秦淮河流域水文變化情況研究

許可　胡越

【摘 要】近年來，秦淮河流域洪水頻繁，尤其是2014年以來，受超強厄爾尼諾現(xiàn)象影響，2015年、2016年，秦淮河流域連續(xù)發(fā)生超歷史洪水，對南京市的防汛形成了很大的壓力，是什么原因造成了秦淮河流域頻發(fā)超歷史洪水，我們通過通過資料查閱、文獻調研、現(xiàn)場踏勘等形式對秦淮河流域水文氣象變化情況進行了調查研究，初步分析了秦淮河流域水文氣象變化與洪水之間的關系。

【關鍵詞】概況；變化情況

1 秦淮河流域概況

1.1 基本情況

秦淮河流域位于長江下游，江蘇省的西南部，總面積約為2631km2。秦淮河流經南京、鎮(zhèn)江兩市，有南北兩源，南源為溧水河，出自溧水縣東蘆山，北源為句容河，出自句容市武歧山，南北兩源在南京市江寧區(qū)西北村匯合后形成秦淮河干流。秦淮河干流長34.80km，匯入云臺山河、外港河、牛首山河，流經江寧區(qū)東山后又分為西、北兩支。西支秦淮新河長16.90km，在金勝村處入長江；北支老秦淮河長23.51km，匯入運糧河、響水河、友誼河等支流，繞南京城主城區(qū)至三汊河入長江。

本次調研區(qū)域如圖1，主要為秦淮河流域南京段，包括秦淮河干流北西兩支，即秦淮新河段以及秦淮河東山至三汊河段。

1.2 地貌水系

秦淮流域四周群山環(huán)繞，中間地勢低平，呈蒲扇形，扇面狀的上游坡度較大，且河網頗多，扇把狀的中下游長度較長，且過水河道單一，坡度非常緩，坡降在0.1‰左右，該地貌水系導致上游匯流快，中下游洪水下泄十分困難，極易造成區(qū)域下游洪水暴漲，流域洪水損失經常由此帶來。

1.3 水文氣象

秦淮河流域四季分明，氣候溫和，年平均氣溫15.4℃，流域雨量充沛，但雨量季節(jié)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，經常發(fā)生在6～7月份的梅雨期。當流域日降雨量超過100 mm或三天降雨量超過150 mm時，也常發(fā)生歷時3～7天的洪水。

經統(tǒng)計，1949年以來秦淮河流域發(fā)生過13次特大洪水，洪水一般發(fā)生在長江潮位高，同時本地疊加暴雨期間，此情況下也會會造成水位長期居高不下。少數(shù)年份雖然秦淮河流域降雨量不多，但由于長江潮位高，內部也會發(fā)生高水位。經統(tǒng)計，13次洪水中有7次長江南京下關潮位汛期超過9m。2015年6月、2016年7月，受厄爾尼諾現(xiàn)象及長江水位頂托影響，南京東山站水位、武定門閘水位連續(xù)兩年超流域警戒水位，且連續(xù)改寫歷史最高水位記錄。

2 秦淮河流域水文變化情況

2.1 氣溫變化（近50年，針對汛期）

近50年來，秦淮河流域汛期平均氣溫整體呈明顯上升趨勢，其中20世紀70—90年代期間汛期平均氣溫距平為負，反映出期間氣溫偏低。20世紀60年代和21世紀以來氣溫距平為正，期間氣溫偏高。由圖2分析可知，在這50多年來汛期平均氣溫傾向率為0.151℃/10年，M-K檢測結果為Z=2.39，通過了α=0.05的顯著性檢驗，表明汛期氣溫增加明顯。

2.2 降水變化（近50年，針對汛期）

近50年來，秦淮河流域汛期降水整體呈微弱上升趨勢，20世紀60—80年代汛期降水距平百分比為負，反映出這期間降水偏少。其中，60年代的降水距平百分比為-7.07%，說明該時期汛期降水低于平均值。20世紀90年代及21世紀以來，流域汛期的降水距平百分比為正，說明這期間降水偏多。由圖3分析可知，降水傾向率為18.189mm/10a，M-K檢測結果為Z=1.02，未通過α=0.05的顯著性檢驗，這說明汛期降水增加不明顯。

1961～2013年秦淮河流域汛期氣溫和降水都呈上升趨勢，而且通過小波分析法對近50a來汛期氣溫和降水時間序列進行分析得出，汛期氣溫存在5、9和15a的變化周期，汛期降水存在10、14、24a的變化周期。

由以上分析可知，流域汛期平均氣溫和降水均存在10a左右的變化周期，而這種10a周期性突變與太陽黑子活動的10a周期十分吻合。

近年來，厄爾尼諾現(xiàn)象對秦淮河流域水文情勢變化方面的影響也不可忽視，特別是自2014年9月至今的超強厄爾尼諾現(xiàn)象，已成為近百年來歷時最長、第三次最高等級的厄爾尼諾事件。受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，2015年南京入梅期推遲到6月25日，并且入梅后即受超強暴雨襲擊，雨量為暴雨和大暴雨。受此影響，6月份秦淮河洪水出現(xiàn)“三超”現(xiàn)象：即短歷時降水超歷史、汛期降雨量超歷史、秦淮河東山水位超歷史。經統(tǒng)計，2015年6月25日08時—28日08時，南京市主城區(qū)南部和江寧區(qū)大部分地區(qū)出現(xiàn)超過250毫米的降雨，流域內河湖庫水位快速上漲，27日14時，東山站水位迅速上漲至10.79米，比 1991年歷史最高水位高0.05米，刷新了歷史記錄。此后，南京6月降雨量刷新歷史當月降雨量最大值441毫米的紀錄。據(jù)南京市氣象臺統(tǒng)計，2015年6月，各雨量站均明顯超過常年六月降水量的平均值，為常年的1.5-3倍（江寧為常年的3倍，高淳為常年的1.5倍），其中南京、江寧的降水量均超過有記錄以來當月歷史極值。（歷史極值：南京441.0毫米，1975年；江寧448.5毫米，1991年）。

2016年3月以來，長江流域降雨量較常年偏多2成，受此影響，3月至5月長江流域多個主要站點水位等水情指標超過1998年大洪水同期，南京也提前進入汛期。由于汛前長江流域水位偏高，給主汛期留下很高底水，再加上受厄爾尼諾與拉尼娜事件聯(lián)合影響，2016年6月30日-7月8日期間秦淮河流域出現(xiàn)了連續(xù)強降雨，流域內主要水文站點水位一舉超過2015年，再度改寫了歷史記錄。后經統(tǒng)計，上述時間段內，東山站累計降雨量450.0毫米，其中7月1日當天雨量140毫米，排在歷史最大7日雨量歷史第二位；溧水天生橋站累計降雨量498.5毫米，其中7月1日當天雨量189毫米，超過歷史最大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 水位徑流變化

近30年來，隨著城市的擴張，溧水、江寧區(qū)經濟快速發(fā)展，此改變造成秦淮河流域下墊面的土地利用發(fā)生了較大的變化，較大面積的林草地轉化成城鎮(zhèn)用地（如圖4）。經查詢相關資料，1979年流域內內林草地的面積為242.26km2，到2006年僅為108.85km2，面積減少近55.07%。除林草地外，旱地和水田面積也不同幅度的減少。水田、旱地面積在1979年分別為101.74、124.17km2，到2006年分別減少到77.86、111.91km2，減少了23.47%、9.87%。在此期間，城鎮(zhèn)用地面積則呈劇增的趨勢，1979年流域的城鎮(zhèn)面積 17.2km2，到2006年城鎮(zhèn)用地 101.74km2，比1979年增加了9倍多。30多年的城市化發(fā)展，城鎮(zhèn)用地面積大幅度增加，使得林草地、水田、旱地以及水域面積均大幅減少，這加劇了流域產匯流速度，形成了流域暴雨后河道水位上漲過速的現(xiàn)象。另一方面，由于防洪除澇標準的提高，降雨后泵站集中排水也加劇了河道水位上漲。

河網水系變化方面，1980年到2003年期間，秦淮河流域內河流長度縮短了372.55km，河網密度減少了48.7%。這明顯呈現(xiàn)出城市化進程與河流縮減量之間逆向相關性關系。表明受人為因素的影響，在近30年的城市化進程中，秦淮河流域河網密度在逐漸變疏。時間尺度上，秦淮河流域河網復雜度由1980年代的28.11下降到2003年的15.98，下降了43.15%；空間尺度上，城市化水平越高，河網復雜度下降越明顯。說明城市化水平越高，河網復雜度越小，河網結構就越簡單，該區(qū)域的河網構成層次正趨于簡化，支撐主干道的支流水系逐漸弱化，河網發(fā)育呈現(xiàn)出由復雜到簡單、由多元到單一的變化趨勢。

3 結論

通過對秦淮河流域近50年來的氣象、降雨、水位徑流等情況進行分析發(fā)現(xiàn)：

（1）氣候變化對徑流影響不明顯。通過對汛期氣候變化以及徑流變化進行趨勢分析，并結合M-K檢驗結果，可推知汛期徑流變化在一定程度上受到氣候變化的影響，但其影響程度不高。

（2）下墊面因素改變，水系結構變化是秦淮河流域徑流不斷加深的主要原因。近些年來的汛期氣溫、降雨雖逐年抬升，一定程度上改變了水位徑流規(guī)律，但南京地區(qū)的城市化進程導致的流域下墊面因素改變，水系結構變化，是秦淮河流域水位穩(wěn)步抬升，徑流不斷加深的主要原因。

（3）厄爾尼諾現(xiàn)象對流域洪水產生比較明顯的影響。以2015年、2016年為典型代表年的現(xiàn)象表明，受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，影響年份長江流域水位偏高，給主汛期留下很高底水，再加上本地降雨的顯著增加，導致南京汛期暴雨頻繁，防洪形勢十分嚴峻。endprint