北京市城市河湖管理处土城河道管理所 1吴昊 2马晴 3杨杰
【摘要】对土城河道管理所成立至今的一些基本情况进行了简要介绍，并提出在现状管理中存在的两个问题，防洪设计标准偏低及市政设施不完善。接下来以土城河道管理所祁家豁子站和学清站两个处级水文站2016-2020年汛期降水资料为基础，对五年内的暴雨天数、暴雨雨量、汛期雨量等数据应用统计学方法进行分析。
【关键词】：土城河道管理所 暴雨 暴雨灾害 雨量
暴雨（英文名称 torrential rain;rainstorm;storm ）是指降水强度很大的雨，常在积雨云中形成。中国气象上规定，24小时降水量为50毫米以上的强降雨称为“暴雨”。按其降水强度大小又分为三个等级，即24小时降水量为50-99.9毫米称“暴雨”、100-249.9毫米之间为“大暴雨”、250毫米以上称“特大暴雨”。但由于各地降水和地形特点不同，所以各地暴雨洪涝的标准也有所不同。在业务实践中，又可按照发生和影响范围的大小将暴雨划分为：局地暴雨、区域性暴雨、大范围暴雨、特大范围暴雨。暴雨预警信号的等级分为四个等级，Ⅳ 级（一般）、Ⅲ 级（较重）、 Ⅱ 级（严重）、 Ⅰ 级（特别严重），分别用蓝色、黄色、橙色、红色图标标识。降水是人类重要的自然现象，对人们生活有着重大影响。如今随着城市化的建设发展导致城市热岛效应、雨岛效应、空气污染，造成了降雨次数增加，全球变暖也是造成雨水增加的一个重要原因。[1]而城市化的发展以自然下垫面的改变为特征，即可渗透的土路、池塘、湿地、河流等逐渐被越来越多的不透水路面所替代。大雨来临，雨水无法渗透下渗，只能形成径流，造成大量雨水汇集，[2]同时城市的排水管道设计不足，造成排水能力不足，[3]暴雨时增加的水量以及短历时的排水，产生了较高的洪峰，严重时往往造成经济损失并危害生命安全。因此对暴雨的规律分析及暴雨时管辖范围内洪水调度方案研究就很有指导意义，本文为土城所防汛调度提供数据支持。
1土城河道管理所概况
1.1历史追溯说起土城沟，不能不提元大都。元大都城垣始建于1267年，历十余年而竣工，至今已有740余年的历史。其最北部分，在明初北墙南移时遗存城外，至今仍可以见到高达十余米的城墙遗迹，俗称“土城”。
朝阳区于1978年～1980年曾做初步疏浚。2002年，随着清河一期整治工程，支流小月河也进行了全线治理。2007年，为进一步弥补水资源短缺带来的水体恶化问题，西土城沟、小月河引入了中水水源。有了中水的补充，使河水流动起来，河湖处同时加大管理力度，每天有专门的保洁人员对滨河路、岸坡、水面进行全方位的循环清理，为2008年奥运场馆环境保障工作中做出很大贡献，把最美的形象展现在国人及世界面前。2009年至今，继续通过各种手段（水质改善工程、投放生物制剂、及时进行水草打捞、加大保洁力度、绿化美化、实行分河包段、优化水流调度措施等）加强河道生态治理，真正实现水清、岸绿的优美景观河道。
1.2现状管理中存在问题
1.2.1防洪设计标准偏低
土城沟在八十年代治理时，河道流域范围内商业、住宅等建筑没有现在这么多，城市道路硬化程度不高，十年一遇防洪设计标准可以满足需要。随着城市化脚步的加快，城市道路硬化程度越来越高。城市热岛效应使局部强降雨较多，历时短，雨强大，汇流时间短。河道断面小。河道泄洪存在很大压力。
1.2.2市政设施不完善
土城沟沿线有很多市政雨水口，其中一些水口存在雨污混流现象。虽然通过安装翻板闸、建截流坎等办法解决了部分污水入河问题，但仍存在向河道排污现象；汛期为了满足城市道路排水打开翻板闸，降雨中大量污水随着雨水一同进入河道，也给水环境管理加大难度。另外，市政有截流坎的水口河水倒灌问题，也给日常水流调度带来一定难度。
2.2016-2020年汛期暴雨数据分析
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表1、表2对2016-2020年土城所两个水文站的暴雨天数、日期、汛期降水天数、暴雨雨量及汛期总雨量进行整理，5年内两站暴雨天数总和学清站多4天，只2017年一年暴雨天数就多3天。5年中各年暴雨雨量两站基本持平，除2017年学清站多出近140mm。汛期总雨量之和学清站略多约为100mm，主要由于2020年相差导致，其余年份雨量总和相对接近。整体综合比较，2016-2020年两站雨量基本持平，学清站雨量略比祁家豁子站雨量偏多。接下来对土城所两站数据进行进一步梳理分析。
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图1：祁家豁子站汛期暴雨天数总和 图2：学清站汛期暴雨天数总和
通过图2、图3可以清晰看出土城所两水文站7月、8月暴雨天数总和明显多于6月、9月暴雨天数总和，暴雨降雨主要集中在7、8月份。2017年学清站达暴雨级别而祁家豁子站未达暴雨级别3日降雨分别为6.23为41.3mm、7.14为46.6mm、7.20为18.1mm,最多一日相差近30mm降水。另外单日暴雨雨量相差最多为2016年7月20日46.4mm，两水文站距离相差约6.3公里，综上可见土城所两水文站降水空间分布相差较大。
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如图3-图6所示，2016-2020年两水文站暴雨天数占全年降雨天数比例最多为学清站2017年统计1/6约16.7%，当年学清站暴雨雨量占汛期总雨量54.3%。暴雨天数占比最少为祁家豁子站2018年统计为1/40=2.5%，当年暴雨雨量占汛期总雨量17.6%。从图4-图7清晰看出暴雨雨量占比远远大于暴雨天数占比，得出在两水文站范围附近降水时间分布不均，具有一定集中性。
3 2016年“7.20”典型降雨特征分析
表3：2016年“7.20”暴雨雨情汇总表
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2012年“7.21”为北京61年一遇大暴雨，同时也是土城所88年成立以来最大降雨，具有范围广、雨势强、历时长等特点，短时雨强最高达42.2mm/h，历时约17小时。把2016年“7.20”典型降雨与“7.21”进行比较，有一定对比分析价值，由于学清站2015年才安装自记雨量计，2012年仅设有人工雨量计，因此仅用祁家豁子站两年雨量进行降雨数据比对。通过表4得出管理范围内“7.20”雨强最大为16.4mm/h,持续1小时50分，降雨总历时28小时，降雨总量为163.3mm。表3,、表5数据对比得出本次降雨相比“7.21”降雨过程总历时约长10个小时，两场降雨总量相差不大，“7.20”降雨强度相对平缓。本次降水过程，全市平均降水210.7毫米，城区274毫米，祁家豁子站自20日0时30分至21日4时30分，历时28小时，受降雨空间分布影响，土城所祁家豁子站降雨163.3毫米，低于城区平均值40%。
4结论
通过对土城所2016-2020年两水文站资料梳理，分析得出暴雨降水在时间分布上存在一定规律性，主要集中出现在7、8月份，并且时空分布不均。每年汛期暴雨降雨量占比较大，降水呈现出集中性特点。结合土城所管段现状，河道均为10年一遇标准河道，暴雨降雨期间土城所各站泄洪存在一定压力。
参考文献
[1]杨士弘. 城市生态环境学[M]. 科学出版社, 2003.
[2]田晨, 周伟灿, 苗峻峰. 中国地区下垫面特征对强对流天气影响研究进展[J]. 气象科技, 2012(02):207-212.
[3]臧敏. 论北京城市防洪排涝能力建设[J]. 北京水务, 2012, 000(004):17-19.