近30年濟源市暴雨天氣特征分析及防災(zāi)減災(zāi)措施

于麗潔

濟源市氣象局，河南濟源 459000

暴雨和強降雨是我國主要的災(zāi)害性天氣之一，因暴雨天氣引發(fā)的洪澇災(zāi)害和次生災(zāi)害嚴重威脅著人們生命財產(chǎn)安全和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的順利開展，全面了解區(qū)域內(nèi)暴雨天氣特征是政府和氣象部門極為關(guān)注的問題。濟源市位于河南省西北部，其西部、北部為山區(qū)，而南部、東南部為丘陵，中部和東部則為平原，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候[1]。受到地形和氣候條件的共同影響，一旦濟源市出現(xiàn)暴雨天氣，極易引發(fā)洪澇災(zāi)害，嚴重威脅著人們生命財產(chǎn)安全[2]。因此，通過對濟源市暴雨氣候規(guī)律和特征進行了統(tǒng)計分析，以期為今后暴雨預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1 研究資料和方法

本研究資料主要來源于濟源市氣象部門1981—2020年逐日降水量資料。以20:00為界，定義日降水量≥50 mm作為一個暴雨日。以20:00為日界，將24 h內(nèi)降水量達到50.0~99.9 mm統(tǒng)計為暴雨，達到100~249.9 mm統(tǒng)計為大暴雨，＞250.0 mm統(tǒng)計為特大暴雨。結(jié)合實際業(yè)務(wù)實踐需要，將暴雨的發(fā)生與影響范圍相結(jié)合，可以將暴雨劃分為局地暴雨、區(qū)域性暴雨、大范圍暴雨和特大范圍暴雨，其中局地暴雨持續(xù)時間在幾個或者幾十個小時，影響范圍在幾十到幾千平方千米之間；對于暴雨危害較強，在降水強度較大的情況下，極易引發(fā)嚴重的人員傷亡或者財產(chǎn)損失；對于區(qū)域性暴雨來說，持續(xù)時間在3~7 d之間，影響范圍在10萬~20萬km2，而產(chǎn)生的災(zāi)情不太嚴重。若降雨強度達到極強時，會導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)較為嚴重的暴雨洪澇災(zāi)害。本研究主要選用一元線性回歸法分析濟源市暴雨天氣特征。季節(jié)劃分采用常規(guī)劃分標準：春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月到翌年2月。

2 濟源市暴雨變化特征分析

2.1 降水量

2.1.1 年際降水量1991—2020年濟源市年降水量整體呈現(xiàn)增加的趨勢（圖1），變化傾向率為38.277 mm/10年，增加趨勢較為顯著。近30年濟源市降水量平均值為586.9 mm，其中年降水量的最大值為978.9 mm，出現(xiàn)在2003年；最小值為329.5 mm，出現(xiàn)在1997年，最大值大約是最小值的3倍，說明降水量年際變化波動幅度較大。結(jié)合平均值曲線，在2002年以前，濟源市大部分年份的降水量基本在平均值以下，屬于枯水期，只有極個別年份的降水量超過了平均值；從2003年開始，大部分年份的降水量基本都在平均值曲線之上，屬于豐水期。從趨勢圖來看，可以將近30年濟源市年降水量劃分為3個階段：1991—2003年濟源市降水量呈現(xiàn)出波動增加的趨勢，且2003年的降水量達到最高；2003—2013年降水量呈現(xiàn)出減少的趨勢；自2013年以來，降水量開始呈現(xiàn)出小幅度增加的趨勢，只是增加趨勢不顯著?？傮w來說，近30年濟源市降水量以增加趨勢為主。

圖1 1991—2020年濟源市逐年的降水量變化趨勢

2.1.2 月、季節(jié)降水量1991—2020年濟源市年內(nèi)降水量具有單峰形變化特征（圖2），其中1—7月降水量逐月增加，自8月開始降水量逐漸減少。年內(nèi)降水量的最大值出現(xiàn)在7月，高達141.8 mm，占年內(nèi)降水量的24.2%，次大值則出現(xiàn)在8月，降水量為105.5 mm，占18.0%；最小值為5.5 mm，出現(xiàn)在12月，占年內(nèi)降水量的0.9%，次小值為8.6 mm，出現(xiàn)在1月份，占1.5%。另外，年內(nèi)降水主要出現(xiàn)在5—9月，這段時間的總降水量達到了445.2 mm，占全年總降水量的75.9%，且每月降水量均在50 mm以上。通過分析四季降水量可知，春季降水量為103.3 mm，占全年總降水量的17.6%，尤以5月降水量最大，高達52.0 mm，是春季降水量的50.3%；夏季降水量為316.2 mm，占全年總降水量的53.9%，尤以7月降水量最高，達到了141.8 mm，占夏季降水量的44.8%；秋季降水量為141.1 mm，占全年總降水量的24.0%，尤以9月降水量為最高，達到了77.0 mm，占秋季降水量的54.6%；冬季降水量為26.4 mm，占全年總降水量的4.5%，以2月降水量最高，達到了12.3 mm，占冬季降水量的46.6%。

圖2 1991—2020年濟源市年內(nèi)的降水量變化趨勢

2.2 暴雨日數(shù)

2.2.1 年際暴雨日數(shù)1991—2020年濟源市暴雨日數(shù)整體呈現(xiàn)出增加的趨勢（圖3），變化傾向率為0.191 d/10年，增加趨勢不顯著。近30年濟源市暴雨日數(shù)共出現(xiàn)42 d，平均每年的暴雨日數(shù)為1.3 d，其中年暴雨日數(shù)的最大值為3 d，分別出現(xiàn)在1992年、2004年、2017年及2019年，而1993年、2002年、2008年、2009年及2014年共5年出現(xiàn)過暴雨天氣，占16.7%。結(jié)合平均值曲線，濟源市暴雨日數(shù)在平均值曲線上下來回波動。從逐年暴雨日數(shù)變化曲線圖來看，可以將近30年濟源市暴雨日數(shù)劃分為3個階段：1991—2004年濟源市暴雨日數(shù)整體呈現(xiàn)增加的趨勢；2004—2014年暴雨日數(shù)在呈現(xiàn)波動減少的趨勢；從2014年開始，暴雨日數(shù)則呈現(xiàn)出大幅度增加的趨勢。總體來說，近30年濟源市暴雨日數(shù)以增加趨勢為主。

圖3 1991—2020年濟源市逐年的暴雨日數(shù)變化趨勢

2.2.2 月、季節(jié)暴雨日數(shù)圖4為1991—2020年濟源市逐月暴雨日數(shù)變化圖，從圖中可以看出，近30年濟源市暴雨日數(shù)共出現(xiàn)42 d。暴雨天氣的年內(nèi)分布呈現(xiàn)出拋物線型特征，5月份暴雨日數(shù)為2 d，出現(xiàn)頻率為4.8%，6月暴雨日數(shù)為7 d，出現(xiàn)頻率為16.7%，7月暴雨日數(shù)為19 d，出現(xiàn)頻率為45.2%，8月暴雨日數(shù)為8 d，出現(xiàn)頻率為19.0%，9月暴雨日數(shù)為5 d，出現(xiàn)頻率為11.9%，10月暴雨日數(shù)為1 d，占2.4%。由此不難發(fā)現(xiàn)，濟源市暴雨天氣主要出現(xiàn)在每年的7月，其次是8月，而11月到翌年4月基本沒有暴雨天氣出現(xiàn)。年內(nèi)暴雨天氣主要出現(xiàn)在5—10月，尤以6—8月的暴雨天氣最集中，共有暴雨日數(shù)34 d，這段時間的暴雨天氣出現(xiàn)頻率大約是全年暴雨日數(shù)的81.0%。除了冬季外，濟源市春季、夏季和秋季均有可能出現(xiàn)暴雨天氣。其中，春季暴雨日數(shù)共出現(xiàn)2 d，占年內(nèi)暴雨日數(shù)的4.8%；夏季暴雨日數(shù)共出現(xiàn)34 d，占年內(nèi)暴雨日數(shù)的81.0%；秋季暴雨日數(shù)共出現(xiàn)6 d，占年內(nèi)暴雨日數(shù)的14.2%。由此不難看出，濟源市年內(nèi)暴雨天氣主要集中在夏季，其次是秋季，春季暴雨天氣出現(xiàn)頻率較低，而冬季幾乎沒有出現(xiàn)過暴雨天氣。

圖4 1991~2020年濟源市年內(nèi)的暴雨日數(shù)變化

2.3 暴雨量

1991—2020 年濟源市年平均降水量為586.9 mm，而暴雨天氣的平均降水量為93.8 mm，暴雨天氣的降水量大約是年降水量的16.0%，說明暴雨降水量對年降水量的貢獻率達到了16.0%。結(jié)合1991—2020年濟源市逐年暴雨降水量對年降水量的貢獻率（圖5），由于1993年、2002年、2008年、2009年以及2014年共5年沒有出現(xiàn)過暴雨天氣，其對年降水量的貢獻率為0，而2019年濟源市的暴雨降水量高達178.3 mm，其對年降水量的貢獻率為32.6%，貢獻率較高，有11年的暴雨降水量對年降水量的貢獻率在20%以上，占36.7%。

圖5 1991—2020年濟源市逐年暴雨降水量對年降水量的貢獻率

3 暴雨產(chǎn)生的危害

由于暴雨來得快、雨勢猛烈，特別是對于持續(xù)性暴雨天氣來說，很容易導(dǎo)致大面積農(nóng)田積水和城市內(nèi)澇，甚至引發(fā)交通堵塞，車輛被淹。在影響工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)的同時，暴雨還嚴重威脅著人們的生命，進而造成嚴重的經(jīng)濟損失。受低槽東移與低層低渦和切變線共同影響，2016年7月18日夜間到19日夜間濟源市出現(xiàn)了入汛以來最大范圍的強降水過程，降水過程累積雨量大、降水強度大。全市普降暴雨，局部大暴雨，其中西坪降水量為173.3 mm、鄭坪降水量為113.1 mm。此次降雨過程造成河流暴漲、路段塌方、部分護面墻和邊溝被沖毀、農(nóng)田積水、農(nóng)作物倒伏、房屋損壞（幸無人員傷亡），給人們的生產(chǎn)生活帶來一定的影響。據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)作物受災(zāi)面積5 246 hm2，包括玉米、煙葉、大豆、蔬菜等，損壞蔬菜大棚250座；沖走魚2 000 kg，損壞電機2臺，冰箱3臺（沖走1臺），攪拌機1臺，沖毀車輛8輛，沖走牛羊等牲畜36頭（只），淹死雞1.1萬只，雞飼料5 t、精料15 t、干草60 t、青貯草1 000 t，塌方150余處，水毀路段18余處，其中西寺線K17路段水毀嚴重，涵洞淤塞22余處，邊溝淤塞700余m，水淹路段37余處，清虛橋、下冶橋泄水孔不通，橋面大面積積水。主要涉及大峪、王屋、下冶、承留、克井、坡頭、梨林、思禮、玉泉、玉川、虎嶺、高新地區(qū)。

2019年8月4 日20:00~5日08:00，濟源市普降中到大雨，局部暴雨大暴雨，其中最大降水出現(xiàn)在思禮鎮(zhèn)鄭坪村為197.5 mm。此次降雨造成部分水庫漲水、河流暴漲、道路塌方、房屋進水，幸無人員傷亡。災(zāi)情主要涉及思禮鎮(zhèn)、王屋鎮(zhèn)、大峪鎮(zhèn)。經(jīng)統(tǒng)計，全市受災(zāi)人口3 922人，73處道路塌方，其中思禮鎮(zhèn)塌方71處，王屋鎮(zhèn)、大峪鎮(zhèn)各塌方1處；沖毀飲水管道約2 030 m；4家企業(yè)進水嚴重；居民住房進水10戶；5戶養(yǎng)殖場被淹，700余只下蛋母雞死亡；沖毀小橋3座、蓄水池2座。共造成全市直接經(jīng)濟損失約436.7萬元，其中工礦企業(yè)損失約118萬元，基礎(chǔ)設(shè)施損失約304.95萬元，家庭財產(chǎn)損失約13.75萬元。災(zāi)情發(fā)生后，濟源市委市政府高度重視，市長石迎軍、副市長侯波帶領(lǐng)人武部、水利局、氣象局、民政局等相關(guān)部門人員親臨現(xiàn)場，查看災(zāi)情，現(xiàn)場指揮救災(zāi)工作。各受災(zāi)鎮(zhèn)迅速組織搶險救災(zāi)人員、機械投入抗洪救災(zāi)當中，并對災(zāi)情進行核查和生產(chǎn)自救工作，災(zāi)區(qū)群眾生產(chǎn)生活平穩(wěn)有序。

4 暴雨防災(zāi)減災(zāi)措施

（1）積極開展洪澇災(zāi)害風(fēng)險評估和綜合區(qū)劃。對于濟源市氣象部門來說，為了全面了解濟源市洪澇災(zāi)害分布特征、發(fā)生規(guī)律和形成原因，應(yīng)在全市境內(nèi)積極開展洪澇災(zāi)害調(diào)查和風(fēng)險區(qū)劃工作，并繪制全市洪澇災(zāi)害風(fēng)險圖，做好暴雨、冰雹、雷電災(zāi)害等氣象災(zāi)害重點防御區(qū)的劃分工作。

（2）完善氣象監(jiān)測系統(tǒng)。濟源市氣象部門應(yīng)加大資金投入，積極引進暴雨、雷電監(jiān)測系統(tǒng)及交通氣象監(jiān)測系統(tǒng)，并將其布設(shè)在城市、重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)及重點區(qū)域；對于濟源市境內(nèi)的中小河流域、山洪地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，應(yīng)加強氣象監(jiān)測預(yù)報、預(yù)警工作，并在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)增大區(qū)域自動觀測站布設(shè)密度。

（3）加強暴雨洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)報平臺建設(shè)。應(yīng)嚴格根據(jù)暴雨洪澇防災(zāi)減災(zāi)的相關(guān)要求，盡快在濟源市氣象部門內(nèi)構(gòu)建暴雨洪澇災(zāi)害預(yù)警平臺，對暴雨洪澇災(zāi)害進行統(tǒng)一服務(wù)和統(tǒng)一管。同時，要加強數(shù)據(jù)處理、信息共享、預(yù)測預(yù)報為一體的氣象業(yè)務(wù)平臺建設(shè)，以此大幅度提升氣象災(zāi)害精細化預(yù)警能力，保證當?shù)貧庀鬄?zāi)害監(jiān)測預(yù)警受眾面超過90%。建立由手機短信發(fā)布子系統(tǒng)、無線預(yù)警專用發(fā)布和接收子系統(tǒng)，電視、廣播、網(wǎng)站、報紙等公共媒體發(fā)布子系統(tǒng)和衛(wèi)星數(shù)字廣播接收系統(tǒng)組成的濟源市洪澇災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。并向濟源市洪澇災(zāi)害易發(fā)區(qū)、頻發(fā)區(qū)的農(nóng)村及城市公共場所第一時間傳遞洪澇災(zāi)害預(yù)警信息，以確保突發(fā)性洪澇災(zāi)害預(yù)警信息可進農(nóng)村、學(xué)校、企事業(yè)單位、社區(qū)等，將洪澇災(zāi)害對人們生命財產(chǎn)安全的危害降至最低，增強社會公眾防洪減災(zāi)能力。

（4）提升暴雨洪澇防御能力。對于未來可能出現(xiàn)的暴雨洪澇災(zāi)害，為防汛機構(gòu)提供決策、防洪調(diào)度及搶險救災(zāi)提供依據(jù)，濟源市旗下寧部門應(yīng)提前制訂防御方案，并保證防洪搶險工作有章可循。相關(guān)單位應(yīng)構(gòu)建不同部門之間的協(xié)調(diào)機制，以確保防御標準內(nèi)的暴雨洪澇不出險、不失事；將科學(xué)調(diào)度與全力搶險工作相結(jié)合，以保證重要水利工程的安全運行，防止出現(xiàn)人員傷亡，將經(jīng)濟損失降至最低。