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淮委代表在全国水利信息化工作会议上作交流发言
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科学防控淮河洪水 信息技术大显神威--信息化建设在淮河防洪中的作用

淮委水文局(信息中心)局长(主任)罗泽旺


一、淮河流域简况
  淮河是我国七大江河之一。由于历史上"黄河夺淮"天然形成淮河、沂沭泗两大水系,两大水系之间现有大运河、淮沭新河和徐洪河三河贯通。淮河流域西、西南及东北部为山丘区,占流域总面积的三分之一,其余三分之二为平原、湖洼区。淮河流域地处南北气候交绥地带,气候变化剧烈,降雨主要集中在汛期(6-9月),年际年内降水变化大,在地域上分布也不均匀。进入汛期,淮河干流中上游山区产生暴雨洪水并迅速汇集到中游,由于中游河道比降的突然平缓,下泄不畅,中游沿淮众多湖泊、洼地历史上都是洪水滞蓄的场所。下游里下河地区是河网地区、呈锅底状,一遇大暴雨极易成涝。

  沂沭泗河水系源短流急、洪峰流量大,来势猛,陡涨速落,洪患频繁。

  淮河流域是我国重要粮棉生产基地,煤矿等资源丰富,是我国人口最为密集、经济发展最具潜力的流域。由于淮河流域位于特定的气候、下垫面条件,淮河流域历史上洪、涝、旱、风暴潮灾害频繁。据历史文献资料记载统计,16世纪至新中国初期的450年间,淮河平均每100年发生洪灾94次。新中国成立后也发生多次洪水,较大的有:1954、1956、1957、1968、1969、1974、1975、1982、1983、1991和2003年洪水,其中1954、1991和2003年是流域性大洪水。每年局部的或较大面积的洪涝灾害时有发生,给流域经济社会发展造成相当大的影响。因此,淮河防洪在相当长的一段时间里是我们的首要任务。

  面对淮河流域的洪水特性,淮委在五十年代就确立了"蓄泄兼筹"的治淮方针,流域内开展了在山区修建水库,中游开辟行蓄洪区、整治加固堤防等工程,下游拓宽河道,开辟入海、入江水道,增大淮河泄量等,经过50多年的治淮建设,淮河流域初步形成了一套比较完整的防洪工程体系,同时从八十年代起,流域先后建设了一整套以水文自动测报系统、防汛通信系统、洪水预报调度系统等为主要内容的非工程性防洪体系-防汛信息系统。实践证明,这是一条成功之路,和防洪工程体系相比,防汛信息系统具有投资小、见效快、作用大、对生态没有影响等优点。

  二、淮河防汛信息系统

  目前淮河防汛信息系统包括信息采集系统、通信系统、异地会商系统、计算机网络系统、信息处理自动化系统和电子政务系统等。

  1、防汛信息采集系统

全流域现有500多个传统的人工报汛站,当汛期来临,各报汛站以有线或无线方式将水情信息发往地市防汛部门,通过已建的《全国防汛计算机广域网》将信息传输到本省、淮委、国家防办以及流域内其它省份。另一方面,从八十年代初开始,流域各地先后建设了以淮河正阳关以上流域为首的一大批水文自动测报系统,目前测站总数超过500个。水文自动测报系统大大提高了传统的水情信息数量和速度。今后水情信息的传输正在通过《国家防汛抗旱指挥系统》的建设过程逐步合并为一套传输系统。

  目前淮委的气象信息主要有:常规天气资料、气象云图、雷达回波、数值预报等,这些信息的接收处理已经实现了自动化。

  2、防汛通信系统

  淮河流域建成了由数字微波、一点多址、特高频、无线接入、800兆集群移动通信和卫星通信等多种先进通信技术和设备组成的淮河防汛通信系统。

  建成了以蚌埠为中心:东西沿淮120路微波分别与全国水利微波网、河南省微波网、江苏省微波网相沟通,沿淮通过特高频、无线接入方式联接各地、市、县的防汛部门、水利单位及重要水利工程;向北480路数字微波到徐州。微波线路总长度达1100公里。

  建成了以徐州为中心、复盖沂沭泗水系的一点多址通信系统。

  建成了沿淮西至河南省信阳,东到江苏省三河闸,全长约500公里,40-50公里的带状800兆集群的移动通信网服务区。

  建成了蚌埠――北京的卫星通信备用信道。

  建立了13个行蓄洪区的应急反馈通信系统。

  建成了北京――蚌埠――合肥――王家坝的异地会商系统。

  3、防汛计算机网络系统

  1999年淮委计算机局域网升级改造成为ATM方式,实现光纤布线到楼层,核心部分采用2台ATM交换机通过4路155MbpsATM进行连接,各楼层以155Mbps、10Mbps/100Mbps端口接入骨干网,全部上网机器实现全交换的10M/100M自适应连接。在此基础上建成了淮委Intranet系统,建立了WWW、E-mail、DNS、远程访问等服务,采用256K卫星专线通过水利信息网接入Internet;另一方面完成了淮委网络视频会议系统的建设,采用以色列设备建立了全国水利系统第一家基于桌面的H.323视频会议系统。2002年淮委申请了自己的政府域名(HRC.GOV.CN),全面改版了淮委WWW主页,并通过当地电信部门的高速专线接入了Internet,实现了淮委计算机网络与国际的接轨。

  目前淮委计算机局域网覆盖几十个部门的近500台计算机,拥有各类服务器几十台,网络设备主要包括路由器、防火墙、ATM交换机、第三层核心交换机、分支交换机、共享式集线器等,网络平台软件主要包括UNIX、LINUX、WINDOWS2000、WINDOWSNT等。

  网络与外界互连的广域网信道:2M接入Internet专线1条、256K卫星信道1条、X.25专线2条、数字微波及PSTN专线30路、E1专线若干条,这些信道联接水利部、淮委沂沭泗管理局、流域内四省水文局、淮河正阳关以上五个自动测报分中心以及安徽省气象局和阜阳地区气象局,淮委计算机网络互连的广度、深度及方式在全国水利系统均有着与众不同的特殊性。

  4、防汛信息自动化系统

  1991年以来,淮委、流域四省防汛信息系统从无到有、从低级到高级、从局部到全部,相继开发了译电系统,、实时水情数据库系统、水情查询系统、防汛信息服务系统、洪水预报系统、水库联合调度系统、淮河中上游洪水调度系统、防汛会商系统、防汛决策支持系统。大大提高了洪水预报、气象、雨情、水情、工情等防汛信息的监视查询、防洪形势自动分析和实时防洪调度的自动化水平。

  基本建成了淮河流域历史水文数据库。

  5、淮委电子政务系统

  淮委办公自动化的水平正在逐步提高,开始实行远程文件传输、公文管理和档案联机管理;一些部门相继建设了针对本系统、本专业的应用系统,并逐步向社会开展信息服务工作。从去年开始进行《淮委电子政务系统》的建设。

  这些信息系统已成为淮河防洪体系的重要组成部分,在历年的工作中,特别是在流域的防洪指挥调度中发挥了重要作用,取得了显着的经济和社会效益。

  三、科学防控2003年淮河洪水

  2003年自6月20日入梅到7月21日,淮河流域发生了多次大面积、高强度、长历时的降雨,其中淮河水系先后出现六次大范围降雨过程,各主要河流水位持续上涨,出现了1954年以来最大洪水,干流部分河段、一些主要支流的部分河段出现或超过历史最高水位。

  根据分析,2003年淮河洪水最大30天洪量:王家坝为10年一遇;正阳关为20年一遇;蚌埠为25年一遇;洪泽湖为30年一遇;暴雨洪水量级总体大于1991年,小于1954年。

  在党中央、国务院正确领导下,在国家防总的统一指挥下,淮河防总和沿淮各级党委政府及防汛指挥部门高度重视,靠前指挥,有效管理,依靠科技,掌握防控洪水的主动权,充分发挥防洪工程重要作用,科学调度,军民奋力抗洪,保证了淮河重要堤防无一溃决,水库无一垮坝,行蓄洪区约70万群众转移无一伤亡,最大限度地减轻了洪涝灾害造成的损失。实现了确保人民生命安全;确保干堤不决口;确保城市和交通干线不出大问题的总体目标;取得了2003年淮河防汛抗洪的伟大胜利。

  2003年淮河防洪过程中,初步改变了单纯依靠"人海战术"的传统抗洪方式,实现了从被动应付到主动调控的重大转变;防汛过程呈现出从容应对、忙而不乱、有序推进的新特点。其中防汛信息化系统大显神威,功不可没。体现在:实时防汛信息采集及时、准确、量大、面广;信息服务方式直观、灵活;暴雨预报、洪水预报预见期长、精度高;调度方案仿真计算速度快、效果好。

  1、天气监测预警体系为淮河防汛布下第一道"天罗"防线

  每年汛期,淮委的天气监测系统昼夜不停运行,密切监视流域的天气变化,一有转折性天气或重大雨情,预警系统及时启动,向有关方面发布信息。天气监测预警体系主要由气象卫星云图接收处理系统、雷达接收处理系统、天气信息接收处理系统和实时台风监测系统组成。

  在2003年洪水中,淮委通过两套气象卫星(风云2号、GOES-9)接收系统全天候监视天气形势的演变,每天接收处理24个时次的红外1、红外2、可见光、水汽4个信道图像资料,处理后的图像同时发布到气象网页供各级防汛部门浏览。通过合肥多普勒雷达(国内最先进的10cm雷达)、阜阳雷达全天候监视近地面雨层的分布和强度,监测强对流天气、定量估计降水,雷达信息已成为淮河防汛抗旱重要的监测手段,具有无可比拟的优势。

  实时台风监测系统可实时接收、处理台风资料,监视台风移动位置、中心强度、移动速度,结合大气形势等信息对未来24、48、72小时的台风位置和强度作出预报。

  在2003年汛期天气预报中,淮委利用常规以及中尺度预报模式MM5,采用数值预报释用技术,针对淮河的水系分区和防洪特点,把淮河流域分为9个单元分别计算出9个单元24、48小时的面雨量,首次实现了天气预报的定时、定点、定量,预报值可输入洪水预报模型,增长洪水预报的预见期,大大提高了对洪水预报的精度,预报效果总体达良好以上。

  天气监测与预警体系的根本目的就是提高降水预报的精度和预见期。

  2、信息采集传输处理系统为淮河防汛布下第二道"地网"防线

  当降雨发生时,通过水雨情信息采集传输系统将人工、自动两部分测站的雨量、水位、流量等大量信息及时准确地采集传输到各级防汛部门,今年淮委从6月21日至7月21日仅一个月就接收水雨情电报43000多份,相当于过去一年的信息量;流域各地的水文自动测报系统,在历次洪水中发挥了采集信息准、信息量大、传输速度快的特点,2003年洪水期间更是如此,特别是新建的阜阳、驻马店两个分中心系统各站的任意时刻以及整点信息在15~20分钟内就传到了淮河防总,收集到的实时信息经过计算机处理系统自动处理、分析汇入数据库,实现淮委局域网以及拨号等用户的信息共享,为淮河防总及各省、地防汛领导更快更多地掌握流域各地的雨水情信息提供了保证。

  实际发生的降雨也为前期的降水预报精度提供了验证,以利提高下一步的降水预报精度。

  根据收集到的大量信息,洪水预报系统实时作出洪水预报,同时根据降水预报作出更长预见期的洪水预测。2003年洪水期间,淮委共做出各类洪水预报500多站次,外延降雨预报100多站次,预报优良率超过90%,准确的洪水预报为行蓄洪区的科学运用、大型水库为淮河干流错峰、怀洪新河、入海水道等重要防洪工程的分洪等防汛决策都提供了科学的依据。

  2003年洪水中,无论是在气象、雨情、水情、工情、灾情等信息的采集传输、降水预报和洪水预报的计算,还是在洪水调度方案的制订、模拟、仿真、会商决策等过程中,都充分利用了先进的通信技术、计算机等信息技术,各种信息系统的根本目的是降水预报和洪水预报的"及时、准确"。

  淮委目前的24至48小时的预报计算过程比1991年提前了3个小时以上。

  3、异地会商系统大大提高了会商决策的效果和效率

  1998年以后先后建设了国家防总和淮河防总、安徽省防指及王家坝四地之间的异地会商系统,在今年防汛抗洪中发挥了重大作用。淮河防总根据最新洪水预报成果,多次利用异地会商系统对即将采取的调度方案与安徽省防指、国家防总进行防汛会商,实现了现场对话,四方会商,实时监控,如身临其境。7月2日淮河防汛到了是否启用王家坝闸的关键时刻,回副总理亲自参加会商会,高效成功地实施了蒙洼蓄洪区分洪。在启用怀洪新河、大型水库为淮干洪水错峰等重大决策时,异地会商系统都大大提高了防汛决策的效果和效率。

  4、行蓄洪区应急反馈通信系统功不可没

  根据水利部和国家防办的统一布置,1995年-1998年先后在淮河蒙洼、城西湖、姜家湖、邱家湖、唐垛湖、董峰湖等行蓄洪区组建了应急反馈通信系统,共建立基地台30个,配置固定台及车载台91部、手持机1120部,利用淮干800MHz集群系统配置集群固定台及车载台95部。这些系统的建立为保障行蓄洪区内群众安全转移,保证及时、有效运用行蓄洪区发挥了重要作用。如7月2日,阜南县在组织蒙洼蓄洪区内洼地和低标准庄台上的群众转移,大批干部和民兵配备应急反馈系统中的800MHz集群通信手机在蓄洪区内进行拉网式排查,确保了分洪蓄洪时无一人员伤亡,收到了很好的效果。

  信息化建设的成果还表现在,淮委在近几年来培养了一大批优秀的信息化技术人才,为下一步更好更快地进行信息化建设提供了可靠的技术基础。

  四、存在问题及今后建设内容

  在2003年的防汛工作中,淮河防汛信息系统既显现了新的亮点,同时也暴露出一些弱点,主要如下:

  1、局部信息量少、手段落后:如淮河正阳关以上流域水文自动测报系统所收集的水情信息不足以满足该地区洪水预报要求;缺乏巡测能力,如行洪区行洪流量、行洪区水位过程均缺测,造成事后洪水分析困难;部分测站由于通讯和交通条件极差,报汛没有保障。还有许多地区基本处于人工观测、话音报汛的落后阶段,这些都影响了实时水情信息的数量、传输速度和精度。实时工情信息的标准化程度低,信息报送、传递手段落后,时效性差,管理困难。实时灾情信息的准确性不高,计算方法不统一,统计手段落后,任意性大等。

  2、通信系统微波通信容量小,不能满足通信业务发展的需要;部分设备老化,电路性能下降;通信网络覆盖范围小且迂回电路少。

  3、现有计算机网络系统设备是逐年添置的,有ATM,交换机、HUB,整体性差,远程接入效率低下、上网速度慢、管理水平有限,安全隐患多等问题。

  4、防汛应用系统少、各自独立且不很理想、功能不尽完善、结构不尽合理,一些核心软件只是提出了框架,内容不多,应用范围也只是针对淮河正阳关以上流域,其它地区尚未建立防洪调度决策支持系统。从总体上看,尚未能把防汛信息的采集、传输、处理、分析、预报、会商、调度、决策等工作环节有机组合起来、形成能为全流域防汛指挥和洪水调度提供决策支持的系统。

  面对目前淮河防汛信息系统存在的问题和2003年防汛中暴露出的弱点,淮委今后打算用5-8年的时间,在现有资源的基础上,利用先进技术,整合、改造、扩建及完善已有系统,利用3S(RS,GIS,GPS)技术研制洪水预报模型、洪灾风险分析模型等,重点提高决策支持系统中调度会商的人工智能化程度。到2010年建成一个覆盖淮河流域重点防洪地区、能进行各类防汛信息的收集处理、降水预报、洪水预报、洪水调度、会商决策以及指挥防汛的高效可靠、实用先进的《淮河流域防汛信息系统》。主要建设内容如下:

  1、流域防汛信息采集传输系统

  逐步完善流域水文站网、改造采集手段、调整采集体制,在流域各地建立起一定数量、精兵高效的巡测基地,提高流域各地机动灵活的水情、旱情应急监测能力。

  以《国家防汛抗旱指挥系统》建设为契机,逐步建设流域各地的水情信息分中心、旱情信息分中心、工情信息分中心和灾情分中心。

  逐步完善现有天气监测系统,建立健全流域各地的多普勒雷达站,以便更早更多地掌握天气信息。

  逐步建立极轨气象卫星接收站,利用遥感技术实时监测流域洪涝旱灾情信息,为灾情评估系统提供实时可靠的信息源。

  最终建成复盖流域范围内的各种防汛信息分中心并联入《全国防汛计算机广域网》,为各级防汛部门提供更多更快的防汛信息。

  2、流域防汛通信系统

  在现有微波通信干线的基础上,延伸扩建部分通信电路,采取租用电信光缆与专网电路相结合的方式完善水利通信条件。重点是加强行蓄洪区应急反馈系统和异地会商系统建设。目前淮河应急反馈系统只覆盖了少数行蓄洪区,大部分行蓄洪区还没有建设。异地会商系统仅涉及安徽一省,而且现有设备相对落后,急需建立起淮河防总联通流域其它三省防指的异地会商系统,以满足流域防汛会商的需要。

  3、流域计算机网络系统

  充分利用最新计算机技术整合现有计算机软硬件资源,逐步完善淮委、沂沭泗局、流域四省、地市及重点水利工程等部门计算机局域网,并以专网和公网相结合的方式形成传输信息量更大、速度更快、功能更加齐全的流域计算机广域网。

  4、完善防汛信息系统和建立水管理应用系统

  在现有资源的基础上,逐步完善现有各防汛应用系统,抓紧开发淮河正阳关以下、洪泽湖洪水预报调度系统、淮河中上游的水库联合调度系统和暴雨洪水分析系统;改造防汛信息查询系统和天气监测预警系统。

  抓紧完成《国家防汛抗旱指挥系统》的初步设计工作,建成能为国家防办、淮委、沂沭泗局以及流域四省防汛部门提供快速、科学的防汛调度决策支持的高效可靠、实用先进的《淮河流域防汛抗旱指挥系统》。

  同时,逐步开发流域水资源管理信息系统,逐步提高流域水资源监测、管理、开发利用的信息化水平。

  5、淮委电子政务系统

  以《淮委电子政务系统(一期)》建设为契机,结合淮委防洪调度设施的建设进度,抓紧电子政务系统建设工作,做好信息化人才的培训等,建成满足淮委各管理部门工作、各级领导决策及全委信息共享等需求的电子政务系统,进一步提高淮委工作质量和效率,推进淮河流域信息化工作的进程。(转载 水信息网)

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