任 偉，尚冠華，張樂天

（水利部黃河水利委員會，450003，鄭州）

一、“數(shù)字防汛”建設(shè)目標(biāo)及總體框架

為滿足黃河流域不斷提高的防汛需求，2001年，黃委根據(jù) “數(shù)字黃河”工程建設(shè)理念，結(jié)合最新信息技術(shù)手段，在準(zhǔn)確把握當(dāng)前黃河防汛需求的基礎(chǔ)上，提出了“數(shù)字防汛”專題規(guī)劃和總體設(shè)計，并逐步開展了“數(shù)字防汛”工程建設(shè)工作。

“數(shù)字防汛”總體建設(shè)目標(biāo)是，依托“數(shù)字黃河”總體框架，開發(fā)建設(shè)“先進實用、高效可靠”的覆蓋黃河流域重點防洪地區(qū)的暴雨洪水預(yù)警預(yù)報、洪水水沙調(diào)度、防汛組織指揮、洪水水沙演進、搶險減災(zāi)等方面基于3S的應(yīng)用系統(tǒng)，以現(xiàn)代化的管理理念和工作方式，實現(xiàn)黃河防汛減災(zāi)各個環(huán)節(jié)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化管理，提高黃河防汛指揮決策水平。

“數(shù)字防汛”工程由基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用服務(wù)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成。其中，應(yīng)用服務(wù)平臺為“數(shù)字防汛”應(yīng)用服務(wù)提供開發(fā)、運行環(huán)境和公用服務(wù)?！皵?shù)字防汛”總體框架見圖1。

“數(shù)字防汛”應(yīng)用系統(tǒng)由暴雨洪水預(yù)警預(yù)報、洪水水沙調(diào)度、防汛組織指揮、洪水演進、搶險減災(zāi)等5個應(yīng)用系統(tǒng)組成。其中防汛組織指揮系統(tǒng)是“數(shù)字防汛”的核心，暴雨洪水預(yù)警預(yù)報、洪水水沙調(diào)度、洪水水沙演進、搶險減災(zāi)等系統(tǒng)為其提供信息支持。“數(shù)字防汛”應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

二、“數(shù)字防汛”建設(shè)成就

自“數(shù)字黃河”工程啟動以來，黃委“數(shù)字防汛”建設(shè)得到快速發(fā)展，在應(yīng)用系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上取得了豐碩成果。在防汛基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，黃委加強計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，使黃委計算機骨干網(wǎng)能力得到了有效提升。建成了黃河防汛抗旱會商中心、山東黃河防汛會商中心、河南黃河防汛會商中心以及上連國家防總、外連黃河流域各?。ㄗ灾螀^(qū)）、下接委屬防汛單位的異地視頻會商系統(tǒng)，改善了防洪指揮會商環(huán)境。通過黃河水庫調(diào)度運行信息平臺和北京、蘭州、濟南三大軍區(qū)防汛信息系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)了黃河防總與黃河重要水庫電站管理單位以及流域有關(guān)軍區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通及信息共享。通過建設(shè)三門峽、延安等10個水情分中心，黃河流域水情信息30分鐘到報率達到95%以上，水情報汛質(zhì)量和報汛時效性得到有效提高。

在應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方面，開發(fā)完成黃河雨水情信息查詢會商系統(tǒng)、黃河洪水預(yù)報系統(tǒng)以及黃河流域中尺度數(shù)值模式預(yù)報系統(tǒng)等，引進國家氣象局9210系統(tǒng)，實現(xiàn)了科學(xué)快速的雨情、水情分析會商，豐富了洪水預(yù)報方式，擴大了降雨、洪水預(yù)報范圍，延長了預(yù)見期，提高了預(yù)報精度。2003年建成的黃河洪水預(yù)報調(diào)度與管理（耦合）系統(tǒng)由于實現(xiàn)了洪水預(yù)報、防洪調(diào)度系統(tǒng)的耦合提升，有效提高了防洪調(diào)度決策的時效性和科學(xué)性，獲2008年水利部大禹獎二等獎。2004年，通過覆蓋黃委、省、市（地）、縣四級防汛單位的黃河下游工情險情會商系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)了黃河下游工情、險情的快速上報、查詢和防汛物資的數(shù)字化管理，獲得水利部“全國水利信息化技術(shù)與建設(shè)成果交流展示會優(yōu)秀應(yīng)用軟件獎”，并獲2005年黃委科技進步一等獎。黃河下游二維水沙模型由黃委數(shù)學(xué)模型攻關(guān)小組開發(fā)成功并逐步完善，實現(xiàn)了黃河下游水沙輸移的精細模擬和展示，有力指導(dǎo)了防洪調(diào)度方案的決策評估和搶險及灘區(qū)遷安救護。2006年建成了黃河水庫調(diào)度運行信息平臺，實現(xiàn)了黃河防總與黃河重要水庫管理單位信息共享，為黃河防總實時掌握黃河重要水庫調(diào)度運行信息，為優(yōu)化防洪調(diào)度、防洪防凌以及軍隊支援搶險救災(zāi)等提供了信息支持。此外，黃委還完成防汛預(yù)案數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。遙感監(jiān)測技術(shù)也在黃河防洪、防凌、調(diào)水調(diào)沙工作中得到應(yīng)用，豐富了黃河汛情信息。

圖1 “數(shù)字防汛”總體框架

圖2 “數(shù)字防汛”應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

總之，“數(shù)字防汛”自初成體系以來，在確保防洪防凌安全、實現(xiàn)黃河安瀾、有力支持黃河調(diào)水調(diào)沙、不斷擴大下游河道過流能力以及洪水資源化等方面發(fā)揮了巨大作用。2011年9月，黃河中游發(fā)生嚴(yán)重秋汛，黃河支流渭河、伊洛河發(fā)生超警戒洪水。為戰(zhàn)勝洪水，黃河防總充分運用水雨情氣象監(jiān)測、洪水預(yù)報調(diào)度耦合、工情險情會商、黃河下游河道三維水沙模擬等“數(shù)字防汛”建設(shè)成果，提前對洪水進行準(zhǔn)確預(yù)報，準(zhǔn)確監(jiān)測雨洪過程及時空分布，科學(xué)進行黃河干支流水庫水沙聯(lián)合調(diào)度，周密部署搶險救災(zāi)工作，最終使洪水安然入海，從而有效避免了伊洛河夾灘大面積漫灘和20余萬人的轉(zhuǎn)移遷置,使黃河花園口站洪峰流量由自然洪峰 7800m3/s左右（相當(dāng)于“96·8”洪水量級）削減到3120m3/s左右，有效減輕了下游防洪壓力，減免下游灘區(qū)漫灘面積2864 km2，避免了耕地334萬畝（22.3萬 hm2）被淹和灘區(qū) 114.5萬人的撤遷，減免經(jīng)濟損失154.04億元。同時，在確保防汛安全的前提下，充分利用洪水資源，為冬春抗旱儲備了水源，實現(xiàn)了多贏的目標(biāo)。

三、“數(shù)字防汛”建設(shè)存在的問題

通過近10年的 “數(shù)字防汛”建設(shè)，黃委信息化建設(shè)初具規(guī)模，但與日益發(fā)展的防汛信息化、現(xiàn)代化需求相比仍存在較大差距?！皵?shù)字防汛”建設(shè)的不足主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

1.“數(shù)字防汛”建設(shè)投入不足

“數(shù)字防汛”建設(shè)沒有正規(guī)的、穩(wěn)定的資金渠道，建設(shè)投入明顯不足，已建的工情險情會商系統(tǒng)等一些系統(tǒng)僅覆蓋了黃河部分區(qū)域，還未形成完整體系，沒有發(fā)揮整體效益；基層防汛信息化軟硬件少，更新緩慢，防汛會商條件差，防汛機動搶險設(shè)備缺損、老化日益嚴(yán)重，不能滿足黃河防汛搶險的需要。此外，由于“數(shù)字防汛”系統(tǒng)運行維護經(jīng)費不足，系統(tǒng)建成后的運行維護工作跟不上，一定程度影響了應(yīng)用系統(tǒng)和設(shè)施效益的正常發(fā)揮。

2.“數(shù)字防汛”各系統(tǒng)間融合性較差

黃委單位之間網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，汛情傳輸通道窄，很難滿足當(dāng)前包含圖像、數(shù)據(jù)的汛情信息傳輸帶寬要求。防汛信息采集、監(jiān)測手段還不能滿足當(dāng)前防汛工作需求。黃河上游冰情預(yù)報模型、中游超滲產(chǎn)流產(chǎn)沙預(yù)報模型、水庫異重流定量輸移及出庫含沙量定量預(yù)測預(yù)報模型尚未建立。應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)還有許多需要繼續(xù)推進和完善的地方。應(yīng)用系統(tǒng)相對孤立，系統(tǒng)間兼容性差，很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效集成和共享。

3.規(guī)劃存在滯后性

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，眾多的先進信息技術(shù)如云計算、3G網(wǎng)絡(luò)、3D視頻技術(shù)等相繼出現(xiàn)并很快得到了廣泛應(yīng)用，在各行各業(yè)發(fā)揮了巨大作用，豐富和改善了人們的生活。由于信息技術(shù)的高速發(fā)展和人民群眾防汛保安需求的提升，黃委于2002年編制的“數(shù)字防汛”工程規(guī)劃已不能完全滿足指導(dǎo)當(dāng)前 “數(shù)字防汛”工程建設(shè)的要求，迫切需要抓緊開展“數(shù)字防汛”工程規(guī)劃修編工作。

四、建 議

1.加大“數(shù)字防汛”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度

推動黃河光纖環(huán)網(wǎng)和寬帶移動接入系統(tǒng)建設(shè)，建設(shè)3G備用數(shù)據(jù)傳輸通道，提高通信傳輸和應(yīng)急保障能力；建設(shè)防汛信息采集傳輸系統(tǒng)，提高信息采集、傳輸、處理的及時性、準(zhǔn)確性。其中，雨、水、工、險情等數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)，可吸收物聯(lián)網(wǎng)理念，通過傳感器將雨量、水位、流量、含沙量、凌情、工情、險情等數(shù)據(jù)自動采集并無線傳輸；開展基層防汛單位會商環(huán)境及辦公設(shè)備建設(shè)，對有關(guān)設(shè)施進行必要的補充、升級、更新，使基層防辦能力有較大提高；適時開展重要防洪防凌監(jiān)視信息的3D視頻采集工作，實現(xiàn)汛情信息更真實地呈現(xiàn)；繼續(xù)推進黃河凌情監(jiān)視系統(tǒng)和防洪防凌遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用，優(yōu)先開展下游河道水下地形三維成像遙感監(jiān)測系統(tǒng)和水文下墊面遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，通過遙感信息的及時采集和解譯，提高汛情采集的主動性和時效性，為洪水預(yù)報、指揮調(diào)度、搶險減災(zāi)決策提供信息支持。

2.深入開展“數(shù)字防汛”有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范和應(yīng)用系統(tǒng)輸入、輸出接口規(guī)范，在此基礎(chǔ)上，建立應(yīng)用系統(tǒng)支撐平臺，將分散、異構(gòu)的應(yīng)用和信息資源進行聚合以及實現(xiàn)各種應(yīng)用系統(tǒng)跨數(shù)據(jù)庫、跨系統(tǒng)平臺的無縫接入和集成，為用戶提供一個支持信息訪問、傳遞、協(xié)作的集成化環(huán)境，實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的高效開發(fā)、集成、部署與管理。

3.完善和推進防汛應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

進一步完善、擴展暴雨洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)和工情險情會商系統(tǒng)；開展中游泥沙預(yù)報和黃河寧蒙河段冰凌預(yù)報，提高預(yù)報精度和預(yù)見期；完善洪水水沙調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)黃河中下游干支流水庫群以及河道水沙聯(lián)合調(diào)度，滿足防洪、防凌、減淤、洪水資源化等要求；建設(shè)防汛值班系統(tǒng)，提高了各級防汛指揮部門防汛值班效率；開發(fā)基于移動互聯(lián)網(wǎng)的防汛手機應(yīng)用系統(tǒng)，特別是手機客戶端軟件系統(tǒng)，為客戶提供汛情信息發(fā)布、移動辦公、會商等多項信息化服務(wù)；建設(shè)防汛3D顯示系統(tǒng)，將防汛業(yè)務(wù)與GIS技術(shù)、3D視頻技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)三維場景的流暢演進和可視化展示，并集成相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實功能；開展防汛搶險減災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)險情分析預(yù)測、洪水災(zāi)害損失評估和下游灘區(qū)預(yù)警遷安，最終實現(xiàn)災(zāi)害損失最小化。

4.加強防汛應(yīng)用模型研究開發(fā)和應(yīng)用

積極開展黃河數(shù)學(xué)模型關(guān)鍵技術(shù)研究，初步建立黃河寧蒙河段冰凌預(yù)報模型和三門峽、小浪底水庫水沙模擬模型；完善黃河中下游河道水沙演進模型，推進模型的標(biāo)準(zhǔn)化，繼續(xù)推進小浪底水庫的一維水流泥沙動力學(xué)模型、小花間預(yù)警預(yù)報模型以及黃河下游水沙預(yù)報模型的應(yīng)用。

5.持之以恒，加強建設(shè)

信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進，只有始終保持技術(shù)手段的先進性才能更好地為防汛工作服務(wù)，因此，“數(shù)字防汛”應(yīng)該是持之以恒開展的系統(tǒng)工程，應(yīng)避免“數(shù)字防汛”工程一勞永逸的錯誤思想。建議結(jié)合當(dāng)前先進信息技術(shù)發(fā)展和防汛工作需求，抓緊推動“數(shù)字防汛”工程規(guī)劃修編工作；根據(jù)“數(shù)字防汛”工程建設(shè)需求，加大“數(shù)字防汛”工程建設(shè)投入力度，設(shè)立穩(wěn)定的“數(shù)字防汛”建設(shè)和管理經(jīng)費渠道，保證系統(tǒng)建設(shè)、運行管理工作的正常開展。加強“數(shù)字防汛”建設(shè)管理人才教育工作，通過各種教育培訓(xùn)，人才引進等方式，培養(yǎng)造就一批既懂防汛專業(yè)知識，又懂信息化技術(shù)的復(fù)合型人才，以保障“數(shù)字防汛”工程建設(shè)管理的高效開展，有效提高黃河防汛信息化水平。

[1]李國英.治理黃河思辨與踐行 [M].北京：中國水利水電出版社，鄭州：黃河水利出版社，2003.

[2]水利部黃河水利委員會.“數(shù)字黃河”工程規(guī)劃 [M].鄭州：黃河水利出版社，2003.

[3] 魏向陽，任偉，李永亮，等.黃河“數(shù)字防汛”建設(shè)[J].人民黃河，2003(8).

[4]水利部黃河水利委員會.“數(shù)字防汛”工程需求分析[R].2002.

[5]水利部黃河水利委員會.“數(shù)字防汛”工程建設(shè)總體設(shè)計[R].2003.

[6]水利部黃河水利委員會.2011年黃河防御秋汛工作總結(jié)[R].2011.