一种小流域预测预报系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小流域预测预报系统，包括感知探测层、信息传输层、防汛责任层、应用对象层和系统平台层；所述感知探测层用于实时采集现场监测数据；所述应用对象层包括入户报警器，用于接收预警信息，确保居民能够实时接收到报警信息，及时作出决策，避免人员财产损失；所述防汛责任层用于接收监测站点预警信息、系统平台预警信息、各类终端用户报警信息，并将诸多预警信息传达至预警广播站、入户报警器，及时将监测预警信息传达至户、人，保证预警信息的有效流通。本发明专利技术对沿河重点城镇进行洪水动态预警分析，实时监测汛情，动态判别沿河村落、流域出口是否达到预警指标，面向各部门及公众及时提供洪水预报预警预报，建立了群测群防的体系。

【技术实现步骤摘要】
一种小流域预测预报系统
本专利技术属于山洪预测预报的
，具体涉及一种小流域预测预报系统。
技术介绍
近几年，国内部分地区受山洪影响损失较大，难以形成有效的防汛抗洪，主要原因是由于地区尚未建设区级山洪预警平台，无法及时掌握雨量监测预警情况，已有的监测预警系统和群测群防体系平行运作，独立发挥作用，不利于防汛指挥，且数据单向流动，过程中任一环节出现问题，易致预警信息最终不能及时传递到受威胁群众。多年来，国家对生态环境监测网络的建设和发展缺乏统筹的布局和规划，并未要求地方政府对生态环境监测工作进行规划，生态环境监测站点重复建设，自动环境监测仪器数据质量不稳定，监测数据质量缺乏有效保障，监测质量控制管理体系不健全，不能有效满足环境管理工作需求。本专利技术按照“全面覆盖、突出重点、合理配置”的原则，在成都高新区实施山洪灾害防汛预报预警体系建设，完善符合基层实际的雨水情监测系统、预报预警系统，建立群测群防体系，使成都高新区东区防汛预报预警体系基本覆盖。建立群测群防体系(包括责任制体系完善，县、乡镇、村各级洪涝灾害防御预案，基层防汛责任人业务培训、宣传和演练)，结合本地实际，配置县乡应急救援工具和设备，提升防汛应对能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种小流域预测预报系统，旨在完善符合基层实际的雨水情监测系统、预报预警系统，建立群测群防体系。本专利技术对沿河重点城镇进行洪水动态预警分析，实时监测汛情，动态判别沿河村落、流域出口是否达到预警指标，面向各部门及公众及时提供洪水预报预警预报。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种小流域预测预报系统，包括感知探测层、信息传输层、防汛责任层、应用对象层和系统平台层；所述感知探测层用于实时采集现场监测数据并通过信息传输层发送到系统平台层、应用对象层；所述应用对象层包括用户安装的入户报警器，用于接收预警信息，提升监测预警联动机制，确保当地居民能够实时接收到报警信息，及时作出决策，避免人员财产损失；所述防汛责任层用于接收监测站点预警信息、系统平台预警信息、各类终端用户报警信息，并将诸多预警信息传达至预警广播站、入户报警器，及时将监测预警信息传达至户、人，保证预警信息的有效流通。为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述感知探测层通过在前端现地部署的雨量监测站、水位监测站的自动化监测站点，实时采集现场监测数据，为整个系统提供第一手资料，也为系统分析决策提供基础监测信息。为了更好地实现本专利技术，进一步的，针对降雨频发、人口密度较大洪涝灾害易发区，在人口密集的居民点、小流域上游、暴雨中心的重点防治区且自动监测站网稀疏的地区，补充新建自动雨量监测站；针对洪涝易发区，在溪沟出口、水库、山塘坝前、人口居住区、工矿企业、学校的防护目标上游控制段补充新建自动水位站。为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述信息传输层通过公共网络运营商提供的公网网络将监测传感器采集到实时监测数据传输回监测系统运行中心以保障系统基础数据的稳定传输，通过无线中继信号放大器直接将监测传感器获取到的预警信息传达至用户的入户报警器，或者通过报警终端传达至用户，两套报警传输路线，提供可靠的保障。为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述平台系统层是整个山洪监测预警系统的控制大脑中枢，是整个系统运行的指挥决策终端；所述平台系统层通过接受现地监测传感器信息、气象信息的资料，通过山洪模型对山洪灾害发生时提前预警，通过模型演算出本次山洪暴发的降雨量对山区小流域范围内河流涨水情况，并采用现地实际观测的方式进行校核，对模型演算的准确性进行不断验证，最终形成决策指挥信息，传达预警终端、用户、APP、微博用户手中，实现整个山洪预警监测的联动运行，全面提升当地政府、居民共同应对山洪灾害的能力。山洪模型理论基础：山洪数学模型是建立城市、山区防汛信息系统、模拟出预报和监测的暴雨洪水过程的重要手段。该模型涉及气象学、水文学、水力学、河流动力学以及给排水工程等多学科的知识，是一套具有系统工程特征的数学模型。模型反映降雨量分布、产汇流原理、地面流、河道明渠流、跌水等过程，以及地面向河流内输汇水过程，是一个复杂的宏观流域模型。模型采用不规则网格离散方法，考虑山区地形条件、汇流情况等多种因素，提供了多种工程情况的模化处理方法。模型参数的调试采用了实际测验和历史数据相结合验证的动态校正技术，可应用于验证和预报计算。山洪模型架构：山洪模型以山区降雨量加密监测网络为基础，以GPRS通信技术为保障，充分利用GIS地理信息系统、山区基础地理信息、水文信息、植被覆盖情况、山区土壤类型等多种要素，综合自动雨量监测数据、数值天气预报、雷达气象信息，对山区洪水的积雨面积、汇水面积、洪水威胁范围、分布情况作出仿真模拟，全面动态监测山区洪水发展情况，实现对山区洪水的综合预警预报。山洪模型求解的基本思路是以实测暴雨推求洪水，以暴雨形成洪水的过程为理论基础，按照暴雨-净雨-洪水过程进行计算，由暴雨推求洪水过程分为暴雨计算、产流计算和汇流计算三个部分。地理信息处理：山洪模型是集暴雨监测、预报及灾害损失评估为一体的中和信息系统，所需基础空间信息包括山区地形、河道地形、工程设计、气象监测、防汛调度等。山洪模型需要的地理信息数据包括：山区地形高程、下垫面属性(山地、湖泊坑塘、河流、乡镇村等)，行政区、地名等，比例尺1:5000；山区河流河道地形信息：河道宽度、河底高程等；工程设施信息：公路、建筑物、大坝、水库、桥梁、居民楼等；乡村镇信息：居民聚集区、交通网络、企事业单位、学校、医院以及固定资产信息等；气象信息：降水监测信息、雨量估算信息、降水预报信息等；防汛调度信息：调度预案、运行规则等。山区地形复杂，河流、湖泊、水库、乡镇村等下面的类型和面积不同，暴雨产生的径流受地形影响较大。根据山区地形地貌特点，采用有限元体积法的思想，结合不规则网格作为模型计算单元。网格设计为三边形、四边形、五边形等，每一个网格都是一个计算单元，每个节点都有经纬度坐标，通过节点可以得知网格所在位置，网格、节点构成模型的基本属性数据库。网格设计充分考虑地形地貌特征，并按积水区的大小和形状建立网格。自然降水是山区洪水产生的根本原因，没有暴雨就不会形成山洪灾害。降雨信息的获取主要来源于分布山区的自动雨量监测站的实况降雨资料和气象局的气象预报降雨量。模型暴雨计算：根据水科院水文研究所观测分析实测暴雨资料，总结出暴雨计算公式Ht＝St(1-n)式中：Ht为历时t的最大降雨量，S为最大时雨量；n为暴雨递减指数。模型暴雨计算将参照上述公式，并结合现场实际情况进行优化计算处理，得到比较符合现场情况的暴雨计算方法。山区暴雨发生后，需要满足降雨强度超过地面平均入渗能力的前提下，才能在流域内产流。若降雨强度不及地面入渗能力，流域内将不会产流或基本不产流。模型产流计算：流域内经过降雨形成流域出口断面的径流过程，大体上分为两个阶段，第一阶段是降雨经过截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小流域预测预报系统，其特征在于，包括感知探测层、信息传输层、防汛责任层、应用对象层和系统平台层；所述感知探测层用于实时采集现场监测数据并通过信息传输层发送到系统平台层、应用对象层；所述应用对象层包括用户安装的入户报警器，用于接收预警信息，提升监测预警联动机制，确保当地居民能够实时接收到报警信息，及时作出决策，避免人员财产损失；所述防汛责任层用于接收监测站点预警信息、系统平台预警信息、各类终端用户报警信息，并将诸多预警信息传达至预警广播站、入户报警器，及时将监测预警信息传达至户、人，保证预警信息的有效流通。/n

【技术特征摘要】
1.一种小流域预测预报系统，其特征在于，包括感知探测层、信息传输层、防汛责任层、应用对象层和系统平台层；所述感知探测层用于实时采集现场监测数据并通过信息传输层发送到系统平台层、应用对象层；所述应用对象层包括用户安装的入户报警器，用于接收预警信息，提升监测预警联动机制，确保当地居民能够实时接收到报警信息，及时作出决策，避免人员财产损失；所述防汛责任层用于接收监测站点预警信息、系统平台预警信息、各类终端用户报警信息，并将诸多预警信息传达至预警广播站、入户报警器，及时将监测预警信息传达至户、人，保证预警信息的有效流通。


2.根据权利要求1所述的一种小流域预测预报系统，其特征在于，所述感知探测层通过在前端现地部署的雨量监测站、水位监测站的自动化监测站点，实时采集现场监测数据，为整个系统提供第一手资料，也为系统分析决策提供基础监测信息。


3.根据权利要求2所述的一种小流域预测预报系统，其特征在于，针对降雨频发、人口密度较大洪涝灾害易发区，在人口密集的居民点、小流域上游、暴雨中心的重点防治区且自动监测站网稀疏的地区，补充新建自动雨量监测站；针对洪涝易发区，在溪沟出口、水库、山塘坝前、人口居住区、工矿企业、学校的防护目标上游控制段补充新建自动水位站。


4.根据权利要求1所述的一种小流域预测预报系统，其特征在于，所述信息传输层通过公共网络运营商提供的公网网络将监测传感器采集到实时监测数据传输回监测系统运行中心以保障系统基础数据的稳定传输，通过无线中继信号放大器直接将监测传感器获取到的预警信息传达至用户的入户报警器，或者通过报警终端传达至用户，两套报警传输路线，提供可靠的保障。


5.根据权利要求1所述的一种小流域预测预报系统，其特征在于，所述平台系统层通过接受现地监测传感器信息、气象信息的资料，通过山洪模型对山洪灾害发生时提前预警，通过模型演算出本次山洪暴发的降雨量对山区小流域范围内河流涨水情况，并采用现地实际观测的方式进行校核，对模型演算的准确性进行不断验证；最终形成决策指挥信息，传...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢文龙，姜跃昆，罗立，肖廷亭，贺新，李冰源，
申请(专利权)人：成都万江港利科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51