汾河流域2021年秋汛暴雨特性分析

2023-03-11程俊

海河水利 2023年2期

程俊

（山西省阳泉市水文水资源勘测站，山西阳泉 045000）

1 研究背景

2021年10月，汾河流域发生了历史罕见的秋汛降雨过程，流域内多个水文站出现有资料以来的同期最大流量，其主要原因是极端的秋雨天气。近年来，有众多学者对全国各区域的暴雨特征进行了大量研究[1-6]，研究结果对当地的防汛减灾起到了一定指导作用。由于汾河秋汛暴雨历史罕见，分析研究其过程和特性对今后防御同类极端天气有重要意义。

2 降雨成因

造成本次降雨的主要原因有以下几点。

2.1 大气环流形势稳定

异常偏强的西太平洋副热带高压先西伸北抬后稳定维持在黄淮地区，与西风带低值系统在山西省形成稳定的东高西低的环流形势，造成山西出现长时间降雨天气。

2.2 水汽条件充沛

副热带高压西侧的偏南气流和低层西南急流将南海和孟加拉湾的水汽向北经过西南地区源源不断地输送到山西省中南部地区，为持续降雨提供了充沛的水汽来源。

2.3 低层抬升条件长时间维持

在稳定的天气形势下，低层切变线辐合系统长时间维持和降雨回波反复经过山西省中部，叠加山西吕梁山、太行山复杂地形对偏东气流降雨增幅作用，导致山西中部及临汾北部地区极端强降雨的出现。

3 降雨发生时间

本次降雨由陕西省进入山西省，可分为2个过程。第一个过程为暴雨天气由西南向东北运移；第二个过程随着暴雨天气自西面而来，在整个流域盘踞近3 d，接着向东北逐渐消退。降雨的开始与结束时间各地不尽相同，最早开始时间为10月2日23时，最晚结束时间为10月6日23时。暴雨大多集中在10月3—5日，降雨历时平均为83 h。雨量代表站降雨时间情况，详见表1。

表1 汾河流域雨量代表站降雨时间情况

4 降雨过程

经分析，汾河流域本次降雨过程主要分为2个：第一个过程在10月3日凌晨从乡宁、襄汾一带开始，5时逐步扩展至汾河二坝以下流域，7时雨区移至义棠以上流域，之后扩展至全流域，19时逐步向东北方向消退；第二个过程在10月3日20时从汾河二坝至义棠区间再次开始，4日8时逐步扩展至全流域，之后雨区笼罩整个流域2 d有余，6日15时开始自西向东逐步消退，同日23时降雨结束。汾河流域日降雨情况，如图1所示。

图1 汾河流域日降雨量情况

经分析，10月2日汾河流域中下游降小到中雨，交城、文水、汾阳、汾西、古县、洪洞、浮山等地部分支流降大雨，流域平均降雨量9.6 mm，其中洪安涧河凌云雨量站日降雨量达49.0 mm；3日雨势加强，降雨范围逐步扩大，并向北延伸至整个流域，岚县、交城、孝义、交口一带日降雨量超过50 mm，流域平均降雨量29.4 mm，其中中西河后戴家庄雨量站日降雨量达98.0 mm；4日上中游流域雨势更盛，整个流域456处雨量站中有303处日降雨量超过50 mm，流域平均降雨量54.7 mm，其中龙门河平舒雨量站日降雨量达98.6 mm；5日降雨情况与4日接近，暴雨区依旧位于兰村至赵城区间，270处雨量站日降雨量超过50 mm，流域平均降雨量53.6 mm，其中木瓜河华泉雨量站日降雨量达99.0 mm；6日大部分站雨势减弱，流域平均降雨量13.0 mm，其中昌源河南沟雨量站日降雨量22.6 mm。

5 降雨分布

5.1 暴雨笼罩范围

本次降雨量等值线如图2所示，次雨量笼罩面积统计情况详见表2。200 mm以上的笼罩范围涉及晋中市的灵石县、寿阳县、榆次区、昔阳县、和顺县、平遥县、武乡县、祁县、介休市、灵石县，吕梁市的文水县、交城县、汾阳市、孝义市、交口县，太原市的尖草坪区、晋源区、清徐县、万柏林区、迎泽区、小店区、杏花岭区、古交市，临汾市的汾西县和古县，共计25个县（市、区），面积约5181.6 km2。

表2 次雨量笼罩面积统计

图2 次雨量等值线

5.2 暴雨中心

本次降雨的暴雨中心有5个。

第一个位于交城、文水一带的文峪河流域，250 mm以上面积200 km2，平均雨深274 mm；225 mm以上面积562 km2，平均雨深248 mm；200 mm以上面积1426 km2，平均雨深223 mm。

第二个位于平遥、汾阳、孝义、交口一带，横跨磁窑河、文峪河、孝河、三交河、交口河和段纯河等流域，250 mm以上面积18 km2，平均雨深262 mm；225 mm以上面积382 km2，平均雨深246 mm；200 mm以上面积1371 km2，平均雨深219 mm。

第三个位于汾西、交口交界一带的回龙河、团柏河上游，225 mm以上面积372 km2，平均雨深244 mm；200 mm以上面积1411 km2，平均雨深227 mm。

第四个位于寿阳、和顺、榆次交界一带的潇河流域，225 mm以上面积139 km2，平均雨深236 mm；200 mm以上面积1069 km2，平均雨深212.5 mm。

第五个位于太原西部，200 mm以上面积1472 km2，平均雨深213 mm。

6 暴雨强度

不同的暴雨中心所反映的暴雨强度特点不同，各代表站降雨过程如图3所示，分述如下。

图3 代表站降雨过程

（1）交城、文水一带文峪河流域，此次降雨明显有2个过程。第一个降雨过程雨强较大，降雨持续时间短；第二个降雨过程雨强较常见，降雨持续时间长，累计雨量大。其中，交城县中西河后戴家庄雨量站1 h最大雨强42.8 mm，6 h最大雨量78.6 mm，24 h最大雨量105.2 mm，72 h最大雨量271.6 mm，次降雨量286.8 mm。

（2）平遥、汾阳、孝义、交口一带，横跨磁窑河、文峪河、孝河、三交河、交口河和段纯河等流域，此次降雨有2个过程且降雨强度相当，都比较常见。第一个过程降雨持续时间短；第二个过程降雨持续时间长，累计雨量大。其中，孝义市兑镇河兑镇雨量站1 h最大雨强10.4 mm，6 h最大雨量30.0 mm，24 h最大雨量109.4 mm，72 h最大雨量237.8 mm，次降雨量265.2 mm。

（3）汾西、交口交界一带的回龙河、团柏河一带，此次降雨有2个过程且降雨强度都比较常见。第一个过程雨强略大，降雨持续时间短；第二个过程降雨持续时间长，累计雨量大。其中，交口县康院川河康城雨量站1 h最大雨强16.6 mm，6 h最大雨量36.8 mm，24 h最大雨量105.0 mm，72 h最大雨量226.8 mm，次降雨量247.4 mm。

（4）寿阳、和顺、榆次交界一带的潇河流域，此次降雨明显有2个过程且降雨强度相当，都比较常见。第一个过程降雨持续时间短；第二个过程降雨持续时间长，累计雨量大。其中，寿阳县石臼河白云雨量站1 h最大雨强9.0 mm，6 h最大雨量37.4 mm，24 h最大雨量103.0 mm，72 h最大雨量237.8 mm，次降雨量215.4 mm。

（5）太原西部，此次降雨明显有2个过程且降雨强度都比较常见。第一个过程雨强略小，降雨持续时间短；第二个过程降雨持续时间长，累计雨量大。其中，晋源区风峪沟店头雨量站1 h最大雨强9.8 mm，6 h最大雨量47.4 mm，24 h最大雨量102.4 mm，72 h最大雨量204.2 mm，次降雨量221.2 mm。