2.3　山丘区暴雨洪水特性

2.3.1　暴雨分级

暴雨是指降雨急骤且量大的降雨。一般来说，虽然有的暴雨强度大（如每分钟十几毫米），但总量不大，这类暴雨有时并不能造成明显的灾害。有的暴雨虽然强度小一些，但是持续时间长，也可能造成较大灾害。分析致灾暴雨时，不仅要考虑降雨强度，还要考虑持续时间。表2.1列出了中国气象主管部门规定的降雨强度等级划分情况。

2.3.2　山丘区暴雨特性

2.3.2.1　季节性明显

中国地域广阔，南北纬度跨距大，东西地形地貌起伏变化大，东南临海，西部深入内陆，呈现出季风气候明显、大陆性气候强烈、高原高山气候显著的典型特征。中国主要属于季风气候区，夏季风的进退、强度及控制时间的长短决定了主要雨带南北移动，中国大部分地区降雨集中于4—9月，向北、向西降雨量总体上呈减少趋势。夏季风控制中国东部广大地区时间长，导致这一地区降雨多，山洪灾害频繁。西北地区由于深入欧亚大陆腹地，受青藏高原阻挡，来自海洋的水汽难以到达这一地区，降雨少成为干燥的大陆性气候区。

2.3.2.2　局部强度大、雨时长

当山地走向与背景风向交角较大时，暖湿气流沿坡爬升，使对流旺盛，雨量加大，形成迎风坡降雨中心。同时地形阻挡使降雨系统移动速度减慢，局部雨时延长，可形成集中在局部的长时间强降雨过程。

2.3.2.3　区域差异明显

局部地形坡度的陡峭程度决定了暖湿气流强迫上升的速度，地形坡度越大，暖湿气流最大上升速度对应的海拔高度越高；地形坡度平缓，上升速度相应减小，最大爬升速度对应的高度也低，这也导致了不同地形条件下降雨局部差异较大，且有些小尺度地形引起的暴雨增量反而大于一些大尺度地形。

2.3.2.4　形成条件及影响因素复杂

山丘区广泛分布的河谷、峡谷地形对暴雨形成和分布的影响非常复杂，它与背景风向、风速、谷地走向、特征尺度及周围地形分布都有关系。同样是河谷地形，有些成为暴雨的高频中心，有些却是干热河谷；同一河谷有时可使降雨系统区域消散，有时又促使暴雨发生和发展。这种看似矛盾的现象，实际上是各种不同条件配置下得到的结果。如当背景暖湿气流较强并与河谷走向一致时，可形成强降雨中心；反之当背景气流与河谷走向垂直时，河谷中心往往形成干热河谷，是典型的少雨中心。另外，在暖季和夜间河谷内的水面温度往往低于谷外山地下垫面的温度，对流性降雨系统移入河谷内时，必然趋于减弱或消散。可见，山丘区地形变化对降雨的影响是十分复杂的。例如：贵州省望谟县望谟河流域及其相邻区域海拔高差大，山高谷深，平坡和险坡较少，大部分属于陡急坡，坡向以阴坡和阳坡为主，局部地形对降雨的影响显著。2006年6月11日22时—12日1时左右，区域内突降特大暴雨，暴雨引发特大洪灾。该场暴雨有以下显著特点：①局部雨量大，主要降雨历时短；②降雨强度大，望谟气象站观测到最大1h、6h和12h点雨量分别为72.1mm、195.3mm和196.7mm；③降雨量时空分布极不均匀，最大雨量从望谟县城（196.7mm）向西北方向增大，新屯站超过200mm，最小点雨量渡邑站仅41.8mm（表2.2）；④暴雨中心笼罩范围小，大于200mm以上的笼罩面积不足区间流域面积的三分之一。这场暴雨就是典型的受山丘区地形影响的局部暴雨，引发了山洪灾害。

2.3.3　山丘区暴雨洪水分类

暴雨洪水是由较大强度的降雨形成的洪水，引起江河水量迅速增加并伴随水位急剧上升的现象，简称雨洪，是最常见、威胁最大的洪水。当一个山谷在短时间内发生暴雨时，流量会有几倍到几十倍的增加。咆哮而下的上游洪水，具有巨大的破坏力，造成的灾害不能小视。在中低纬度地带，洪水的发生多由暴雨引起。暴雨洪水按暴雨的成因分不同类型。

雷暴雨洪水：也称骤发暴雨洪水。局部地区因强对流作用，挟带水汽的气流急速上升而产生雷暴雨。这种雷暴雨的特点通常是历时短、雨强大、雨区小，常在小流域造成来势猛、涨落快、峰高量小的洪水。雷暴雨洪水往往能在小流域造成严重灾害。

台风暴雨洪水：夏秋季在亚洲大陆东南侧沿海地带因台风产生暴雨而造成的洪水。由于台风能挟带大量水汽，台风暴雨洪水常峰高量大，能在稍大流域上造成洪水威胁；或者由于台风中心受天气形势影响而在一定地区上空打转，暴雨形成多峰形洪水。中国台风暴雨洪水常见于广东、福建、台湾、浙江、江西、江苏、山东和辽宁等地，有的年份也可深入到湖北、湖南和陕西南部等地。1975年8月淮河上游发生的台风暴雨洪水，在约762km2的流域产生洪峰流量达13000m3/s。与台风暴雨洪水相似的还有大陆低涡在移动过程中不断增强形成暴雨而引起的洪水。中国大陆低涡有产生在四川盆地西部的西南低涡和产生在青海湖附近的西北低涡。1963年8月海河流域发生的特大洪水就是受西南低涡的影响造成暴雨而引起的，在约1318km2的流域上，产生洪峰流量达8360m3/s。

锋面暴雨洪水：因冷暖气团交绥而产生的暴雨引起的洪水。锋面雨一般历时较长，雨强较小而降雨总量大。它形成的洪水在中小流域也往往表现为峰低量大，但在大流域则可能出现较大的洪峰与洪量。由于它持续时间久，覆盖范围大，往往形成组合型天气系统的暴雨洪水，造成较严重的洪水灾害。锋面暴雨洪水的特点，因锋面雨的性质不同而异。一般冷锋雨造成的洪水峰值较高，静止锋降雨往往在较大范围内造成连续持久的降雨天气而导致大流域上的大洪水。

2.3.4　山丘区洪水特性

暴雨洪水的特点主要由暴雨决定，也受流域下垫面条件的约束。影响暴雨洪水特点的除暴雨的成因类型外，还有暴雨中心落点、暴雨中心移动与否、移动路径、暴雨的面分布和时程分配特点。因此，即使是同一成因类型的暴雨，在同一流域上可造成大小和峰形大不相同的洪水。在同一流域上，暴雨洪水常常是年际变化大、常年出现的洪水与偶尔出现的特大暴雨洪水在量级上相差悬殊，洪水过程特性也不完全一致。

山丘区洪水具有流速大、水势陡涨陡落、历时短、冲刷强、含沙量高、破坏力强等特点。其发生在较小流域，在强烈的暴雨作用下，水流快速汇集，形成山洪，很快达到最高水位，洪水上涨历时一般短于下落历时（图2.5），洪峰流量同最高水位出现的时间基本一致，或略早于最高水位出现的时间，涨水时的流速大于落水时的流速，在水位-流量关系线上呈现单一线或绳套曲线（图2.6）。