秦淮河流域水文变化情况研究

许可　胡越

【摘 要】近年来，秦淮河流域洪水频繁，尤其是2014年以来，受超强厄尔尼诺现象影响，2015年、2016年，秦淮河流域连续发生超历史洪水，对南京市的防汛形成了很大的压力，是什么原因造成了秦淮河流域频发超历史洪水，我们通过通过资料查阅、文献调研、现场踏勘等形式对秦淮河流域水文气象变化情况进行了调查研究，初步分析了秦淮河流域水文气象变化与洪水之间的关系。

【关键词】概况；变化情况

1 秦淮河流域概况

1.1 基本情况

秦淮河流域位于长江下游，江苏省的西南部，总面积约为2631km2。秦淮河流经南京、镇江两市，有南北两源，南源为溧水河，出自溧水县东芦山，北源为句容河，出自句容市武歧山，南北两源在南京市江宁区西北村汇合后形成秦淮河干流。秦淮河干流长34.80km，汇入云台山河、外港河、牛首山河，流经江宁区东山后又分为西、北两支。西支秦淮新河长16.90km，在金胜村处入长江；北支老秦淮河长23.51km，汇入运粮河、响水河、友谊河等支流，绕南京城主城区至三汊河入长江。

本次调研区域如图1，主要为秦淮河流域南京段，包括秦淮河干流北西两支，即秦淮新河段以及秦淮河东山至三汊河段。

1.2 地貌水系

秦淮流域四周群山环绕，中间地势低平，呈蒲扇形，扇面状的上游坡度较大，且河网颇多，扇把状的中下游长度较长，且过水河道单一，坡度非常缓，坡降在0.1‰左右，该地貌水系导致上游汇流快，中下游洪水下泄十分困难，极易造成区域下游洪水暴涨，流域洪水损失经常由此带来。

1.3 水文气象

秦淮河流域四季分明，气候温和，年平均气温15.4℃，流域雨量充沛，但雨量季节性分配不均，多年平均降雨量1047.8mm，秦淮河流域的洪水主要是暴雨洪水，经常发生在6～7月份的梅雨期。当流域日降雨量超过100 mm或三天降雨量超过150 mm时，也常发生历时3～7天的洪水。

经统计，1949年以来秦淮河流域发生过13次特大洪水，洪水一般发生在长江潮位高，同时本地叠加暴雨期间，此情况下也会会造成水位长期居高不下。少数年份虽然秦淮河流域降雨量不多，但由于长江潮位高，内部也会发生高水位。经统计，13次洪水中有7次长江南京下关潮位汛期超过9m。2015年6月、2016年7月，受厄尔尼诺现象及长江水位顶托影响，南京东山站水位、武定门闸水位连续两年超流域警戒水位，且连续改写历史最高水位记录。

2 秦淮河流域水文变化情况

2.1 气温变化（近50年，针对汛期）

近50年来，秦淮河流域汛期平均气温整体呈明显上升趋势，其中20世纪70—90年代期间汛期平均气温距平为负，反映出期间气温偏低。20世纪60年代和21世纪以来气温距平为正，期间气温偏高。由图2分析可知，在这50多年来汛期平均气温倾向率为0.151℃/10年，M-K检测结果为Z=2.39，通过了α=0.05的显著性检验，表明汛期气温增加明显。

2.2 降水变化（近50年，针对汛期）

近50年来，秦淮河流域汛期降水整体呈微弱上升趋势，20世纪60—80年代汛期降水距平百分比为负，反映出这期间降水偏少。其中，60年代的降水距平百分比为-7.07%，说明该时期汛期降水低于平均值。20世纪90年代及21世纪以来，流域汛期的降水距平百分比为正，说明这期间降水偏多。由图3分析可知，降水倾向率为18.189mm/10a，M-K检测结果为Z=1.02，未通过α=0.05的显著性检验，这说明汛期降水增加不明显。

1961～2013年秦淮河流域汛期气温和降水都呈上升趋势，而且通过小波分析法对近50a来汛期气温和降水时间序列进行分析得出，汛期气温存在5、9和15a的变化周期，汛期降水存在10、14、24a的变化周期。

由以上分析可知，流域汛期平均气温和降水均存在10a左右的变化周期，而这种10a周期性突变与太阳黑子活动的10a周期十分吻合。

近年来，厄尔尼诺现象对秦淮河流域水文情势变化方面的影响也不可忽视，特别是自2014年9月至今的超强厄尔尼诺现象，已成为近百年来历时最长、第三次最高等级的厄尔尼诺事件。受厄尔尼诺现象影响，2015年南京入梅期推迟到6月25日，并且入梅后即受超强暴雨袭击，雨量为暴雨和大暴雨。受此影响，6月份秦淮河洪水出现“三超”现象：即短历时降水超历史、汛期降雨量超历史、秦淮河东山水位超历史。经统计，2015年6月25日08时—28日08时，南京市主城区南部和江宁区大部分地区出现超过250毫米的降雨，流域内河湖库水位快速上涨，27日14時，东山站水位迅速上涨至10.79米，比 1991年历史最高水位高0.05米，刷新了历史记录。此后，南京6月降雨量刷新历史当月降雨量最大值441毫米的纪录。据南京市气象台统计，2015年6月，各雨量站均明显超过常年六月降水量的平均值，为常年的1.5-3倍（江宁为常年的3倍，高淳为常年的1.5倍），其中南京、江宁的降水量均超过有记录以来当月历史极值。（历史极值：南京441.0毫米，1975年；江宁448.5毫米，1991年）。

2016年3月以来，长江流域降雨量较常年偏多2成，受此影响，3月至5月长江流域多个主要站点水位等水情指标超过1998年大洪水同期，南京也提前进入汛期。由于汛前长江流域水位偏高，给主汛期留下很高底水，再加上受厄尔尼诺与拉尼娜事件联合影响，2016年6月30日-7月8日期间秦淮河流域出现了连续强降雨，流域内主要水文站点水位一举超过2015年，再度改写了历史记录。后经统计，上述时间段内，东山站累计降雨量450.0毫米，其中7月1日当天雨量140毫米，排在历史最大7日雨量历史第二位；溧水天生桥站累计降雨量498.5毫米，其中7月1日当天雨量189毫米，超过历史最大7日雨量；此次集中降雨主要是，使得秦淮河流域主要。endprint

2.3 水位径流变化

近30年来，随着城市的扩张，溧水、江宁区经济快速发展，此改变造成秦淮河流域下垫面的土地利用发生了较大的变化，较大面积的林草地转化成城镇用地（如图4）。经查询相关资料，1979年流域内内林草地的面积为242.26km2，到2006年仅为108.85km2，面积减少近55.07%。除林草地外，旱地和水田面积也不同幅度的减少。水田、旱地面积在1979年分别为101.74、124.17km2，到2006年分别减少到77.86、111.91km2，减少了23.47%、9.87%。在此期间，城镇用地面积则呈剧增的趋势，1979年流域的城镇面积 17.2km2，到2006年城镇用地 101.74km2，比1979年增加了9倍多。30多年的城市化发展，城镇用地面积大幅度增加，使得林草地、水田、旱地以及水域面积均大幅减少，这加剧了流域产汇流速度，形成了流域暴雨后河道水位上涨过速的现象。另一方面，由于防洪除涝标准的提高，降雨后泵站集中排水也加剧了河道水位上涨。

河网水系变化方面，1980年到2003年期间，秦淮河流域内河流长度缩短了372.55km，河网密度减少了48.7%。这明显呈现出城市化进程与河流缩减量之间逆向相关性关系。表明受人为因素的影响，在近30年的城市化进程中，秦淮河流域河网密度在逐渐变疏。时间尺度上，秦淮河流域河网复杂度由1980年代的28.11下降到2003年的15.98，下降了43.15%；空间尺度上，城市化水平越高，河网复杂度下降越明显。说明城市化水平越高，河网复杂度越小，河网结构就越简单，该区域的河网构成层次正趋于简化，支撑主干道的支流水系逐渐弱化，河网发育呈现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势。

3 结论

通过对秦淮河流域近50年来的气象、降雨、水位径流等情况进行分析发现：

（1）气候变化对径流影响不明显。通过对汛期气候变化以及径流变化进行趋势分析，并结合M-K检验结果，可推知汛期径流变化在一定程度上受到气候变化的影響，但其影响程度不高。

（2）下垫面因素改变，水系结构变化是秦淮河流域径流不断加深的主要原因。近些年来的汛期气温、降雨虽逐年抬升，一定程度上改变了水位径流规律，但南京地区的城市化进程导致的流域下垫面因素改变，水系结构变化，是秦淮河流域水位稳步抬升，径流不断加深的主要原因。

（3）厄尔尼诺现象对流域洪水产生比较明显的影响。以2015年、2016年为典型代表年的现象表明，受厄尔尼诺现象影响，影响年份长江流域水位偏高，给主汛期留下很高底水，再加上本地降雨的显著增加，导致南京汛期暴雨频繁，防洪形势十分严峻。endprint