江西省山洪灾害预警系统二期工程设计报告.docx

1、江西省山洪灾害预警系统二期工程设计报告江西省山洪灾害预警系统（二期工程）设计报告江西昌大长天科技有限责任公司2008年3月审 定：祝水贵审 核：王顺长 李世勤 黎 鹰 主 编：邱启勇 曾长清项目总负责人：祝水贵 李世勤监测系统负责人：谭国良 李国文 吴智预警系统负责人：钱荣明 罗传彬 胡应龙信息服务系统负责人：曾长清 黎 鹰参加人员：祝水贵 王顺长 罗传彬 李世勤 钱荣明 谭国良 邱启勇 胡应龙 黎 鹰 曾长清 廖海辉 黄志勇吴 智 尚学文 王钦钊 殷国强 刘玉栋 关兴中曹正池 樊建华 郭光玲 王 平 曹俊峰叶 青 王国栋 徐立平 任峰华 邱汉欣 徐金忠董长青 全满兴 胡远发 洪道干 杜明华周

2、志刚 文天明 黄少波 陈建荣 李焕淮 周美冬 辛志彦 肖晓麟 班 磊 任晓萍 廖莉蓉 朱良修 肖宇龙 刘启本 刘旗福 黄国兴 吴 健 钟永浩 徐广昌 魏国华 罗 春设计单位：江西昌大长天科技有限责任公司参加单位：江西省水利厅 江西省防汛抗旱总指挥部办公室 江西省防汛信息中心 江西省水文局 九江、上饶市防办、水文局抚州、宜春市防办、水文局吉安、赣州市防办、水文局 彭泽、星子县水利局 德兴、婺源、上饶县（市）水利(水务)局乐安、宜黄县水利局 万载、奉新、铜鼓县水务局泰和、永新、安福县水务局 崇义、定南县水利局 11.1暴雨山洪监测系统（二期）拟建自动雨量站基本情况表 7211.2暴雨山洪监测系统（

3、二期）已建自动雨量站基本情况表 8911.3暴雨山洪监测系统（二期）拟建人工雨量站基本情况表 9211.4暴雨山洪监测系统（二期）拟建水位站基本情况表 9711.5暴雨山洪监测系统（二期）已建水文、水位站基本情况表 10211.6十五县暴雨山洪监测站网分布总图1 综合说明 我省是山洪灾害的易发区、多发区，几乎每年都有不同程度的山洪灾害发生。近年灾害损失统计表明，山洪灾害造成的危害愈来愈重，损失愈来愈大。特别是1995年、1998年、2002年、2006年遭遇的山洪灾害，给我省山丘区人民带来了沉重的创伤，也给全省社会、经济发展及建设全面小康带来重要影响，山洪灾害已经成为当前防洪减灾中的突出问题。

4、如何有效防御山洪灾害引起了各级党委和政府的高度重视。按照国务院和省委、省政府有关加强暴雨山洪灾害防御的要求，我省加大了山洪灾害防治力度，2004年，省水利厅、气象局、国土厅、建设厅等单位通过大量的基础资料收集和现场调查工作，编制完成江西省山洪灾害防治规划报告，根据报告，全省山洪灾害重点防治县共49个，山洪灾害治理前期目标为“到2010年，全省初步建成山洪灾害重点防治区以监测、通讯、预警及相关政策法规等非工程措施为主与工程措施相结合的防灾减灾体系”。因此，根据规划要求，先期进行山洪灾害预警系统建设非常必要的。1.1 现状我省山洪灾害的防御存在着雨水情监测、山洪灾害预测、预报、预警系统不完善等薄弱

5、环节。一是雨水情监测还不能满足当前的山洪灾害防御需求，大部分小流域都没有建立自动监测雨量和水位站，如2006年5号台风中的雨量观测大多都来源于非报汛站点，报汛手段单一，平时只能依靠程控电话联络，如遇山洪发生就难以及时传达。二是山洪灾害的信息采集和传输手段落后，预警信息不能及时传达。山洪灾害多发于交通、通讯设施差的偏远山村，个别地方甚至无通讯设施，雨水情和灾害信息只能依靠人工传递，加上山区人员居住不集中，灾害预警、人员转移信息很难传递到户、到人。三是当前的精细化气象预报水平及小流域洪水预报精度还有待提高。2007年，省防总实施了“江西省山洪灾害预警系统一期工程”，完成了赣州市安远、宁都、赣县、会

6、昌、南康、瑞金、上犹、石城、信丰、兴国、寻乌、于都和吉安市遂川县等13县山洪灾害预警系统一期工程的建设，涉及244个乡（镇）、609条小流域。新建自动雨量站407处，人工雨量站244处，自动水位站11处，人工水位站10处；建成13省、市、县三级通信计算机网络系统；开发13县2市以及省共16节点山洪灾害预警服务系统。工程建成后，在当年山洪灾害防御工作中发挥了重大作用，有效减少了人员伤亡，得到了广大群众的好评。一期工程已于2007年11月2627日通过验收并正式投入使用。由于一期工程仅在山洪灾害较重的13县进行建设，未能覆盖全省，另外，由于监测站雨水情信息是以GPRS/SMS方式发送到市水情信息中

7、心，然后从市水情中心通过防汛专用网络转发到县防汛指挥中心，传输方式单一，需要进行功能升级，实现信息双发。1.2 设计依据（1）全国山洪灾害防治规划（2）山洪灾害防御预案编制大纲（3）山洪灾害监测预警系统设计方案指导书（4）全国山洪灾害防治规划编制技术大纲（5）江西省山洪灾害防治规划（6）江西省山洪灾害预警系统（一期工程）实施方案（7）江西省山洪灾害预警系统二期工程设计大纲（8）有关技术标准：水文自动测报系统技术规范（SL61-2003）；水利水电工程水情自动测报系统设计规定（DLIT505-1996）；水文情报预报规范（SL250-2000）；水位观测标准（GBJ138-90）；河流流量测验规

8、范（GB50179-93）；降水量观测规范（SL21-2006）；防洪标准（GB50201-94）；水文基本术语和标准（GB/T50095-98）；水文站网规划技术导则（SL34-92）；水文基础设施建设及技术装备标准（SL276-2002）；水文资料整编规范(SL247-1999)；水情信息编码标准（SL330-2005）；实时水情数据库表结构及标识符标准（SL323-2005）等。1.2 设计目标坚持以人为本，以保障人民群众生命安全为首要目标。通过提高山洪灾害易发区水文信息采集、传输和洪水预警预报能力，加强应急、预警响应体系建设，完善山洪灾害防御预案，强化群测群防体系，大力宣传防御知识等非

9、工程措施，建立全省山洪灾害易发区暴雨洪水监测预警系统，提升山洪灾害防御水平，改变山洪灾害日趋严重的局面，以人为本，最大限度减少人员伤亡和财产损失。1.4 设计原则（1）坚持因地制宜、突出重点的原则。应根据各地山洪灾害的特点，针对目前山洪灾害防御工作中存在的问题，突出重点，兼顾一般，按轻重缓急要求，逐步完善监测预警系统。（2）技术上先进，经济上合理，实用性强，信息传递可靠、迅速、准确；（3）遵循相关规程、规范。系统设计要以现行的相关水文监测、通信系统组网、软件开发、数据库构建等方面的规程、规范为依据；各种构件优选符合国家标准的型材和通用件，以利于施工的质量控制和系统运行的维护管理。（4）充分利用

10、现有气象、水文、水库及地质灾害监测资源。（5）技术标准要与国家防汛指挥系统的标准相衔接。1.5 设计范围江西省山洪灾害预警系统二期工程建设范围，除国家试点的修水、靖安、黎川、广昌、铅山、永丰等6个县外，根据我省山洪灾害易发区的分布，按照轻重缓急和分期实施的原则，结合各地申报情况，从全省49个重点防治县范围内选择九江市星子、彭泽，上饶市婺源、德兴、上饶县，抚州市宜黄、乐安，宜春市奉新、万载、铜鼓，吉安市安福、泰和、永新，赣州市定南、崇义等15个县（市）作为二期工程建设范围。二期工程建设范围总面积达30144km2，乡镇229个，共有小流域665个。各县市情况详见下表。1.1 二期工程建设范围情况

11、表序号市县面积（KM2）乡镇（个）小流域（个）1九江彭泽154417362星子8941214合计243829503上饶德兴208211534上饶224021195婺源29471637合计726948109序号市县面积（KM2）乡镇（个）小流域（个）6抚州乐安241315637宜黄19441238合计4357271018宜春万载171816399铜鼓154894110奉新16451325合计49113810511吉安安福2793197512永新2195236113泰和26652274合计76536421014赣州定南1319165015崇义2197740合计35162390总计301442296

12、651.6 建设内容建成区域内的雨水情自动测报系统，并辅以人工测报，为山洪灾害预警提供决策依据。建成省、市、县三级防汛通信计算机网络和山洪灾害基础数据库，构建山洪灾害通信预警平台。建成山洪灾害易发区域人员应急转移信息反馈指挥调度系统及相应的应急响应体系。主要内容为：（1）暴雨山洪监测系统；（2）通信计算机网络系统；（3）山洪灾害预警响应体系；（4）山洪灾害预警决策支持系统(信息服务系统)（5）一期工程13县功能扩充。1.7 工程实施工程实施按照轻重缓急，急用先行的原则，目前，省、市、县三级通信计算机网络已经建成，根据实施计划，首先需要建成暴雨山洪监测系统，施工期为30天，确保汛期水雨情信息能实

13、时入网。其次是完成信息服务系统、预警响应体系的建设。工程总施工工期为180天。1.8 工程管理工程建设严格按照国家基本建设“四制”要求，实行项目法人制、工程招投标制、项目监理制、合同管理制。省山洪灾害预警系统项目建设办公室作为项目一级法人全面负责江西省山洪灾害预警系统二期工程建设，考虑本工程建设的特点，市防汛抗旱指挥部设立山洪灾害预警系统建设项目部协调本地区工程的实施。1.9 工程投资江西省山洪灾害预警系统二期工程总投资概算2416.09万元。其中暴雨山洪监测系统投资1442.29万元；通信计算机网络系统38万元；一期工程功能扩充费用48.4万元；4市15县信息服务系统软件开发及GIS软件平台

14、购置276万元；预警子系统（无线广播系统）241.03万元；独立费用225.03万元（含建管费、监理费、勘测设计费等）；基本预备费68.12万元；培训费53.22万元；建设期间运行费24.012万元。2 暴雨山洪监测系统通过建设实用、可靠的暴雨山洪监测系统，掌握山洪灾害易发区水雨情信息，提高水雨情信息的收集时效，为山洪灾害的预报预警、做好防灾减灾工作提供准确的基本信息。暴雨山洪监测系统设计主要内容包括水雨情监测站网布设、信息采集技术设计、信息传输通信组网设计、监测基础设施设备工程建设设计等。2.1 站网布设2.1.1 站网布设原则根据本区域历史洪水和社会经济调查及河段资料分析，确定站网主要布设

15、在易遭受山洪灾害的小流域和暴雨容易诱发洪水的河段和重要水库。监测站点的建设坚持以人为本、科学合理、合理密度、现有资源再利用等原则。1、坚持以人为本的原则。自动监测站重点布设在：暴雨山洪灾害易发区的每个乡镇；暴雨山洪灾害易发区小流域人口居住密集的村组；处于低洼地区的中小学校、重要工矿企业、单位、铁路等基础设施易遭受山洪灾害的区域。2、坚持科学合理原则，重点布设在暴雨中心区、山洪灾害易发区。3、合理密度原则。山洪灾害严重的区域原则上按照20100km2/站的密度布设自动雨量站；在山洪灾害特别严重的乡镇、山洪灾害频发及人口密度大的村组、山洪灾害易发区的暴雨中心，按照2030km2/站的密度布设自动雨

16、量站。、充分考虑通信、交通等运行管理维护条件。5、坚持现有资源再利用原则，尽量使用已有的水文、水库、气象等部门的监测站。6、水位站布设需遵循以下要求：面积超过100 km2的山洪灾害严重的流域，且河流沿岸为县、乡政府所在地或人口密集区、重要工矿企业的，可布设水位监测站，有条件的可布设自动水位站。流域面积50100 km2的山洪灾害严重的小流域，如果河流沿岸有人口较为集中的居民区或有较重要工矿企业、较重要的基础设施，可布设人工监测水位站。水位站宜设在人口居住区上游，地点应考虑预警时效等因素综合确定。自动站未能监控的人口居住不密集区域或小（一）型水库、小（二）型水库等区域布设人工观测雨量站。流域区

17、间和人口不密集小流域采用均匀布站。2.1.2 监测站类型暴雨山洪监测主要包括对降雨量、水位的监测。站类按观测项目分为：雨量站、水位站两类；站类按观测方式分为：自动监测站、人工监测站两类。雨量站监测雨量信息，按观测方式分自动雨量站(杆式或屋顶式)、人工雨量站；水位站监测雨量和水位信息，按观测方式分自动水位站（测井式或PVC管式）、人工水位站。根据山洪灾害预警的需要和各地的建站条件，考虑山洪灾害易发区地形复杂、降雨分布不均、群众居住分散、地方经济发展不均衡等实际情况，采用自动监测站为主，人工监测站为补充的方式。站点监测方式及报汛工作体制要求如下：（1）自动监测站自动监测站包括自动雨量站和自动水位站

18、，采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的雨量、水位传感器，以及遥测终端及通信终端设备等，完成监测站的实时雨水情收集、处理、存储，提供信息服务，并能向有关单位实时上报分发。其工作体制设计为：自动监测站通过通信网络（GPRS公网）主动将实时数据向市水情中心和县防汛指挥中心发送，实现水雨情信息的自动采集、传输。（2）人工监测站为扩大水雨情信息的监测覆盖面，在山洪灾害防治区内的村、组设立人工监测站。因地制宜地配置雨量、水位观测设施，采用直观、可行的观测方法进行水雨情信息的监测。通过有线或无线电话等适用的传播方式报送水雨情信息，达到群测群防的目的。另有由各类水库、气象、社会其他部门所建的雨、水情监

19、测的雨量（水位）站，纳入暴雨山洪监测系统站网体系，实现信息资源共享，发挥综合效益。2.1.3 监测站网确定根据九江、上饶、抚州、宜春、吉安、赣州等6个设区市15个县的实际情况，按照监测站网布设类别及原则，二期工程建设范围内共设立雨量站627个，其中自动雨量站509个，人工雨量站118个；水位站134个，其中自动水位站96个(测井式41个、PVC管式55个)，人工水位站38个。区域内已建自动雨量站70个；已建自动水位站23个(测井式18个、PVC管式5个)，人工水位站1个；二期工程拟建自动雨量站439个，人工雨量站118个；拟建自动水位站73个(测井式23个、PVC管式50个)，人工水位站37个

20、。暴雨山洪监测系统站点汇总详见表2.1。15县新建自动雨量站点见附表1。15县已建自动雨量站点见附表2。15县新建人工雨量站点见附表3。15县新建自动水位站点见附表4。15县已建自动雨量站点见附表5。暴雨山洪监测系统（二期）站网分布总图见附图1。各县监测站网分布见附图216。2.2 设施设备配置 暴雨山洪监测系统设施设备配置包括水位雨量测验设施设备（自动雨量站、人工雨量站、自动水位站、人工水位站）、报汛通信设施设备、省市县信息接收中心系统集成、维护保障系统等。按照各类监测站的采集方式和信息传输方式，主要针对自动监测站和人工监测站配置相应的监测与传输设备，并根据实际情况进行相关安装设施配置与土建

21、工程。自动雨量站和水位站依托遥测终端、雨量传感器或水位传感器、电源系统实现水雨情信息的自动采集、传输。雨量和水位自动监测站采用太阳能供电，并建立必要的基础设施和避雷设施。2.2.1 测验设施设备水位雨量测验设施设备建设包括自动雨量站、人工雨量站、自动水位站、人工水位站设施设备建设。1、自动雨量站（1）观测场地选择雨量观测场地：能利用原有观测场的利用原有观测场。有条件的雨量站按降雨量观测规范（SL21-90）标准选择，无条件的雨量站按杆式或屋顶式雨量观测。场地选择应注意以下几个方面：观测场地应避开强风区，其周围应空旷平坦，不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。观测场不能完全避开建筑物树木等障

22、碍物的影响时，要求雨量器计离开障碍物边缘的距离至少为障碍物高度的两倍。在山区观测场不宜设在陡坡上或峡谷内要选择相对平坦的场地使仪器口至山顶的仰角不大于30度。难以找到符合要求的观测场时，障碍物与观测仪器的距离不得少于障碍物与仪器器口高差的2倍，且应力求在比较开阔和风力较弱的地点设置观测场。如在有障碍物处设立杆式雨量器计应将仪器设置在当地雨期常年盛行风向过障碍物的侧风区，杆位离开障碍物边缘的距离至少为障碍物高度的1.5倍。多风的高山、出山口地区的雨量站不宜设置杆式雨量器计，且杆式雨量器计的安装高度不超过3.0m。（2）观测设施自动雨量站观测设施主要包括杆式、屋顶式观测设施及避雷接地系统。杆式设施

23、：按观测仪器集中放置的原则设计。选用两根80国标镀锌钢管作为仪器箱架支撑；仪器箱采用厚1.5mm的冷钢板加工并进行表面喷塑；基础采用C15现浇混凝土。设计详见图2.1。屋顶式：必须设置基座，雨量器口离屋面高度保持70cm,所有连接线必须加装保护套管。避雷接地系统：自动雨量站大多地处野外，易受雷击。有效保护遥测设施设备不受雷击干扰和损坏，需建设可靠安全的避雷接地系统，接地电阻10。屋顶式避雷系统连接线必须加绝缘管保护。（3）观测仪器自动雨量站观测仪器选用翻斗式雨量传感器。传感器承雨器口径为200mm0.6mm，其技术指标和功能要求需达到： 分辨率：0.5mm； 刃口角度： 4550； 雨强测量范

24、围： 04mm/min（允许通过最大雨强8mm/min）； 信号输出：一组或多组触点开关通断信号； 传感器环境温度：-10+50，空气相对湿度不限； 传感器环境湿度：当40时，95%RH； 误码率：小于104； 平均无故障工作时间：16000h。（4）测报方式自动雨量站采用无人值守的全自动采集、传输信息方式，观测仪器与遥测终端及供电、避雷接地系统连成一体，无需另外铺设短距离传输线路。雨量采集：雨量计每次翻斗触发RTU将降雨时间写入固态存储模块，并使雨量累计值增量。遥测站平时报汛采用定时自报、限时增量报的工作方式，当满足自报或加报条件时自动把测站的信息发回中心站，定时自报的时段值（124）可设置

25、。雨量增量加报。雨量加报阈值（2个）可设置。雨量计每翻斗一次，RTU使雨量累计值增量，同时比较当前雨量累计值和上次上报的雨量累计值，如果二者之差超过设定的阈值，并且当前时间和上次上报时间之差也超过设定的阈值，则RTU进行一次加报。图2.1自动雨量站（杆式）结构示意图2、人工雨量站人工雨量站采用人工观测方式，选用承雨口径为20cm的标准雨量计对降水进行监测，通过有线、无线电话完成雨量信息的传送。观测场地的选择与自动雨量站相同。3、自动水位站（测井式或PVC管式）自动水位站设施设备设计包括测验河段的选择、测验河段基础设施、水位观测设施、水位观测仪器等四个方面，采用无人值守自动监测方式。（1）测验河

26、段选择自动水位站设站位置按照上下游防洪需求和地质条件综合确定后，测验河段应按规范要求选择在河道顺直、河床稳定和水流集中的地方；而基本水尺断面则应设在顺直河段的中间，并与流向垂直。水位测井应设置在岸边顺直、水位代表性好，不易淤积，主流不易改道的位置，并应避开回水和受水工建筑物影响的地方。（2）测验河段基础设施自动水位站基础设施主要包括护岸、水准点、断面标志等。护岸：采用毛石浆砌，现浇砼基础，表面水泥砂浆勾缝，护坡顶端浇砼压顶。水准点：根据规范要求在水位站不同的位置设置三个基本水准点，选择其中一个为常用水准点。基本水准点应设在测站附近历年最高水位以上，地形稳定、便于引测保护的地点。当测站附近设有国

27、家水准点时，可设置一个基本水准点。水准点可用长柱形石料、混凝土桩或钢筋混凝土桩制成，上端凿成或浇注成半圆球形的标志，下端浇注混凝土底坐；或在坚固的岩石上凿刻或在稳定的永久性建筑物上浇注而成。断面标志：在基本水尺断面和比降断面水位测井所在岸各埋设2根断面桩,桩间距5.010.0m，用160mmPVC管作外包，浇注钢筋混凝土柱，埋设深度和露出地面高度视地形确定，总高度不超过1.0米。（3）水位观测设施自动水位站的水位观测设施包括观测码头、水尺及水位测井等。观测码头：自动水位站需建设基本观测断面码头。将堤岸斜坡泥土面修整整齐，坡面小于45度角；用砖或块石砌体M75#水泥砂浆砌筑，踏级要求均匀一致,面

28、层用水泥砂浆摸光。设计详图见图2.2。水尺：全部设立直立式水尺，每站一组，每组支数以能观测到历史最高洪水位以上0.5m1.0m为标准确定。每支水尺高出地面1.5m，入土部分为0.5m0.8m；现浇钢筋混凝土柱,外包160mmPVC管。水位测井：根据我省河流基本特征，此次设计的测井型式为岛式或岛岸结合式钢筋混凝土测井，由测井、支架、仪器室和连接至岸边的测桥组成。测井设计最低进水口高程为历年最低水位0.51.0m,仪器平台高程以能观测到历年最高水位以上0.51.0m为标准，井顶高程高出仪器平台1.52.0m左右。井身为圆柱型，外径1.30m、内径1.00m。进水管道设沉沙池(长1.2m、宽1.2m

29、、高1.5m)，进水管材料为100钢管，每间隔3m埋设一根垂直角钢，固定进水管，防止水平移动。测顶浇注12cm厚钢筋砼板，预埋雨量传感器、太阳能光板安装基座螺栓；操作圆形平台和井顶安装高60cm不锈钢护栏；测井仪器室安装高1600mm宽700mm的弧形不锈钢门；井身下部适当位置预留清淤口并安装铁门。自动水位站（测井式）结构图见图2.2。自动水位站（PVC管式）监测设施：为简易水位监测设施，用二根16cm的PVC管固定于闸门等其它建筑物上代替测井，其余设备设施相同。为避免浮子（特制，10cm）与平衡锤之间相互缠绕，分别放入管中，管子底部设滤网以防杂物进入。将闸室地面开孔，建水位计平台，与管子相连

30、（如无闸室则应建简易观测用房）。采用WFH-2型细井式遥测水位计，配RTU固态存储设备，太阳能电池板设于闸室屋面。通过移动GPRS公网，市水情信息中心（或县山洪灾害监测预警中心）完成对数据的接收、处理和入库工作。自动水位站（PVC管式）结构图见图2.3。避雷接地系统：为有效保护遥测设施设备不受雷击干扰和损坏，需建设可靠安全的避雷接地系统，接地电阻10。每座自记水位测井因地形和水力特性不同，在施工前要进行基础承载能力、抗倾覆、危险截面、进水管内径等计算。确保高洪期水位自记不被洪水冲毁并保持正常收集水位资料。图2.2 自动水位站（测井式）结构图图2.3 自动水位站（PVC管式）监测设施结构示意图（4）观测仪器观测仪器选用浮子式水位计。其技术指标应满足： 量测范围： 0 40 ； 分辨率： 1 cm ； 测量精度：2cm（10m），23cm（1015m），3cm（15m） 最大水位变率：100mm/min; 水位轮转动力矩：100g/cm 信号输出：格雷码; 读出方式：并行; 工作环境：温度：-10 50 ，空气相对湿度不限。4、人工水位站人工水位站采用人工观测方式，根据系统需要