滄州市三次臺(tái)風(fēng)降雨對(duì)河道過(guò)水及地下淺層水位的影響分析和對(duì)策研究

(1.河北省滄州水文水資源勘測(cè)局，河北 滄州 061000；2.滄州市環(huán)境保護(hù)局，河北 滄州 061001)

2018年7月下旬至8月下旬，滄州市迎來(lái)了3次臺(tái)風(fēng)(分別是7月23—24日安比臺(tái)風(fēng)、8月14—15日摩羯臺(tái)風(fēng)、8月19—20日溫比亞臺(tái)風(fēng))，受臺(tái)風(fēng)的低壓影響，3次臺(tái)風(fēng)降雨襲擾獅城。本文通過(guò)分析研究，對(duì)3次降雨的特點(diǎn)及造成的影響進(jìn)行分析和定量研究，以期對(duì)防汛決策提供依據(jù)。

1 降雨特性對(duì)比分析

1.1 安比臺(tái)風(fēng)降雨特性分析

7月23日安比臺(tái)風(fēng)降雨統(tǒng)計(jì)時(shí)段是從7月23日8時(shí)至7月24日8時(shí)，共計(jì)24h。滄州市各縣(市)普降大到暴雨，全市平均降雨量45.8mm，主城區(qū)降雨69.7mm。本次降雨主要降雨時(shí)段在7月23日23時(shí)至24日7時(shí)，主要降雨時(shí)段持續(xù)約8h。其中最大1h降雨量出現(xiàn)在青縣王鎮(zhèn)店站，7月24日5—6時(shí)降雨量為41.2mm；最大3h降水量出現(xiàn)在河間市黎民居站，7月24日1—4時(shí)降水量為69.8mm；最大6h降水量出現(xiàn)在青縣曹寺站，7月24日1—7時(shí)降水量103.8mm。本次臺(tái)風(fēng)暴雨最大點(diǎn)雨量出現(xiàn)在青縣木門店站，降水量114.0mm。暴雨籠罩面積見表1、降雨量分布如圖1所示。

表1 7月23—24日安比臺(tái)風(fēng)雨暴雨籠罩面積

圖1 7月23—24日安比臺(tái)風(fēng)雨降雨量分布

1.2 摩羯臺(tái)風(fēng)降雨特性分析

8月14日臺(tái)風(fēng)摩羯暴雨統(tǒng)計(jì)時(shí)段是從8月14日8時(shí)至8月15日8時(shí)，共計(jì)24h。滄州市東南部各縣(市)降大暴雨，局部特大暴雨，滄州市全市平均降雨量90.4mm，主城區(qū)降雨61.9mm。本次降雨主要降雨時(shí)段在8月14日12時(shí)至15日1時(shí)，主要降雨時(shí)段持續(xù)約13h。其中最大1h降雨量出現(xiàn)在鹽山縣城區(qū)站，8月14日16—17時(shí)降雨量為100.2mm；最大3h降水量出現(xiàn)在鹽山縣城區(qū)站，8月14日14—17時(shí)降水量為166.0mm；最大6h降水量出現(xiàn)在鹽山縣城區(qū)站，8月14日14—20時(shí)降水量281.2mm。本次臺(tái)風(fēng)暴雨最大點(diǎn)雨量出現(xiàn)在鹽山縣城區(qū)站，降水量344.6mm。暴雨籠罩面積見表2、降雨量分布如圖2所示。

表2 8月14—15日摩羯臺(tái)風(fēng)雨暴雨籠罩面積

圖2 8月14—15日摩羯臺(tái)風(fēng)雨降雨量分布

1.3 溫比亞臺(tái)風(fēng)降雨特性分析

8月19日臺(tái)風(fēng)溫比亞暴雨統(tǒng)計(jì)時(shí)段是從8月19日8時(shí)至8月20日8時(shí)，共計(jì)24h。滄州市東南部各縣(市)降大到暴雨，局部大暴雨，全市平均降雨量30.0mm，主城區(qū)降雨46.4mm。本次降雨主要降雨時(shí)段在8月19日8時(shí)至19日17時(shí)，主要降雨時(shí)段持續(xù)約9h。其中最大1h降雨量出現(xiàn)在滄縣東關(guān)站，8月19日9—10時(shí)降雨量為45.2mm；最大3h降水量出現(xiàn)在黃驊市周青莊站，8月19日10—13時(shí)降水量為72.4mm；最大6h降水量出現(xiàn)在黃驊市周青莊站，8月14日9—15時(shí)降水量104.4mm。本次臺(tái)風(fēng)暴雨最大點(diǎn)雨量出現(xiàn)在黃驊市周青莊站，降水量121.2mm。暴雨籠罩面積見表3、降雨量分布如圖3所示。

表3 8月19—20日溫比亞臺(tái)風(fēng)雨暴雨籠罩面積

續(xù)表

圖3 8月19—20日溫比亞臺(tái)風(fēng)雨降雨量分布

1.4 3次臺(tái)風(fēng)降雨特性對(duì)比

3次臺(tái)風(fēng)暴雨情況見表4。

2 河道過(guò)水情況對(duì)比分析

2.1 河道具體過(guò)水情況

7月23日安比臺(tái)風(fēng)雨前滄州市汛期平均降雨量較常年同期偏少6.1%；本次降雨發(fā)生后，滄州市汛期平均降雨量較常年偏多11.4%。8月14日摩羯臺(tái)風(fēng)雨前，滄州市汛期平均降雨量較常年同期偏少1.3%；本次降雨發(fā)生后，滄州市汛期平均降雨量較常年偏多24.0%。8月19日溫比亞臺(tái)風(fēng)雨前，滄州市汛期平均降雨量較常年同期偏多20.7%；本次降雨發(fā)生后，滄州市汛期平均降雨量較常年偏多27.5%。

表4 3次臺(tái)風(fēng)雨降雨情況

從以上數(shù)據(jù)可以看出，3次臺(tái)風(fēng)降雨過(guò)程都很明顯，摩羯臺(tái)風(fēng)雨過(guò)程最為明顯。3次臺(tái)風(fēng)雨過(guò)后，分別對(duì)運(yùn)東入海河道進(jìn)行了巡測(cè)，有多條河道過(guò)水。河道流量表見表5。

表5 3次臺(tái)風(fēng)雨后運(yùn)東區(qū)河道過(guò)水情況

續(xù)表

從表5可以看出，安比臺(tái)風(fēng)暴雨使4條入海河道產(chǎn)生徑流，最大流量為46.7m3/s，且持續(xù)過(guò)水時(shí)間較短，僅3d左右。這說(shuō)明安比臺(tái)風(fēng)雨強(qiáng)度不大，大部分降水滲入地下，補(bǔ)充了淺層地下水。

摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨使得10條入海河道產(chǎn)生徑流，與安比臺(tái)風(fēng)暴雨相比，流量有了顯著的增大。其中宣惠河新立莊監(jiān)測(cè)點(diǎn)流量達(dá)136m3/s，大浪淀排水渠曹莊子監(jiān)測(cè)點(diǎn)流量達(dá)110m3/s。入海河道產(chǎn)生徑流增幅說(shuō)明了摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度很大，歷時(shí)較長(zhǎng)，這使得匯流時(shí)間縮短，水流流入河道時(shí)間縮短，流量顯著增大。

溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨發(fā)生時(shí)間距摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨時(shí)間很短，摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨使得多縣(市)土壤含水率達(dá)到飽和，所以溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨很容易產(chǎn)生徑流，加上摩羯臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生徑流沒有消退完畢等原因，使得有些入海河道流量增大。實(shí)測(cè)過(guò)程中，由于天氣轉(zhuǎn)好，溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)后沒有有效降雨，流量正在逐漸減小，有些河道流量已經(jīng)減小為0。

2.2 對(duì)河道防洪安全影響分析

表5過(guò)水河道中宣惠河、大浪淀排水渠、南排水河、廖家洼排干、六十六排干、黃南排干、滄浪渠、北排水河均有堤防，故分析河道安全即分析暴雨產(chǎn)生的流量是否影響到堤防安全。從流量表可以看出：安比臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生的徑流量相對(duì)較小，故不會(huì)對(duì)河道防洪安全產(chǎn)生影響。

摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生的徑流量以及與溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨疊加后產(chǎn)生的徑流量是近20多年來(lái)滄州市運(yùn)東河道中產(chǎn)流最大的暴雨過(guò)程。除宣惠河、大浪淀排水渠、南排水河、廖家洼排干外其余河道流量相對(duì)較小，故不會(huì)對(duì)河道堤防造成影響，因此也影響不到河道防洪安全。根據(jù)2017年運(yùn)東各河道實(shí)測(cè)大斷面資料數(shù)據(jù)分析，以上河道現(xiàn)狀過(guò)水能力均大于河道本次實(shí)際過(guò)水量，因此不會(huì)對(duì)河道堤防造成影響，故不會(huì)對(duì)防洪安全造成影響。

3 淺層地下水影響對(duì)比分析

3次臺(tái)風(fēng)雨使得滄州市大部分縣(市)的地下水位得到明顯抬升，對(duì)于地下水量補(bǔ)充起到了顯著作用。

根據(jù)滄州水文水資源勘測(cè)局淺層地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)站信息顯示，受到7月23日安比臺(tái)風(fēng)暴雨的影響，滄州市7月底較6月底全市平均淺層地下水位平均抬升了0.36m，淺層地下水位抬升幅度較為明顯。滄州各縣(市)地下水位漲幅不一，其中孟村回族自治縣平均淺層地下水位增幅最大達(dá)到1.13m；其次是黃驊市，增幅為1.00m。受摩羯和溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨共同影響，滄州市8月底較7月底全市平均淺層地下水位平均抬升了0.67m，淺層地下水位抬升非常明顯。滄州各縣(市)地下水位漲幅不一，其中孟村回族自治縣平均淺層地下水位增幅最大達(dá)到2.07m；其次是海興縣，增幅為1.81m。圖4為滄州市2018年部分縣(市)淺層地下水平均埋深。

圖4 2018年部分縣(市)淺層地下水平均埋深

由圖4可以看出，受到3次臺(tái)風(fēng)雨影響，以上縣(市)淺層地下水平均埋深都發(fā)生了不同程度的減小。通過(guò)各縣(市)埋深折線段的斜率可以看出，除黃驊市外，其他縣(市)7—8月線段斜率比6—7月線段斜率大，這說(shuō)明受到2次臺(tái)風(fēng)雨影響的8月份比受到1次臺(tái)風(fēng)雨影響的7月份淺層地下水埋深下降幅度更快。

4 對(duì)滄州主城區(qū)內(nèi)澇情況對(duì)比分析

7月23日安比臺(tái)風(fēng)暴雨穿越滄州市區(qū)，造成部分路段積水，據(jù)滄州水文水資源勘測(cè)局城市水文積水觀測(cè)信息顯示，其中解放路清真寺路段積水深度最高達(dá)0.28m，解放路五中路段積水最高達(dá)到0.20m，御河路化堪公司路段積水最高0.07m，對(duì)群眾出行造成一定影響。截止24日上午8∶00各積水路段逐漸退去，9∶00 所有路段恢復(fù)正常。

8月14日摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨在滄州市東部縣(市)雨強(qiáng)較大，對(duì)滄州市主城區(qū)沒有造成積水影響。

9月19日溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨造成滄州市區(qū)部分路段積水，其中維明路市醫(yī)院段積水深度最高達(dá)0.40m，解放路清真寺路段積水深度最高達(dá)0.30m，對(duì)群眾出行造成一定影響。截止19日下午13∶00各積水路段積水逐漸消退，截至下午16∶00所有路段恢復(fù)正常。

從滄州市主城區(qū)受3次臺(tái)風(fēng)雨影響市區(qū)產(chǎn)生的總量分析，相對(duì)于類似量級(jí)的雨量暴雨，主城區(qū)從積水深

度到消退時(shí)間都有了減小，這證明了滄州市雨污分流工程起到了較好的作用。

5 洼淀蓄水對(duì)比分析

安比臺(tái)風(fēng)暴雨之前，大浪淀水庫(kù)水位11.22m，相應(yīng)蓄水量為0.796億m3；白洋淀(十方院)水位6.73m，相應(yīng)蓄水量2.761億m3。本次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)后，大浪淀水庫(kù)水位11.32m，相應(yīng)蓄水量為0.812億m3；白洋淀(十方院)水位6.74m，相應(yīng)蓄水量2.784億m3。暴雨之后，大浪淀水庫(kù)水位增長(zhǎng)0.10m，降水使得蓄水量?jī)粼黾?.00916億m3(大浪淀水庫(kù)引水入庫(kù)量為0.00684億m3，降水量為相應(yīng)蓄水量與引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增長(zhǎng)0.01m，相應(yīng)蓄水量增加0.023億m3，入淀河道只有潴龍河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，7月23日暴雨使得白洋淀相應(yīng)蓄水量?jī)粼黾?.0163億m3。

摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨之前，大浪淀水庫(kù)水位11.69m，相應(yīng)蓄水量為0.868億m3；白洋淀(十方院)水位6.95m，相應(yīng)蓄水量3.263億m3。本次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)后，大浪淀水庫(kù)水位11.79m，相應(yīng)蓄水量為0.889億m3；白洋淀(十方院)水位7.01m，相應(yīng)蓄水量3.411億m3。暴雨之后，大浪淀水庫(kù)水位增長(zhǎng)0.10m，降水使得蓄水量?jī)粼黾?.014億m3(大浪淀水庫(kù)引水入庫(kù)量為0.007億m3，降水量為相應(yīng)蓄水量與引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增長(zhǎng)0.06m，相應(yīng)蓄水量增加0.148億m3，入淀河道只有白溝引河、潴龍河、清水河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，8月14日暴雨使得白洋淀相應(yīng)蓄水量?jī)粼黾?.098億m3。

溫比亞臺(tái)風(fēng)暴雨之前，大浪淀水庫(kù)水位11.84m，相應(yīng)蓄水量為0.898億m3；白洋淀(十方院)水位7.07m，相應(yīng)蓄水量3.583億m3。本次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)后，大浪淀水庫(kù)水位11.93m，相應(yīng)蓄水量為0.913億m3；白洋淀(十方院)水位7.09m，相應(yīng)蓄水量3.640億m3。暴雨之后，大浪淀水庫(kù)水位增長(zhǎng)0.09m，降水使得蓄水量?jī)粼黾?.0076億m3(大浪淀水庫(kù)引水入庫(kù)量為0.0074億m3，降水量為相應(yīng)蓄水量與引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增長(zhǎng)0.02m，相應(yīng)蓄水量增加0.057億m3，入淀河道只有白溝引河、潴龍河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，8月19日暴雨使得白洋淀相應(yīng)蓄水量?jī)粼黾?.0276億m3。

6 結(jié) 論

a.安比臺(tái)風(fēng)雨、溫比亞臺(tái)風(fēng)雨主要降雨歷時(shí)短，都約為8～9h；摩羯臺(tái)風(fēng)雨主要降雨歷時(shí)長(zhǎng)，約為14h，約為前兩者的1.5倍。

b.摩羯臺(tái)風(fēng)雨強(qiáng)度大，安比和溫比亞臺(tái)風(fēng)雨強(qiáng)度小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，前者1h雨量超過(guò)25mm的有143個(gè)站次，1h雨量超過(guò)50mm的有24個(gè)站次；而后兩者1h雨量超過(guò)25mm的總共有47個(gè)站次，沒有1h超過(guò)50mm的雨量站。

c.摩羯臺(tái)風(fēng)雨全市日雨量比安比、溫比亞兩者之和大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，摩羯臺(tái)風(fēng)雨日雨量為90.4mm，而安比和溫比亞臺(tái)風(fēng)雨日雨量之和為75.8mm。

d.摩羯臺(tái)風(fēng)雨強(qiáng)度大，水流匯流速度加快，匯流時(shí)間相應(yīng)縮短，水流以較短的時(shí)間流入河道，使得10條運(yùn)東區(qū)的河道產(chǎn)生地表徑流，且流量較安比臺(tái)風(fēng)雨顯著增大。

e.受到3次臺(tái)風(fēng)雨影響，滄州大部分縣(市)淺層地下水埋深減小。8月份受到摩羯和溫比亞2次臺(tái)風(fēng)暴雨影響，比受到1次安比臺(tái)風(fēng)暴雨影響的7月份淺層地下水埋深下降幅度更快。

f. 3次臺(tái)風(fēng)降雨中，安比和溫比亞使滄州市主城區(qū)產(chǎn)生了一定的城市內(nèi)澇，摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨因?yàn)槁窂皆驔]有使滄州市主城區(qū)產(chǎn)生內(nèi)澇。但是根據(jù)以往同量級(jí)雨量分析可知，由于滄州市最近幾年修建的雨污分流工程，積水深度和積水消退時(shí)間都降低和縮短了。

g.3次臺(tái)風(fēng)降雨都使得滄州市洼淀蓄水量增加，摩羯臺(tái)風(fēng)暴雨增加的最多，增加蓄水量約為安比和溫比亞2次臺(tái)風(fēng)暴雨增加蓄水量的2倍。

7 雨水資源利用對(duì)策

7.1 加大雨水的貯留量

在滄州市主城區(qū)分布有一定面積的低洼地，有些是土質(zhì)坑、塘之類的洼地，有些是被水泥硬化的停車場(chǎng)或其他場(chǎng)地。降雨過(guò)后，這些低洼地僅起到暫時(shí)積水的作用。若將低洼地作為一種向地下輸水的蓄水池或地下水回灌的一個(gè)水源，不僅可減輕洪水負(fù)擔(dān)，而且可以增加地下水源?？梢詫?duì)低洼地進(jìn)行改造，并配以適當(dāng)?shù)囊B水措施增加雨水的貯留量。譬如對(duì)于沒有硬化的低洼地(如：土質(zhì)洼地)，可將其表層土層更換成透水性較強(qiáng)的砂土層，就可以直接使積存的雨水下滲到地下，補(bǔ)充地下水；而對(duì)于硬化的低洼地(如：水泥地面)，則可以在其與地下蓄水池之間修建輸水管道或水溝，將水引入地下蓄水池。

7.2 增加透水建筑物的面積

為了增加透水建筑物的面積，可以將一些不透水地面換成透水地面，例如：可以在人行道、停車場(chǎng)、住宅小區(qū)中鋪設(shè)透水方磚，對(duì)傳統(tǒng)的鋪裝地磚進(jìn)行革新，解決其透水性。同時(shí)，透水方磚下可以設(shè)置滲水溝、滲水井，并用沙石料回填。增加透水建筑物的面積，可以增加雨水下滲量，從而增加地下水補(bǔ)充量。因此道路、人行道、停車場(chǎng)經(jīng)過(guò)改造，不但在城區(qū)內(nèi)將增加可觀的地下水資源，而且還可以減少暴雨時(shí)產(chǎn)生的洪澇災(zāi)害。

7.3 居住區(qū)修建地下蓄水池

居住區(qū)樓房頂部全部是不透水表面，樓前空地除草坪、樹木外，大部分是硬化的水泥地面，夏季大雨或暴雨后，很快形成徑流，若在樓前的空地下面修建地下蓄水池，就可以蓄存雨水。但在不降雨時(shí)可能會(huì)有灰塵或廢棄物進(jìn)入，因此應(yīng)在雨水進(jìn)入水池前設(shè)置過(guò)濾設(shè)施或其他處理設(shè)施，防止水池的水質(zhì)變臭或有異味。為了避免水池的水向周圍滲透而影響房屋安全，地下水池應(yīng)作好防滲措施。對(duì)于有條件修建地下蓄水池的居民區(qū)或辦公區(qū)應(yīng)盡可能修建這種蓄集雨水的設(shè)施，蓄存的雨水可以通過(guò)輸水管道供居民和辦公衛(wèi)生、環(huán)境用水，如沖洗廁所、澆灌花草樹木等，既能節(jié)省自來(lái)水，緩解城市缺水問(wèn)題，又能節(jié)約用水費(fèi)用。

7.4 在主城區(qū)主干道路修建地下貯水設(shè)施

城市的主干道路比較寬闊，如滄州市的永濟(jì)路、新華路、清池大道、迎賓大道、解放路、海河路等路面一般寬10～30m，這些主干道連接城區(qū)其他道路，形成城區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)。若在這些主干道下面修建一定數(shù)量的蓄水池，可以蓄存被瀝青硬化的道路上產(chǎn)生的雨水徑流。同時(shí)，既可以減少占地，又可以減少人為污染，蓄存的水量不僅可以用作噴灑路面、工業(yè)冷卻、綠地澆灌、清洗車輛等環(huán)境用水，而且可以將其輸送到人工湖美化環(huán)境。