曲 哲，袁 園，白俊杰，楊曉宇，王華昕

（1.伊春市氣象局，黑龍江 伊春 153000；2.湯旺縣氣象局，黑龍江 湯旺 153037；3.黑河市氣象局，黑龍江 黑河 164300）

1 引言

我國幅員遼闊，流域面積100-1000 km2的中小河流有5萬多條，覆蓋了85%的城鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村地區(qū)。全球氣候變化背景下，洪澇是影響我國最為明顯的氣象災(zāi)害之一，20世紀90年代以來我國暴雨洪澇災(zāi)害頻次和強度明顯增加[1-2]，特別是我國中小河流防洪標準普遍偏低，大部分中小河流站網(wǎng)稀疏，缺少必要的應(yīng)急監(jiān)測手段，預(yù)報方案不健全，加上中小河流源短流急，洪水具有強度大、歷時短、難預(yù)報、難預(yù)防的特點，中小河流水災(zāi)頻發(fā)，洪災(zāi)損失嚴重，是造成人員傷亡的主要災(zāi)種[3]。據(jù)統(tǒng)計，一般年份中小河流的水災(zāi)損失占全國水災(zāi)總損失的70%-80%，近10 a水災(zāi)造成的人員死亡中有2/3以上發(fā)生在中小河流?？梢娭行『恿魃胶轭A(yù)報預(yù)警是一項迫在眉睫、刻不容緩的工作。根據(jù)致災(zāi)臨界雨量閾值確定流域預(yù)報預(yù)警氣象服務(wù)標準[4-5]，可為防御中小河流域暴雨洪澇贏得寶貴時間。

小興安嶺山脈，系西北至東南走向，南北長約450 km，東西約210 km，面積約77725 km2，60%的區(qū)域在伊春市境內(nèi)。小興安嶺屬于低山丘陵山地，區(qū)域內(nèi)溝谷密布、水系發(fā)達，大小河流702條，總蓄水量102億m3。森林茂密，屬針闊葉混交林，森林覆被率82.2%。伊春市大部分城鎮(zhèn)村屯沿河分布。伊春市境內(nèi)有四大河流，分別是黑龍江、呼蘭河、湯旺河和巴蘭河，其中湯旺河貫穿于伊春市全境內(nèi)，據(jù)不完全統(tǒng)計，境內(nèi)流域面積在50 km2以上的河流203條左右，面積在200-3000 km2的河流57條左右。伊春每年的6-8月，降水比較集中，南部的朗鄉(xiāng)和中部的五營是兩個強降水中心。夏季降水強度大、前期有較長時段的降水時，容易造成地表植被水份過飽和，由于丘陵山地的陡坡效應(yīng)，地表很快會形成徑流，快速匯聚到低洼的溝底河中，形成中小河流山洪。洪水會對河流沿岸居民的生命財產(chǎn)、道路、橋梁、涵洞、河中漂流等，造成了很大的危害[6-7]。

近幾年來，通過山洪項目的建設(shè)，沿河流有針對性的進行了密集布點，增加了自動觀測雨量站數(shù)量，為小尺度時空分析中小河流山洪與降水落區(qū)、降水強度的關(guān)聯(lián)提供了數(shù)據(jù)支持。目前，黑龍江省已實現(xiàn)了5 km×5 km格點的降水量精細化預(yù)報，并將逐漸提升格點的空間分辨率到1 km×1 km，使針對某條中小河流山洪的提前預(yù)警成為了可能。本文基于伊春市近10 a（2011-2020年）中小河流山洪災(zāi)害資料和對應(yīng)的暴雨和短時強降水資料，通過雨量統(tǒng)計和天氣形勢分析，分析高空地面配置條件產(chǎn)生降水而引發(fā)中小河流山洪的可能性，確定山洪預(yù)警面雨量閾值指標，建立山洪預(yù)警流程，以期為山洪災(zāi)害的防治提供科學(xué)的氣象服務(wù)。

2 資料和方法

2.1 研究資料

本研究中使用的資料為2011-2020年6-8月洪澇災(zāi)情數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和氣象觀測數(shù)據(jù)。其中，伊春地區(qū)因暴雨和短時強降水引發(fā)的洪澇災(zāi)害以及產(chǎn)生的相應(yīng)損失資料，來自伊春市應(yīng)急局減災(zāi)科及伊春市防汛抗旱指揮部；伊春市境內(nèi)各中小河流流域信息及水文水位數(shù)據(jù)，來自水文水資源中心；氣象觀測數(shù)據(jù)來自伊春市5個國家站、16個區(qū)域自動站、部分水文站，及Micaps的常規(guī)高空、地面觀測數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

通過個例分析和數(shù)理統(tǒng)計分析方法，分析中小河流山洪災(zāi)害發(fā)生的氣候背景、氣候特征，山洪、洪水災(zāi)害發(fā)生區(qū)域和相對應(yīng)的降水時段，降水強度，降水落區(qū)，分別分析降水過程的高空、地面、降水閾值配置情況，主要是高空環(huán)流、高空槽位置和強度、地面低壓位置強度。

3 研究結(jié)果

3.1 伊春中小河流強降水引發(fā)山洪的天氣形勢分型

對伊春市近10 a發(fā)生的18次洪澇災(zāi)害進行統(tǒng)計分析，將伊春中小河流強降水引發(fā)山洪的天氣形勢歸為以下三種：副高北抬阻擋低渦東移型、高空槽配合地面低壓型、低渦配合地面低壓型。

（1）副高北抬阻擋低渦東移型（圖1）。副高北抬，與黑龍江東部的高壓脊疊加形成高壓壩，阻擋高空槽或渦向東移動，使其穩(wěn)定少動，持續(xù)影響伊春地區(qū)。沿副高邊緣南來的暖濕空氣與槽后冷空氣交匯，為降水提供充足的水汽、熱力和動力條件；同時地面存在低壓系統(tǒng)，使動力抬升增強。高低空系統(tǒng)的耦合，非常有利于產(chǎn)生強降水，發(fā)生洪澇災(zāi)害。

圖1 副高北抬阻擋低渦東移型形勢場

（2）高空槽配合地面低壓型（圖2）。高空存在低壓槽，伊春地區(qū)位于低壓槽前，槽后有冷空氣南下，和北上的暖空氣交匯，形成不穩(wěn)定層結(jié)，有利于強對流的產(chǎn)生，從而有利于產(chǎn)生短時強降水。同時槽移動緩慢，對伊春地區(qū)產(chǎn)生影響時間較長，導(dǎo)致降水時間長，累計雨量大。配合穩(wěn)定的地面低壓系統(tǒng)，給伊春帶來大量降水，造成洪澇災(zāi)害。

圖2 高空槽配合地面低壓型形勢場

（3）低渦配合地面低壓型（圖3）。當?shù)蜏u穩(wěn)定少動，伊春位于低渦前部，低渦持續(xù)較長，導(dǎo)致伊春地區(qū)降水時間長，累計雨量大；當?shù)蜏u移動較快時，隨著低渦過境，切變線經(jīng)過伊春，給伊春帶來較強降水，配合穩(wěn)定的地面低壓，會給伊春地區(qū)造成大量降水。當?shù)蜏u東移減弱成槽時，伊春位于高空槽前，受低渦過境和槽的兩次影響，使得伊春地區(qū)降水時間較長，造成大量降水，發(fā)生洪澇災(zāi)害。

圖3 低渦配合地面低壓型形勢場

3.2 伊春易發(fā)山洪的降水面雨量預(yù)警閾值指標

統(tǒng)計伊春市近10 a發(fā)生的18次洪澇災(zāi)害發(fā)現(xiàn)，造成伊春地區(qū)中小河流山洪災(zāi)害的2種情況：一種是由短時強降水引發(fā)的山洪，其特點是小時雨強大，并持續(xù)幾個小時；一種是由天氣系統(tǒng)帶來的較大雨量引起的山洪，其特點是天氣形勢非常有利于降水，累計雨量大。由此得到伊春同一區(qū)域易發(fā)山洪的降水面雨量預(yù)警閾值指標（表1）。

表1 伊春同一區(qū)域易發(fā)山洪的降水面雨量預(yù)警閾值指標

4 山洪預(yù)警流程

根據(jù)上述研究成果，建立伊春中小河流強降水引發(fā)的山洪預(yù)警技術(shù)流程（圖4）?；舅悸窞?，首先在山洪高發(fā)季節(jié)（6-8月），根據(jù)數(shù)值預(yù)報形式場結(jié)果，如果符合上述三種天氣形勢，則考慮系統(tǒng)影響伊春的持續(xù)時間。之后關(guān)注有利于強降水發(fā)生的動力、水汽和熱力條件，對數(shù)值模式的降水預(yù)報進行合理訂正，判斷累計降雨量是否滿足表1中雨量閾值；到短時臨近時段，利用衛(wèi)星、雷達資料，判斷小時雨強是否會達到表1中雨強閾值，如果預(yù)報累計降水量或小時雨強達到預(yù)警閾值，則立即發(fā)布預(yù)警信號，并在文字中描述可能受到山洪影響的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

圖4 伊春中小河流強降水引發(fā)的山洪預(yù)警流程圖

5 結(jié)論與討論

基于伊春市近10 a（2011-2020年）中小河流山洪災(zāi)害和對應(yīng)的暴雨和短時強降水資料，將伊春中小河流強降水引發(fā)山洪的天氣形勢歸為以下三種：副高北抬阻擋低渦東移型、高空槽配合地面低壓型和低渦配合地面低壓型。通過雨量統(tǒng)計，得出6-8月伊春易發(fā)山洪的降水面雨量閾值，并建立了伊春市山洪預(yù)警流程。

伊春市地處山區(qū)，極易發(fā)生由局地暴雨引發(fā)的山洪災(zāi)害。其主要特點是雨量強度大、突發(fā)性強、來勢猛、成災(zāi)快、破壞性大，預(yù)測、預(yù)報和預(yù)防難度大，極易造成人員傷亡。目前，伊春市應(yīng)急局剛剛成立，防汛抗旱指揮部與水務(wù)局人員調(diào)整，整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)磨合剛剛開始，全市應(yīng)急方面防御山洪爆發(fā)和大洪水的經(jīng)驗不足，且缺少專業(yè)人員，運行管理工作還有待加強。同時，伊春市山洪易發(fā)區(qū)多，還需增加監(jiān)測預(yù)警站點數(shù)量，提高覆蓋率。雨量預(yù)警臨界值設(shè)置還需要按不同地點、前期不同降雨程度、不同土壤含水率等進行實時調(diào)整，技術(shù)支撐力量明顯不足。本文中沒有考慮地形和前期降水影響，并且由于環(huán)境等多方面原因受限，沒有研究5月和9月的面雨量預(yù)報預(yù)警指標。未來將對地形因素和前期降水因素綜合考慮下的面雨量預(yù)報預(yù)警指標進行研究，增加樣本跨度與數(shù)量，找出5月和9月面雨量預(yù)報預(yù)警指標。與水利等部門深一步溝通，針對面雨量閾值分級統(tǒng)計總結(jié)不同程度山洪預(yù)警指標，并進一步建立完善相應(yīng)程度的山洪預(yù)警。