沧州市2021年“7·29”大暴雨过程简析与思考

史洪飞 哈建强

(河北省沧州水文勘测研究中心，河北 沧州 061000)

1 概 述

近年来，由于全球气候变暖产生了一系列极端天气，暴雨就是其中一种。同时，随着城市化进程的加快，城市暴雨特性分析对于研究城市防洪有着十分重要的意义。沧州市地处河北省东部，东临渤海，是河北省3个沿海城市之一，汛期降雨量较多，尤其是7月下旬至8月上旬多极端暴雨天气[1-2]。2021年7月下旬，受高空冷空气和副热带高压外围暖湿气流的共同影响，沧州市(含各县市)出现暴雨天气，这次暴雨过程是2021年最大暴雨过程。这场暴雨时空分布不均，暴雨过程对河道过水、平原洼淀蓄水、地下水位、城市积水均产生了一定的影响，对其进行定量分析对于研究城市防洪除涝减灾有重要意义。

2 暴雨空间分布情况分析

2021年汛期以来(2021年6月1日8时至7月29日8时)，即该次暴雨过程产生之前，沧州市全域平均降雨量为272.1mm，较多年同期(1956—2005年系列)偏多19%。2021年7月29—30日(本文所述统计时段为7月29日8时至30日8时)，沧州市全境出现暴雨天气，局部为大暴雨，全市平均降雨量为90.6mm，主城区运河区平均降雨量117.9mm，主城区新华区平均降雨量112.2mm。

根据沧州水文中心站网统计，沧州市共建设180处雨情站，本次暴雨(降雨总量用P表示)过程中24h降雨总量达到大暴雨量级(即100mm≤P<250mm)的雨情站有74个，占全市雨情站总量的41%；24h降雨总量达到暴雨量级(即50mm≤P<100mm)的雨情站有74个，占全市雨情站总量的41%；24h降雨总量达到大雨量级(即25mm≤P<50mm)的雨情站有17个，占全市雨情站总量的10%；24h降雨总量达到中雨量级(即10mm≤P<25mm)的雨情站有15个，占全市雨情站总量的8%。

此次暴雨过程覆盖了包括各县(市、区)在内的沧州市整个区域，采用泰森多边形算法计算各县(市、区)平均降雨量，泊头市平均降雨量最大，为128.5mm。除泊头市之外，平均降雨量大于100mm的县(市、区)有吴桥县119.1mm、运河区117.9mm、青县113.4mm、沧县113.2mm、新华区112.2mm、东光县103.3mm。各县(市、区)平均降雨量和相应最大雨量值见表1。

表1 暴雨过程各县(市、区)平均降雨量 单位：mm

本次暴雨过程根据不同降雨量级统计暴雨笼罩面积，大暴雨量级(即100mm≤P<250mm)降雨落区总笼罩面积为5520km2，占沧州市(含各县市，下同)总面积的40%；暴雨量级(即50mm≤P<100mm)降雨落区总笼罩面积为5946km2，占沧州市总面积的42%；大雨量级(即25mm≤P<50mm)降雨落区总笼罩面积为1389km2，占沧州市总面积的10%；中雨量级(即10mm≤P<25m)降雨落区总笼罩面积为946km2，占沧州市总面积的7%；小雨量级(即P<10mm)降雨落区总笼罩面积为169km2，占沧州市总面积的1%。暴雨笼罩面积分量级情况统计见表2，暴雨降雨量分布见图1。

表2 暴雨笼罩面积分量级情况统计 单位：km2

图1 (2021年最大暴雨过程)降雨量分布

3 暴雨时程分布情况分析

从时程分布总体情况分析该次暴雨过程，暴雨的主要降水时段为29日8时至22时，此期间的降雨量占该次暴雨总降雨量的84%。

从各雨情站单站分析，泊头市尹店雨情站24h降雨量最大，24h降雨量达到197.0mm；其次是沧县齐家务雨情站，24h降雨量为166.4mm。该次暴雨中最大1h降雨量发生在泊头市尹店雨情站，降雨时段为7月29日11时至12时，1h降雨量为39.4mm；最大3h降雨量出现在泊头市尹店雨情站，降雨时段为7月29日10时至13时，3h降雨量为96.2mm；最大6h降雨量也出现在泊头市尹店雨情站，降雨时段为7月29日8时至14时，6h降雨量为139.2mm。部分站点主要降雨时段降雨量统计见表3，降雨(主要时段)平均时段降雨量见图2。

表3 部分站点主要降雨时段降雨量统计

图2 降雨(主要时段)平均时段降雨量

4 平原洼淀蓄水影响分析

沧州市的平原洼淀大浪淀水库为沧州市重要水源地，分析其蓄水变量尤为重要[3]。本次暴雨之前，即7月29日8时，大浪淀水库水位为10.16m，蓄水量为0.621亿m3。本次暴雨末期，即7月30日8时，大浪淀水库水位为10.22m，蓄水量为0.630亿m3(按照实测数据，水库平均入库水量与平均出库水量相当，蓄水变化量全部来自降雨)[4]。本次暴雨末期，由于大浪淀水库库面承接降雨，水位升高0.06m，水库蓄水量增加0.009亿m3，以上数据说明本次暴雨过程在增加平原水库蓄水量方面起了重要作用[5]。

5 浅层地下水的影响分析

针对该次暴雨过程，本文选取了沧州市城区、泊头市、沧县、青县等具有代表性的浅层地下水井，从暴雨发生初始时的7月29日8时开始，对这些浅层地下水井进行对比分析。

泊头市城区站7月29日8时地下水埋深为6.92m，8月1日8时地下水埋深为6.62m,相当于水位抬升0.30m；沧县望海寺站7月29日8时地下水埋深为1.77m，8月1日8时地下水埋深为1.50m,相当于水位抬升0.27m；青县流河站7月29日8时地下水埋深为2.61m，8月1日8时地下水埋深为2.29m,相当于水位抬升0.32m；市区运河区大圈站7月29日8时地下水埋深为4.49m，8月1日8时地下水埋深为4.23m,相当于水位抬升0.26m。相关县(市、区)代表性浅层地下水站埋深变化见图3。

图3 典型站地下水埋深变化过程线

该次暴雨过程对整个沧州市境内的浅层地下水位影响较大，沧州市各县(市、区)(含主城区)除小部分区域埋深小幅增大外，其余各区域浅层地下水均得到了抬升，说明暴雨产生的径流对于修复地下水生态以及补给浅层地下水资源发挥了重要作用。

6 主城区积水影响分析

该次年最大暴雨期间，沧州市主城区(运河区、新华区)一些路段出现不同程度的内涝积水，且各路段积水深度有较大差别。据沧州水文中心设立的城市水文监测站网信息，水月寺大街水月寺小学路段、解放西路署西街口路段、解放东路清真寺路段以及维明路市医院路段等积水较为严重。沧州市主城区降雨时间较早，于29日8时开始但是雨强不大，随着降雨时间延长，城市管网设计能力有限，低洼路段9时30分开始产生积水。站网信息系统显示路段积水深度最大值分别为：水月寺大街水月寺小学路段11.6cm，解放西路署西街口路段40.0cm，解放东路清真寺路段53.8cm，维明路市医院路段41.2cm。降雨强度在30日3时后显著减小，各路段积水逐渐消退，经过数小时的排水，截至30日7时，各路段大部分已无积水，交通基本恢复通行；至30日下午13时左右，所有积水消退完毕，见图4。

图4 沧州市主城区路段积水过程线

7 优化措施

沧州市2021年最大暴雨过程，明显抬升了沧州大部分区域的地下水位，一定程度地增加了平原洼淀蓄水量，存储了宝贵的雨水资源，为研究相似类型、量级、特点的降雨过程提供了数据依据和重要例证[6]。与此同时，该次暴雨过程带来的较重的城市内涝给沧州市主城区带来了一定的影响，使得群众出行受限。为更好地实现雨洪资源化，提出如下优化措施。

7.1 进行城市内涝治理专项研究

大力开展城市内涝专项治理工作，推进城市水文工作向纵深开展。城市水文工作是以研究城市积水为基础，分析积水深度、消退时间，结合天气预报信息、实际降雨信息、雨中水质和雨后水质分析以及市政管网等信息，提出内涝信息，为相关部门预警提供数据依据[7]。在易积水路段建立自动水深传感装置，实现自动传输数据，建立城市水文数据平台，实时共享城市水文各种信息，并利用短信平台向人民群众推送积水信息[8]；同时，要根据历次降雨积水资料，动态结合排水管网信息，建立适合沧州城市特色的数值模型，做到快速模拟。

7.2 加强非常规水资源利用的力度

雨洪资源是非常规水资源，是水资源的一部分，是常规水资源的有利补充。应制定相应政策，加强非常规水资源利用的力度，在沧州市资源型缺水的背景下，既变害为利又节约了水资源，更节约了跨流域调水的资金，政府可把节约下来的资金应用到其他民生领域，进一步惠及民生[9]。

7.3 提升城市管网排水能力

城市管网排水能力的大小是治理城市内涝的重要因素。随着城市化进程的加快，城区面积不断扩大、城市居民小区不断增加，原有的城市排水管网设计标准已不能满足现在的实际排水能力[10]。应根据2035年城市远景目标规划，科学合理设计城市管网，并尽快逐步提升排水能力，以满足当今时代的需要。