内蒙古干旱-半干旱区中小河流和山洪沟的流域面雨量阈值修订

刘澜波，李 岩，云静波，魏 丹，赵志勇，李林惠，张世军

（1.包头市气象局，内蒙古自治区 包头 014030；2.内蒙古自治区气象局，内蒙古自治区 呼和浩特 010051）

内蒙古中小河流洪水和山洪暴发有较强的地域特征，易发区主要分布在黄河流域中大青山北麓、鄂尔多斯市准格尔旗和乌兰察布市境内的大部分河流中。2018年7月19日—20日、7月23日—24日和9月1日—2日3次极端降水天气过程均存在降雨强大、降水集中、均有观测站点出现了极端降水事件，受影响地区出现严重内涝、房屋倒塌、农田被淹、路基被冲，部分中小河流出现洪水、洪峰超警戒、山洪沟出现险情，特别是7月19日—20日大暴雨造成包头市固阳县兴顺西镇张发地村严重的洪涝灾害，导致村庄冲毁并造成人员伤亡。本文分析3次不同程度的气象风险事件，并对当时流域面雨量进行反算，根据灾情数据，修订致灾区中小河流和山洪沟的气象风险阈值。

1 致灾严重区域中小河流流域和山洪沟特征

2018年7月19日—20日、7月23日—24日和9月1日—2日3次极端降水天气过程，共同的特征是累积雨量大、降水时段集中、以短时强降水为主，特别是7月19日—20日的过程短时强降水强度大，最大降水量84.7 mm（固阳县杨六圪卜7月19日8时）。从气象灾害管理系统中查询到的灾情信息知,3次极端降水天气在内蒙古西部干旱半干旱区均造成了一定程度的洪涝灾害，根据灾情和内蒙古风险普查的中小河流及山洪沟流域信息，梳理了3次极端降水天气过程中灾情开始时间及影响的中小河流和山洪沟。其中2018年7月19日—20日造成的灾害最为严重。造成的灾情最直接的原因为短时强降水，因短时间内突然激增的降水量引起山洪沟内汇流明显，形成山洪，或在中小河流内激发洪水，亦或形成短时严重内涝。此外，也存在降水的叠加效应，如7月19日—20日与7月23日—24日2次降水过程相隔时间较近，且在相同的区域前期中小河流水位已较高，加之第二次强降水的出现，在降水累积量较大的区域易造成中小河流洪水或山洪灾害。

从灾情统计数据得知3次极端暴雨过程造成的中小河流洪水和山洪主要集中在巴彦淖尔市、鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市和乌兰察布市，其中巴彦淖尔市、包头市均在3次过程中出现洪水和山洪，是3次极端暴雨过程致灾较为严重和集中的区域。均造成洪水灾害的中小河流为乌加河，该河流位于内蒙古西部河套平原北部；造成灾情最为严重的中小河流是位于固阳县和达尔罕茂明安联合旗的昆都仑河、艾不盖河。3次极端降水过程导致山洪沟出现水情的较多，其中巴彦淖尔市乌拉特中旗的敖布拉格河、海流图河、罕乌拉沟、木伦河4条山洪沟在，3次极端降水过程中均受到影响；包头市境内乌苏图勒河、渠口河、板申兔沟灾情最为严重，且出现了人员伤亡；此外，五当沟流域内出现了最大小时雨强84.7 mm（固阳县杨六圪卜7月19日8时），本项目主要针对3次极端暴雨致灾严重区域的艾不盖河、昆都仑河、乌加河，3条中小河流及罕乌拉沟、敖布拉格河、海流图河、木伦河、乌苏图勒河、渠口河、五当沟等7个山洪沟流域，进行流域面雨量阈值修订。

2 致灾严重区域的中小河流、山洪沟流域面雨量阈值修订

2.1 流域面雨量的确定

中小河流流域面雨量的确定技术：根据中小河流域边界，分别将中小河流域内所有气象站逐时降水资料求平均值，分别建立中小河流域24 h滑动累积面雨量；然后参照灾情，将该流域在灾情出现前流域最大24 h的滑动累积面雨量确定为该流域面雨量。

山洪沟多时效流域面雨量的确定技术：根据山洪沟流域边界，将山洪沟流域范围内所有气象自动站的逐时降水求算术平均值，建立该山洪沟流域逐时面雨量序列；然后参照灾情，将该流域在灾情出现前流域1 h、3 h、6 h、12 h和24 h的最大滑动累积面雨量定为该对应时效的流域面雨量。根据风险普查规范，山洪沟临界面雨量阈值为1 h、3 h、6 h、12 h、24 h时效，具体流域面雨量的确定，还有要依据降水持续时间进行计算。

2.2 流域临界面雨量阈值的修订

2.2.1中小河流流域临界面雨量阈值的修订

将3次极端降水过程中计算得到的中小河流24 h流域面雨量，与自治区气候中心普查得到的中小河流流域面雨量阈值进行比较，根据3次极端降水影响下是否形成洪水灾害和灾情的严重程度，修订致灾严重区域中小河流面雨量阈值。以取最大的不发生灾害的临界值作为中小河流临界面雨量阈值为原则进行修订。如未出现灾情的面雨量比现行阈值高，则将阈值修订为未出现灾情的流域面雨量；如阈值大于出现灾情的面雨量，则需要将阈值降低，调低至3次灾情最少的面雨量以下；如3次极端降水在流域内形成的灾情较轻或者没有灾情，则认为现行临界面雨量阈值适用。

表1为致灾严重区域灾情发生临近时间前中小河流流域面雨量实况、现行阈值及阈值修订结果。乌加河在3次极端降水过程中均出现了洪水，其中7月19日—20日灾情最重，其他2次降水过程灾情较轻，与现行阈值14.5 mm接近，故以灾情出现的最小滑动累积面雨量12.16 mm作为乌加河修订后的临界面雨量阈值。昆都仑河和艾不盖河仅在2018年7月19日—20日的降水过程中出现灾情，其余2次24 h面雨量比出现灾情的面雨量还大，但未形成灾害，其原因在于：2018年7月19日—20日的降水集中在5 h内，降水强度大；而7月22日—24日和9月1日—2日的降水过程在昆都仑河和艾不盖河相对较平缓，平均1 h流域面雨量均＜9 mm，且降水持续时间近24 h，降水持续时间长，累积面雨量大，但雨强相对较小，因而在区域范围较大的中小河流中未造成洪水灾害。因此业务中在使用中小河流面雨量阈值指标时，不仅要考虑面雨量累积效应，降水的强度是致灾的更重要的因素，根据3次暴雨过程中受灾严重的区域面雨量时间演变知：当中小河流小时面雨量超过11 mm，且维持3 h左右时，中小河流流域内极易出现洪水灾情。昆都仑河和艾不盖河现行阈值能满足3次极端降水过程的风险预警，因而沿用该阈值。

表1 致灾严重区域中小河流流域临界面雨量修订结果Tab.1 The revision results of temporary precipitation of small and medium river basins in severe disaster sreas

2.2.2 山洪沟流域临界面雨量阈值的修订

3次极端降水过程在致灾严重的山洪沟中降水最多维持3～6 h左右，因而本项目主要针对发生降水的时效进行山洪沟临界面雨量阈值的修订。将3次极端降水过程中计算得到的乌苏图勒河、渠口河、五当沟、敖布拉格河、海流图河、罕乌拉沟、木伦河的1 h、3 h、6 h滑动累积面雨量，与气候中心普查得到的对应时效山洪沟流域面雨量阈值进行对比，根据3次降水影响下是否形成灾情和灾情的严重程度，修订致灾严重区域山洪沟流域面雨量阈值。通过对比山洪灾害开始前滑动累积面雨量、现行临界面雨量阈值，以取最大的不发生灾害的临界值作为山洪沟该时效临界面雨量阈值为原则进行修订。

表2为致灾严重区域灾情发生临近时间前山洪沟流域面雨量实况、现行临界面雨量及修订后的临界面雨量阈值。其中，渠口河和五当河仅2018年7月19日—20日出现山洪，乌苏图勒河在7月19日—20日和7月22日—24日出现洪水，其余4条山洪沟在3次极端暴雨中均出现山洪。乌苏图勒河出现山洪的灾害累积面雨量均大于现行阈值，未出现灾害的累积面雨量小于现行阈值，因而沿用现行临界面雨量阈值；渠口河以未出现灾害为原则，对比滑动累积面雨量和现行阈值，以较大的未出现灾害面雨量为阈值，修订了渠口河3 h临界面雨量为28 mm，依据相同的原则，修订了五当沟6 h阈值、敖布拉格河1 h阈值、海流图河海流图1 h和3 h阈值、罕乌拉沟1 h阈值、木伦河1 h、3 h、6 h阈值，总体而言，包头市境内的山洪沟临界面雨量阈值调大了1.8～6.1 mm，巴彦淖尔市境内的山洪沟临界面雨量调低0.95～7.2 mm。

表2 致灾严重区域山洪沟多时效流域临界面雨量修订结果Tab.2 The revision results of critical surface rainfall in multi time effective watershed of Mountain Torrent Ditch in severe disaster areas

通过修订完善致灾严重区域的中小河流、山洪沟流域面雨量阈值，对内蒙古自治区中小河流洪水、山洪易发区的流域临界面雨量阈值进行完善，为今后本区中小河流洪水、山洪气象风险预警业务的开展提供客观依据。此外，通过该项工作，发现风险普查得到的内蒙古自治区西中部中小河流、山洪沟临界面雨量阈值对该地区气象风险预警业务有一定的业务应用指导作用，虽然本项目修订后的阈值占该流域阈值的52%，但调整的临界面雨量阈值大小未出现数量级的变化，其阈值大小的调整总体上＜7.2 mm，调整范围小于原临界值的1/3，且约48%的临界面雨量阈值沿用了风险普查的结果。

3 结语

本次研究发现，修订后的阈值占该流域阈值的52%，但调整的临界面雨量阈值大小未出现数量级的变化，其阈值大小的调整总体上＜7.2 mm，调整范围小于原临界值的1/3，且约48%的临界面雨量阈值沿用了风险普查的结果。风险普查得到的内蒙古自治区西中部中小河流、山洪沟临界面雨量阈值对该地区气象风险预警业务有一定的业务应用指导作用。