滄州市2018年春季罕見強降雨分析研究

哈建強,史洪飛

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

1 概 述

滄州地處河北省東南部，屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候，溫差較大，四季分明，春季屬于滄州市降雨量較少的時期之一。2018年4月21日，受暖濕氣流和冷空氣的共同影響，滄州市出現(xiàn)全區(qū)域罕見強降雨天氣。本文對本次罕見強降雨過程進行定量研究，并對其影響進行分析。

2 本次降雨過程分析

2.1 本次降雨的時程分布

本次春季強降雨過程出現(xiàn)在滄州市區(qū)域內所有縣(市、區(qū))，主要發(fā)生在2017年4月21日(統(tǒng)計時段為4月21日8時至4月22日8時)，全市平均降雨量30.8 mm，滄州市區(qū)平均降雨量32.5 mm(運河區(qū)、新華區(qū)平均值)。本次降雨過程后，2018年1月1日以來滄州平均降雨量45.7 mm，較常年同期偏多33.6%。

本次春季降雨過程最大雨量出現(xiàn)在東光縣于家橋站，達到56.0 mm；其次為東光縣燈明寺站，達到52.8 mm；第三為滄縣劉家廟站，達到50.4 mm。本次降雨最大1 h降雨量出現(xiàn)在任丘市呂公堡站，4月21日20:00-21:00降雨量為17.4 mm。最大3 h降雨也出現(xiàn)在任丘市呂公堡站，4月21日18:00-4月21日21:00降水量為29.2 mm；最大6 h降水也同時出現(xiàn)在任丘市呂公堡站，4月21日16:00-10月7日22:00降水量為39.8 mm。表1為部分時段降雨量統(tǒng)計表，圖1為平均時段降雨量柱狀圖。

表1 4月21-22日部分時段降雨量統(tǒng)計表

圖1 4月21-22日平均時段降雨量柱狀圖

2.2 本次春季降雨的空間分布

本次春季強降雨過程各縣(市、區(qū))除青縣和任丘外面平均雨量均超過25 mm。面平均降雨量最大的為東光縣，降雨量38.7 mm；其次為鹽山縣，降水量36.6 mm；第三為泊頭市，降雨量35.8 mm。圖2為本次春季強降雨各縣(市)平均降雨量分布圖。

圖2 各縣(市)平均降雨量分布圖

滄州全市共有167個雨量站(滄州水文局站網(wǎng)數(shù)量)，降水量超過50 mm而小于100 mm達到暴雨量級的雨量監(jiān)測站有4個，占全市雨量監(jiān)測站總數(shù)量的2.4%；降雨量大于25 mm且小于50 mm的雨量監(jiān)測站有107個，占全市雨量監(jiān)測站總數(shù)量的64.1%；降雨量小于25 mm的雨量監(jiān)測站有56個，占全市雨量監(jiān)測站總數(shù)量的33.5%。圖3為本次強降雨過程分級雨量站點數(shù)以及百分比圖。

圖3 滄州市“4.21”分級雨量站點數(shù)及百分比圖

本次春季強降雨過程，降水量50.0～100.0 mm降雨總區(qū)域包圍的面積為316 km2，占滄州市全市面積的2.4%；降水量25.0～50.0 mm降雨總區(qū)域包圍的面積為10 862 km2，占滄州市全市面積的82.5%；降水量25.0 mm降雨總區(qū)域包圍的面積為1 992 km2，占滄州市全市面積的15.1%。表2為本次春季降雨各縣(市)平均雨量及降雨籠罩面積情況表，圖4為本次降雨過程滄州市降雨量等值面圖。

表2 滄州市“4.21”降雨各縣(市)平均雨量及降雨籠罩面積情況表

圖4 滄州市“4.21”降雨量等值面圖

3 對本地河道過水和洼淀蓄水影響

3.1 洼淀蓄水影響

本次春季強降雨過程之前，4月21日8時，白洋淀水位6.82 m，蓄水量2.970×108m3；大浪淀水庫水位10.45 m，蓄水量為0.668×108m3。本次降雨過后，4月22日8時，白洋淀水位6.83 m，蓄水量2.990×108m3；大浪淀水庫水位10.46 m，蓄水量為0.670×108m3。本次降雨過程之后白洋淀水位增長0.01 m，蓄水量增加0.02×108m3(200×104m3)；大浪淀水庫水位增長0.01 m，蓄水量增加0.002×108m3(20×104m3)。本次降雨過程對白洋淀和大浪淀水庫蓄水量增加起到非常大的作用。

3.2 河道過水影響

滄州市今年河道多數(shù)干涸，由于本次強降雨歷時較短，沒有使入海河道產(chǎn)生徑流，但是增加了常年過水河道的流量。本次降雨過程之前，4月21日8時，子牙新河獻縣進洪閘流量為3.90 m3/s(降雨前后閘門全部提出水面，屬于自然流態(tài))；本次降雨過后，4月22日8時，子牙新河獻縣進洪閘流量13.8 m3/s。通過以上數(shù)據(jù)可知，降雨使常年過水河道流量增加。

4 對全市淺層地下水的影響

根據(jù)本次春季降水量情況，選取滄州市西部、東部、南部以及近滄州市區(qū)的、具有代表性的淺層地下水站點進行分析，分析起始時間都選自降雨發(fā)生前的4月21日8時。

吳橋縣楊家寺站4月21日8時淺層地下水埋深11.98 m，4月22日16時埋深11.77 m,埋深減小0.21 m，水位相應增加0.21 m；任丘市梁召站4月21日8時淺層地下水埋深11.55 m，4月22日16時埋深11.33 m,埋深減小0.22 m，水位相應增加0.22 m；海興縣張會亭站4月21日8時淺層地下水埋深0.64 m，4月22日16時埋深0.44 m,埋深減小0.20 m，水位相應增加0.20 m；滄縣舊州站4月21日8時淺層地下水埋深0.68 m，4月22日16時埋深0.48 m,埋深減小0.20 m，水位相應增加0.20 m。

本次降雨過程對滄州市轄區(qū)內淺層地下水影響非常大，包括市區(qū)在內的各縣(市、區(qū))，除極特殊區(qū)域地下水埋深有很小幅度增大外，絕大多數(shù)區(qū)域淺層地下水埋深均不同幅度減小，抬升了淺層地下水位，對于補充地下水資源量和修復地下水生態(tài)系統(tǒng)起到十分重要的作用。部分代表性站點埋深變化圖見圖5。

圖5 “4.21-22”部分代表性站點地下水埋深變化圖

5 對全市土壤墑情影響

本次春季強降雨有效緩解了滄州市的旱情。據(jù)滄州市土壤墑情監(jiān)測站信息顯示，4月21日本次降雨過程發(fā)生之前對全市墑情站實施監(jiān)測，34處旱地地塊中，14處輕旱，5處中旱，1處重旱，14處正常，干土層厚度為0～5 cm。本次大范圍春季較強的降雨過程后，5月1日對全市墑情站實施監(jiān)測，34處旱地地塊中10處輕旱，2處中旱，0處重旱，22處正常，全市旱情得到很大程度的緩解，全區(qū)域土壤墑情很好，本次降雨對緩解旱情起到重要作用。

6 結論與建議

滄州市2018年“4.21”春季強降雨過程，使滄州市大部分地區(qū)地下水位抬升，同時增加了白洋淀和大浪淀等洼淀蓄水量，在4月份這個降雨稀少的春季攔蓄了水資源，對研究本地區(qū)春季的降雨過程提供了科學的依據(jù)，也為更好實現(xiàn)雨水資源化提供了依據(jù)。同時，有如下建議：

6.1 加快智慧水文建設

智慧水文建設是智慧城市建設所不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)和方面。降雨量的分析和研究是水文學的研究領域，尤其是極端降雨的研究。要以滄州市智慧城市建設為依托，將降雨、蒸發(fā)、徑流等水文學要素盡快匯入智慧城市建設的大數(shù)據(jù)庫中，形成智慧水文專項數(shù)據(jù)庫。將各種降雨尤其是罕見降雨過程充實到智慧水文數(shù)據(jù)庫中，為防汛抗旱、應急減災、自然資源管理等多部門提供可靠數(shù)據(jù)來源和技術支撐。

6.2 加強對比觀測研究

春季是一個少雨干燥的季節(jié)，本次“4.21”強降雨過程也是近年來所罕見的，水文部門和氣象部門要加強對比觀測，通過長系列同時期降雨量數(shù)值和天氣系統(tǒng)等要素分析是否具有相關性或相似性，通過天氣系統(tǒng)的演變來預測降水更進一步預測降水以外的各種影響因素，盡可能化害為利，在春季留住寶貴的水資源，以備不時之需。

6.3 增加城區(qū)調蓄空間

在舊城改造和新城開發(fā)中，必須適當控制建筑密度，強化城區(qū)園林管理，保護原有市區(qū)綠地，減少蓄水坑塘的填沒。綠化既能美化環(huán)境，又能有效地調節(jié)徑流量和減少雨水初期污染；同時蓄水坑塘可以存儲雨水產(chǎn)生的徑流，對于減緩市政管網(wǎng)排水壓力發(fā)揮著重要作用。

6.4 加強雨水資源利用

一方面雨水資源白白排泄掉，不能很好利用；另一方面由于生產(chǎn)生活需要，要引蓄長江水、黃河水等跨流域長距離調水。因此，雨水資源利用是變害為利，既可實現(xiàn)節(jié)約保護水資源又可實現(xiàn)減輕城區(qū)排水系統(tǒng)壓力，減輕內澇災害和改善生態(tài)環(huán)境等。

6.5 加強城市水文研究

根據(jù)歷次暴雨實測雨量值、實際積水等資料，建立符合滄州特色的模型，模擬不同重現(xiàn)期設計暴雨狀況下排水管道和節(jié)點在不同時段的工作狀態(tài)，找出主要的積水點位置、積水深度、積水面積。在新建、改建和擴建城市排水管網(wǎng)的時候，緊密結合城市水文研究成果，可以極大減少暴雨給城市帶來的澇災損失，這樣更具科學性和針對性。