基于GIS的水旱灾害防御技术在水利水电领域的应用研究

基于GIS的水旱灾害防御技术在水利水电领域的应用研究

于洋

黑龙江省水旱灾害防御保障中心

摘要：为提高水利水电灾害防御效果，搭建了水旱灾害防御系统。水旱灾害防御系统以GIS技术为手段，系统能够实现自动预警，可以进行可视化展示，可以实时监测雨水，系统功能灵活，维护便利，能够为水利水电灾害防御工程提供水雨情预警信息。

关键词：GIS；水旱灾害防御技术；水利水电

0引言

水旱灾害是我国主要的自然灾害之一，对人民的生活财产安全、社会经济及农业生产造成严重的影响。因此水旱灾害防御是惠民生、守底线的关键工作。地理信息系统（GIS）技术是一种集查看与空间数据的综合技术，有助于空间数据可视化。随着社会不断发展，GIS技术在水利领域应用逐步增加，智慧水利成为水利水电领域的热潮[1]。水旱灾害具有易发、暴涨的特点，对水利水电灾害防御提出更高的要求，需要提高灾害预警的及时性。

1水旱灾害雨量预警标准

水旱灾害雨量预警工作十分重要，是水利部门日常性预警工作，应根据水旱预警标准、水位预警标准进行预警提醒，结合当地实际流域进行预警工作。开展预警工作时，应结合防御流域地形特点与雨量制定针对性的预警标准[2]。雨量预警标准如表1所示。水位预警阀值是确保水利安全的关键，也是控制站的保障水位，当水位预警超出阀值，水利站可以使用书面预警的形式发布水位预警。

表1水旱灾害雨量预警标准

2 GIS的水旱灾害防御系统设计

2.1系统设计原则

水旱灾害防御系统设计应遵循可扩展性、可靠性、高效性、先进性、实用性原则。（1）可扩展性。重视网络、硬件的扩展，具备支持新业务的功能，能够满足数据种类及数据量增长的需求，可以不断持续改进。（2）可靠性。系统可靠性能够反应系统的性能。开发系统时应重点考虑系统架构、软硬件平台的开发、系统维护[3]。通过利用可靠技术确保系统可以稳定的运行，能够缩短系统故障恢复时间。（3）高效性。构建分布式架构，使用计算资源确保用户登录系统后能够顺利操作，且系统操作响应时间不超过3s。（4）先进性。系统硬件可以消除数据的差异，便于系统维护，完成数据的建模，完成数据的管理。（5）系统可以满足人机交互需求，可以在系统后台完成维护，设计合理，相互协调。

2.2GIS的水旱灾害防御系统总体框架

水旱灾害防御系统总体框架包括业务应用层、技术支持层及数据资源层。（1）业务应用层具有自动预警功能，能够及时处理预警信息，执行预警任务，并制定相应的预警规则[4]。产生预警信息后能够在系统中查询到相关信息，根据预警信息制定预警通知单模板。（2）技术支撑层。技术支撑层能够使用了CIS技术，可实现功能模块化，为系统创造了网络及软硬件环境。（3）数据资源层。收集站点基础数据、水文雨量数据、电子矢量数据、气象雨量数据、城管雨量数据及地理高程数据。

2.3系统关键技术

系统使用了GIS技术，可以实现数据资源科学管理，对空间信息资源变化进行动态监视分析，进行可视化展示，可以提高水利水电灾害监视效率，提高水利工作效率。将GIS技术组装，并嵌入计算机中可以调用计算机资源。因此GIS技术在水旱灾害技术中适应十分突出。，系统中引入数据库技术，可以将收集的信息资源的收集并进行添加、删除并修改信息，为系统提供数据技术支撑，用户可以自行更新数据库中的信息，并使用多样化检索条件完成数据检索，查询到所需信息[5]。功能模块化是系统设计基础，可以有效分析、设计系统功能，完成系统功能的扩展，为功能运行奠定良好的基础。

3 GIS的水旱灾害防御系统功能实现

水旱灾害防御系统主要功能模块包括自动预警模块、预警信息处理查询模块、预警任务、预警规则制定模块、通知单任意制定模块及全局参数可调整设置。

3.1自动预警

水旱灾害防御系统中使用了GIS技术，可以及时从数据库中获取相应的雨水情况，系统提前设置相应的预警规则，以规则为判断依据，分析是否可以进行预警。一旦达到预警标准后，系统将发布雨情预警信息，并采用地图信息结合声音预警方式展示，并将预警具体信息传输给水利站工作人员，通过接收到预警信息及时完成预警信息处理。雨情预警信息也可以使用预警列表的方式展示，处理预警信息时可以在预警列表内任意选择一个预警站点，并利用地图精确定位站点位置，便于了解预警具体信息，同时在预警系统的主界面上也能实现预警站点的可视化的展示[6]。系统可以显示警铃是否打开，共打开多久，同时数据实时更新，显示各分支实时实际雨量与预警值。

3.2预警信息处理

水旱灾害防御系统预警信息处理模块能够及时处理预警信息，系统进入预警处理界面，可以汇集监测地1小时内预警信息，可以掌握管辖地雨水预警具体情况，选择预警站，并自动匹配预警通知单，工作人员填写通知单并加盖相应的公章，穿到相应的站点进行处理，避免系统对站点进行预警。预警处理窗口进行预警信息处理，在设置参数处选择区域、预警类型、等级及预警规则。在通知单设置选择通用水雨情通知单，填写后生成通知单。

3.3预警信息查询

GIS的水旱灾害防御系统信息查询可以选择查询时间，选择具体时间，选择站点、预警类型、明确预警等级、雨量/水位、预警值、是否处理项。工作人员能够实时查询预警处理情况，是否遗漏预警处理项，可以实时统计预警通知单数量，加强预警信息处理。

3.4预警任务与规则定制

水旱灾害防御系统中的预警通知单具有适配功能，能够根据水旱灾害预警具体情况制定相应的预警通知单，工作人员可以根据需求增加新的通知单，也可以修改通知单。重新制定模板时，应首先明确预警模板标题、预警类型、模板文字等，确认模板是否启用，常用模板可以将其设置为默认模板。

3.5系统参数调整

基于GIS的水旱灾害防御系统参数可以自行调整，系统设定了全局化参数，能够根据水旱灾害具体需求调整参数，参数调整不限时间地点，参数调整十分便利。声音预警参数调整可以提前设置预警开始时间，例如预警发出后整点10min与二次预警发出的时间。调整实时参数能够查询数据刷新频率，同时查询到水雨具体情况。将水旱灾害防御系统投入水利站使用，能够有效提高水文预警工作效率，可以为水旱灾害防控提供科学依据。

结语

综上所述，基于GIS技术的水旱灾害防御系统在水利水电中有重要应用，可以实现可视化、个性化智能化水旱灾害防御，GIS技术的水旱灾害系统可以自动生成预警订单，完成预警信息一体化处理。该系统可以为水利水电灾害预防提供准确、及时的预警信息，工作人员可以及时处理信息，有助于提高防灾减灾效果。

参考文献

[1]陈建玲.GIS技术在新时代水利工程信息化建设中的应用[J].黑龙江水利科技,2023,51(12):112-114.

[2]列柔彬.现代化水利水电施工技术管理应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(35):78-80.

[3]张文君.水利工程灾害风险预警与应急响应机制研究[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(33):184-186.

[4]谢明坤,贺东旭,孔莉莉等.水利工程视角下的BIM与GIS数据融合研究[J].水利信息化,2023,(06):45-50.

[5]严亚敏.基于实景三维GIS的水利工程信息化管理平台研究[J].水利技术监督,2023,(09):22-24+53.

[6]阮庆其.现代化水利水电施工技术管理应用的探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(25):196-198.