2004年7月10日北京城区局地暴雨分析（一）

　　关键词：局部暴雨　成因　重现期　瞬时单位线

　　论文摘要：2004年7月10日，北京城区局部暴雨造成很大灾害，本文收集了北京城近郊区18个雨量站资料，并结合本站观测资料对该次暴雨的成因、时空分配进行分析，并对该次暴雨总量与强度的重现期进行了定量研究。利用城区降雨径流关系线及瞬时单位线模型对该次暴雨的产汇流进行系统研究，为城市暴雨的研究和洪水防治与管理提供了有意义的。

　　引言

    北京位于华北平原北部，西南部为太行山余脉，东北部为燕山山脉，属于温带大陆性气候。绝大部分地区属于半湿润区。人口密度大，城市道路密集，是我国、、文化的中心，也是全国最主要的输纽城市。上发生在北京城区的暴雨次数并不多，因此，历年来对北京城区内暴雨危害的影响研究也不多见。突如其来的暴雨给北京城市道路交通设施以及防洪蓄水带来了新的课题。2004年7月10日16时，北京市普降中雨到大雨，局部地区出现暴雨或大暴雨，积水点段集中，雨量较大。本次降雨主要集中在城区，是1980年以来城区最大的一次降雨，降雨造成城区大面积积水，公路交通多处拥堵，局部瘫痪。城区严重积水的路段41处，8座立交桥下严重积水，积水最深地带是莲花桥，水深达2米。见图1。持续时间长达三十余小时。其次，复兴桥、阜成门桥、西直门桥下的积水深度均超过50厘米，车辆无法通行。为消除决堤危险，城区内各处拦河闸不得不开闸排水，使本来缺水的北京造成了不必要的损失。本文利用收集到的气象资以及市防汛雨量点的雨量资料，对几个具有代表性的降雨点进行过程模拟，详细分析暴雨全过程，探讨暴雨产生的原因，定量研究暴雨对城市道路交通设施以及防洪设施的危害程度，对城市暴雨的研究和洪水的管理提供了有意义的参考。

图1    莲花桥下的积水

　　一、     降雨过程描述

　　1、降水概况

　　2004年7月10日下午，本市城近郊区陆续出现雷阵雨。16时后，雨量突增，降雨过程持续到7月11日13时，全市平均降雨量为23毫米（包括北京山区台站共20个气象观测站及18个防汛雨量点的平均值）。本次降雨是入汛以来第一次暴雨，市自动雨量观测站中最大的降雨点在天安门，降雨量为106毫米。一些防汛专用雨量站降雨量超过140毫米。10日16时至18时，城区两小时降雨量达70毫米以上，天安门站两小时降雨量超过100毫米。
　　１．１　日降雨量及其分布  

　　本次分析收集了城近郊区18个雨量站2004年7月10日08时～7月11日08时的降雨日降雨量。雨量统计见表1。并据此绘制了此次降雨量等值线图，见图2。从等值线图中可以看出，这次局地暴雨主要发生在北京市区西部，暴雨中心位于海淀区公主坟、玉渊潭。该次降雨城近郊区日平均降雨量为81毫米，暴雨中心平均降雨量为140毫米，最大降雨点为162毫米。     

表1 .  城近郊区7.10场次雨量表

图2   2004年7月10日降水等值线图

    以石景山气象站观测资料为例，本次降雨开始时间为7月10日13时38分，以雷阵雨的形式开始。阵性降雨持续到11日凌晨2点左右，后转为稳定降水。石景山站降雨结束时间为11日14时50分。过程量达 96毫米。本文分别对石景山气象站、松林闸站（市防汛雨量点）、天安门站（自动雨量站）三站降雨过程进行模拟分析，并对三站降雨密集段进行了详细的剖析。三站的降雨过程线见图3、图4、图5。

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　　从三站的降雨过程对比来看，三站降雨有一共同特点，即雨型一致。开始时为稀疏的小阵雨，在某一时刻突然增大。三站雨强最大时段均为一小时左右，之后又逐渐减弱。但从三站降雨模拟线看出，它们峰值出现时间不同。天安门站降雨强度增大的时刻为16时15分，在16时50分时达到峰值。松林闸站降雨增大时间为16时25分，17时30分开始减弱，但其后部还有一次高值，可能是由于水体上空空气的湿度大，不断有低层湿空气被抬升造成。石景山站强降雨开始时间为17时20分，在17时40分达最大值，18时10分开始逐渐减弱。从上面的分析得出，本次降水云系的移动是呈涡旋状反时针方向，即：以市区为中心，暴雨中心由东北向西南议程旋转，而整个云团的位置却少变。

　　１．３　本次暴雨的几个特点

　　a.雨量大

　　这次降雨过程出现在7月上旬，在这之前，北京地区一直未出现较明显的降雨过程。7月10日的大雨，北京城区内多个站点降雨量资料显示，仅一日之的降水量就超过了当地7月上旬的历年平均降雨量值，这样大的降雨出现在7月上旬在上是不多见的。表1中收集的是7月10日08时～11日08时的雨量。在这次过程雨量的统计中，最大过程量为180毫米，已经达到了北京市大暴雨的量级标准。过程雨量超过150毫米的有三个站点，超过100毫米的站达11个，按照北京市雨量等级表均已达到24小时时段的暴雨强度标准，12小时时段的大暴雨强度标准。

　　b.强度大

　　分析天安门站7月10日雨量资料，5分钟降雨量达到19毫米，6分钟达到20.2毫米，已达到北京地面测报任意三小时暴雨的发报标准。10分钟雨量为30毫米，这是20年以来该时段降雨最强的一次。15分钟时达40毫米，是30年以来该时段的最大值。通过上述分析，结合北京气候年鉴，北京降雨量表我们看出，这样的暴雨发生在7月上旬是历史上少见的，降雨强度之大，降雨量之大也是多年罕见的。这次降雨在城区各站所表面出的雨型基本相同，多个站点的时段降雨量之强也是多年未遇。

　　ｃ.空发性强

　　降雨的突发性是指降雨来临时没有预见，在时间上则表现为雨强的不均匀性。在某一时刻突然增强，而在某一时刻又突然减弱。从上面的分析我们得知，这次降雨最明显的特点就是其突发性，来势十分凶猛。这样的降雨往往能造成较为严重的气象灾害。

　　d.持续时间长

　　据我们所收集到的雨量资料来看，几乎所有站点的降雨时间都持续到了11日13时左右，持续时间均达到24小时，而雷阵雨持续时间超过12小时，这样的降雨在北京并不多见。

　　e.不均匀分布

　　此次暴雨无论是在时间还是在空间的分布上都表现为不均匀性。反映出降水量受下垫面小气候的影响明显。暴雨分别出现在北京各个区县内，但暴雨中心在北京城区，并以城区为中心向四周衍射。在石景山地区，以靠近石景山电厂和首钢总厂的广宁路一带雨量最大，过程降水量达128毫米。