黄河流域暴雨的基本特点是强度大、历时短,暴雨集中在盛夏,出现频数不高,年际变化大。就形成区域性较大洪水的强降雨过程而言,暴雨主要分为两类:一类是区域性强连阴雨；另一类是大面积暴雨。

由于受西太平洋副热带高压的影响,黄河流域夏季经常有历时短、强度大的暴雨出现,致使流域内产生较大洪水。

黄河流域自西向东都可以出现日雨量达50mm 以上的降雨,但不同区域暴雨出现的次数各不相同,暴雨的季节变化和暴雨特性也存在较大区别。黄河流域暴雨时空分布特征主要受季风活动的影响,另外,地形、距海远近、山脉和下垫面特性等也是不可忽视的因素。

据统计,1h以内,我国大陆上短历时暴雨纪录就发生在黄河中游,因此,短历时暴雨强度大是黄河流域暴雨的一个重要特征。

一、暴雨的地理分布

黄河的暴雨主要出现在中下游地区,中游头道拐至三门峡区间,暴雨强度大、历时短、面积小,多发生在8月。三门峡至花园口区间,暴雨较频繁,强度很大,历时一般2～3d,面积小,多发生在7月、8月。黄河上游兰州以上特别是河源地区,由于海拔较高,空气中水汽含量少,不易形成暴雨,基本上只有大雨,一般多以强连阴雨天气出现。黄河流域年平均暴雨日数的分布趋势是东南多,向西北递减,大致为沿海多于内陆,平原多于高原,山区多于盆地,迎风坡多于背风坡,山上多于山麓。根据高治定等的统计,黄河流域年平均暴雨日数的分布与流域年雨量分布趋势一致,即东南部多,依次向西北地区递减。黄河下游年平均暴雨日数为2d左右,最多年份可出现5～7d。三花间和渭河中下游的南岸支流,年平均暴雨日数为1～2d,最多年份可达3～6d。黄河中游其他地区年平均暴雨日数大都在0.4～1.0d之间,最多达4d。黄河上游(托克托以上)和渭河上游的年平均暴雨日数最少,年平均出现0.4d以下。

二、暴雨的时间变化

黄河流域各分区暴雨出现的时间早晚有所不同,东南部暴雨出现早、结束晚,西北地区则与之相反,开始晚,结束早。暴雨最早发生在3月,最迟可到11月,其中,6～10月出现暴雨最多,尤其以7月、8月暴雨最多,5个月暴雨日数占年暴雨日数的90%以上,其余的暴雨日分布在4～5月,12月至次年2月基本无暴雨出现。4～6月是暴雨自东南向西北的缓慢推进期,7月、8月达到最多,9月暴雨自流域的西北部向东南部迅速减少,10月全河大部分地区暴雨基本结束。流域各区暴雨日数统计表见表3-3。黄河流域年暴雨平均日数只有0.64d,但出现的时间十分集中,82%的暴雨出现在7月、8月,而全年其余月份的暴雨总和则只占18%。黄河上游的大雨一般以7月、9月出现机会较多,8月出现机会较少,年暴雨日数小于0.2d,7～8月暴雨发生概率为94%；中游河口镇到龙门区间,年暴雨日数0.79d,春季占3%,夏季占83%,秋季占14%；龙门至三门峡区间,年暴雨日数0.75d,春季占5%,夏季占77%,秋季占16%,暴雨多发生在8月；三花区间,年暴雨日数为1.5d,春季占6%,夏季占80%,秋季占12%,较大暴雨多发生在7月、8月,其中特大暴雨多发生在7月中旬至8月中旬的40d之内；黄河下游的年暴雨日数为2.3d,春季占4%,夏季占78%,秋季占17%,以7月出现的机会较多,8月次之。

表3-3　黄河流域各地区不同季节暴雨日数统计表

三、暴雨的地域特点

黄河流域的主要暴雨中心地带为:上游为积石山东坡；中游为六盘山东侧的泾河中上游,陕西北部的神木一带,三门峡至郑州花园口区间(简称三花间)为小浪底以上的垣曲和新安,伊洛河的嵩县、宜阳,沁河太行山南坡的济源、五龙口；下游为汶河的莱芜、新泰等地。

黄河上游汛期强降水多以强连阴雨的形式出现,其特点一是强度小,一般不超过50mm/d；二是降雨历时长,一般一次降雨过程在10d左右,有时几个降雨过程连续出现,降雨历时长达30d；三是面积大,10d 雨量在50mm 以上的等雨量线包围的面积一般在10万km2 左右,最大可达20万km2 左右,雨量在100mm 以上的面积可达5万km2；四是以7月、9月出现机会较多,最早出现在5月中旬,最晚出现在9月中旬,有明显的季节性。如1981年8月中旬至9月上旬,连续降雨近一个月,150mm 的雨区面积达11.6万km2,雨区中心久治县自8月13日至9月13日降水313mm,其中最大一天9月9日雨量仅为43mm,尚达不到暴雨标准,其余日雨量均小于25mm,形成唐乃亥站200年一遇的洪峰流量5450m3/s。再如1967年8月下旬至9月上旬和1964年7月中旬等几场较大洪水,降雨历时都在15d以上,雨区笼罩兰州以上大部分地区。(www.daowen.com)

黄河中游河口镇至三门峡区间,暴雨强度大、历时短、面积小,多发生在8月,雨区长轴走向一般为东西向、东北-西南向和近南北向三种,一般一次降雨不超过20h,雨区面积比上游地区小。如1977年8月1日乌审旗特大暴雨,暴雨范围达2.4 万km2,而暴雨中心木多才当9h 雨量达1400mm(调查值),超过历史记录。再如1971年7月25日窟野河上的杨家坪站实测12h降雨408.7mm,雨区面积仅为2万km2。但是,这个地区在特定的天气条件下,也可产生历时较长的大面积暴雨,如1933年8月上旬在泾河、渭河、北洛河与河口镇到龙门区间连续降雨3～5d,雨区呈西南-东北向带状分布,面积在10万km2 以上。

在泾渭北洛河的中下游,还经常出现连阴雨天气。降雨历时一般为5～10d或更长时间,但日降雨强度较小。这种天气发生在夏初往往是江淮连阴雨的一部分,秋季连阴雨则是我国华西秋雨的边沿。如1981年9月上中旬,泾渭北洛河普遍降雨,总历时18d,其中强降雨历时5d左右,日降雨量大于50mm 的雨区范围为7 万km2,其暴雨中心崇凝的最大日降雨量仅为65.9mm。再如2003年8月下旬至10月上旬,泾渭河先后出现了7次持续降水过程,分别为8月24～26日、8月27～29日、8月31日、9月3～5日、9月17～20日、9月30日至10月2日、10月10～13日,其中以第1次、第2次过程降雨强度较大；8月25日泾河贾桥站日雨量为196mm,庆阳站日雨量为182mm,均为有实测资料以来历史最大降水量；第2次过程中面雨量达63mm。其余几次降雨过程渭河流域均为局部中到大雨过程。

根据我国地形变化的趋势,黄河三花间位于大尺度地形的第一阶地与第二阶地交接地带的中部,即位于华北平原与黄土高原交接地带的南端。根据高由禧、徐淑英的关于我国季风气候区划,三花间气候受季风支配,属于典型的大陆性季风气候,具有四季分明、雨热同期、复杂多变、气象灾害频繁的基本特点,由经验正交函数展开进行天气气候分析。三花间各地属于同一降水自然区,年平均降雨量为630mm,总的分布趋势是由南向北递减,一般为600～700mm,但沁河要略多于三花干流和伊洛河的大部分地区,伊河上游为多雨区,约800～900mm,伊洛河和黄河交汇的地区是一个少雨区,年降水量不到600mm。全区年平均径流深为50～300mm,属半湿润、半干旱地区,冬、春降水量很小,春旱是常见现象,雨量集中在5～10月,占全年雨量的80%左右；6～9月多年平均降水量分布是南少北多,伊洛河的降水量除上游较大以外,一般不超过400mm,而沁河和三花干流的降水量多在400mm 以上；降雨多集中在7月中旬至8月中旬,主汛期7～8月的雨量又占5～10月雨量的50%,可见,7～8月雨量的多寡,很大程度上左右了全年的旱涝趋势。三花间暴雨具有明显的季节性,暴雨初始日期为4月下旬,结束日期为10月上旬,全年暴雨发生期达170d左右；年平均暴雨日数由东南向西北递减,为0.8～2.0d,7～8月暴雨占年平均暴雨的85%,大到暴雨发生的几率平均为1.7d/a,暴雨的概率平均为1.2d/a,大暴雨日数更为稀少,约10年出现一次。在整个黄河中游地区,极大年降水量的极大值是在伊洛河和三花干流区域,其中栾川达1380mm,垣曲达1260mm,对比年降水量平均值的分布,这里是一个相对少雨区,尽管多年平均降水量不多,却可能出现极大降水的大值,这是值得黄河下游防汛注意的；汛期极大降水量图最大24h暴雨都在200mm 以上,区域大面积暴雨主要是持续经向型暴雨,出现次数不多,但降水强度大,大面积暴雨可持续3～5d。

三花间降雨特性一是降雨强度大、历时短、时空分布极不均匀,且具有突发性。首先是时间分布不均匀,暴雨年际变化较大,年平均暴雨日数既与季风活动有关,又呈现出较突出的地域性,暴雨过程最多的年份1958年可达5次,最少的一次也没有,致洪暴雨过程还没有出现一年多于两次的。二是空间分布不均匀,如1982年7月暴雨,伊河陆浑至龙门镇区间的平均雨量为221.7mm,暴雨中心雨量达673.6mm,而最小一站的雨量仅54mm,不到平均雨量的25%。三是暴雨历时短,持续2d以上的暴雨仅占暴雨个例的24%,而导致5000m3/s以上洪水的暴雨过程均持续2d以上,一般为2～3d,特大致洪暴雨过程可持续4～5d以上(如1982年)。最大1d实测面雨深为90.7mm,5d面雨深为264.3mm(均为1982年),暴雨量50mm 的笼罩面积一般(73%)不超过2万km2,100mm 以上的大暴雨的笼罩面积很少超过1万km2。四是暴雨强度大,单点日雨量可达300～500mm 以上。从黄河流域各区来看,三花间暴雨强度之大,是非常突出的。据近40年来实测降水记录看,黄河流域3h、6h、12h、24h和1d、3d、5d、7d实测点暴雨记录均出现在三花间,见表3-4。

表3-4　黄河流域各降水极值表

三花间暴雨的另一个主要特点是笼罩面积大,伊洛河、沁河、三花间均可同时发生暴雨或大暴雨。暴雨笼罩面积一般为2万～3万km2,最大可超过4万km2 以上。如“82.8”洪水相应5d雨深在200mm 以上的区域面积达4.4万km2。

三花间处于中低纬天气系统相互作用的显著地带,且地形特殊,暴雨成因、天气类型复杂,对暴雨的物理成因虽已有基本的了解,包括持续性的强上升运动,水汽辐合及大气层结不稳定,但形成这些物理、动力因子的大气机制却十分复杂,不同强度、范围的暴雨是在一定的大尺度环流背景下,由不同尺度、不同强度的天气系统及其特殊的运动方式(路径、移速、发展阶段)、空间配置形式和复杂地形相互作用的产物。三花间洪水可能由各类型暴雨天气系统产生,但大洪水与特大洪水主要是由经向型环流,由台风急流、台风倒槽、台风低压、南北向切变线以及西南涡、东风波等热带、副热带天气系统影响的结果。这类暴雨天气系统与低空偏东风急流紧密联系,动力、热力与水汽条件均优于其他各类系统,因而形成的经向型暴雨强度大、范围大、持续时间长,其最大日面雨量可达70mm 以上,最大5d面雨量达159～260mm 以上,致使形成的洪水峰高、量大,是形成洪峰流量1万m3/s以上的洪水的唯一致洪暴雨。而其他类暴雨较常见,最大日面雨量在40mm左右,最大5d面雨量在120mm 上下,一般形成1万m3/s以下的洪水。

三花区间暴雨多发生在7月、8月,尤其是7月中旬至8月中旬,暴雨几率更高,故有黄河防汛“七下八上”之说。如1982年7月底到8月初的一场暴雨,历时5d,暴雨中心石 站7月29日最大24h雨量为734.3mm,7月29日至8月2日期间5日雨量在200mm 以上的面积超过4.4万km2。根据文献记载,1761年,“七月既望,淫雨连绵十余日”,“七月十五至十九日暴雨五昼夜不止”,暴雨落区遍及整个三花间流域。

据1951年以来的资料分析,大暴雨中心区与地形关系密切,主要位于崤山、熊耳山东坡和王屋山、中条山南坡所围的喇叭口地形的环山地带,即暴雨多集中在嵩县、宜阳、新安、济源、五龙口一带,大洪水相应的暴雨中心大多在这一带,暴雨中心雨量可达500mm 以上,如“82.8”暴雨中心石24h 降雨量为734.3mm,“58.7”暴雨中心涧河仁村24h 降雨量为650mm(调查值)。

山东黄河位于暖温带季风气候区,春季多风而干旱,夏季炎热多雨而湿润,冬季寒冷少雪,大陆性气候显著。多年平均降雨量为719mm,但降水年际变化率大、年内分配不均。沿黄地区年降水量为550～650mm,其年降水量的70%～80%集中在6～9月,春季降水量仅占年降水量的10%～14%,秋季降水量占年降水量的15%～20%。气候特征是:雨量丰枯悬殊,春旱严重且历时长,7月、8月暴雨集中,秋季又偏旱,并经常发生连旱、连涝或数年旱、数年涝的情况。

汶河流域的降雨一般为气旋雨、锋面雨和局部雷阵雨,常出现历时短、强度大、空间分布不均匀的暴雨。强降雨主要集中在汛期6～9月,约占年降雨量的75%,其中7～8月占汛期降雨量的70%,而7月的降雨量即占汛期降雨量的41%。

由于黄河流域面积广阔,以及各地暴雨天气条件的不同,上、中、下游的暴雨和特大暴雨多不同时发生。同属黄河中游的河口镇到三门峡与三花间的大暴雨也不同时发生,这是因为河口镇到三门峡区间产生大面积暴雨时,三花间受西太平洋副高控制而无雨或处于雨区边缘；当三花间出现大面积暴雨时,青藏高压一般较强,三门峡以上受其控制而无雨或雨量不大。有时东西向雨带可贯穿泾、渭、洛河中下游和三花间,甚至汶河流域,但多属于一般暴雨,但在少数情况下也可形成较大暴雨,如1957年7月的暴雨。