臺(tái)風(fēng)“煙花”影響期間松江區(qū)高水位成因分析

黃平

（上海市松江區(qū)水文站，上海 201600）

1 區(qū)域概況

松江區(qū)位于長(zhǎng)江三角洲內(nèi)上海市西南部，總面積604.64 km2，其中陸地面積占87.90%，水域面積占12.10%，整個(gè)區(qū)域南寬北窄，略呈梯形。松江地處黃浦江中上游，長(zhǎng)江三角洲平原，太湖流域碟形洼地的底部，地勢(shì)異常低平，有2.70萬hm2耕地的地表高程在吳淞高程3.20 m以下。

2 臺(tái)風(fēng)“煙花”概況

2021年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”于7月18日2時(shí)在西北太平洋洋面生成，于21日11時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，并逐漸向浙江沿海靠近。臺(tái)風(fēng)最強(qiáng)時(shí)，中心最低氣壓為955 hPa，中心附近最大風(fēng)力14級(jí)（42 m/s）。25日12時(shí)30分前后，“煙花”以臺(tái)風(fēng)級(jí)強(qiáng)度在浙江省舟山普陀沿海登陸，26日9時(shí)50分前后在浙江省嘉興平湖沿海再次登陸，7月30日20時(shí)中央氣象臺(tái)停止編號(hào)，其生命周期是臺(tái)風(fēng)平均壽命的2倍多。

3 水雨情分析

3.1 降雨

3.1.1 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響，松江區(qū)連續(xù)降雨5 d，主要集中在25-27日。23日全區(qū)普降中到大雨，日平均降雨量為20.80 mm；24日全區(qū)普降大到暴雨，日平均降雨量為54.90 mm；25日降大到暴雨，局部大暴雨，日平均降雨量為83.80 mm，有5個(gè)站雨量超100 mm，最大日降雨量為葉榭鎮(zhèn)葉榭污水廠站111 mm；26日全區(qū)普降大暴雨，日平均降雨量為120.90 mm，最大日降雨量為永豐街道永豐站141.50 mm；27日降大到暴雨，局部大暴雨，日平均降雨量為64.80 mm，最大日降雨量為九里亭街道頤亭花園站102 mm。

3.1.2 累積雨量大

據(jù)氣象部門統(tǒng)計(jì)，“煙花”在近十年臺(tái)風(fēng)影響過程中雨量排名第一。23-27日，受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響，松江區(qū)32個(gè)水文測(cè)站5日累計(jì)平均降雨量為345.20 mm，17個(gè)站累計(jì)雨量超過350 mm，最大為葉榭鎮(zhèn)松浦大橋站，達(dá)403 mm。

3.1.3 空間分布不均

松江區(qū)臺(tái)風(fēng)“煙花”影響期間，總降雨量呈現(xiàn)由西南部向中東部遞增的分布特征，空間分布不均。其中東南部葉榭鎮(zhèn)松浦大橋站總降雨量最大，為403 mm，西南部新浜鎮(zhèn)南莊站最小，為233.50 mm，極值比為1.7。

3.2 水位

受風(fēng)暴潮、天文大潮、持續(xù)降雨和上游來水影響，松江區(qū)水位抬升顯著。其中，黃浦江上游及干支流，最高潮位全部突破歷史極值，潮位超警次數(shù)多、幅度大，低潮位偏高，退水緩慢；水利片內(nèi)水位經(jīng)歷了前期水位低、中期快速上漲、后期持續(xù)高水位、退水慢的漲落過程。

3.2.1 片內(nèi)和圩內(nèi)預(yù)降水位低

22日10∶00，全市啟動(dòng)水閘聯(lián)合調(diào)度，水利片和圩區(qū)乘潮排水，提前降低片內(nèi)、圩內(nèi)河道水位。預(yù)降后，水利片水位普遍在2.20～2.40 m，圩區(qū)水位普遍在1.90～2.30 m。25日前，水利片水位基本無超警，延緩了臺(tái)風(fēng)中后期水利片水位超警時(shí)間和超警幅度。

3.2.2 黃浦江上游及干支流，最高潮位全部突破歷史極值，超警時(shí)間長(zhǎng)

全區(qū)黃浦江上游及干支流8個(gè)水文測(cè)站最高潮位全部突破“菲特”臺(tái)風(fēng)最高紀(jì)錄，創(chuàng)歷史新高。其中黃浦江米市渡站最高潮位4.79 m（26日03∶30），超歷史最高潮位（4.59 m）0.20 m，超藍(lán)色警戒水位0.99 m，24-30日米市渡站高潮位一直超警，且25-27日低潮位整體偏高，在3.30 m以上。

3.2.3 片內(nèi)水位居高不下，超警時(shí)間長(zhǎng)

青松片陳坊橋站水位26日6：40至29日12∶00，超過77 h持續(xù)超藍(lán)色警戒水位（3.20 m），最高水位3.81 m（28日07：15），超警戒水位0.61 m，與歷史最高水位（3.81 m）持平。浦南東片張堰（二）站水位超過116 h持續(xù)超藍(lán)色警戒水位（3.20 m），最高水位3.92 m（26日20∶10），超歷史最高水位（3.78 m）0.14 m，超警戒水位0.72 m。

3.3 水量

臺(tái)風(fēng)前期，受強(qiáng)降雨和天文大潮頂托影響，黃浦江上游凈泄水量為負(fù)值。后期在降雨和上游來水共同影響下，凈泄水量顯著增大，影響時(shí)間較長(zhǎng)。23-31日，松浦大橋下泄總水量5.35億m3，比三支流偏多23.80%。

3.3.1 前期流量較小，普遍逆流

臺(tái)風(fēng)前期（23-26日），受持續(xù)降雨、風(fēng)暴潮增水和天文大潮頂托影響，25日（農(nóng)歷十六日）黃浦江上游水流逆流，總凈泄水量為負(fù)值。受天文大潮頂托影響，23日黃浦江上游各站流量較小，松浦大橋站日均凈泄流量140 m3/s。23-26日，松浦大橋總凈泄水量0.01億m3，三支流中的斜塘夏字圩、大泖港泖港站總凈泄水量均為負(fù)值。

3.3.2 后期下泄流量顯著增大，影響時(shí)間較長(zhǎng)。

臺(tái)風(fēng)后期（27-31日）在降雨和上游來水共同影響下，黃浦江上游凈泄水量顯著增大，影響時(shí)間較長(zhǎng)。干流松浦大橋站26日由逆流轉(zhuǎn)為凈泄后，下泄流量顯著增大，最大日均流量1 400 m3/s（27日）。27-31日，總下泄水量5.34億m3。

4 高水位成因分析

4.1 黃浦江上游高水位成因分析

持續(xù)較高的風(fēng)暴增水疊加天文大潮頂托影響。天文大潮疊加持續(xù)較高的風(fēng)暴潮增水，黃浦江河口的潮汐頂托使得黃浦江中上游潮流下泄受阻，甚至于漲潮流大于落潮流（即凈泄潮流為負(fù)），黃浦江上游控制站松浦大橋站23-26日的日均流量依次為140、84.60、-573、364 m3/s。黃浦江潮流下泄受阻，從而黃浦江中上游潮位壅高。

降雨總量大，24 h雨強(qiáng)達(dá)特大暴雨導(dǎo)致暴雨增水較大。臺(tái)風(fēng)水汽充足，累積雨量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，24 h雨強(qiáng)較大，降雨產(chǎn)流也較多，從而導(dǎo)致黃浦江中上游潮位暴雨增水較大，見圖1。

圖1 黃浦江上游干流米市渡站實(shí)測(cè)潮位、天文潮位過程圖

黃浦江兩岸水利片澇水歸槽匯集。經(jīng)產(chǎn)匯流計(jì)算，臺(tái)風(fēng)期間，黃浦江兩岸水利控制片共產(chǎn)水量13.46億m3，向黃浦江排水量3.48億m3。而黃浦江常水位下的槽蓄容量?jī)H為3.65億m3。尤其是從臺(tái)風(fēng)登陸到臺(tái)風(fēng)影響結(jié)束51 h內(nèi)，兩岸水利控制片向黃浦江排水量達(dá)2.55億m3，澇水歸槽匯集導(dǎo)致黃浦江干支流潮位迅速上漲。

臺(tái)風(fēng)后期上游洪水大量下泄，高水位居高不下。根據(jù)省市邊界水文監(jiān)測(cè)資料顯示（見圖2），臺(tái)風(fēng)影響前期（23-26日），兩邊界總凈泄水量均為負(fù)值，均為-0.21億m3；臺(tái)風(fēng)影響后期（27-31日），兩邊界下泄水量均顯著增大，滬浙、滬蘇邊界分別為1.61億m3和1.82億m3。上游洪水大量下泄是黃浦江上游及其支流高水位持續(xù)居高不下的主要因素之一。

圖2 滬浙、滬蘇邊界逐日來水過程圖

高水位影響因素定量分析。利用數(shù)值模型，推算風(fēng)暴潮、降雨、上游來水對(duì)米市渡高水位的貢獻(xiàn)率。最終，推算出風(fēng)暴潮、降雨、上游來水對(duì)高水位的貢獻(xiàn)率為5∶2∶3，見表1。

表1 米市渡最高潮位各影響因子貢獻(xiàn)對(duì)比表

4.2 水利片高水位成因分析

區(qū)內(nèi)青松片、浦南東片最高水位平超歷史最高紀(jì)錄。下面以浦南東片為例，分析其產(chǎn)生原因主要包括：

降雨歷時(shí)長(zhǎng)，總量大。降雨從24日凌晨開始持續(xù)至28日上午，浦南東片過程雨量為396 mm，最大24 h雨量為金山區(qū)錢圩站229.50 mm，達(dá)特大暴雨級(jí)別。

掘石港-大泖港-黃浦江沿線等外河潮位較高，排水困難。臺(tái)風(fēng)中后期，黃浦江上游低潮持續(xù)抬升，部分站點(diǎn)低潮高于天文潮高潮，超過警戒水位。因此，外河持續(xù)較高的低潮位造成浦南東片外排困難。

浦南東片產(chǎn)水量較大，水位漲幅較大。經(jīng)計(jì)算，臺(tái)風(fēng)期間，浦南東片產(chǎn)水量1.77億m3，排黃浦江0.24億m3，排杭州灣1.07億m3，槽蓄量增加0.46億m3，導(dǎo)致張堰（二）站水位抬升1.53 m。

5 結(jié)語

受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響，松江區(qū)水雨情特征：降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)雨量大、空間分布不均；黃浦江上游和水利片最高潮位平超歷史極值，外河潮位超警次數(shù)多、幅度大、低潮位偏高，片內(nèi)超警時(shí)間長(zhǎng)、退水緩慢；臺(tái)風(fēng)前期，黃浦江上游省市邊界總凈泄水量為負(fù)值，后期，凈泄水量顯著增大，且影響時(shí)間較長(zhǎng)。

黃浦江上游高水位成因：一是持續(xù)較高的風(fēng)暴增水疊加天文大潮頂托影響；二是暴雨增水較大；三是黃浦江兩岸水利片澇水歸槽匯集；四是臺(tái)風(fēng)后期上游洪水大量下泄。經(jīng)模擬計(jì)算，風(fēng)暴潮增水、暴雨增水、上游來水對(duì)米市渡高潮位的貢獻(xiàn)比約5∶2∶3。

水利片高水位成因（浦南東片為例）：一是降雨歷時(shí)長(zhǎng)，總量大；二是掘石港-大泖港-黃浦江沿線等外河潮位較高，潮位整體抬升，低潮持續(xù)較高，自排困難；三是浦南東片產(chǎn)水量較大，導(dǎo)致水位漲幅較大。