山洪灾害监测预警系统设计方案指导书Word下载.docx

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1山洪灾害监测预警系统设计原则及总体结构

设计原则

（1）坚持以人为本，以保障人民群众生命安全为首要目标。

山丘区暴雨的发生常具突发性，因山高坡陡，洪水汇流快，流速大，加之人口和财产分布在有限的低平地上，往往在洪水过境的短时间内即可造成人员伤亡和财产损失。

建设山洪灾害监测预警系统，及时发布预报、警报，保障人民群众生命安全，减少灾害损失。

（2）坚持因地制宜、突出重点的原则。

各省（自治区、直辖市）自然条件、经济社会状况不同，山洪灾害的成因及特点、防灾设施、工作基础等也有差别，应根据各地山洪灾害的特点，针对目前防御山洪灾害监测预警工作中存在的问题，总结成功的经验，切合实际地设计和建设监测预警系统。

要突出重点，兼顾一般，按轻重缓急要求，逐步完善监测预警系统。

（3）坚持经济实用、稳定可靠、容易实施、便于操作和推广的原则。

考虑本地区的暴雨特点、地形地质条件、经济状况、人员分布、交通及通信条件等实际状况，制定监测预警系统设计方案并组织实施。

既要利用遥测、通讯、网络和地理信息系统等先进技术，又要充分考虑山丘区的实际条件，可以采用人工观测简易雨量筒、手摇报警器、无线广播、敲锣打鼓等适合当地条件的监测预警方式方法，扩大系统覆盖面，达到既能有效解决监测、通信及预警问题，又能节约投资的目的。

同时要保证系统稳定可靠、经久耐用，尽可能地降低使用运行成本。

（4）遵循相关规程、规范。

系统设计要以现行的相关水文监测、通信系统组网、软件开发、数据库构建等方面的规程、规范为依据；

各种构件优选符合国家标准的型材和通用件，以利于施工的质量控制和系统运行的维护管理。

（5）充分利用现有气象、水文及地质灾害监测预警网，系统建设要与相关行业的规划、建设相协调。

目前气象预报站网已基本布设到县级，水情预报站网按流域设置，地质灾害监测站在重点地区也设到县级。

应充分利用现有的气象、水文、地质灾害监测预警站网，雨量站网建设要与气象发展规划协调，山洪监测预警要与地质灾害的监测预警相结合。

（6）充分利用已有资料和成果，并与国家防汛指挥系统相衔接。

分析确定山洪灾害预警指标、制定监测预警方案等，要充分利用已有资料、成果及积累的经验；

山洪灾害监测预警系统是国家防汛抗旱指挥系统的补充，山洪灾害监测预警系统的数据库结构要与国家防汛抗旱指挥系统的数据库结构相统一，技术标准要与国家防汛抗旱指挥系统的标准相衔接。

总体结构

系统组成

山洪灾害监测预警系统主要包括水雨情监测系统和预警系统（系统结构见图）。

为更好地发挥系统的防灾减灾作用，还需建立群测群防的组织体系，加强宣传培训。

水雨情监测系统主要包括水雨情监测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等。

乡（镇）、村自身预警的监测设施，一般以简易的为主；

县级以上可根据经济状况和山洪灾害特点，布置有一定技术含量、实用、先进、自动化程度较高的设施。

汇入山洪灾害防治信息汇集及预警平台的水雨情监测信息以县级以上的自动遥测信息为主，群测群防水雨情监测信息以乡（镇）、村简易观测信息为主。

根据我国山洪灾害范围广、成因复杂的特点，要加密现有水文

图山洪灾害监测预警系统结构示意图

基于平台的山洪灾

害防御预警系统

汇入平台的水雨情监测信息

水雨情监测信息

水雨情

监测

系统

群测群防水

雨情监测信息

信息汇集子系统、查询子系统

预报决策子系统

预警子系统

群测群防

预警

山洪灾害监测预警系统

气象部门的监测站网，以控制水雨情，及时发布预警信息。

山洪灾害预警系统由基于平台的山洪灾害防御预警系统和山洪灾害群测群防预警系统组成。

基于平台的山洪灾害防御预警系统中的山洪灾害防治信息汇集及预警平台是该预警系统数据信息处理和服务的核心，主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、计算机网络子系统和数据库子系统组成；

基于平台的山洪灾害防御预警系统主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、预报决策子系统和预警子系统组成，在县级以上防汛指挥部门建立，山洪灾害严重的区域应建立该系统，以获取实时水雨情信息，及时制作、发布山洪灾害预报警报；

系统一般要求具有水雨情报汛、气象及水雨情信息查询、预报决策、预警、政务文档制作和发布、综合材料生成、值班管理等功能，并预留泥石流、滑坡灾害防治信息接口。

群测群防预警系统包括预警发布及程序、预警方式、警报传输和信息反馈通信网、警报器设置等；

预警信息、预警方式、预警信号等应根据各地的具体条件，因地制宜地确定，预警方式、预警信号应简便，且易于被老百姓接受。

群测群防的组织体系主要包括建立县、乡（镇）、村、组、户五级山洪灾害防御责任制体系，明确县、乡（镇）、村、组防御山洪灾害的组织机构、人员设置、职责等。

通过建立群测群防责任制组织体系，保障县、乡（镇）、村、组、户防灾信息上传下达畅通，监测、预警、避灾措施落实。

宣传培训包括防灾知识的普及，防灾准备，监测、警报设施的维护和操作，预案的宣传、演练等。

系统建设模式

由于山洪预见期短、致灾快，因此为有效防御山洪灾害，需特别加强县级以下行政区的防灾工作。

根据我国目前县级以下行政区的经济社会发展状况、技术水平、防灾特点以及各级防汛部门在防灾中的作用，提出以下三种监测预警系统建设基本模式：

模式一：

在县级行政区建立基于平台的山洪灾害预警系统，省、市、县、乡（镇）、村等各方面的山洪灾害防治相关信息汇集于平台，县级防汛部门根据系统信息，及时发布预报、警报。

同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，开展监测、预警工作。

其系统结构见图。

这种模式适宜于山洪灾害严重，县级防汛部门有能力建立山洪灾害防治信息汇集及预警平台，省、市、县信息实现共享，县级防汛部门能制作山洪灾害预报警报的县级行政区。

模式二：

县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，依靠县、乡（镇）、村、组的监测设施，结合省级、市级防汛部门的信息、指令，开展监测预警工作。

县、乡（镇）、村根据暴雨、洪水及水库（山塘）等监测信息，发布预报警报。

一般按县→乡（镇）→村→组→户的次序进行山洪灾害预警；

遇紧急情况（暴雨洪水陡涨、水库山塘溃坝等）村可直接报告县级防汛指挥部和乡（镇）防汛指挥机构，并可直接发布预警。

群测群防预警

县级以下水雨情监测信息

省、市水雨情监测信息

水库、山塘溃坝

图山洪灾害监测预警系统示意图（模式一）

暴雨

洪水

基于县级平台的预警系统

村

组

户

乡镇

省级防汛部门

市级防汛部门

气象、暴雨、洪水

等监测信息

紧急情况下

图山洪灾害监测预警系统示意图（模式二）

县级防汛部门

这种模式适宜于尽管山洪灾害严重，但经济条件差，不具备建立山洪灾害防治信息汇集及预警平台的人、材、物等条件的地区；

或者山洪灾害总体不严重的区域。

我国部分省级行政区面积大、人口密度较小，市、县经济发展水平较低，山洪灾害防御立足于群测群防，依靠建立县、乡（镇）、村、组防御山洪灾害的组织体系和加强宣传培训，采用简易设施开展山洪灾害的监测预警工作。

模式三：

在市级行政区建立基于平台的山洪灾害预警系统，省、市、县收集的山洪灾害防治相关信息汇集于系统，市级防汛部门根据系统信息，及时发布预报、警报；

县级防汛部门配置信息接受终端，与市级防汛部门山洪灾害防治信息汇集及预警平台信息实现共享，县级以下部门执行市级防汛部门的指令。

这种模式适宜于市级行政区内局部地区山洪灾害严重，县级行政区经济条件差，防汛部门力量相对较弱，市级防汛部门更有能力建立信息汇集及预警平台，发布预报、警报的区域。

对不同山洪灾害特点、不同经济社会发展水平的区域要因地制宜地制定山洪灾害监测预警系统建设方案。

地处东部季风区、山洪灾害严重的区域，若经济发展水平相对较高，宜采用模式一；

省级行政区面积大、人口密度小，市级、县级行政区经济发展水平较低的区域，宜主要采用模式二；

对市级行政区局部地区山洪灾害严重，县级行政区经济发展水平较低，防汛部门力量相对较弱的区域，可采用模式三。

图山洪灾害监测预警系统示意图（模式三）

基于市级平台的预警系统

各省（自治区、直辖市）可根据山丘区自然条件、经济社会状况、山洪灾害的特点，选用一种基本模式或多种基本模式组合，构建本省（自治区、直辖市）山洪灾害监测预警系统。

各省（自治区、直辖市）要统筹考虑山洪灾害的严重性、防御的迫切性，按照经济社会发展水平和轻重缓急要求，合理制定山洪灾害监测预警系统实施计划。

近期着重在山洪灾害重点防治区逐步建立山洪灾害监测预警系统。

2水雨情监测系统设计

通过建设实用、可靠的水雨情监测系统，扩大山洪灾害易发区水雨情收集的信息量，提高水雨情信息的收集时效，为山洪灾害的预报预警、做好防灾减灾工作提供准确的基本信息。

水雨情监测系统以雨量监测为主，必要时辅以水位监测和流量监测，设计内容主要包含水雨情监测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等。

（1）实用、可靠。

山洪灾害防御水雨情监测站的环境条件恶劣，监测人员的技术水平参差不齐，系统选用的监测方法、技术、设备应注重实用、可靠，符合山洪灾害监测预警的实际需求。

（2）突出重点，合理布设监测站网。

山洪灾害分布面广，各省（自治区、直辖市）应优先考虑在当地和人民生命财产危害严重的山洪灾害多发区建立监测系统。

在现有的气象及水文站网基础上，充分考虑地理条件、受山洪灾害威胁的程度，以及暴雨分布特点，合理布设水雨情监测站网。

（3）简易监测为主，简易监测与人工监测、自动监测相结合。

根据山洪灾害发生点多面广的特点，监测以简易监测为主，因地制宜地建设人工监测站和适量的自动监测站。

（4）因地制宜地选择信息传输通信组网方式。

信息传输通信组网的设计应根据山洪灾害防御信息传输实际需求，结合各省（自治区、直辖市）山洪灾害防治区地理环境、气候条件、现有通信资源、供电情况、居民居住分布等实际情况，因地制宜地选择和确定通信方式，以保证信息传输的可能性、实时性和可靠性。

充分利用现有的通信资源，选择专网与公网相结合，节省系统建设、管理及运行的投资。

监测方式及报汛工作体制

水雨情监测系统监测项目主要包括降雨量、水位。

站类主要包括雨量站、水位站。

雨量站监测雨量信息，水位站监测的信息主要包括雨量和水位。

根据山洪灾害预警的需要和各地的建站条件，考虑山洪灾害易发区地形复杂、降雨分布不均、群众居住分散、地方经济发展不均衡等实际情况，水雨情监测站可建成简易监测站、人工监测站和自动监测站。

其监测方式及报汛工作体制要求如下：

（1）简易监测站

为扩大水雨情信息的监测覆盖面，在山洪灾害防治区内的村、组设立简易监测站。

因地制宜地配置简易的雨量、水位观测设施，采用直观、可行的观测方法进行水雨情信息的监测。

利用本地区适用的传播方式进行信息的传输，达到群测群防的目的。

简易雨量站采用有雨观测、下大雨加强观测的工作体制，有条件时及时上报；

简易水位站在有雨时或接到通知时观测，水位接近成灾水位时加强观测，有条件时及时上报。

（2）人工监测站

对于无条件建设自动监测站，但拥有公用通信资源（程控电话、移动通信网）的地区，按照人工观测站的技术要求建立相应的水雨情人工监测站。

采用人工观测和管理的模式，通过语音或通话报汛进行雨量、水位信息的采集和传输。

人工监测站采用定时观测，定时报汛的工作体制，在暴雨天气状态下则加密观测、增加报汛段次。

（3）自动监测站

根据本地区的通信、经济条件，设立雨量、水位自动监测点。

采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的雨量、水位传感器，以及遥测终端及通信终端设备，实现水雨情信息的自动采集、传输。

自动监测站采用定时自报、事件加报和召测兼容的工作体制；

对超短波组网的自动监测站，则采用增量随机自报与定时自报兼容的工作体制；

人工置数信息应有反馈确认的功能。

监测站网布设要求

山洪灾害监测站网规划应坚持以人为本的原则，满足山洪灾害预报、预警的要求。

站网布设时，应在对所在区域历史山洪灾害和经济社会调查及河道资料分析的基础上，充分考虑山洪灾害易发区人口居住密度以及学校、工矿企业的分布情况；

同时应考虑充分利用水文气象现有站网，避免重复建设，考虑通信、交通等运行管理维护条件。

站网布设以雨量站为主、水位站为辅。

（1）雨量站布设

山洪灾害严重的区域原则上按照20～100km2/站的密度布设自动或人工雨量站；

在山洪灾害特别严重的乡（镇）、山洪灾害频发及人口密度大的村组、山洪灾害易发区的暴雨中心，按照20～30km2/站的密度布设自动或人工雨量站，视测站重要程度和当地的建站条件、经济条件确定自动站和人工站的数量。

西部地广人稀、经济欠发达地区自动和人工雨量站网布设密度可相对放宽。

简易雨量站按照每个自然村（组）1个站进行布设。

雨量站要尽量布设在代表性好、便于看管维护的地方。

（2）水位站布设

面积超过100km2的山洪灾害严重的流域，且河流沿岸为市、县、乡政府所在地或人口密集区、重要工矿企业的，一般应布设水位观测站，有条件的可布设自动水位站。

流域面积50～100km2的山洪灾害严重的小流域，如果河流沿岸有人口较为集中的居民区或有较重要工矿企业、较重要的基础设施，一般应布设人工水位观测站或简易水位观测站。

山洪灾害严重的其它小流域，根据当地实际情况因地制宜布设简易水位观测站。

水位站宜设在人口居住区上游，地点应考虑预警时效等因素综合确定。

对于下游居民集中的水库（山塘），如果没有水位观测设施的，增设适量的水位观测设施。

水库、山塘水位站设在坝前。

水位观测站集水面积在200km2以上，且山洪灾害特别严重，威胁市级、县级政府所在地的山洪沟，确有必要且经济条件允许时可进行临时流量测验，建立测站水位流量关系用于推算流量，当条件变化导致水位流量关系发生变化时，应增加流量测验并修订水位流量关系。

对于已有的自动或人工监测站点应纳入本系统站网，其监测信息相应进入县级监测预警平台。

监测设备设施设计要求

简易监测站

雨量观测

简易监测雨量站信息采集设备设施设计技术要求如下：

（1）各省（自治区、直辖市）应因地制宜地配置简易雨量观测器。

雨量观测器的承雨口径尽可能按照《降水量观测规范》规定的要求进行设计；

（2）为便于观测员能直观和方便地观测雨量，承水器皿可设计为透明的装置，并根据区域内雨情的临界值或降雨强度，在承水器皿外进行划分或标注明显的预警标志。

水位观测

对于无条件设立水尺的观测站，则可采用简易、可靠的方法进行人工监测，设计技术要求如下：

（1）在岸边修建简易的水尺桩，水尺桩可设计为木桩式或石柱型；

（2）对于无条件建桩的观测站，可选择离河边较近的固定建筑物或岩石上标注水位刻度；

（3）水位观测尺的刻度以方便观测员直接读数为设置原则，各地应根据当地的实际情况，以现场标注致灾的临界水位值的方法，作为预警的标准。

人工监测站

人工监测雨量站设计技术要求如下：

（1）应配置虹吸式雨量观测设备；

（2）确定设备的安装方式，设计必要的安装设施；

（3）观测员按照报汛的要求，以语音或通话方式进行数据传输。

人工监测水位站设计技术要求如下：

（1）对于新建的水位站需修建水位观测尺和观测道路；

（2）观测员按照报汛的要求，以语音、短信或通话方式进行报汛。

自动监测站

自动监测站应实现雨量、水位信息自动采集。

在设计中，各地可根据是否需满足基本资料收集的要求，增加固态存储的功能，其存储容量应满足能连续记录1年的资料。

雨量信息采集设计主要包括雨量观测场地和雨量传感器，具体技术要求如下：

（1）雨量观测场地

①雨量监测站原则上不新建雨量观测场，已建有雨量观测场的站，将雨量传感器放置在雨量观测场内；

②未建雨量观测场的站，则利用屋顶平台予以观测，但安装时应注意与建筑物、树木等障碍物的水平距离为障碍物高度的两倍。

（2）雨量传感器

①承雨口口径：

Φ200＋；

②分辨力：

当测站为基本雨量站时，年平均降雨量≥800mm的测站采用的雨量传感器，年平均降雨量＜800mm的测站采用的雨量传感器；

对于非基本雨量站，南方湿润地区可选用的雨量传感器，北方干旱或半干旱地区可选用的雨量传感器；

③测量误差（准确度）：

较大降雨量的误差采用实测降雨量与其自身排水量相比较的相对误差检验；

较小降雨量采用绝对误差检验。

不同分辨力的雨量传感器量测精度详见表

④环境条件：

工作温度0℃～＋50℃，工作湿度≤95%（40℃）；

⑤可靠性指标：

在满足仪器正常维护条件下，MTBF≥25000小时。

水位信息采集设计主要包括水位观测设施和水位传感器，具体技术要求如下：

表不同分辨力的雨量传感器量测精度表

项目

分辨力

自身排水量（mm）

≤10

＞10

≤

＞

±

2％

4％

1mm

（1）水位传感器选用

各省（自治区、直辖市）可根据实际情况选用浮子水位计、压力水位计和超声水位计进行水位观测。

对已建有水位自记井且可利用的监测站选用浮子式水位传感器；

未建井或不能建井的测站，视河流及水情特点配备压力式（压阻式、气泡式）或超声式水位传感器，主要技术指标应满足：

①分辨率：

水位传感器的分辨率为1cm。

②测量误差：

95%测点的允许误差±

2cm，99%测点的允许误差±

3cm。

③环境条件：

工作温度-30℃～＋50℃，工作湿度＜95%（40℃）。

④可靠性指标：

（2）水位自记观测井建设要求

适宜新建水位自记观测井的测站，应以建设简易水位自记井为原则。

井筒可采用直立式或斜井式，一般可选用水泥管、钢管、铸铁管或PE管；

井口直径应根据所采用的浮子式水位计及有关水位观测技术标准进行设计，同时需考虑防淤积的措施。

（3）气泡压力式水位计安装要求

①气泡压力式水位计应放置在位于基本水尺断面处的仪器房内，其传感器感应探头需设置在水面以下。

②管道敷设时应沿河岸护坡顺坡而下，不能出现负坡，以免感压管内结露，形成水栓。

③为解决大变幅水位观测问题，可结合各站实际情况，分多级敷设压力感压气管或至中水处敷设感应探头。

流量测验

流量测验设计要求如下：

（1）已建水文站利用现有的流量测验设施和施测方法进行测验。

对于水位流量关系较稳定的站点，以水位流量关系推流。

（2）新建水位站需进行临时流量测验时，根据其地理环境和河流的具体特性，因地制宜地开展流量测验，一般采用常规简易流量测验方式，有条件的地区可采取半自动或全自动的测验方式。

对于条件较差的测站可采用浮标进行流量测验，浮标系数的率定可在中低水时进行。

（3）流量数据采用人工置数、自动发送方式进行传输。

信息传输通信网设计

信息传输通信网设计应从各省（自治区、直辖市）的山洪灾害监测工作实际出发，主要针对系统中的自动监测站和人工监测站的数据传输通信网络进行设计。

常用水雨情数据传输通信方式

水雨情数据传输常用的通信方式有卫星、超短波（UHF/VHF）、GSM短信、GPRS，以及程控电话网（PSTN）等。

卫星通信

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站、转发无线电波实现地球站之间相互通信的一种方式，具有覆盖面大、通信频带宽、组网灵活机动等优点。

目前，在国家防汛指挥系统建设中用于测站与中心站间数据传输的卫星信道主要选用海事卫星和北斗卫星。

（1）海事卫星（Inmarsat）通信

海事卫星（Inmarsat）系统是目前世界上唯一为海陆空业务提供全球公众通信和遇险安全通信的定位导航系统。

在国家防汛指挥系统数据传输组网中主要应用Inmarsat-C站的短数据通信功能实现点对点的传输方式。

其特点为：

①具有点波束，使得卫星站设备的体积和功耗大大减小，可减少建设成本。

②Inmarsat-C通信频段使用的L波段，基本无雨衰现象，能保证通信的畅通率。

③具有双向性，中心站可对各测站进行远地编程、巡测和召测。

④运行费用按“短数据报告”的包数予以计取。

（2）北斗卫星通信

北斗卫星系统是我国自主知识产权的军用卫星定位导航系统，覆盖中国大陆所有地区和海区，是真正意义上的无缝隙覆盖。

北斗卫星定位导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端3部分构成。

①容量大、数据传输时效快，系统上下链路每秒钟可同时处理200个不同用户的不同业务或请求；

②传输延时小，可在3秒内将用户（测站）的数据发送到用户数据中心；

③系统采用码分多址直序扩频通信体制，抗干扰能力强，并在一定程度上保证了数据的保密性；

④卫星通信设备集成度高，天线尺寸小，安装简单，可减少投资成本；

⑤通信费用按每次发送的帧计费，每帧的报文长度可达到100Bytes；

⑥数据传输可靠性高，系统可提供两种通信“确认”方式。

在设计时需进行细致的信道测试工作，确定测站和接收中心的最佳通信波束。

卫星通信的适用条件：

所建监测站地处高山峡谷，且公网未覆盖和无条件建专用网的区域。

超短波通信

超短波是指工作于VHF/UHF频段的信道，超短波通信的传播机理是对流层内的视距传播与绕射传播。

视距传播损耗小，受环境的影响也小，接收信号稳定。

但是，由于传播距离较