險記錄表、水閘運用歷史記錄表等信息。

五是地理信息類，主要存儲行政區劃表、DEM信息表、土地覆蓋數據表、地形地貌表、遙感影像數據表、交通公共圖層、河流/湖泊/水庫/水閘/堤防專題圖層等信息。

六是經濟社會類，主要存儲社會經濟數據表、社會經濟地理位置表、蓄滯洪區/防洪保護區人口情況表、蓄滯洪區/防洪保護區耕地及播種面積情況表、蓄滯洪區/防洪保護區經濟產值信息表、蓄滯洪區/防洪保護區私有財產統計表、蓄滯洪區/防洪保護區房屋情況表、蓄滯洪區/防洪保護區工礦企業情況表、蓄滯洪區/防洪保護區水利設施情況表等信息。

七是洪災信息類，主要存儲洪水風險圖方案編碼表、洪水風險圖類型編碼表、洪水風險圖信息表、洪水淹沒圖表、災情圖表、受災區縣表、洪澇災害基本情況統計表、農林牧漁業洪澇災害統計表、工業交通運輸業洪澇災害統計表、城市受淹情況統計表、水利設施洪澇災害統計表、損失評估總表、損失評估詳細表、災后評估模塊數據存儲表等信息。

八是計算成果類，主要存儲降水量預報表、河道水情預報表、堰閘水情預報表、庫（湖）水情預報表、單個庫（湖）調度成果表、單個行蓄洪區/閘壩調度成果表、聯合調度后庫（湖）成果表、聯合調度后河道、閘壩成果表、單個對象調度狀態記錄表、聯合調度后調度對象狀態記錄表、聯合調度后河道站成果統計表、聯合調度后蓄滯洪區、閘壩成果統計表、聯合調度方案成果統計指標定義表、聯合調度方案成果統計指標值表等信息。

2.輔助數據信息

輔助數據信息存儲非結構化數據，主要包括文檔信息庫、多媒體信息庫等。文檔信息庫、多媒體信息庫根據相關需求，充分利用流域國家防汛抗旱指揮系統二期工程數據資源，其他非結構化數據根據實際需求補充完善。文檔信息庫用于存儲與綜合調度相關的文檔資料，涉及各類調度方案、應急預案、知識文檔等信息，輔助綜合調度認知與分析服務；多媒體信息庫用于存儲多媒體文件，包括視頻、音頻、圖像等數據。

三、流域超標準洪澇災害數據庫建設實例

以淮河流域沂沭泗水系典型示范區超標準洪澇災害數據庫實例搭建為例說明，流域超標準洪澇災害數據庫包括基本信息、氣象雨情、水情信息、工程信息、地理信息、經濟社會、洪災信息、計算成果等8 大類信息的存儲結構，涉及超標準洪水、洪澇災害及與超標準洪水調度決策支持系統計算相關的數據表。超標準洪澇災害數據庫表標識分類后綴取值和表編號分類代碼分別見表1、表2。

表1 表標識分類后綴取值表

表2 表編號分類代碼表

數據庫和數據庫表的實例化搭建均可通過圖形界面操作或運行建表SQL 語句兩種方式實現。數據庫表中數據的錄入，對于少量記錄的數據表，可采用圖形界面直接編輯的方式；對于大量的數據錄入，一般采用從其他數據源批量導入的方法，導入的數據源可以是其他數據庫表中的數據或本地Microsoft Excel 文件。數據導入完成后，數據庫實例化搭建工作即全部完成，可對數據庫中的數據進行增、刪、改、查操作，可為超標準洪水調度決策系統提供數據支撐。

四、結語

流域超標準洪水綜合應對已成為目前防洪減災的“現實短板”，而流域超標準洪澇災害數據庫建設研究又是流域超標準洪水綜合應對亟需解決的基礎性問題。本文通過系統梳理分析與防洪業務緊密相關的數據庫及庫表結構，開展了流域超標準洪澇災害數據庫及庫表結構研究，提出了流域超標準洪澇災害數據庫的建設原則、邏輯結構、數據庫表分類及主要數據庫表等，開展了淮河流域典型示范區超標準洪澇災害數據庫實例搭建工作，以期為其他流域或區域超標準洪澇災害數據庫研究及應用提供建設思路■