趙源媛

（遼寧省沈陽(yáng)水文局，110000，沈陽(yáng)）

一、地方防汛抗旱工作體系架構(gòu)與需求分析

地方防汛抗旱工作指揮體系架構(gòu)可分為三個(gè)層級(jí)——省級(jí)、市級(jí)、縣（區(qū)）級(jí)。各層級(jí)均由對(duì)應(yīng)的防汛抗旱指揮部行使防汛抗旱減災(zāi)工作職能，其日常辦事機(jī)構(gòu)一般設(shè)為防汛抗旱指揮部辦公室，多由對(duì)應(yīng)的應(yīng)急管理部門(mén)或者水行政主管部門(mén)承擔(dān)相應(yīng)工作職責(zé)。在三級(jí)架構(gòu)中，市級(jí)機(jī)構(gòu)需承上啟下，既要服從于省級(jí)機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)與指揮，為其提供支撐，又需統(tǒng)領(lǐng)全市防汛抗旱減災(zāi)工作并對(duì)所轄縣（區(qū)）給予指導(dǎo)和支持，對(duì)于市域內(nèi)大中小河流及大中小水利樞紐工程影響區(qū)域的水雨情數(shù)據(jù)信息的需求更趨全面、迅捷、準(zhǔn)確，對(duì)于水文數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的功能和穩(wěn)定性要求更高。防汛抗旱管理機(jī)構(gòu)日常工作中需要的水文數(shù)據(jù)信息種類(lèi)主要包括雨情信息、河道水情信息與水庫(kù)等水利樞紐工程水情信息、墑情信息等，具體水文要素分類(lèi)有降水量、河道斷面水位和流量、水庫(kù)等水利樞紐工程的蓄水位和蓄水量以及出入庫(kù)流量、土壤含水量等。

二、沈陽(yáng)市水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)概況

沈陽(yáng)市是遼寧省會(huì)城市，地處遼寧中部平原區(qū)，東部有小部分山地向平原過(guò)渡的山地丘陵地貌，地勢(shì)總體上呈平緩的“東北高、西南低”態(tài)勢(shì)，遼河干流、渾河干流、太子河北支源頭河段、饒陽(yáng)河中游部分河段穿城而過(guò)，較大的支流有遼河支流秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河、渾河支流蒲河等，河流水系眾多，防汛抗旱減災(zāi)責(zé)任重大。

全市共有各類(lèi)水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)527個(gè)，其中水文站10處，水位站32處，雨量站131處，墑情站15處，泥沙站7處，蒸發(fā)站1處，地下水監(jiān)測(cè)站158處，水質(zhì)監(jiān)測(cè)站173處。

三、水文數(shù)據(jù)信息應(yīng)用平臺(tái)功能設(shè)計(jì)與構(gòu)想

1.軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式分析

水文數(shù)據(jù)信息應(yīng)用平臺(tái)的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一般有省、市兩級(jí)，縣（區(qū)）一級(jí)由于覆蓋范圍小、區(qū)內(nèi)水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)量相對(duì)偏少，其對(duì)水文數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用需求可由市級(jí)平臺(tái)提供支撐。對(duì)于省、市平臺(tái)的開(kāi)發(fā)建設(shè)模式，各地區(qū)有所不同。有的是省、市一體，有的省、市各自獨(dú)立。從工作模式看，省、市一體模式在原始數(shù)據(jù)使用、基本成果格式以及地理范圍邊界劃分等方面的一致性要求比較容易實(shí)現(xiàn)，但在滿(mǎn)足各級(jí)需求多元化以及軟件系統(tǒng)維護(hù)調(diào)試等方面存在不足，在服務(wù)保障的時(shí)效性、個(gè)體化差異需求的滿(mǎn)足上，存在延遲和不易完善之處。而省、市各自獨(dú)立開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)平臺(tái)模式，在滿(mǎn)足各自多元化需求上更為靈活，實(shí)用性更強(qiáng)，但在數(shù)據(jù)使用及成果輸出格式、地理范圍邊界劃分等方面的一致性上，存在一定程度的不可控性，在總體開(kāi)發(fā)成本上可能偏高。

沈陽(yáng)市防汛抗旱管理指揮體系在機(jī)構(gòu)改革后有了新變化。防汛抗旱指揮部辦公室由在水務(wù)局改設(shè)在應(yīng)急局，但由于水利系統(tǒng)在防汛抗旱指揮體系中的重要作用不可替代，因此在水文數(shù)據(jù)信息應(yīng)用上要滿(mǎn)足新舊兩套體系的工作需要，即對(duì)系統(tǒng)成果的多樣性要求更高，在平臺(tái)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上更適合獨(dú)立開(kāi)發(fā)模式。

⒉系統(tǒng)平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)流程與應(yīng)用單元功能設(shè)計(jì)

（1）需注意的要點(diǎn)

水文數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)軟件系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

①數(shù)據(jù)成果的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法和技術(shù)路線方面，要采用業(yè)內(nèi)通用的主流算法和技術(shù)路線，包括各類(lèi)水文要素的均值計(jì)算、極大極小值統(tǒng)計(jì)、等值面圖和等值線圖繪制的依據(jù)算法等，要能夠通過(guò)相應(yīng)的驗(yàn)證手段，確保各條件下產(chǎn)出數(shù)據(jù)成果的準(zhǔn)確性。

②軟件系統(tǒng)要具備通用性和可擴(kuò)展性，如數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇、各類(lèi)水文要素站點(diǎn)的添加與刪減，均可采用生成數(shù)據(jù)文件的方式進(jìn)行，由應(yīng)用單位在軟件系統(tǒng)配置單元進(jìn)行初始化文件配置，生成供軟件系統(tǒng)初始化配置采用的系列文件，軟件系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)初始化配置后，方可進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

由于各地水文站網(wǎng)分布不同，站點(diǎn)數(shù)量也不同，在系統(tǒng)運(yùn)行使用過(guò)程中，根據(jù)工作需要更換數(shù)據(jù)庫(kù)、增加和刪減站點(diǎn)的情況時(shí)有發(fā)生，如果把采用數(shù)據(jù)庫(kù)、站點(diǎn)數(shù)量信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入開(kāi)發(fā)程序，一旦上述信息變化，就需要程序開(kāi)發(fā)人員對(duì)程序進(jìn)行更改，這對(duì)應(yīng)用單位來(lái)說(shuō)極不方便，大大降低了系統(tǒng)平臺(tái)的通用性和可擴(kuò)展性，尤其在汛期將帶來(lái)極大麻煩甚至造成責(zé)任事故。因此，系統(tǒng)軟件程序的開(kāi)發(fā)思路和模塊功能設(shè)計(jì)應(yīng)以適應(yīng)實(shí)際工作需要為核心目標(biāo)。

（2）軟件運(yùn)行流程與單元功能設(shè)計(jì)

①軟件系統(tǒng)的總體運(yùn)行流程。系統(tǒng)首次運(yùn)行時(shí)應(yīng)進(jìn)行初始化賦值，包括確定連通的水情數(shù)據(jù)庫(kù)地址、各類(lèi)水文要素監(jiān)測(cè)站基本信息和數(shù)量等。系統(tǒng)初始化后即可進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)上述關(guān)聯(lián)系統(tǒng)配置文件的信息和數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化時(shí)則需要重新進(jìn)行初始化?？傮w運(yùn)行流程見(jiàn)圖1。

圖1 軟件系統(tǒng)運(yùn)行流程示意圖

②軟件系統(tǒng)包含的單元功能。水文數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用涵蓋的主要功能單元應(yīng)包括：降雨、河道水情、水庫(kù)水情、土壤墑情、洪水預(yù)報(bào)預(yù)警、會(huì)商多媒體、氣象服務(wù)等。水質(zhì)、泥沙、蒸發(fā)、水溫等其他水文要素單元，可根據(jù)實(shí)際工作需要酌情設(shè)置。各應(yīng)用單元需具備的主要功能設(shè)計(jì)如下：

a.降雨單元。時(shí)間設(shè)定上，有任意時(shí)間和固定時(shí)間設(shè)定功能。任意時(shí)間設(shè)定指統(tǒng)計(jì)時(shí)段的起始和結(jié)束時(shí)間可根據(jù)需求隨意設(shè)定，格式為“年-月-日-時(shí)”；固定時(shí)間設(shè)定則為場(chǎng)次、日、旬、月、年。在地理空間范圍選擇上，包括行政和流域兩種區(qū)域劃分。在行政區(qū)域上，可以劃分到縣、區(qū)，有特別需要的可以劃分到鄉(xiāng)、鎮(zhèn)。在流域區(qū)域劃分上，應(yīng)根據(jù)水文（位）站的分布情況確定，至少保證各水文（位）站集水面積覆蓋區(qū)域應(yīng)全部納入統(tǒng)計(jì)計(jì)算范圍，其他流域可視地方防汛抗旱工作需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)定或修改、刪除。在降雨數(shù)據(jù)成果計(jì)算統(tǒng)計(jì)上，主要有成果表和成果圖兩類(lèi)表現(xiàn)形式。成果表方面，統(tǒng)計(jì)時(shí)段條件下的區(qū)域和單站降雨量總量、均值、最大值、最小值、最大時(shí)段降雨量（1 h、2 h、3 h、6 h、12 h、24 h）、過(guò)程降雨量（單位時(shí)段為1 h）以及特征參數(shù)匯總表等。成果圖方面，包括全市水文站網(wǎng)分布圖、點(diǎn)降雨和區(qū)域（行政+流域）降雨分布圖、降雨等值線圖、降雨等值面圖、過(guò)程降雨量倒掛圖等。

b.河道水情單元。成果表應(yīng)包括全部水文（位）站或單個(gè)水文（位）站的實(shí)時(shí)水情信息統(tǒng)計(jì)表、某一時(shí)段內(nèi)的平均水位與對(duì)應(yīng)平均流量以及水位流量最大值和最小值等特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表、洪水總量與日旬月年徑流量統(tǒng)計(jì)表、大斷面成果表、水位與河道斷面面積計(jì)算表、不同年份同期水位流量對(duì)比表等；成果圖應(yīng)主要包括水位流量過(guò)程線圖、水位流量關(guān)系線圖、流速斷面橫向分析圖、河道縱橫大斷面圖、河道平面布置示意圖、全域水文站實(shí)時(shí)水情信息展示框圖等。

c.水庫(kù)水情單元。成果應(yīng)主要有全市水庫(kù)實(shí)時(shí)水情信息統(tǒng)計(jì)表、歷史同期水庫(kù)水情信息比對(duì)表、超汛限或警戒水位情況統(tǒng)計(jì)表、水庫(kù)特征值表、水位-庫(kù)容及面積曲線表（圖）以及各水庫(kù)實(shí)時(shí)水情態(tài)勢(shì)模擬示意圖、全域水庫(kù)水情信息展示框圖等。

d.土壤墑情單元。該單元應(yīng)能夠完成土壤墑情實(shí)時(shí)信息的統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)、歷史同期墑情信息的多樣化對(duì)比、連續(xù)或間斷無(wú)雨日統(tǒng)計(jì)及單站或多站土壤墑情柱狀顯示圖、全域土壤墑情分布等值面（線）圖、選定時(shí)段的土壤墑情變化曲線圖等。

e.洪水預(yù)報(bào)預(yù)警。這一功能單元中應(yīng)至少包括四部分內(nèi)容：進(jìn)行本地原有需人工運(yùn)算的洪水預(yù)報(bào)方案的計(jì)算機(jī)化處理，提高原方案的運(yùn)算精度和效率；建立歷史暴雨洪水比對(duì)篩選系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)歷史暴雨洪水的比對(duì)篩查，遴選出與實(shí)時(shí)降雨態(tài)勢(shì)較為相近的歷史暴雨洪水?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)降雨趨勢(shì)的實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的洪水量級(jí)范圍做出初步預(yù)判，力求最大限度延長(zhǎng)洪水預(yù)警期，為抗洪行動(dòng)贏得寶貴時(shí)間；建立針對(duì)降雨量、河道水位與流量、水庫(kù)水位與泄流量等水雨情信息不同等級(jí)閾值自動(dòng)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，盡力避免各類(lèi)預(yù)警信息遲報(bào)、漏報(bào)等現(xiàn)象發(fā)生；建立洪水預(yù)報(bào)新方法應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)新方法的應(yīng)用研究拓展洪水預(yù)報(bào)思路與手段，從而為提高洪水預(yù)報(bào)精度與效率作出有益探索。

f.會(huì)商多媒體單元。主要功能應(yīng)是為各種防汛抗旱會(huì)商會(huì)議提供自動(dòng)化生成實(shí)時(shí)水雨情信息、洪水預(yù)報(bào)預(yù)警信息以及水雨情變化趨勢(shì)動(dòng)態(tài)分析等多媒體匯報(bào)材料成果的手段與方法，為提高水情服務(wù)效率與質(zhì)量給予支撐和保障。

g.氣象服務(wù)單元。應(yīng)主要是為工作人員提供全方位、及時(shí)的氣象預(yù)報(bào)預(yù)警信息，為及早開(kāi)展洪水預(yù)報(bào)預(yù)警分析提供參考依據(jù)。

四、水文數(shù)據(jù)成果的多元化服務(wù)應(yīng)用

基于上述理念與構(gòu)想建立的水文數(shù)據(jù)信息處理應(yīng)用平臺(tái)，在滿(mǎn)足水文水情服務(wù)工作需求上，較傳統(tǒng)手段實(shí)現(xiàn)了提升，對(duì)防汛抗旱工作指揮機(jī)構(gòu)的技術(shù)支撐作用顯著，但在適用范圍方面還存在局限性，更適合專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員使用。對(duì)廣大基層一線防汛抗旱工作人員來(lái)說(shuō)，還需要研發(fā)出手機(jī)App及能圖形化顯示水文數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)頁(yè)端查詢(xún)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)水文數(shù)據(jù)成果的多元化服務(wù)功能。

手機(jī)App系統(tǒng)包括的主要查詢(xún)功能單元應(yīng)包括：雨情信息、河道水情、水庫(kù)水情、土壤墑情、水情簡(jiǎn)報(bào)、每日Pa值（降水量距平百分率）、水文視頻監(jiān)控、氣象信息等。網(wǎng)頁(yè)端系統(tǒng)主要包括的實(shí)時(shí)圖形化信息監(jiān)控單元應(yīng)包括：降雨監(jiān)控單元、河道水情監(jiān)控單元、水庫(kù)水情監(jiān)控單元、墑情監(jiān)控單元、水文站基本信息查詢(xún)單元、水文要素實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控單元、水文數(shù)據(jù)信息自動(dòng)預(yù)警單元、氣象信息單元等。

五、結(jié) 語(yǔ)

水文數(shù)據(jù)信息應(yīng)用平臺(tái)提供的防汛抗旱服務(wù)，是水文服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要方面，無(wú)論在服務(wù)深度還是廣度上，還有許多需要完善的地方，尤其在水文數(shù)據(jù)成果可視化的通俗性、簡(jiǎn)便性以及時(shí)效性等方面，有較大提升空間，有待于通過(guò)“實(shí)踐—改進(jìn)—再實(shí)踐—再改進(jìn)”的循環(huán)遞進(jìn)方式，不斷提高水文水情服務(wù)能力和水平，為各級(jí)防汛抗旱機(jī)構(gòu)和其他部門(mén)提供全方位的水文技術(shù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)水文服務(wù)社會(huì)效益的最大化。