2017年7月下旬无定河流域一次罕见洪灾研究

井 宇，陈 闯，胡启元

(1.陕西省气象台，西安 710014；2.陕西省气象科学研究所，西安 710016)

洪涝灾害是我国发生频度高、造成损失巨大的一种自然灾害[1]。山洪泥石流大多由暴雨诱发，而暴雨则是在中小尺度系统直接作用下产生，它具有历时短、强度高、局部性强等特点。尤其是突发性暴雨，具有明显的中小尺度特征，由于前期征兆不明显，常常在非常短的时间内造成严重的洪涝灾害[2]。有关陕西自然灾害：张雅斌等[3]的研究表明，降雨是各类诱发因素中引发地质灾害的最主要因素；张弘等[4]给出陕西暴雨若干特征；杜继稳等[5]对突发性暴雨做了一些初步研究；苑海燕等[6]研究表明，陕北暴雨以局地性为主，且历时短；雷向杰等[7]在分析陕西极端天气气候事件与气象灾害指出，2012年佳县出现百年不遇的极端降水，灾情严重。纵观上述研究，对陕北区域性大暴雨造成大洪灾方面的研究比较少。

榆林市地处黄土高原(毛乌素沙地东南部)，西南部有青藏高原、北有阴山山脉、西有贺兰山脉、东有太行山脉，由于特殊的地理位置，中尺度暴雨时有发生[8]，而且这类暴雨雨强大，洪涝灾害严重。本文选取榆林市2017年7月25—26日陕西北部发生的一次区域性大暴雨(局地特大暴雨)造成的罕见洪灾为研究对象，研究洪灾成因及暴雨落区成因，为陕西北部致洪大暴雨的预报服务提供有益依据。

1 暴雨概况及受灾情况

2017年7月25日08时—26日08时，陕西北部普降暴雨和大暴雨(图1)。其中，子洲、米脂、绥德、横山、吴堡为大暴雨，靖边、佳县降暴雨，绥德赵家砭降特大暴雨，降水量达到252.3 mm。由于暴雨范围广、强度大、持续时间长，无定河流域出现历史罕见大洪水。26日04时，无定河支流大理河青阳岔站洪峰流量达1 840 m3/s，为历史实测最大洪水，洪水导致大理河子洲段洪水漫堤，子洲县城被淹；26日05时05分，绥德站洪峰流量达3 160 m3/s，超过保证流量(1 350 m3/s)，列1960年有实测资料以来第1位(历史次大流量2 450 m3/s，1977年8月)，洪水导致无定河绥德段洪水漫堤，绥德县城被淹。

图1 2017-07-25T08—26T08降水量(单位为mm)

暴雨引发的洪灾造成榆林市9县区39.67万人受灾；因灾死亡12人(绥德县6人、子洲县6人)，失踪1人(子洲县)；紧急转移安置8.41万人，需紧急生活救助人口5.11万人；农作物受灾面积51 620 hm2，其中绝收面积8 890 hm2，毁坏耕地126 hm2，因灾死亡大牲畜561头，死亡羊只3 329只；倒塌房屋507户1 083间，严重损坏房屋2 242户6 863间，一般损坏房屋4 472户12 218间；直接经济损失46.22亿元(其中农业损失3.83亿元，工矿企业损失6.89亿元，基础设施损失19.96亿元，公益设施损失3.56亿元，家庭财产损失11.98亿元)。

2 洪灾成因

无定河流域绥德段特大洪水定义：流量达到5 000 m3/s以上；无定河流域绥德段大洪水定义：2 000 m3/s≤流量<5 000 m3/s。 绥德处在无定河流域的丘陵沟壑区，特殊的地理地貌导致历史上发生数次洪灾。1919年8月6日发生特大洪水，流量达到9 210 m3/s ，超过保证流量(1 350 m3/s)接近7倍；1977年8月5日发生大洪水，流量达到2 350 m3/s ，超过保证流量接近2倍；2017年7月26日再次发生大洪水，流量达到3 160 m3/s，超过保证流量2.3倍。

2017年7月25日08:00—26日08:00，横山(1954年建站，无定河流域)、米脂(1970年建站，无定河流域)、子洲(1971年建站，大理河流域)24小时降水量突破历史极值。

无定河流域米脂和绥德2017年7月25日08:00—26日08:00 24小时降水量：绥德赵家砭、四十铺降水量达到252.3 mm和245.8 mm，另外有10个乡镇降大暴雨，13个乡镇降暴雨；分析大理河流域(无定河支流)子洲2017年7月25日08:00—26日08:00 24小时降水量：子洲县站和周俭镇降水量达到218.7 mm和214.5 mm，另外有3个乡镇降大暴雨，4个乡镇降暴雨；大范围的暴雨为大洪水的形成创造了有利条件。

无定河流域(米脂、绥德、横山)和大理河流域(子洲、靖边)2017年7月25日08:00—26日08:00降水期间的雨强(图2a)：25日21:00，开始出现≥30 mm和≥50 mm的雨强；26日01:00，≥30 mm雨强的乡镇上升至13个，26日00:00同时出现两个乡镇雨强≥50 mm；02:00，≥30 mm雨强的乡镇达到19个，≥50 mm雨强乡镇达到5个；03:00，≥30 mm雨强的乡镇达23个，≥50 mm雨强乡镇达6个；04:00，≥30 mm雨强的乡镇减至14个，≥50 mm雨强乡镇减至2个；从26日05:00开始，≥30 mm雨强的乡镇数量进一步减少。长达8小时以上大范围、大雨强的降水，是绥德、子洲洪灾形成的一个重要原因。

图2 2017-07-25T21—26T08大理河和无定河流域≥30 mm/h和≥50 mm/h雨强乡镇数量随时间分布(a)；2017-07-25T21—26T08绥德、横山和子洲降水量随时间变化(b)

绥德处在无定河和大理河(无定河支流)的交汇处，从绥德、横山和子洲小时降水量(图2b)可见，子洲、横山(绥德上游)25日23:00至26日00：00时出现≥30 mm降雨量，而绥德26日02:00至03:00出现≥30 mm降雨量，两条河流洪峰的叠加也是绥德形成大洪水的另一重要因素。

3 卫星云图特征

从卫星云图(图3)和绥德、横山和子洲小时降水量(图2a)可以看出，25日18:00，河套内分布着零散的对流云团，TBB最低值达-52 ℃；21:00，云团在缓慢东移过程中合并发展，形成2个面积较大的对流云团，云顶红外亮温TBB最低达-67 ℃以下，河套南部云团的发展造成子洲第一次强降水；22:00，两云团进一步合并；23:00，在云团的西南方新生一β中尺度对流云团，且新生云团TBB最低达-67 ℃以下；26日00:00，原对流云团和新生β中尺度对流云团继续合并发展，云团强中心TBB降低至-72 ℃以下，横山、子洲强降水开始，25日23:00—26日00:00横山降水量达到46.3 mm，子洲降水量达到32.8 mm；26日01:00，云团合并的区域显著发展，TBB小于-67 ℃面积迅速增长，子洲、横山强降水持续；26日03:00，对流云团在东移过程中小于-52 ℃面积继续增长，但云团中心强度减弱，子洲降水强度大大减弱，而绥德强降水开始，26日02:00—04:00绥德降水量达到69.2 mm；26日05:00，云团强中心进一步减弱，绥德降水持续，但雨强很快减弱；26日06:00之后，云团逐渐东移出陕西境内，降水减弱。

4 暴雨落区探讨

4.1 中尺度综合分析

暴雨即将开始时(25日20:00)，500 hPa天气图上副高强盛，北界位于35°N附近，陕北受副高外围西南气流影响，副高北侧有短波槽东移至宁夏附近，700 hPa上广西至陕西北部形成较一致的偏南气流，偏南气流前方为温度露点差小于5 ℃的湿区，且存在明显的气流辐合区，850 hPa上切变位于河套西部，陕西北部仍然受偏南气流影响，暴雨发生在500 hPa低槽和850 hPa切变东侧及700 hPa偏南气流前方的风速辐合区(图4)。大暴雨中心剖面图显示低层长时间受强偏南气流影响，25日20:00暴雨区上空水汽通量中心值高达18 g/(cm·hPa·s)(图5a)，26日02:00增长至21 g/(cm·hPa·s)以上(图5b)，为暴雨的发生发展提供了有利的水汽条件。

4.2 地面中尺度分析

25日14:00，在河套西部存在一弱冷锋(图6a)；20:00，河套弱冷锋北段东移(移至河套中部)，在弱冷锋前方生成一横切变线，在横切变线上触发了强对流云团的发展，子洲第1次出现雨强≥30 mm/h的强降水(图6b)；23:00，河套弱冷锋出现不连续后退(图6c)，25日22:00—23:00，横山、子洲雨强出现大幅度减小；26日02:00(图6d)，河套弱冷锋北段再次东移(移至河套中部)，弱冷锋前方再次生成一横切变线，横切变线上再次触发了强对流云团的发展，子洲出现第2次雨强≥30 mm/h的强降水，横山、绥德也出现雨强≥30 mm/h的强降水。

4.3 地面湿焓场与暴雨落区

从地面湿焓(图7)和(图2a)可以看出，25日20:00(图略)，暴雨区南侧形成湿焓≥68 ℃的高能中心；21:00(图7a)，伴随高能区西部≤60 ℃低能舌的入侵，触发子洲强对流云团的发展，子洲产生第1次雨强≥30 mm/h的强降水；22:00(图略)，低能舌减弱，22:00—23:00子洲雨强减弱；23:00(图7b)，西部湿焓低能区范围增大(湿焓中心值≤50 ℃)和锋生，在高能舌内再次触发强对流云团的发展，横山和子洲25日23:00—26日00:00出现雨强≥30 mm/h的强降水；之后湿焓中心值≤50 ℃的低能区维持、低能区和高能舌之间湿焓等值线密集区维持(图略)，暴雨维持，只是26日00:00—26日01:00雨强略有减小；7月26日02:00—03:00(图7c、图7d)，随着湿焓≤50 ℃区域前方锋区扰动的生成和发展，触发强对流单体在绥德发展，绥德26日02:00—04:00出现雨强≥30 mm/h强降水；7月26日04：00—07:00(图略)，随着锋区扰动继续向东推进(高能舌的缩小)，绥德、子洲雨强减小，直至26日08:00，降水减弱。

图4 2017-07-25T20高空综合分析图

图5 2017年7月水汽通量(单位为g/(cm·hPa·s))和风场沿大暴雨中心剖面(a 25日20:00，b 26日02:00)

图6 地面中尺度系统的活动(绿色区为暴雨区；a 2017-07-25T14:00，b 2017-07-25T20:00，c 2017-07-25T23:00，d 2017-07-26T02:00)

图7 地面湿焓(★为大暴雨站点；a 2017-07-25T21:00，b 2017-07-25T23:00，c 2017-07-26T02:00，d 2017-07-26T03:00)

5 结论

(1)米脂、子洲24小时降水量突破历史极值，无定河流域出现范围广、强度大(雨强≥30 mm/h)、持续时间长的暴雨，上下游洪峰的叠加是洪灾形成的重要因素。

(2)卫星云图观测表明无定河流域大范围的暴雨是中尺度强对流云团相互作用形成的，强降水与对流云团合并发展密切相关。

(3)暴雨发生在500 hPa低槽和850 hPa切变东侧，700 hPa偏南气流前方的风速辐合区；地面冷锋的东移、锋前横切变线的生成是暴雨的触发机制之一。湿焓的高值舌和梯度大值区与暴雨区有较好的对应关系。