临夏市与和政县城市内涝气象预警指标研究

张淑芳　常自祎　韦伯龙

摘要 气象风险预警指标的确定是城市内涝气象风险预报预警业务中的关键技术问题。本文根据临夏市政部门2006—2015年城市内涝资料及相应时段临夏城区自动气象站逐小时降雨资料，综合分析了临夏城市内涝的情况和造成内涝的几大因素，对内涝进行了等级划分，并研究了积水深度与降雨强度的关系。结合单站临界雨量法和P-Ⅲ型频率分析法，为城市内涝气象预报预警提供了依据，并建立了具有科学性、本地化、指标数量适度、适于量化的反映城市内涝的预警指标。

关键词 城市内涝；雨量；预警指标；甘肃临夏；和政县

中图分类号 TU998.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0211-02

Abstract The key technology problem of weather risk forecast warning business is to determine the urban waterlogging weather risk early warning indicators. The situation of the urban waterlogging and several factors causing waterlogging were comprehensively analyzed according to urban waterlogging data during 2006-2015 from the Ministry of Linxia City，and hourly rainfall data from Automatic Meteorological Station of Linxia City. The hierarchical division of waterlogging and the relationship between water depth and rainfall intensity in Linxia City were conducted. Combined with single station critical rainfall method and P-Ⅲ type frequency analysis method，the basis was provided for urban waterlogging forecast warning，a scientific，localized，reasonable，moderate index and quantized early warning indicators reflecting urban waterlogging was set up.

Key words urban waterlogging；rainfall；early warning indicator；Linxia Gansu；Hezheng County

城市內涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象[1]。城市范围内地势比较高的地区不容易形成积水，而地势比较低洼的地区就容易形成内涝，过去城市建设用地面积小，可选择的区域比较大，一般都选择地势比较高的地区建设，而现在城市用地十分紧张，可选择的余地少[2]。印度计划委员会前委员Gilliat Parikh指出，极端天气导致的城市内涝是中国、印度等新兴发展中国家城市化过程中面临的问题[3]。城市内涝的产生与气象条件紧密相关，强降雨是致灾的关键因素[4-6]。面对内涝问题，德国从政府开始积极对雨水的“排”与“用”两方面进行控制和推广[7]。一方面，加强基础设施建设，在地下建设雨水调蓄池，对排水水量进行控制；征收雨水排放费[8]。近年来，中国气象局重点强化强对流天气的短临预报预警工作[9]。在此基础上，本文试图对造成临夏州城市内涝的深层次原因进行剖析，并建立了具有科学性、本地化、指标数量适度、适于量化、反映城市内涝的预警指标。

1 导致内涝的因素

1.1 降水强度

从图1可以看出，临夏市、和政县城年平均降水强度均不是很大，在3.5～4.9 mm/d之间，降水强度大于河西（1.9～3.0 mm/d），但小于陇东（5.0～6.0 mm/d）。

临夏市、和政县城降水强度分布自南向北减小，临夏市降水强度较小，而和政县降水强度最大。4—9月中，4月降水强度最小，一年最大雨强出现在7—8月。在降水强度最大的7月、8月，是临夏市、和政县城大（暴）雨的多发时段，降水强度的大小，直接关系到是否会发生城市内涝。

1.2 大雨、暴雨出现的频率

临夏市、和政县城大雨日数平均为1～3 d，出现频率在1%～3%之间（表1）。临夏市、和政县城暴雨日数出现的频率最大为0.3%。特大暴雨只有和政县（2009年8月3日）出现过，其频率都不超过0.1%。大雨和暴雨除能满足农作物生长需水、缓解和解除旱情及有利于水库蓄水外，可能带来较严重的城市内涝。

1.3 一日分时段最大降水量

据统计，临夏市、和政县10 min降水量在11.1～20.4 mm之间，最大值出现在和政县（1971年7月10日）。1 h降水量在26.0～48.6 mm之间，最大值出现在临夏市（1970年8月18日）（表2）。根据水土保持研究结果，1.0 mm/min的降水强度即对土壤有重大的侵蚀性。因此，在降水强度达到或超过10.0 mm/10 min出现频率高的区域，要提前做好预防城市内涝的准备。

2 城区内涝预警指标阈值

2.1 指标分级及阈值

为了建立具有科学性、本地化、指标数量适度、适于量化的反映城市内涝的预警指标，就需要对上述提出的城市内涝进行分级。按照国家突发性公共事件四级响应机制，本文将各个指标分成4级，分别对应4级响应措施。首先需要确定对每个指标进行4级划分的阈值。针对上述4个等级指标，提出如下指标分级阈值。

2.2 3 h累计降雨、淹没水深、灾度指标等级划分

将3 h累计降雨（P3h）划分成4级，参照国内气象部门目前对暴雨等级划分的方法，对P3h按如下的标准划分；在防汛预警中，淹没水深（Hn）是一个关键指标，与成灾范围和灾情损失密切相关。本文根据汛情的严重性和紧急程度、当前已造成的和预计的影响、引起的损失，根据灾度的概念提出如表3所示的分级标准。

3 城市内涝预警指标的建立

3.1 临界致灾雨量的确定

根据水文部门设置雨量站历史资料及各流域暴雨特性、地形地质特点等，分析计算市（县）历史城市内涝灾害发生时相对应的各时段降雨量及前期影响降雨量，确定在流域下垫面达到饱和时不同路段可能发生内涝灾害的临界雨量参考值。

市（县）级监测到的1、2、3 h或时段降雨量值连续大超预警标准，州气象台发出暴雨临近预报或暴雨红色预警信号。紧急性预警，可以采用电话、传真、喇叭、铜锣等形式，采用传真发送消息的，必須确认收达。紧急性预警要通知到单位主要负责人，一般还要通知到其他基层防汛工作人员（表4）。

3.2 城市内涝预警指标的确定

以城市内涝流量的4个重现期分别表征城市内涝灾害气象风险预警4个等级，即Ⅳ级（有一定风险）、Ⅲ级（风险较高）、Ⅱ级（风险高）、Ⅰ级（风险很高），依次用蓝色、黄色、橙色、红色表示（表5）。

3.3 等级与受灾程度

根据内涝灾害对交通要道、商业、居民社区、地上（地下）车库等易损性承灾体的影响，将城市内涝按积水深度划分为4个等级（表6）：有一定风险、风险较高、风险高、风险（上接第212页）

很高。根据此等级划分标准，对临夏市、和政县7个内涝点进行等级划分，有一定风险等级点为4个，占总内涝点的57%；风险较高等级点为2个，占总内涝点的29%；风险高等级点为1个，占总内涝点的14%；基本无高风险等级内涝发生[10]。

4 结论

临夏市、和政县城市内涝点空间分布不是很均匀；内涝点发生内涝频率最高为41%，最低为18%；7—8月为城市内涝发生高峰期，占年内涝总次数的80%；2：00—5：00、15：00—17：00为城市内涝发生的2个明显的高峰时段。

内涝按积水深度划分为有一定风险、风险较高、风险高、风险很高4个等级，其中风险较高等级为内涝发生的主要等级，占总内涝次数的75%。

短时强降水是造成城市积涝的主要原因，1 h和3 h降水量与积水深度具有很高的相关性，是积水深度的重要影响因素。

5 参考文献

[1] 黄泽钧.关于城市内涝灾害问题与对策的思考[J].水科学与工程技术，2012（1）：7-10.

[2] 李洋.城市内涝原因及对策浅析[J].安徽建筑，2011（1）：127.

[3] 蒋芳，蔡玉高，孙丽萍.中国南方频遭暴雨 挑战催变城市治水理念[EB/OL].（2010-06-21）[2016-07-12].http：//news.qq.com/a/20100621/002043.htm.

[4] 薛春芳，王建鹏，薛荣，等.基于GIS的西安城市强降水内涝预报预警系统[J].陕西气象，2008（3）：6-9.

[5] 庄红波，高瑞泉，饶华炎.城市内涝监测技术的应用研究[J].气象科技，2013，41（2）：378-383.

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[10] AU S W C.Rain-induced Slope Instability in Hong Kong[J].Engineering Geology，1998，5（1）：1-36.