內蒙古干旱-半干旱區中小河流和山洪溝的流域面雨量閾值修訂

劉瀾波，李 巖，云靜波，魏 丹，趙志勇，李林惠，張世軍

（1.包頭市氣象局，內蒙古自治區 包頭 014030；2.內蒙古自治區氣象局，內蒙古自治區 呼和浩特 010051）

內蒙古中小河流洪水和山洪暴發有較強的地域特征，易發區主要分布在黃河流域中大青山北麓、鄂爾多斯市準格爾旗和烏蘭察布市境內的大部分河流中。2018年7月19日—20日、7月23日—24日和9月1日—2日3次極端降水天氣過程均存在降雨強大、降水集中、均有觀測站點出現了極端降水事件，受影響地區出現嚴重內澇、房屋倒塌、農田被淹、路基被沖，部分中小河流出現洪水、洪峰超警戒、山洪溝出現險情，特別是7月19日—20日大暴雨造成包頭市固陽縣興順西鎮張發地村嚴重的洪澇災害，導致村莊沖毀并造成人員傷亡。本文分析3次不同程度的氣象風險事件，并對當時流域面雨量進行反算，根據災情數據，修訂致災區中小河流和山洪溝的氣象風險閾值。

1 致災嚴重區域中小河流流域和山洪溝特征

2018年7月19日—20日、7月23日—24日和9月1日—2日3次極端降水天氣過程，共同的特征是累積雨量大、降水時段集中、以短時強降水為主，特別是7月19日—20日的過程短時強降水強度大，最大降水量84.7 mm（固陽縣楊六圪卜7月19日8時）。從氣象災害管理系統中查詢到的災情信息知,3次極端降水天氣在內蒙古西部干旱半干旱區均造成了一定程度的洪澇災害，根據災情和內蒙古風險普查的中小河流及山洪溝流域信息，梳理了3次極端降水天氣過程中災情開始時間及影響的中小河流和山洪溝。其中2018年7月19日—20日造成的災害最為嚴重。造成的災情最直接的原因為短時強降水，因短時間內突然激增的降水量引起山洪溝內匯流明顯，形成山洪，或在中小河流內激發洪水，亦或形成短時嚴重內澇。此外，也存在降水的疊加效應，如7月19日—20日與7月23日—24日2次降水過程相隔時間較近，且在相同的區域前期中小河流水位已較高，加之第二次強降水的出現，在降水累積量較大的區域易造成中小河流洪水或山洪災害。

從災情統計數據得知3次極端暴雨過程造成的中小河流洪水和山洪主要集中在巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市和烏蘭察布市，其中巴彥淖爾市、包頭市均在3次過程中出現洪水和山洪，是3次極端暴雨過程致災較為嚴重和集中的區域。均造成洪水災害的中小河流為烏加河，該河流位于內蒙古西部河套平原北部；造成災情最為嚴重的中小河流是位于固陽縣和達爾罕茂明安聯合旗的昆都侖河、艾不蓋河。3次極端降水過程導致山洪溝出現水情的較多，其中巴彥淖爾市烏拉特中旗的敖布拉格河、海流圖河、罕烏拉溝、木倫河4條山洪溝在，3次極端降水過程中均受到影響；包頭市境內烏蘇圖勒河、渠口河、板申兔溝災情最為嚴重，且出現了人員傷亡；此外，五當溝流域內出現了最大小時雨強84.7 mm（固陽縣楊六圪卜7月19日8時），本項目主要針對3次極端暴雨致災嚴重區域的艾不蓋河、昆都侖河、烏加河，3條中小河流及罕烏拉溝、敖布拉格河、海流圖河、木倫河、烏蘇圖勒河、渠口河、五當溝等7個山洪溝流域，進行流域面雨量閾值修訂。

2 致災嚴重區域的中小河流、山洪溝流域面雨量閾值修訂

2.1 流域面雨量的確定

中小河流流域面雨量的確定技術：根據中小河流域邊界，分別將中小河流域內所有氣象站逐時降水資料求平均值，分別建立中小河流域24 h滑動累積面雨量；然后參照災情，將該流域在災情出現前流域最大24 h的滑動累積面雨量確定為該流域面雨量。

山洪溝多時效流域面雨量的確定技術：根據山洪溝流域邊界，將山洪溝流域范圍內所有氣象自動站的逐時降水求算術平均值，建立該山洪溝流域逐時面雨量序列；然后參照災情，將該流域在災情出現前流域1 h、3 h、6 h、12 h和24 h的最大滑動累積面雨量定為該對應時效的流域面雨量。根據風險普查規范，山洪溝臨界面雨量閾值為1 h、3 h、6 h、12 h、24 h時效，具體流域面雨量的確定，還有要依據降水持續時間進行計算。

2.2 流域臨界面雨量閾值的修訂

2.2.1中小河流流域臨界面雨量閾值的修訂

將3次極端降水過程中計算得到的中小河流24 h流域面雨量，與自治區氣候中心普查得到的中小河流流域面雨量閾值進行比較，根據3次極端降水影響下是否形成洪水災害和災情的嚴重程度，修訂致災嚴重區域中小河流面雨量閾值。以取最大的不發生災害的臨界值作為中小河流臨界面雨量閾值為原則進行修訂。如未出現災情的面雨量比現行閾值高，則將閾值修訂為未出現災情的流域面雨量；如閾值大于出現災情的面雨量，則需要將閾值降低，調低至3次災情最少的面雨量以下；如3次極端降水在流域內形成的災情較輕或者沒有災情，則認為現行臨界面雨量閾值適用。

表1為致災嚴重區域災情發生臨近時間前中小河流流域面雨量實況、現行閾值及閾值修訂結果。烏加河在3次極端降水過程中均出現了洪水，其中7月19日—20日災情最重，其他2次降水過程災情較輕，與現行閾值14.5 mm接近，故以災情出現的最小滑動累積面雨量12.16 mm作為烏加河修訂后的臨界面雨量閾值。昆都侖河和艾不蓋河僅在2018年7月19日—20日的降水過程中出現災情，其余2次24 h面雨量比出現災情的面雨量還大，但未形成災害，其原因在于：2018年7月19日—20日的降水集中在5 h內，降水強度大；而7月22日—24日和9月1日—2日的降水過程在昆都侖河和艾不蓋河相對較平緩，平均1 h流域面雨量均＜9 mm，且降水持續時間近24 h，降水持續時間長，累積面雨量大，但雨強相對較小，因而在區域范圍較大的中小河流中未造成洪水災害。因此業務中在使用中小河流面雨量閾值指標時，不僅要考慮面雨量累積效應，降水的強度是致災的更重要的因素，根據3次暴雨過程中受災嚴重的區域面雨量時間演變知：當中小河流小時面雨量超過11 mm，且維持3 h左右時，中小河流流域內極易出現洪水災情。昆都侖河和艾不蓋河現行閾值能滿足3次極端降水過程的風險預警，因而沿用該閾值。

表1 致災嚴重區域中小河流流域臨界面雨量修訂結果Tab.1 The revision results of temporary precipitation of small and medium river basins in severe disaster sreas

2.2.2 山洪溝流域臨界面雨量閾值的修訂

3次極端降水過程在致災嚴重的山洪溝中降水最多維持3～6 h左右，因而本項目主要針對發生降水的時效進行山洪溝臨界面雨量閾值的修訂。將3次極端降水過程中計算得到的烏蘇圖勒河、渠口河、五當溝、敖布拉格河、海流圖河、罕烏拉溝、木倫河的1 h、3 h、6 h滑動累積面雨量，與氣候中心普查得到的對應時效山洪溝流域面雨量閾值進行對比，根據3次降水影響下是否形成災情和災情的嚴重程度，修訂致災嚴重區域山洪溝流域面雨量閾值。通過對比山洪災害開始前滑動累積面雨量、現行臨界面雨量閾值，以取最大的不發生災害的臨界值作為山洪溝該時效臨界面雨量閾值為原則進行修訂。

表2為致災嚴重區域災情發生臨近時間前山洪溝流域面雨量實況、現行臨界面雨量及修訂后的臨界面雨量閾值。其中，渠口河和五當河僅2018年7月19日—20日出現山洪，烏蘇圖勒河在7月19日—20日和7月22日—24日出現洪水，其余4條山洪溝在3次極端暴雨中均出現山洪。烏蘇圖勒河出現山洪的災害累積面雨量均大于現行閾值，未出現災害的累積面雨量小于現行閾值，因而沿用現行臨界面雨量閾值；渠口河以未出現災害為原則，對比滑動累積面雨量和現行閾值，以較大的未出現災害面雨量為閾值，修訂了渠口河3 h臨界面雨量為28 mm，依據相同的原則，修訂了五當溝6 h閾值、敖布拉格河1 h閾值、海流圖河海流圖1 h和3 h閾值、罕烏拉溝1 h閾值、木倫河1 h、3 h、6 h閾值，總體而言，包頭市境內的山洪溝臨界面雨量閾值調大了1.8～6.1 mm，巴彥淖爾市境內的山洪溝臨界面雨量調低0.95～7.2 mm。

表2 致災嚴重區域山洪溝多時效流域臨界面雨量修訂結果Tab.2 The revision results of critical surface rainfall in multi time effective watershed of Mountain Torrent Ditch in severe disaster areas

通過修訂完善致災嚴重區域的中小河流、山洪溝流域面雨量閾值，對內蒙古自治區中小河流洪水、山洪易發區的流域臨界面雨量閾值進行完善，為今后本區中小河流洪水、山洪氣象風險預警業務的開展提供客觀依據。此外，通過該項工作，發現風險普查得到的內蒙古自治區西中部中小河流、山洪溝臨界面雨量閾值對該地區氣象風險預警業務有一定的業務應用指導作用，雖然本項目修訂后的閾值占該流域閾值的52%，但調整的臨界面雨量閾值大小未出現數量級的變化，其閾值大小的調整總體上＜7.2 mm，調整范圍小于原臨界值的1/3，且約48%的臨界面雨量閾值沿用了風險普查的結果。

3 結語

本次研究發現，修訂后的閾值占該流域閾值的52%，但調整的臨界面雨量閾值大小未出現數量級的變化，其閾值大小的調整總體上＜7.2 mm，調整范圍小于原臨界值的1/3，且約48%的臨界面雨量閾值沿用了風險普查的結果。風險普查得到的內蒙古自治區西中部中小河流、山洪溝臨界面雨量閾值對該地區氣象風險預警業務有一定的業務應用指導作用。