滄州市2018年“8·14摩羯”臺風暴雨與2017年“8·2低壓暴雨”對比研究

張 倩，張進旗，吳興國，哈建強

(河北省滄州水文勘測研究中心，河北 滄州 061000)

滄州市東臨渤海灣，西鄰保定市，北鄰天津市，南部鄰衡水市和山東省德州市。該區域全境屬于北溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，一年中春、夏、秋、冬四季分明，溫度差別很大。據相關部門統計，滄州區域多年平均降水量約為551 mm,年降水量的大部分(約80%)一般情況下集中在每年的汛期(滄州地區汛期一般為6月1日至9月30日)，8月份是華北平原區的主汛期，也是滄州市的主汛期，更是滄州市汛期降雨最多的時期之一。

受到減弱的臺風低壓和冷空氣的共同影響2017年8月2-3日，滄州市出現暴雨天氣過程。2018年8月14-15日，受臺風“摩羯”直接影響，滄州市再次出現暴雨天氣過程，同時“摩羯”臺風暴雨也是自新中國成立以來直接影響滄州雨量最大的一次臺風雨。由于這兩次暴雨過程雨量很大，也有典型代表性，特把這兩場暴雨過程做定量分析，以期為相關防汛、抗旱、減災和水資源管理等部門提供科學的數據支持。

1 暴雨特性對比分析

“8·2低壓暴雨”從8月2日8時至8月3日8時作為統計時段，共計24 h。滄州市全地區平均降水量為67.2 mm，其中滄州主城區(新華區、運河區、開發區、高新區、滄縣城區)99.4 mm。

滄州全地區2017年共有雨量監測站167個。量級達特大暴雨、降水量大于250 mm的雨量監測站有1個，不足全地區雨量監測站總數的1%；量級達到大暴雨、降水量小于250 mm且大于等于100 mm的雨量監測站有48個，約占全地區雨量監測站總數的27%；量級達到暴雨、降水量小于100 mm且大于等于50 mm的雨量監測站有44個，約占全地區雨量監測站總數的26%；量級達到大雨、降雨量小于50 mm且大于等于25 mm的雨量站有36個，約占全地區雨量監測站總數的22%；降水量小于25 mm的雨量監測站有38個，約占全地區雨量監測站總數的24%。

“8·2低壓暴雨”主要降水時段為：2017年8月2日14時至8月3日3時。2日13時暴雨降水開始，16時開始雨勢逐漸增強，19時達到本次暴雨的頂峰，3日3時后降水強度顯著減小,3日5時基本結束。該強降水過程中，最大1 h降水量出現在渤海新區黃驊市黃驊港雨量監測站，發生時段為8月2日23時至8月3日0時,小時降水量達82.2 mm；最大3 h降水量也出現在黃驊港雨量監測站，發生時段為8月2日22時至8月3日1時，3 h降水量達到209.4 mm；最大6 h降水同樣也出現在黃驊港雨量監測站，發生時段為8月2日21時至8月3日3時，6 h降水量達到256.2 mm。該次“低壓暴雨”強降水最大點雨量出現在渤海新區黃驊市黃驊港雨量監測站，降水量為271.4 mm。降水最大點黃驊港雨量監測站降水過程見圖1。

圖1 “8·2低壓暴雨”渤海新區黃驊市黃驊港雨量監測站降水過程Fig.1 “8·2 low pressure rainstorm” precipitation process in Bohai HuanghuaNew District Huanghua port rainfall monitoring station

“8·14摩羯臺風暴雨”從8月14日8時至8月15日8時作為統計時段，共計24 h。滄州市全地區平均降水量為90.4 mm，其中滄州主城區(新華區、運河區、開發區、高新區、滄縣城區)61.9 mm。

滄州全地區2018年共有雨量監測站180個。量級達到特大暴雨、降水量大于250 mm的雨量監測站有9個，約占全地區雨量監測站總數的5%；量級達到大暴雨、降水量小于250 mm且大于等于100 mm的雨量監測站有58個，約占全地區雨量監測站總數的33%；量級達到暴雨、降水量小于100 mm且大于等于50 mm的雨量監測站有29個，約占全地區雨量監測站總數的16%；量級達到大雨、降雨量小于50 mm且大于等于25 mm的雨量站有29個，約占全地區雨量監測站總數的16%；降水量小于25 mm的雨量監測站有55個，約占全地區雨量監測站總數的30%。

該次“摩羯臺風暴雨”過程主要降水時間集中在8月14日11時至8月15日2時。14日8時暴雨降水開始，11時開始雨勢逐漸增強，19時達到本次暴雨的頂峰，15日2時后降水強度顯著減小，15日4時基本結束。該強降水過程中，最大1 h降水量出現在鹽山縣縣城雨量監測站，發生時段為8月14日16時至8月14日17時。小時降雨量達100.2 mm；最大3 h降水量也出現在鹽山縣縣城雨量監測站，發生時段為8月14日14時至8月14日17時，3 h降水量達166.0 mm；最大6 h降水量同樣出現在鹽山縣縣城雨量監測站，發生時段為8月14日14時至8月14日20時，6 h降水量達281.2 mm。以此可以看出，鹽山縣縣城雨量監測站為“摩羯臺風”強降水出現的最大點雨量，降水量達到344.6 mm。降雨最大點鹽山縣縣城雨量監測站降雨過程見圖2。“8·2低壓暴雨”與“8·14摩羯臺風暴雨”降水情況對比表，見表1。

圖2 “8·14暴雨”鹽山縣縣城站降雨過程Fig.2 “8·14 rainfall” process in Yanshan county urban station

表1 “8·2低壓暴雨”與“8·14摩羯臺風暴雨”兩場暴雨情況對比表Tab.1 Comparison of two rainstorm situations between “8·2 low pressure rainstorm” and “8·14 capricorn typhoon rainstorm”

2 河道過水情況與洼淀蓄水對比分析

2.1 河道過水情況對比分析

2017年“8·2低壓暴雨”發生后，對滄州地區運東所有河道及時進行了查勘和巡測，經過查勘和巡查共有6條河道產流過水。通過巡測數據可知，6條過水河道中，曹莊子監測站(大浪淀排水渠)8月4日9時達到最大流量14.9 m3/s，南大港監測站(廖家洼排干)8月4日9時達到最大流量11.9 m3/s，許官監測站(六十六排干)8月3日9時達到最大流量8.29 m3/s，八里莊監測站(黃南排干)8月4日9時達到最大流量4.00 m3/s，孔莊子監測站(南大港水庫引水渠)8月3日9時達到最大流量3.47 m3/s，乾港監測站(老石碑河)8月3日9時達到最大流量2.89 m3/s。

2018年“8·14摩羯臺風暴雨”過后，也對滄州地區運東所有河道及時進行了查勘和巡測，經過查勘和巡查共有10條河道產流過水。與2017年“8·2低壓暴雨”相比，流量有了較大的增長，比較明顯的有：新立莊監測站(宣惠河)流量達136 m3/s，曹莊子監測站(大浪淀排水渠)流量達110 m3/s等。從以上兩個運東地區典型河道產生徑流增幅說明，“8·14摩羯臺風暴雨”強度大，歷時長，匯流時間顯著縮短，這使得徑流流入河道時間大大縮短，流量出現顯著增大。兩次暴雨后河道流量對比見表2。

表2 “8·2低壓暴雨”與“8·14摩羯臺風暴雨”后河道過水情況對比表Tab.2 Comparison between the “8·2 low pressure rainstorm” and the “8·14 capricorn typhoon rainstorm”

2.2 洼淀蓄水對比分析

2017年“8·2低壓暴雨”之前，據8月2日8時相關部門觀測數據：白洋淀(十方院)水位(黃海高程，下同)6.41m，對應蓄量2.080×108m3；大浪淀水庫水位11.15 m，對應蓄量0.784×108m3。本次“低壓暴雨”過后，據8月3日8時相關部門觀測數據：白洋淀(十方院)水位6.45 m，對應蓄量2.147×108m3；大浪淀水庫水位11.21 m，對應蓄量0.794×108m3。暴雨之后，白洋淀(十方院)水位增長0.04 m，蓄水量增加0.067×108m3(670×104m3)，南支和北支入淀9條河道中只有潴龍河和府河2條河流有較小的流量)，扣除河道入淀水量后，“8·2暴雨”使得白洋淀蓄水量凈增加0.064×108m3(640×104m3)；大浪淀水庫水位增長0.06 m，蓄水量增加0.010×108m3(100×104m3，大浪淀水庫平均入庫量與平均出庫量持平，蓄水增量全部來自降水)。

2018年“摩羯臺風暴雨”之前，據8月14日8時相關部門觀測數據：白洋淀(十方院)水位6.95 m，對應蓄量3.263×108m3；大浪淀水庫水位11.69 m，對應蓄量0.868×108m3。本次“臺風暴雨”過后，據8月15日8時相關部門觀測數據：白洋淀(十方院)水位7.01 m，對應蓄量3.411×108m3；大浪淀水庫水位11.79 m，對應蓄量0.889×108m3。暴雨之后，白洋淀(十方院)水位增長0.06 m，蓄水量增加0.148×108m3(1 480×104m3)，南支和北支入淀9條河道中只有白溝引河、府河、清水河、潴龍河4條河流有較小的流量，扣除這些河道入淀水量后，“8·14暴雨”使得白洋淀蓄水量凈增加0.098×108m3(980×104m3)；大浪淀水庫水位增長0.10 m，蓄水量增加0.014×108m3(140×104m3，大浪淀水庫引水入庫量為0.007×108m3，降水量為相應蓄水量與引水量差值)。

從以上可得出，此兩場暴雨對兩個洼淀蓄水量增加都起到了比較大的作用。“8·2低壓暴雨”在大浪淀、白洋淀共蓄水約740×104m3，“8·14摩羯臺風暴雨”在大浪淀、白洋淀共蓄水約1 120×104m3。具體比較情況見表3。

表3 “8·2低壓暴雨”與“8·14摩羯臺風暴雨”后洼淀蓄水情況對比表Tab.3 Comparison between “8·2 low pressure rainstorm” and “8·14 capricorn typhoon rainstorm”

3 地下水影響對比分析

2017年“8·2低壓暴雨”和2018年“8·14摩羯臺風暴雨”都使得滄州地區大部分區域淺層地下水埋深減小，淺層地下水位都得到較為明顯的抬升。根據滄州水文水資源勘測局淺層地下水動態監測站網計算，2017年8月底與7月底比較，滄州全地區平均淺層地下埋深減小1.12 m，特別是“8·2低壓暴雨”過后，淺層地下水埋深減小較為明顯。各縣(市)地下水埋深減幅不一，其中孟村縣平均淺層地下水埋深減幅最大達到2.02 m，其次是南皮縣平均淺層地下水埋深減幅為1.90 m。2018年8月底與7月底比較，滄州全地區平均淺層地下埋深減小0.67 m，特別是“8·14摩羯臺風暴雨”過后，淺層地下水埋深減小也較為明顯。滄州各縣(市)地下水埋深減幅也是不一，其中孟村縣平均淺層地下水埋深減幅最大達到2.07 m；其次是海興縣平均淺層地下水埋深減幅為1.81 m。圖3為2017、2018年部分縣(市)淺層地下水平均埋深圖。

圖3 部分縣(市)淺層地下水平均埋深圖Fig.3 Part of county (city) shallow underground horizontal buried depth map

由圖3可以直觀地看出，以上縣(市)2017年7-8月以及2018年7-8月淺層地下水平均埋深，由于受到2017年“8·2低壓暴雨”和2018年“8·14摩羯臺風暴雨”影響，大部分縣(市)淺層地下水平均埋深都不同程度的減小。而且可以很明顯的看出，2018年7月份淺層地下水平均埋深整體上都比2017年7月份小，在經歷了“8·14摩羯臺風暴雨”后，2018年8月份淺層地下水平均埋深比2017年8月份更是顯著減小。從斜率直線可以看出，“8·2暴雨”和“8·14暴雨”使埋深下降的速度基本相當。

4 土壤墑情影響對比分析

根據相關規定：60%<土壤相對濕度為無旱(或稱為正常)，50 <土壤相對濕度≤60為輕度干旱，40 <土壤相對濕度≤50為中度干旱，30 <土壤相對濕度≤40為重度干旱，土壤相對濕度≤30為特別重度干旱。

據相關部門土壤墑情監測站網信息顯示，“8·2低壓暴雨”發生前，2017年7月21日對全滄州區域34處旱地地塊(不進行灌溉的地塊，下同)進行了土壤墑情實時監測，結果為：所有監測地塊中有5處重度干旱，6處中度干旱，12處輕度干旱，11處正常，干土層厚度為0～5 cm，旱情發生率為67.6%。“8·2低壓暴雨”發生后，2017年8月11日對全滄州區域34處旱地地塊又進行了土壤墑情實時監測，結果為：所有監測地塊中有0處重度干旱，4處中度干旱，1處輕度干旱，29處正常，干土層厚度均為0～2 cm，旱情發生率為14.7%。

同樣，“8·14摩羯臺風暴雨”發生前， 2018年8月11日對全滄州區域34處旱地作物進行了土壤墑情實時監測，結果為：所有監測地塊中有1處重度干旱，2處中度干旱，7處輕度干旱，24處正常，干土層厚度均為0～4 cm，旱情發生率為29.4%。“8·14摩羯臺風暴雨”發生后,2018年8月21日對全滄州區域34處旱地地塊又進行了土壤墑情實時監測，結果為：所有監測地塊中有0處重度干旱，2處中度干旱，1處輕度干旱，31處正常，干土層厚度均為0～3 cm，旱情發生率為8.9%。

從以上數據可以看出，兩場暴雨過程都使得滄州區域內土壤墑情得到增加。“8·14摩羯臺風暴雨”過后，旱情發生率從發生前的29.4%下降為8.9%，土壤墑情得到較為明顯的緩解。“8·2低壓暴雨”前比“8·14摩羯臺風暴雨”前旱地作物旱情發生率較高，故“8·2低壓暴雨”發生后土壤含水率變化更多，旱情發生率從67.6%下降為14.7%，區域內土壤墑情顯著增加，旱情得到很大程度的緩解。

5 結 語

1) “8·2低壓暴雨”主要降水歷時比“8·14摩羯臺風暴雨”短，前者主要歷時約為14 h，后者約為16 h。

2) “8·2低壓暴雨”降水強度比“8·14摩羯臺風暴雨”稍大一些，但是最大小時降雨量后者大于前者。據相關統計，前者小時雨量P1≥25 mm的有147站次，小時雨量P1≥50 mm的有35站次，最大小時降水量為82.2；后者小時雨量P1≥25 mm的有143站次，小時雨量P1≥50 mm的有24站次，最大小時降水量為100.2 mm。

3) “8·2低壓暴雨”日降水總量比“8·14摩羯臺風暴雨”小。據相關統計，前者日降水總量為67.2 mm，而后者日降水總量為90.4 mm；后者約為前者的1.4倍。

4) “8·2低壓暴雨”對主城區降水影響比“8·14摩羯臺風暴雨”大。前者24 h滄州主城區(新華區、運河區、開發區、高新區、滄縣城區)降水量為99.4 mm，而后者24 h滄州主城區(新華區、運河區、開發區、高新區、滄縣城區)降水量為61.9 mm。由此可知，前者對于城市防洪除澇影響更為顯著。

5) “8·14摩羯臺風暴雨” 比“8·2低壓暴雨”產生徑流的河道多，而且流量也增大顯著。前者由于局部地區強度很大，匯流時間顯著縮短，這使得徑流流入河道時間大大縮短，徑流以較短的時間匯入河道，使10條滄州運東河道均產生地表徑流，而后者僅使得6條河流產生徑流；且從河道產生的最大流量比較，前者約為后者的9倍。

6) “8·2低壓暴雨”和“8·14摩羯臺風暴雨”都使滄州全區淺層地下水平均埋深減小了，尤其是東南部各縣(市)；通過斜率線可以看出，兩者使埋深下降的速度基本相當。

7) “8·2低壓暴雨”和“8·14摩羯臺風暴雨”都使得滄州區域旱情發生率得到不同程度的降低，由于前者發生前旱情發生率偏高，故發生后土壤墑情顯著增加，旱情發生率變化比后者大。