印江、江口、松桃降水集中期及長(zhǎng)歷時(shí)降水致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)閾值初探

謝仁波，鄧 蘇，簡(jiǎn) 鑫，黎凌云，任 可

(1.貴州省印江縣氣象局，貴州 印江 555200；2.貴州省江口縣氣象局，貴州 江口 554400)

0 引言

一般情況下，貴州省汛期規(guī)定為5月1日— 9 月 30 日。由于暴雨比洪水超前，加上防汛工作的需要，政府部門規(guī)定的汛期一般要比自然汛期時(shí)間長(zhǎng)一些。如2019年銅仁市政府防汛抗旱指揮部辦公室發(fā)出通知，銅仁市從3月18日起進(jìn)入汛期，要求各級(jí)防汛抗旱指揮部和相關(guān)防汛部門立即進(jìn)入汛期工作狀態(tài)，強(qiáng)化防汛值班值守，密切監(jiān)視天氣變化，加強(qiáng)雨水情監(jiān)測(cè)。又如2020年貴州省政府防汛抗旱指揮部發(fā)出通知，決定從3月23日起，貴州省水旱災(zāi)害防御提前進(jìn)入汛期。

譚明忠[1]研究認(rèn)為，崩塌，滑坡等災(zāi)害大部分發(fā)生在每年的降水集中期。馬佰衡等[2]認(rèn)為降雨型崩塌滑坡常發(fā)生在連續(xù)降水之后。龍俐等[3]認(rèn)為由于貴州的山地環(huán)境，持續(xù)性的、較強(qiáng)的降水過程也會(huì)造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失、甚至是人員傷亡，將日降水量在25 mm以上列入強(qiáng)降水日進(jìn)行研究。楊秀莊等[4]認(rèn)為持續(xù)性暴雨由于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降水強(qiáng)度大，且通常在一定范圍內(nèi)發(fā)生，是產(chǎn)生洪澇和滑坡泥石流災(zāi)害的主要原因，一直以來都是氣象工作者研究的重點(diǎn)，也是社會(huì)防災(zāi)減災(zāi)的重要任務(wù)。

武陵山脈在貴州境內(nèi)的主峰梵凈山，位于銅仁市中部印江、江口、松桃3縣交界處。多年觀測(cè)資料表明，印江、江口、松桃3縣受梵凈山局地氣候影響，4—10月長(zhǎng)歷時(shí)降水常引發(fā)洪澇和地質(zhì)災(zāi)害，如印江縣木黃鎮(zhèn)革底村的滑坡事件[5]，造成了嚴(yán)重的災(zāi)害，但最大6 h降水僅74.7 mm，明顯不具備叫應(yīng)分管副縣長(zhǎng)及縣長(zhǎng)一級(jí)的條件(印江叫應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：① 50 mm/3h叫應(yīng)縣委辦、應(yīng)急局、防汛辦、自然資源局、相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)值班室通報(bào)雨情、雨勢(shì)；② 100 mm/3h叫應(yīng)縣委辦、應(yīng)急局、防汛辦、自然資源局、相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要領(lǐng)導(dǎo)，向分管副縣長(zhǎng)通報(bào)雨情、雨勢(shì)；③ 150 mm/6h叫應(yīng)縣委辦、應(yīng)急局、防汛辦、自然資源局、相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要領(lǐng)導(dǎo)，向分管副縣長(zhǎng)、縣長(zhǎng)匯報(bào)雨情雨勢(shì)和可能誘發(fā)的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn))，說明研究較長(zhǎng)歷時(shí)累積降水致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)閾值并進(jìn)行叫應(yīng)十分重要。

1 資料與方法

1.1 資料來源

降水資料來源于松桃、印江、江口1991年—2020年A文件。

1.2 長(zhǎng)歷時(shí)降水

長(zhǎng)歷時(shí)降水一般是指24 h以上的降水，本文主要研究24 h、48 h、72 h、96 h以內(nèi)的降水。以日降水為基礎(chǔ)資料。

1.3 降水變率

一般認(rèn)為，某氣象要素的變率是歷年該要素距平絕對(duì)值之和的算術(shù)平均值，稱為絕對(duì)變率，也叫平均距平值。相對(duì)變率指某一時(shí)段的絕對(duì)變率(平均距平值)與該時(shí)段平均值比值的百分?jǐn)?shù)。

2 研究結(jié)果

2.1 汛期擴(kuò)展及降水基本特征

2.1.1 4—10月平均降水情況分析 從月降水來看，松桃、印江的月降水量排序?yàn)?月>7月>5月>8月>4月>10月>9月；江口月降水量排序?yàn)?月>7月>5月>8月>4月>9月>10月(圖1)。

圖1 松桃、江口、印江4—10月降水分布

若將每年月降水總量排名第1的月份提出來對(duì)比研究，最多雨量所在的月份差異比較大。如印江1997年、2019年，江口2019年，4月雨量排序?yàn)榈?位；松桃2008年10月排序?yàn)榈?位。但主要還是以5、6、7月為主，其中松桃5—7月排到第1位的總比例占90%，江口 5—7月排到第1位的總比例分占86.7%，印江5—7月排到第1位的比例占76.7%。

同時(shí)，從前期的研究和3縣逐日降水量得知，梵凈山周邊3縣(松桃、印江、江口)4月和10月也有暴雨災(zāi)害出現(xiàn)，將當(dāng)?shù)氐难雌诙?—10月比定為5—9月要更好一些。

2.1.2 汛期降水年際間分布的不均勻性 汛期的總降雨量對(duì)安全度汛意義重大，圖2給出了汛期年際變化曲線。

圖2 松桃、江口、印江4—10月總降水年際變化

平均來看，按變率公式計(jì)算的4—10月總降水相對(duì)平均變率在13%(印江)～16%(松桃)之間，不屬于波動(dòng)幅度大的地區(qū)。

從極值來看，汛期雨量年際變化比較大，4—10月雨量最大年是最少年的2倍略多，對(duì)極端值的預(yù)報(bào)難點(diǎn)重重。

2.1.3 降水集中期的不穩(wěn)定性 張波等[6]以旬為研究時(shí)長(zhǎng)，分析貴州降水集中期和集中度問題，取得較好的成果，同時(shí)也說明研究降水集中期問題，以任意連續(xù)10 d為時(shí)長(zhǎng)(可以跨月)進(jìn)行研究可行。

若將歷年4—10月連續(xù)10 d滾動(dòng)降水各排1列，橫行計(jì)算總量，對(duì)30 a總降水進(jìn)行降序排列，前3位(去除日期重疊部分)所對(duì)應(yīng)的日期定義為降水相對(duì)集中期，則松桃主要降水集中期為6月1—10日，6月22日—7月1日，7月10—19日； 江口為6月29日—7月8日，6月1—10日，6月15—24日；印江為6月18—27日，6月1—10日，7月15—24日。

若每年必須取1個(gè)集中期(可以跨月)，松桃降水集中期最早為4月15—24日(2009年) ，最晚為9月2—11日(2013年)；江口降水集中期最早為4月28日—5月7日(2001年)，最晚為9月3—12日(2013年)；印江降水集中期最早為4月19—28日(2019年)，最晚為10月16—25日(2000年)。通過歷年降水集中期散點(diǎn)圖看出(圖略)，降水集中期年際間比較分散，必須依靠前期天氣氣候和環(huán)流形勢(shì)做出預(yù)測(cè)。

2.2 汛期長(zhǎng)歷時(shí)降水叫應(yīng)提示標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 長(zhǎng)歷時(shí)降水的時(shí)長(zhǎng)的確定 分析印江、江口、松桃3縣連續(xù)降水情況，發(fā)現(xiàn)最長(zhǎng)連續(xù)暴雨以上日數(shù)為3 d，最長(zhǎng)連續(xù)大雨以上日數(shù)為4 d，可見將長(zhǎng)歷時(shí)降水最長(zhǎng)定義為96 h是可行的。

胡濤等[7]研究思南縣(與印江縣相鄰)降雨型滑坡危險(xiǎn)性得出前4 d累計(jì)降雨量與滑坡事件達(dá)到相關(guān)性的峰值，也說明將長(zhǎng)歷時(shí)最長(zhǎng)定義為96 h可行。

從2020年汛情上看，印江防汛部門認(rèn)為2020年9月是印江全年汛情最嚴(yán)重的月份，單從暴雨日數(shù)來看，9月暴雨日數(shù)不是最多的，需要進(jìn)一步分析。

表1給出了印江2020年9月24 h、48 h、72 h、96 h歷時(shí)最多降雨量及在當(dāng)年的排序情況

表1 印江2020年 9月長(zhǎng)歷時(shí)降水統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，雖然9月暴雨日雨量?jī)H在當(dāng)年排名第5位，不應(yīng)該是汛前最嚴(yán)重的時(shí)期，但48 h、72 h、96 h連續(xù)降水在全年排序在第1位，汛情與4 d以內(nèi)長(zhǎng)歷時(shí)降水有較好的關(guān)系。

從歷史災(zāi)情來看，2014年7月17日04∶30左右印江縣木黃鎮(zhèn)革底村第3，4，5，6組發(fā)生山體滑坡，頃刻間152棟房屋被掩埋或推走，緊急轉(zhuǎn)移安置人員272人。滑坡前后，距滑坡地僅數(shù)百米的三合人工影響天氣作業(yè)站內(nèi)設(shè)立的氣象站資料完整，可以代表滑坡點(diǎn)的降水情況。僅從短時(shí)強(qiáng)降水來看，最大3 h只有62.4 mm(7月16日13—16時(shí))，最大6 h只有74.7 mm(7月16日11—17時(shí))，明顯不具備叫應(yīng)分管副縣長(zhǎng)及縣長(zhǎng)一級(jí)的條件，表2給出了此次滑坡前和滑坡當(dāng)日雨量情況(夜間、白天、日合計(jì)量)。

表2 2014年7月17日革底村滑坡前后降水統(tǒng)計(jì)(單位：mm)

從由表2可知，滑坡前連續(xù)4 d降水情況已達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，必須進(jìn)行洪澇、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的有效提示和補(bǔ)充叫應(yīng)。

2.2.2 長(zhǎng)歷時(shí)降水致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)閾值討論 一方面，暴雨藍(lán)色預(yù)警的含義是12 h內(nèi)降雨量將達(dá)50 mm以上或者已達(dá)50 mm以上且降雨可能持續(xù)[8]。理論上24 h的長(zhǎng)歷時(shí)降水致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)閾值應(yīng)大于50 mm。

另一方面，若將印江2020年9月長(zhǎng)歷時(shí)(48 h及以上)降水作為參考值，原則上印江長(zhǎng)歷時(shí)降水致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的雨量值要接近參考值才有意義。

再一方面，本地主要河流都達(dá)到了10 a 1遇以上的防洪標(biāo)準(zhǔn)，支流達(dá)到5 a 1遇以上。當(dāng)具有30 a 以上的暴雨資料時(shí)，可以用頻率分析法計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨，由設(shè)計(jì)暴雨推算設(shè)計(jì)洪水[9]。表3分別給出了10 a、5 a、3 a 1遇的降水量計(jì)算值。

表3 松桃、江口、印江每10 a、每5 a和每3 a 1遇降水量(單位：mm)

由表3可以看出：72 h、96 h印江3 a 1遇對(duì)應(yīng)雨量與2020年9月降水情況最為接近。按照暴雨預(yù)警規(guī)定，12 h達(dá)到或超過50 mm時(shí)政府及相關(guān)部門按照職責(zé)做好防暴雨的準(zhǔn)備工作，24 h達(dá)到或超過100 mm理應(yīng)屬于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提示和叫應(yīng)范疇，在無新增佐證的情況，宜將3 a 1遇的雨量定為長(zhǎng)歷時(shí)降水可能引發(fā)汛情、災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)的閾值并開展提示和叫應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

①將當(dāng)?shù)氐难雌诙?—10月最為貼切，符合氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線要求。

②平均來看，松桃降水集中期為6月1—10日，6月22日—7月1日，7月10—19日；江口為6月29日—7月8日，6月1—10日，6月15—24日；印江為6月18—27日，6月1—10日，7月15—24日。但各地降水集中期年際間不穩(wěn)定。

③單從極值來看，汛期雨量年際變化比較大，其最大值是最少值的2倍有余，對(duì)極端值的預(yù)報(bào)難點(diǎn)重重，預(yù)警、值守、提示、叫應(yīng)仍然汛期服務(wù)的最有效的手段。

④在無新增佐證的情況下，各站可以以3 a 1遇的長(zhǎng)歷時(shí)降水量作為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)閾值，亦可根據(jù)與降水密切相關(guān)的各種類別風(fēng)險(xiǎn)隱患的耐受性進(jìn)一步細(xì)化。