沧州市三次台风降雨对河道过水及地下浅层水位的影响分析和对策研究

(1.河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000；2.沧州市环境保护局，河北 沧州 061001)

2018年7月下旬至8月下旬，沧州市迎来了3次台风(分别是7月23—24日安比台风、8月14—15日摩羯台风、8月19—20日温比亚台风)，受台风的低压影响，3次台风降雨袭扰狮城。本文通过分析研究，对3次降雨的特点及造成的影响进行分析和定量研究，以期对防汛决策提供依据。

1 降雨特性对比分析

1.1 安比台风降雨特性分析

7月23日安比台风降雨统计时段是从7月23日8时至7月24日8时，共计24h。沧州市各县(市)普降大到暴雨，全市平均降雨量45.8mm，主城区降雨69.7mm。本次降雨主要降雨时段在7月23日23时至24日7时，主要降雨时段持续约8h。其中最大1h降雨量出现在青县王镇店站，7月24日5—6时降雨量为41.2mm；最大3h降水量出现在河间市黎民居站，7月24日1—4时降水量为69.8mm；最大6h降水量出现在青县曹寺站，7月24日1—7时降水量103.8mm。本次台风暴雨最大点雨量出现在青县木门店站，降水量114.0mm。暴雨笼罩面积见表1、降雨量分布如图1所示。

表1 7月23—24日安比台风雨暴雨笼罩面积

图1 7月23—24日安比台风雨降雨量分布

1.2 摩羯台风降雨特性分析

8月14日台风摩羯暴雨统计时段是从8月14日8时至8月15日8时，共计24h。沧州市东南部各县(市)降大暴雨，局部特大暴雨，沧州市全市平均降雨量90.4mm，主城区降雨61.9mm。本次降雨主要降雨时段在8月14日12时至15日1时，主要降雨时段持续约13h。其中最大1h降雨量出现在盐山县城区站，8月14日16—17时降雨量为100.2mm；最大3h降水量出现在盐山县城区站，8月14日14—17时降水量为166.0mm；最大6h降水量出现在盐山县城区站，8月14日14—20时降水量281.2mm。本次台风暴雨最大点雨量出现在盐山县城区站，降水量344.6mm。暴雨笼罩面积见表2、降雨量分布如图2所示。

表2 8月14—15日摩羯台风雨暴雨笼罩面积

图2 8月14—15日摩羯台风雨降雨量分布

1.3 温比亚台风降雨特性分析

8月19日台风温比亚暴雨统计时段是从8月19日8时至8月20日8时，共计24h。沧州市东南部各县(市)降大到暴雨，局部大暴雨，全市平均降雨量30.0mm，主城区降雨46.4mm。本次降雨主要降雨时段在8月19日8时至19日17时，主要降雨时段持续约9h。其中最大1h降雨量出现在沧县东关站，8月19日9—10时降雨量为45.2mm；最大3h降水量出现在黄骅市周青庄站，8月19日10—13时降水量为72.4mm；最大6h降水量出现在黄骅市周青庄站，8月14日9—15时降水量104.4mm。本次台风暴雨最大点雨量出现在黄骅市周青庄站，降水量121.2mm。暴雨笼罩面积见表3、降雨量分布如图3所示。

表3 8月19—20日温比亚台风雨暴雨笼罩面积

续表

图3 8月19—20日温比亚台风雨降雨量分布

1.4 3次台风降雨特性对比

3次台风暴雨情况见表4。

2 河道过水情况对比分析

2.1 河道具体过水情况

7月23日安比台风雨前沧州市汛期平均降雨量较常年同期偏少6.1%；本次降雨发生后，沧州市汛期平均降雨量较常年偏多11.4%。8月14日摩羯台风雨前，沧州市汛期平均降雨量较常年同期偏少1.3%；本次降雨发生后，沧州市汛期平均降雨量较常年偏多24.0%。8月19日温比亚台风雨前，沧州市汛期平均降雨量较常年同期偏多20.7%；本次降雨发生后，沧州市汛期平均降雨量较常年偏多27.5%。

表4 3次台风雨降雨情况

从以上数据可以看出，3次台风降雨过程都很明显，摩羯台风雨过程最为明显。3次台风雨过后，分别对运东入海河道进行了巡测，有多条河道过水。河道流量表见表5。

表5 3次台风雨后运东区河道过水情况

续表

从表5可以看出，安比台风暴雨使4条入海河道产生径流，最大流量为46.7m3/s，且持续过水时间较短，仅3d左右。这说明安比台风雨强度不大，大部分降水渗入地下，补充了浅层地下水。

摩羯台风暴雨使得10条入海河道产生径流，与安比台风暴雨相比，流量有了显著的增大。其中宣惠河新立庄监测点流量达136m3/s，大浪淀排水渠曹庄子监测点流量达110m3/s。入海河道产生径流增幅说明了摩羯台风暴雨强度很大，历时较长，这使得汇流时间缩短，水流流入河道时间缩短，流量显著增大。

温比亚台风暴雨发生时间距摩羯台风暴雨时间很短，摩羯台风暴雨使得多县(市)土壤含水率达到饱和，所以温比亚台风暴雨很容易产生径流，加上摩羯台风产生径流没有消退完毕等原因，使得有些入海河道流量增大。实测过程中，由于天气转好，温比亚台风暴雨过后没有有效降雨，流量正在逐渐减小，有些河道流量已经减小为0。

2.2 对河道防洪安全影响分析

表5过水河道中宣惠河、大浪淀排水渠、南排水河、廖家洼排干、六十六排干、黄南排干、沧浪渠、北排水河均有堤防，故分析河道安全即分析暴雨产生的流量是否影响到堤防安全。从流量表可以看出：安比台风暴雨产生的径流量相对较小，故不会对河道防洪安全产生影响。

摩羯台风暴雨产生的径流量以及与温比亚台风暴雨叠加后产生的径流量是近20多年来沧州市运东河道中产流最大的暴雨过程。除宣惠河、大浪淀排水渠、南排水河、廖家洼排干外其余河道流量相对较小，故不会对河道堤防造成影响，因此也影响不到河道防洪安全。根据2017年运东各河道实测大断面资料数据分析，以上河道现状过水能力均大于河道本次实际过水量，因此不会对河道堤防造成影响，故不会对防洪安全造成影响。

3 浅层地下水影响对比分析

3次台风雨使得沧州市大部分县(市)的地下水位得到明显抬升，对于地下水量补充起到了显著作用。

根据沧州水文水资源勘测局浅层地下水动态观测站信息显示，受到7月23日安比台风暴雨的影响，沧州市7月底较6月底全市平均浅层地下水位平均抬升了0.36m，浅层地下水位抬升幅度较为明显。沧州各县(市)地下水位涨幅不一，其中孟村回族自治县平均浅层地下水位增幅最大达到1.13m；其次是黄骅市，增幅为1.00m。受摩羯和温比亚台风暴雨共同影响，沧州市8月底较7月底全市平均浅层地下水位平均抬升了0.67m，浅层地下水位抬升非常明显。沧州各县(市)地下水位涨幅不一，其中孟村回族自治县平均浅层地下水位增幅最大达到2.07m；其次是海兴县，增幅为1.81m。图4为沧州市2018年部分县(市)浅层地下水平均埋深。

图4 2018年部分县(市)浅层地下水平均埋深

由图4可以看出，受到3次台风雨影响，以上县(市)浅层地下水平均埋深都发生了不同程度的减小。通过各县(市)埋深折线段的斜率可以看出，除黄骅市外，其他县(市)7—8月线段斜率比6—7月线段斜率大，这说明受到2次台风雨影响的8月份比受到1次台风雨影响的7月份浅层地下水埋深下降幅度更快。

4 对沧州主城区内涝情况对比分析

7月23日安比台风暴雨穿越沧州市区，造成部分路段积水，据沧州水文水资源勘测局城市水文积水观测信息显示，其中解放路清真寺路段积水深度最高达0.28m，解放路五中路段积水最高达到0.20m，御河路化堪公司路段积水最高0.07m，对群众出行造成一定影响。截止24日上午8∶00各积水路段逐渐退去，9∶00 所有路段恢复正常。

8月14日摩羯台风暴雨在沧州市东部县(市)雨强较大，对沧州市主城区没有造成积水影响。

9月19日温比亚台风暴雨造成沧州市区部分路段积水，其中维明路市医院段积水深度最高达0.40m，解放路清真寺路段积水深度最高达0.30m，对群众出行造成一定影响。截止19日下午13∶00各积水路段积水逐渐消退，截至下午16∶00所有路段恢复正常。

从沧州市主城区受3次台风雨影响市区产生的总量分析，相对于类似量级的雨量暴雨，主城区从积水深

度到消退时间都有了减小，这证明了沧州市雨污分流工程起到了较好的作用。

5 洼淀蓄水对比分析

安比台风暴雨之前，大浪淀水库水位11.22m，相应蓄水量为0.796亿m3；白洋淀(十方院)水位6.73m，相应蓄水量2.761亿m3。本次台风暴雨过后，大浪淀水库水位11.32m，相应蓄水量为0.812亿m3；白洋淀(十方院)水位6.74m，相应蓄水量2.784亿m3。暴雨之后，大浪淀水库水位增长0.10m，降水使得蓄水量净增加0.00916亿m3(大浪淀水库引水入库量为0.00684亿m3，降水量为相应蓄水量与引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增长0.01m，相应蓄水量增加0.023亿m3，入淀河道只有潴龙河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，7月23日暴雨使得白洋淀相应蓄水量净增加0.0163亿m3。

摩羯台风暴雨之前，大浪淀水库水位11.69m，相应蓄水量为0.868亿m3；白洋淀(十方院)水位6.95m，相应蓄水量3.263亿m3。本次台风暴雨过后，大浪淀水库水位11.79m，相应蓄水量为0.889亿m3；白洋淀(十方院)水位7.01m，相应蓄水量3.411亿m3。暴雨之后，大浪淀水库水位增长0.10m，降水使得蓄水量净增加0.014亿m3(大浪淀水库引水入库量为0.007亿m3，降水量为相应蓄水量与引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增长0.06m，相应蓄水量增加0.148亿m3，入淀河道只有白沟引河、潴龙河、清水河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，8月14日暴雨使得白洋淀相应蓄水量净增加0.098亿m3。

温比亚台风暴雨之前，大浪淀水库水位11.84m，相应蓄水量为0.898亿m3；白洋淀(十方院)水位7.07m，相应蓄水量3.583亿m3。本次台风暴雨过后，大浪淀水库水位11.93m，相应蓄水量为0.913亿m3；白洋淀(十方院)水位7.09m，相应蓄水量3.640亿m3。暴雨之后，大浪淀水库水位增长0.09m，降水使得蓄水量净增加0.0076亿m3(大浪淀水库引水入库量为0.0074亿m3，降水量为相应蓄水量与引水量差值)；白洋淀(十方院)水位增长0.02m，相应蓄水量增加0.057亿m3，入淀河道只有白沟引河、潴龙河、府河有流量，扣除河道入淀水量后，8月19日暴雨使得白洋淀相应蓄水量净增加0.0276亿m3。

6 结 论

a.安比台风雨、温比亚台风雨主要降雨历时短，都约为8～9h；摩羯台风雨主要降雨历时长，约为14h，约为前两者的1.5倍。

b.摩羯台风雨强度大，安比和温比亚台风雨强度小。据统计，前者1h雨量超过25mm的有143个站次，1h雨量超过50mm的有24个站次；而后两者1h雨量超过25mm的总共有47个站次，没有1h超过50mm的雨量站。

c.摩羯台风雨全市日雨量比安比、温比亚两者之和大。据统计，摩羯台风雨日雨量为90.4mm，而安比和温比亚台风雨日雨量之和为75.8mm。

d.摩羯台风雨强度大，水流汇流速度加快，汇流时间相应缩短，水流以较短的时间流入河道，使得10条运东区的河道产生地表径流，且流量较安比台风雨显著增大。

e.受到3次台风雨影响，沧州大部分县(市)浅层地下水埋深减小。8月份受到摩羯和温比亚2次台风暴雨影响，比受到1次安比台风暴雨影响的7月份浅层地下水埋深下降幅度更快。

f. 3次台风降雨中，安比和温比亚使沧州市主城区产生了一定的城市内涝，摩羯台风暴雨因为路径原因没有使沧州市主城区产生内涝。但是根据以往同量级雨量分析可知，由于沧州市最近几年修建的雨污分流工程，积水深度和积水消退时间都降低和缩短了。

g.3次台风降雨都使得沧州市洼淀蓄水量增加，摩羯台风暴雨增加的最多，增加蓄水量约为安比和温比亚2次台风暴雨增加蓄水量的2倍。

7 雨水资源利用对策

7.1 加大雨水的贮留量

在沧州市主城区分布有一定面积的低洼地，有些是土质坑、塘之类的洼地，有些是被水泥硬化的停车场或其他场地。降雨过后，这些低洼地仅起到暂时积水的作用。若将低洼地作为一种向地下输水的蓄水池或地下水回灌的一个水源，不仅可减轻洪水负担，而且可以增加地下水源。可以对低洼地进行改造，并配以适当的引水、渗水措施增加雨水的贮留量。譬如对于没有硬化的低洼地(如：土质洼地)，可将其表层土层更换成透水性较强的砂土层，就可以直接使积存的雨水下渗到地下，补充地下水；而对于硬化的低洼地(如：水泥地面)，则可以在其与地下蓄水池之间修建输水管道或水沟，将水引入地下蓄水池。

7.2 增加透水建筑物的面积

为了增加透水建筑物的面积，可以将一些不透水地面换成透水地面，例如：可以在人行道、停车场、住宅小区中铺设透水方砖，对传统的铺装地砖进行革新，解决其透水性。同时，透水方砖下可以设置渗水沟、渗水井，并用沙石料回填。增加透水建筑物的面积，可以增加雨水下渗量，从而增加地下水补充量。因此道路、人行道、停车场经过改造，不但在城区内将增加可观的地下水资源，而且还可以减少暴雨时产生的洪涝灾害。

7.3 居住区修建地下蓄水池

居住区楼房顶部全部是不透水表面，楼前空地除草坪、树木外，大部分是硬化的水泥地面，夏季大雨或暴雨后，很快形成径流，若在楼前的空地下面修建地下蓄水池，就可以蓄存雨水。但在不降雨时可能会有灰尘或废弃物进入，因此应在雨水进入水池前设置过滤设施或其他处理设施，防止水池的水质变臭或有异味。为了避免水池的水向周围渗透而影响房屋安全，地下水池应作好防渗措施。对于有条件修建地下蓄水池的居民区或办公区应尽可能修建这种蓄集雨水的设施，蓄存的雨水可以通过输水管道供居民和办公卫生、环境用水，如冲洗厕所、浇灌花草树木等，既能节省自来水，缓解城市缺水问题，又能节约用水费用。

7.4 在主城区主干道路修建地下贮水设施

城市的主干道路比较宽阔，如沧州市的永济路、新华路、清池大道、迎宾大道、解放路、海河路等路面一般宽10～30m，这些主干道连接城区其他道路，形成城区道路网络。若在这些主干道下面修建一定数量的蓄水池，可以蓄存被沥青硬化的道路上产生的雨水径流。同时，既可以减少占地，又可以减少人为污染，蓄存的水量不仅可以用作喷洒路面、工业冷却、绿地浇灌、清洗车辆等环境用水，而且可以将其输送到人工湖美化环境。