任 伟，尚冠华，张乐天

（水利部黄河水利委员会，450003，郑州）

一、“数字防汛”建设目标及总体框架

为满足黄河流域不断提高的防汛需求，2001年，黄委根据 “数字黄河”工程建设理念，结合最新信息技术手段，在准确把握当前黄河防汛需求的基础上，提出了“数字防汛”专题规划和总体设计，并逐步开展了“数字防汛”工程建设工作。

“数字防汛”总体建设目标是，依托“数字黄河”总体框架，开发建设“先进实用、高效可靠”的覆盖黄河流域重点防洪地区的暴雨洪水预警预报、洪水水沙调度、防汛组织指挥、洪水水沙演进、抢险减灾等方面基于3S的应用系统，以现代化的管理理念和工作方式，实现黄河防汛减灾各个环节的科学化、标准化、智能化管理，提高黄河防汛指挥决策水平。

“数字防汛”工程由基础设施、应用服务平台和应用系统三部分组成。其中，应用服务平台为“数字防汛”应用服务提供开发、运行环境和公用服务。“数字防汛”总体框架见图1。

“数字防汛”应用系统由暴雨洪水预警预报、洪水水沙调度、防汛组织指挥、洪水演进、抢险减灾等5个应用系统组成。其中防汛组织指挥系统是“数字防汛”的核心，暴雨洪水预警预报、洪水水沙调度、洪水水沙演进、抢险减灾等系统为其提供信息支持。“数字防汛”应用系统结构见图2。

二、“数字防汛”建设成就

自“数字黄河”工程启动以来，黄委“数字防汛”建设得到快速发展，在应用系统和基础设施建设上取得了丰硕成果。在防汛基础设施建设方面，黄委加强计算机网络系统建设，使黄委计算机骨干网能力得到了有效提升。建成了黄河防汛抗旱会商中心、山东黄河防汛会商中心、河南黄河防汛会商中心以及上连国家防总、外连黄河流域各省（自治区）、下接委属防汛单位的异地视频会商系统，改善了防洪指挥会商环境。通过黄河水库调度运行信息平台和北京、兰州、济南三大军区防汛信息系统建设，实现了黄河防总与黄河重要水库电站管理单位以及流域有关军区的网络互联互通及信息共享。通过建设三门峡、延安等10个水情分中心，黄河流域水情信息30分钟到报率达到95%以上，水情报汛质量和报汛时效性得到有效提高。

在应用系统建设方面，开发完成黄河雨水情信息查询会商系统、黄河洪水预报系统以及黄河流域中尺度数值模式预报系统等，引进国家气象局9210系统，实现了科学快速的雨情、水情分析会商，丰富了洪水预报方式，扩大了降雨、洪水预报范围，延长了预见期，提高了预报精度。2003年建成的黄河洪水预报调度与管理（耦合）系统由于实现了洪水预报、防洪调度系统的耦合提升，有效提高了防洪调度决策的时效性和科学性，获2008年水利部大禹奖二等奖。2004年，通过覆盖黄委、省、市（地）、县四级防汛单位的黄河下游工情险情会商系统建设，实现了黄河下游工情、险情的快速上报、查询和防汛物资的数字化管理，获得水利部“全国水利信息化技术与建设成果交流展示会优秀应用软件奖”，并获2005年黄委科技进步一等奖。黄河下游二维水沙模型由黄委数学模型攻关小组开发成功并逐步完善，实现了黄河下游水沙输移的精细模拟和展示，有力指导了防洪调度方案的决策评估和抢险及滩区迁安救护。2006年建成了黄河水库调度运行信息平台，实现了黄河防总与黄河重要水库管理单位信息共享，为黄河防总实时掌握黄河重要水库调度运行信息，为优化防洪调度、防洪防凌以及军队支援抢险救灾等提供了信息支持。此外，黄委还完成防汛预案数字化和网络化。遥感监测技术也在黄河防洪、防凌、调水调沙工作中得到应用，丰富了黄河汛情信息。

图1 “数字防汛”总体框架

图2 “数字防汛”应用系统结构图

总之，“数字防汛”自初成体系以来，在确保防洪防凌安全、实现黄河安澜、有力支持黄河调水调沙、不断扩大下游河道过流能力以及洪水资源化等方面发挥了巨大作用。2011年9月，黄河中游发生严重秋汛，黄河支流渭河、伊洛河发生超警戒洪水。为战胜洪水，黄河防总充分运用水雨情气象监测、洪水预报调度耦合、工情险情会商、黄河下游河道三维水沙模拟等“数字防汛”建设成果，提前对洪水进行准确预报，准确监测雨洪过程及时空分布，科学进行黄河干支流水库水沙联合调度，周密部署抢险救灾工作，最终使洪水安然入海，从而有效避免了伊洛河夹滩大面积漫滩和20余万人的转移迁置,使黄河花园口站洪峰流量由自然洪峰 7800m3/s左右（相当于“96·8”洪水量级）削减到3120m3/s左右，有效减轻了下游防洪压力，减免下游滩区漫滩面积2864 km2，避免了耕地334万亩（22.3万 hm2）被淹和滩区 114.5万人的撤迁，减免经济损失154.04亿元。同时，在确保防汛安全的前提下，充分利用洪水资源，为冬春抗旱储备了水源，实现了多赢的目标。

三、“数字防汛”建设存在的问题

通过近10年的 “数字防汛”建设，黄委信息化建设初具规模，但与日益发展的防汛信息化、现代化需求相比仍存在较大差距。“数字防汛”建设的不足主要表现在以下两个方面：

1.“数字防汛”建设投入不足

“数字防汛”建设没有正规的、稳定的资金渠道，建设投入明显不足，已建的工情险情会商系统等一些系统仅覆盖了黄河部分区域，还未形成完整体系，没有发挥整体效益；基层防汛信息化软硬件少，更新缓慢，防汛会商条件差，防汛机动抢险设备缺损、老化日益严重，不能满足黄河防汛抢险的需要。此外，由于“数字防汛”系统运行维护经费不足，系统建成后的运行维护工作跟不上，一定程度影响了应用系统和设施效益的正常发挥。

2.“数字防汛”各系统间融合性较差

黄委单位之间网络带宽不足，汛情传输通道窄，很难满足当前包含图像、数据的汛情信息传输带宽要求。防汛信息采集、监测手段还不能满足当前防汛工作需求。黄河上游冰情预报模型、中游超渗产流产沙预报模型、水库异重流定量输移及出库含沙量定量预测预报模型尚未建立。应用系统建设还有许多需要继续推进和完善的地方。应用系统相对孤立，系统间兼容性差，很难实现数据的有效集成和共享。

3.规划存在滞后性

随着信息技术的高速发展，众多的先进信息技术如云计算、3G网络、3D视频技术等相继出现并很快得到了广泛应用，在各行各业发挥了巨大作用，丰富和改善了人们的生活。由于信息技术的高速发展和人民群众防汛保安需求的提升，黄委于2002年编制的“数字防汛”工程规划已不能完全满足指导当前 “数字防汛”工程建设的要求，迫切需要抓紧开展“数字防汛”工程规划修编工作。

四、建 议

1.加大“数字防汛”基础设施建设力度

推动黄河光纤环网和宽带移动接入系统建设，建设3G备用数据传输通道，提高通信传输和应急保障能力；建设防汛信息采集传输系统，提高信息采集、传输、处理的及时性、准确性。其中，雨、水、工、险情等数据传输建设，可吸收物联网理念，通过传感器将雨量、水位、流量、含沙量、凌情、工情、险情等数据自动采集并无线传输；开展基层防汛单位会商环境及办公设备建设，对有关设施进行必要的补充、升级、更新，使基层防办能力有较大提高；适时开展重要防洪防凌监视信息的3D视频采集工作，实现汛情信息更真实地呈现；继续推进黄河凌情监视系统和防洪防凌遥感监测系统建设和应用，优先开展下游河道水下地形三维成像遥感监测系统和水文下垫面遥感监测系统建设，通过遥感信息的及时采集和解译，提高汛情采集的主动性和时效性，为洪水预报、指挥调度、抢险减灾决策提供信息支持。

2.深入开展“数字防汛”有关标准规范建设

建立统一的数据库建设规范和应用系统输入、输出接口规范，在此基础上，建立应用系统支撑平台，将分散、异构的应用和信息资源进行聚合以及实现各种应用系统跨数据库、跨系统平台的无缝接入和集成，为用户提供一个支持信息访问、传递、协作的集成化环境，实现各种业务应用的高效开发、集成、部署与管理。

3.完善和推进防汛应用系统建设

进一步完善、扩展暴雨洪水预警预报系统和工情险情会商系统；开展中游泥沙预报和黄河宁蒙河段冰凌预报，提高预报精度和预见期；完善洪水水沙调度系统，实现黄河中下游干支流水库群以及河道水沙联合调度，满足防洪、防凌、减淤、洪水资源化等要求；建设防汛值班系统，提高了各级防汛指挥部门防汛值班效率；开发基于移动互联网的防汛手机应用系统，特别是手机客户端软件系统，为客户提供汛情信息发布、移动办公、会商等多项信息化服务；建设防汛3D显示系统，将防汛业务与GIS技术、3D视频技术相结合，实现三维场景的流畅演进和可视化展示，并集成相关业务应用系统实现虚拟现实功能；开展防汛抢险减灾系统建设，实现险情分析预测、洪水灾害损失评估和下游滩区预警迁安，最终实现灾害损失最小化。

4.加强防汛应用模型研究开发和应用

积极开展黄河数学模型关键技术研究，初步建立黄河宁蒙河段冰凌预报模型和三门峡、小浪底水库水沙模拟模型；完善黄河中下游河道水沙演进模型，推进模型的标准化，继续推进小浪底水库的一维水流泥沙动力学模型、小花间预警预报模型以及黄河下游水沙预报模型的应用。

5.持之以恒，加强建设

信息技术发展突飞猛进，只有始终保持技术手段的先进性才能更好地为防汛工作服务，因此，“数字防汛”应该是持之以恒开展的系统工程，应避免“数字防汛”工程一劳永逸的错误思想。建议结合当前先进信息技术发展和防汛工作需求，抓紧推动“数字防汛”工程规划修编工作；根据“数字防汛”工程建设需求，加大“数字防汛”工程建设投入力度，设立稳定的“数字防汛”建设和管理经费渠道，保证系统建设、运行管理工作的正常开展。加强“数字防汛”建设管理人才教育工作，通过各种教育培训，人才引进等方式，培养造就一批既懂防汛专业知识，又懂信息化技术的复合型人才，以保障“数字防汛”工程建设管理的高效开展，有效提高黄河防汛信息化水平。

[1]李国英.治理黄河思辨与践行 [M].北京：中国水利水电出版社，郑州：黄河水利出版社，2003.

[2]水利部黄河水利委员会.“数字黄河”工程规划 [M].郑州：黄河水利出版社，2003.

[3] 魏向阳，任伟，李永亮，等.黄河“数字防汛”建设[J].人民黄河，2003(8).

[4]水利部黄河水利委员会.“数字防汛”工程需求分析[R].2002.

[5]水利部黄河水利委员会.“数字防汛”工程建设总体设计[R].2003.

[6]水利部黄河水利委员会.2011年黄河防御秋汛工作总结[R].2011.