关于黑龙江省旱情监测预警系统建设的解析

于海英，邢宇良

( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 旱情监测系统现状及存在的问题

近些年来，黑龙江省各级抗旱部门逐步开展了旱情监测工作，建立了旱情数据库，旱情监测站网、防汛抗旱会商、水文预报等一系列业务系统，在抗旱工作中发挥了重要作用。黑龙江省旱情监测服务体系由水利部门旱情监测系统、气象部门旱情监测系统和农垦系统土壤墒情监测系统组成。

目前我省87个县市中，有14个县市配有旱情自动监测系统，配套设施包括34个土壤墒情监测站，其中，固定监测站16个，移动监测站16个，旱情试验站2个; 蒸发站45个;地下水旱情监测站( 一般)968个。

全省水利部门已建成哈尔滨市、绥化市2 处市级旱情信息站、2 处墒情实验站，16 处土壤墒情固定监测站，配置48 套移动墒情监测设备。土壤墒情固定监测站采用国际先进的土壤水分电测量技术，传输手段采用GSM( 手机短信) 网，双向信息传输。实现了墒情自动监测、定位、传输等功能。监测设备主要包括土壤水分传感器、数据采集器、存储发送软件、数据接收终端机、接收软件等硬、软件设备和测站架台设施。移动墒情监测仪器采用智能化土壤水分快速测试仪，主要由土壤水分传感器、测试仪器仪表、GPS 接收机以及上位机软件等组成。

目前监测站网建设还不完善，存在的问题有:

1) 覆盖全省的气象旱情监测系统手段落后，时效性差，已经不适合新形势情况下的抗旱减灾工作的需要。

2) 国家防汛抗旱指挥系统旱情监测试点项目采用了国际先进的测试和通讯技术，能够及时、准确、快速获得旱情信息。但仅在哈尔滨市和绥化市的部分市县建成，没有覆盖全省。

3) 我省水利部门、气象部门和农垦系统分别建设旱情监测系统，只是进度和侧重点各不相同，没有进行信息资源的有效整合。

4) 现有站网密度低，站点分布不均匀，重点不突出，无法满足《土壤墒情监测规范》的有关要求。

5) 缺乏运行维护费用，已建系统难以正常运转。

2 建设目标

总体目标是:根据全省抗旱工作的需要，以墒情信息自动采集系统和地市墒情监测分中心为基础，以公用通信传输平台为保障，以计算机网络系统为依托，建成覆盖全省的墒情监测与信息管理系统，实时监测和掌握墒情发生情况及其发展趋势，为各级防汛抗旱指挥部门准确、及时、科学地指挥防旱抗旱工作提供决策支持。

3 建设原则

1) 统筹考虑、科学布局。树立全省一盘棋思想，统一谋划旱情信息监测站网布局。

2) 充分发挥现有监测站点作用，防止重复建设。将全省各级、各类现有抗旱监测站点进行整合，达到资源共享，为国家和各级地方政府抗旱减灾服务。

3) 先进、实用。各类旱情信息监测站点的设备，按照当前先进、近期内不落后，技术上成熟可靠，实用性强的原则配置。

4) 充分利用公网。组建依赖GSM、PSTN、SDH 等现代化设备的信息传输网络，建立先进的旱情信息接收、分析处理与信息发布系统，提高全省旱情信息的时效性与准确性。

4 旱情监测系统建设

4.1 旱情监测站网建设

4.1.1 墒情监测站网

规划新建450 处固定墒情监测站，87 处墒情移动监测站，12 处墒情试验站。按《水文自动测报系统技术规范》等相关法律法规配置先进的监测设配，主要包括: 墒情遥测终端机、GSM 通讯模块、土壤水分传感器等。

按照规划，我省墒情监测站点总数达到583 处。干旱区域墒情监测站点适当加密，旱情较轻区域相对稀疏。一般县( 市) ，每县( 市) 按3 ～5 处布设，易旱县、重点产粮区、水资源短缺地区按每县( 市) 5 ～10 处布设。112个农场，每个农场各建1 ～2 处。

4.1.2 地表水监测站网

规划建设蒸发站44 处，全省蒸发观测站达到87 处。新增站点主要集中于我省产粮县、易旱县和生态脆弱区。

全省现有水面蒸发站43 处，采用蒸发皿、蒸发器人工观测水面蒸发量，资料的连续系列较长、代表性较好，但由于尚未实现蒸发量自动观测，其时效性满足不了旱情实时分析预报的要求。在墒情试验站建设的基础上，依托现有水文站点建设，对现有的人工观测的水面蒸发监测站进行改建升级，把观测设施、设备，以及信息传输设备进行更新改造，实现数据的自动采集、处理、显示、存储和传输。

4.1.3 地下水监测站网

地下水监测信息对于工业生产、农田灌溉、城市供水及生态环境保护等都具有重要作用，是实现地表水和地下水联合调度、科学管理水资源的重要信息。为了合理开发、利用、配置、节约和保护地下水资源，必须加强地下水监测工作，加强地下水监测站网建设。

基本站网的布设密度以《地下水监测规范》为标准，本次规划全省共布设省级重点水位监测站394 处，均采用专用井。达到省级以上重点基本监测井的水位等监测项目自动监测，监测信息实时传输，准确分析和预报地下水动态变化，基本达到地下水监测现代化。

4.2 信息传输与接收系统建设

建立覆盖全省的旱情信息传输与接收系统，实现旱情信息的实时有效传输，满足抗旱需求。旱情信息传输与接收系统的建设主要包括:传输与接收网络的建设，县( 市) 级旱情信息中心、地( 市) 级旱情信息中心和省级旱情信息中心建设等。

国家防汛指挥系统一期工程已建设了省水情中心和哈尔滨市、绥化市两个水情分中心，建立了水情分中心的计算机网络和业务应用系统。本次规划在省水情中心的基础上，建设省级旱情中心，规划对全省12个市、区新建工旱情分中心，规划对各市建设地级旱情信息采集站，对各县建设县级旱情信息采集站。旱情信息的工作流程见图1。

图1 旱情信息流程图

4.3 旱情数据库建设

旱情监测数据库用来存储抗旱基础数据、实时数据和分析结果及其相关数据，是旱情监测系统建设的基础和核心。结合我省抗旱工作的实际需求，并与国家抗旱管理系统数据分类保持一致，旱情监测数据库主要包括水文气象数据、抗旱水源数据、抗旱工程数据、实时旱情数据、社会经济数据、历史旱灾数据、抗旱管理数据、图形数据等8 大类信息。

旱情监测数据来源主要有实测数据和各采集点提供的数据两大类。实测数据包含通过水文、旱情监测站的实时监测提供的监测数据，以及抗旱工程、抗旱水源、历史旱灾数据等。各采集点提供的数据是指各采集点获取的社会经济数据等。

1) 水文气象数据: 是指温度、日照、风力、蒸发、降雨、河道( 水库) 水位、流量等水文气象实时信息。数据主要来源为气象产品应用系统和水雨情数据库。

2) 抗旱水源数据: 是指地表水、地下水等用来分析抗旱可用水量的信息。其中地表水信息包括水库、湖泊、坑塘、水窖等可利用蓄水量以及过境河流可利用径流量，地下水信息包括可利用的浅层地下水资源量和深层地下水资源量。抗旱水源数据主要来自各采集点整理后上报。

3) 抗旱工程数据: 是指水库、机电井、塘坝、水窖、提灌站、水闸及灌区灌溉设施等抗旱水利工程的基本信息及运行记录。数据主要来自各采集点整理后上报。

4) 实时旱情数据: 包括实时旱情统计信息、墒情监测信息、旱情遥感信息、地下水埋深信息、城乡生产生活缺水信息、生态用水信息等。其中:旱情统计信息包括旱情动态、统计报表等;墒情监测信息包括墒情监测点信息、墒情监测数据信息等;地下水信息包括地下水埋深、水位、给水度等; 城乡生产生活缺水信息包括工农业用水量、生活用水量等。数据主要来自各采集点整理后上报。

5) 社会经济数据:包括行政区划、人口、经济状况、农业、林业、畜牧业、耕地面积等。数据主要来自各采集点。

6) 抗旱管理数据:包括抗旱法律法规、抗旱服务组织、抗旱预案、应急预案等。数据主要由各级抗旱部门进行整理上报。

7) 历史旱灾数据: 包括历史旱灾发生时间、地点、规模、造成的损失、抗旱措施及对经济、社会、生态的影响及损失等。数据主要由各级抗旱部门依据历年旱灾记录进行整理上报。

8) 图形数据:包括各地基础地理信息图、耕地分布图、抗旱分析专题成果图、各种监测站点分布图、受灾分布图、受灾面积统计图等。数据主要由各级抗旱部门进行整理上报。

4.4 旱情信息管理系统建设

在旱情数据库的基础上建设旱情信息管理系统。旱情信息管理系统应具备信息接收处理、信息查询、信息应用和信息上报四个主要功能。按照系统功能，开发相应的支撑软件。

5 旱情预警系统建设

5.1 系统的功能

旱情预警系统主要根据旱情分析评估中的水文干旱指数、气象干旱指数、农业干旱指数、综合干旱指数和旱情预测结果对旱情进行等级的划分，建立旱情预警决策支持平台，实时干旱灾害的实时预警。

旱情预警等级分为4 级，即Ⅰ级预警( 特大干旱) 、Ⅱ级预警( 严重干旱) 、Ⅲ级预警( 中度干旱) 和Ⅳ级预警( 轻度干旱) 。

系统功能结构见图2。

图2 旱情预警功能结构图

5.2 系统的逻辑结构

旱情预警系统由旱情分析、旱情评估、旱情预测、旱情预警模型共同组成应用支持平台。系统应用开发和运行环境遵循中央系统的总体结构。系统逻辑结构见图3。

图3 旱情预警逻辑结构图

5.3 旱情预警信息发布系统建设

5.3.1 一般旱情信息发布

旱情信息发布系统是基于旱情综合分析评估系统，利用专线向用户提供旱情信息服务的可查询系统。旱情综合分析评估系统将可对外公布的旱情基础数据信息、旱情分析与预警信息存储于公用端查询数据库，用户端通过授权与身份验证可查询旱情信息数据库里的相应信息。

旱情信息发布系统采用Web 网页通过现有防汛抗旱专线对外发布，在旱情信息中心设身份验证系统和授权许可系统。

旱情信息中心通过防汛抗旱专线将相应数据上报至国家防总。

5.3.2 干旱预警信息发布

省防汛抗旱指挥部根据会商结果，报经省人民政府批准，并由省防汛抗旱指挥部通过公众媒体向社会发布有关旱情信息。I－IV 级干旱预警颜色依次采用红色、橙色、黄色、蓝色。

5.3.2.1 I 级干旱预警发布( 红色)

由省防汛抗旱总指挥主持旱情会商，省防汛抗旱指挥部全体成员单位参加，会商形成启动I 级预警应急响应方案结论，研究制定出相应的预警应急响应工作部署，报经省人民政府批准后，启动I 级预警应急响应方案，报上级备案，并通过媒体向社会发布。

5.3.2.2 II 级干旱预警发布( 橙色)

由省防汛抗旱总指挥或委托省防讯抗旱副总指挥主持旱情会商，省防汛抗旱指挥部有关成员单位参加，会商形成启动II 级预警应急响应方案结论，研究制定出相应的预警应急响应工作部署，报经省人民政府批准后，启动II 级预警应急响应方案，报上级备案，并通过媒体向社会发布。

5.3.2.3 III 级干旱预警发布( 黄色)

由省防汛抗旱副总指挥主持旱情会商，省防汛抗旱指挥部有关成员单位参加，会商形成启动III 级预警应急响应方案结论，研究制定出相应的预警应急响应工作部署，经省防指领导批准后，启动III 级预警应急响应方案，报上级备案，并通过媒体向社会发布。

5.3.2.4 IV 级干旱预警发布( 蓝色)

由省防办主任主持旱情会商，省防汛抗旱指挥部有关成员单位参加，会商形成启动IV 级预警应急响应方案结论，研究制定出相应的预警应急响应工作部署，经省防汛抗旱指挥部领导批准后，启动IV 级预警应急响应方案，报上级备案，并通过媒体向社会发布。

5.3.2.5 预警的解除

由发布干旱预警的单位组织有关单位和专家，综合分析旱情形势，形成相应预警应急响应方案的解除结论，经原预警发布批准单位批准后，由发布该干旱预警的单位宣布解除相应干旱预警应急响应方案，并通过媒体向社会发布。

根据需要，旱情预警信息可通过短信或邮件方式向指定的用户群发送，需配置E－mail 服务器和短信发送装置。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院. 黑龙江省抗旱规划［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2010.

［2］李茹. 中央防汛决策支持系统洪水预报子系统的研制与开发［D］. 西安:西安理工大学，2000.