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user: 4. 结果与分析 4.1. 武清区暴雨洪涝极端降水特征 对武清站1960~2016年的汛期(6~9月)观测数据进行分类整理，分为降水日数据和降水小时数据，采用百分位方法，统计分析出武清区极端降水特征，得到日降水量和小时降水强度的极端降水阈值。 运用IPCC对极端降水事件的定义，以年为时限，对武清站日降水量和小时降水量通过升序排列，采用不同的百分位点(99%， 95%， 90%， 80%， 60%)的累积分布函数值为武清区极端天气事件的阈值。本文将洪涝分为5级，分别将不同百分位对应的降水量作为洪涝指标的临界值，介于60%~80%为渍涝，80%~90%为轻涝，90%~95%为一般洪涝，95%~99%为较重洪涝，大于99%为严重洪涝。具体阈值见表1和表2。可以看出，对于武清城区严重洪涝的气候临界阈值在60~101 mm之间，小时降水量的严重洪涝气候临界阈值在25~32 mm之间。 Table 1 Extreme threshold of daily precipitation in Wuqing district (mm 日降水量 序列长度 60% 80% 90% 95% 99% ≥0.0 mm 6954 0 1.8 9.5 22.6 61.5 ≥0.1 mm 2175 6.4 18.4 31.5 47.7 94.9 ≥0.2 mm 2035 7.6 19.8 32.8 49.1 97.2 ≥0.4 mm 1848 8.7 21.5 35.4 51.1 100.7 表1. 武清区日降水量极端阈值(毫米：mm) Table 2 Extreme threshold of hourly precipitation in Wuqing district (mm 小时降水量 序列长度 60% 80% 90% 95% 99% ≥0.1 mm 2185 0.9 2.8 5.8 11.4 25.0 ≥0.2 mm 1601 1.6 3.9 8.3 13.3 30.3 ≥0.3 mm 1393 2.1 4.5 9.3 14.2 31.7 表2. 武清区小时降水量极端阈值(毫米：mm) 4.2. 武清区暴雨内涝灾害风险预警相关基础信息 通过武清区气象局历年灾情普查调研，查询历史年鉴文献，并结合农口部门、水务部门寻访调查，搜集武清历史城市内涝灾情资料，建立了武清区内涝风险预警服务相关的资料图集(如图1、图2)，为今后开展武清区暴雨内涝灾害风险服务打下基础，其中武清城市内涝重点隐患道路、地下停车场、居民密集区作为暴雨内涝灾害风险预警的重点关注区域。 4.3. 武清区暴雨内涝灾害风险预警指标的确定 为了建立具有科学性、本地化的反映城市内涝的预警指标，就需要对上述提出的城市内涝进行分级。按照国家突发性公共事件四级响应机制，本文将各个指标分成4级。通过统计2013~2017年汛期武清城市排水所的排水记录(其中包括具体积水时间、地点、重点地区积水深度及影响程度等)，对武清区历年降水的积水深度和历史灾情进行分析统计，重点分析了武清城区内涝灾害对交通要道、商业、居民社区、地上(地下)车库等易损性承灾体的影响，首先需要对每个指标进行4级划分的阈值，针对4个等级指标，再提出积水深度、受灾程度、灾度指标的指标分级阈值。参照国家气象部门对城市内涝的划分方法，本文将城市内涝按积水深度划分为4个等级：有一定风险、风险较高、风险高、风险很高，依次用蓝色、黄色、橙色、红色预警表示，得到针对武清区城市基础信息的内涝风险预警指标(表3)。其中，积水深度对道路交通的影响与北京市 [ 7 ] 得出的积水深度对交通的影响相比，我们得出积水深度要小许多。 4.4. 武清区暴雨城市内涝临界预警指标的确定 4.4.1. 武清预警时效的确定 通过统计2013~2017年汛期武清城市排水所的排水记录表明，武清区城区共出现24次道路积水。图3为2013~2017年汛期武清区24例城区积水时自动气象站多小时最大累积降雨量图。由此图可见，大部分个例的主要降雨集中出现在1~3 h以内，只有少数个例3 h以后还有较强降雨。一般情况下4、5、6 h最大累计降雨量并无明显变化，其多小时最大累计降雨量基本重合。因此，造成武清区城市道路积水的暴雨特点是：强降雨持续时间较短、降雨强度大，其中1~3 h最大累积降雨量与道路积水的关系密切，在选择道路积水临界预警指标时，不仅要考虑小时雨强，还要考虑2 h和3 h累积降雨量。 图1. 武清区城市内涝重点隐患道路和地下停车场分布图 图2. 武清区城市居民密集区分布图 图3. 2013~2017年武清区24例城区积水时自动气象站1~6 h最大累积降雨量图 Table 3 Warning indexes of urban waterlogging risk in Wuqing distric 积水深度(cm) 受灾程度 内涝等级 预警颜色 交通 居民生活 车库 ≤5 车可行驶，但行车较为缓慢，对交通畅通有一定影响，行人通行减慢，有一定困难。 居民生活受到影响，但没有造成财产损失 车库没有进水，对汽车排气管无影响 有一定风险IV级 蓝色 5~15 车可行驶，但行车缓慢，影响道路交通畅通，行人出行困难。 影响居民生活，老旧房屋可能有漏水发生，有造成财产损失的可能 。 车库有少量进水，对部分车型排气管可能有影响。 风险较高III级 黄色 15~35 小型车辆行驶困难，部分低洼路段交通阻断。 居民生活受到影响，老旧房屋出现漏水现象，有部分财产损失 车库有一定进水，水浸超过中小型车辆排气管高度，对发动机可能有影响，车厢内可能进水 风险高II级 橙色 ≥35 车辆几乎不能通行，交通阻断 居民生活严重影响，财产损失严重。 车库进水严重，水浸深度超过排气气口，发动机进水，车厢浸泡 风险很高I级 红色 表3. 武清区城市内涝风险预警指标 对2013~2017年武清城区发生道路积水时附近5个自动站发生的短时强降水过程进行细致分析，着重分析短时强降水过程的时空分布特征。图4分析表明：短时强降水大于30 mm/h易发时段，一个为08时前后，另一个为17时前后；短时强降水大于10 mm/h易发时段，一个为08时前后，另一个为15时前后，强降水主要易发生时段为凌晨时段和午后时段。因此，在针对武清区城市道路积水风险预警时，需特别关注易出现短时强降水的两个时段及3小时历时的短时强降水影响。 4.4.2. 武清区城市道路积水临界雨量的确定 通过统计2013~2017年汛期武清城市排水所的排水记录表明，选取了记录详实的武清区城区14次道路积水个例。使用2013~2017年汛期武清区自动气象站降雨量数据，利用城区附近5个区域站降水情况，统计降雨量与道路积水的关系。综上统计得出，武清城区道路积水主要是由短时强降水引起，仅有少数个例是用于连续降水引起的，计算历次积水深度等级对应的各区域站1小时、2小时、3小时平均降水量的最小值取整数，确定为武清城区的道路积水临界预警指标(表4)。主要应关注暴雨出现初始阶段的1 h 图4. 2013~2017年武清区城区积水时自动气象站平均短时强降水出现时次 Table 4 The critical early warning indexes for road waterlogging in Wuqing distric 等级 临界预警指标 积水深度(cm)及现象 1 h/mm 2 h/mm 3 h/mm IV ≥10 ≥15 ≥20 ≤5，有可能出现道路积水 III ≥15 ≥20 ≥40 5~15，出现道路积水，且有一定影响 II ≥40 ≥50 ≥70 15~35，出现道路积水，且影响较大 I ≥60 ≥80 ≥100 ≥35，出现道路积水，且影响很大 表4. 武清区城市道路积水临界预警指标 降水强度和2 h、3 h累积雨量。当降水强度达到10 mm/h时，武清城区就可能出现积水；当降水强度达到15 mm/h，2 h、3 h累计雨量达到20~40 mm以上时，就会出现道路积水；当降水强度达到40 mm/h，2 h、3 h累积雨量达到50~70 mm以上时，武清城区道路积水会明显增多；当降水强度达到60 mm/h，2 h、3 h累积雨量达到80~100 mm以上时，暴雨积水会很严重。我们得到的道路积水预警指标和北京 [ 7 ] 、上海 [ 10 ] 等大城市的研究结果相近。在今后的预警服务中，对城区附近靠近重点隐患片区的距离最近自动站累计雨量进行实时监测，当累积降水量(1~3 h)，超过临界雨量阈值时启动预警程序。