2016年秦淮河流域暴雨洪水分析

2018-05-17闻余华冯胜男

江苏水利 2018年4期

陈静，闻余华，严锋，冯胜男

（1.江苏省水文水资源勘测局，江苏南京 210029；2.江苏省水文水资源勘测局南京分局，江苏南京 210008）

1 概述

秦淮河流域位于长江下游南岸，流域面积2684 km2，上游有溧水河、句容河两源，汇合处设有前垾村水文站，中游设有东山水位站，下游为南京市及江宁区，由秦淮新闸和武定门闸控制入长江。

2016年秦淮河流域发生了超历史的暴雨洪水，为1991年、2003年、2007年和2015年以来的一场特大洪水，秦淮河东山水位站最高水位11.44 m，超警戒水位2.94 m，超2015年历史最高水位0.27 m，本文将对2016年暴雨洪水进行全面的分析，并与历史典型洪水进行比较，计算其洪水重现期，为流域防洪规划和治理提供服务。

2 暴雨分析

2016年秦淮河流域年降水量1867.3 mm，较多年平均降水量偏多75%，历史排位第一；其中梅雨期降水量为598.4 mm，比多年平均偏多1.46倍，历史排位第一；汛前1～4月，汛期5～9月以及汛后10～12月降水量均比多年平均值偏多，特别是汛后降水量比多年平均偏多2.41倍，2016年秦淮河流域主要时段降水量与历史比较见表1。

2016年秦淮河流域暴雨洪水发生在梅雨期6月19日～7月20日，本文着重分析该时间段区域暴雨洪水。

2.1 暴雨时空分布

由2016年秦淮河流域梅雨期逐日面降水量过程（图1）可知，秦淮河流域降雨过程集中在6月30日～7月7日。其中7月1日全流域普降大暴雨，面雨量达128.1 mm，中心最大降雨量在溧水河上游天生桥站，为189 mm。150 mm以上暴雨分布在溧水河上游干河一带，句容河流域降雨量100～150 m。最大3 d降雨量发生在7月1～3日，流域面雨量215.7 mm，溧水河上游降雨量超300 mm句容河降雨量在250 mm以上，最大点雨量天生桥站达334 mm；最大7 d雨量发生在6月30日～7月6日，流域面雨量达400.6 mm，排历史第1位。

图1 2016年秦淮河流域梅雨期逐日面降水量过程图

2.2 与历史暴雨比较

2.2.1 代表站最大 1 d、3 d、7 d 雨量

本次流域最大1 d、3 d、7 d暴雨中心雨量分布在溧水河区域，分布范围广，天生桥代表站最大1 d、3 d的点雨量排历史第2位，最大7 d点雨量532.7 mm排历史第1，而东山站和前垾村站点暴雨并不突出，最大1 d和3 d雨量均在历史第3位以外，仅最大7 d暴雨排历史第2和第3位。秦淮河流域代表站最大1 d～7 d雨量详见表2。

2.2.2 暴雨笼罩面积

根据秦淮河流域特性，最大1 d至最大3 d暴雨与流域洪水紧密相关，再次是最大7 d。本次选取 2015、2007、2003、1991年最大 3 d暴雨进行对比，各级暴雨笼罩面积计算结果见表3。可知2016年最大3 d暴雨笼罩面积超过200mm，为2230 km2，大于2003年和2007年，小于2015年与1991年。总体看来，2016年最大3 d暴雨量级大于2007年和2003年，小于2015年和1991年。

2.2.3 最大1 d、3 d、7 d面雨量与重现期比较

根据流域内27个相对稳定的雨量代表站进行逐日面雨量算术平均统计，得出历年最大1 d、3 d、7 d面雨量，选取 2015、2007、2003、1991年 4个大水年进行历史排位和重现期分析，成果见表4。2016年流域最大1 d面雨量为121.8 mm，排历史第12位，重现期7年，小于2005年和1991年，与2003年相当，大于2007年；最大3 d为215.7 mm，排历史第6，重现期13年，小于2005、2007、1991年，大于2003年；最大7 d为400.6 mm，排历史第一，重现期52年，大于各典型年。由表4可知，2016年秦淮河流域最大3 d和最大7 d暴雨量级大，是形成流域性大洪水的主导因素。

表1 2016年秦淮河流域主要时段降水量与历史比较统计表

表2 2016年秦淮河流域代表站最大1 d～7 d雨量历史统计表

表3 2016年最大3 d暴雨笼罩面积与典型年比较表

表4 2016年秦淮河流域最大1 d、3 d和7 d面雨量与典型年比较

3 洪水分析

3.1 洪水过程

2016年7月1日始，由于秦淮河流域普降大到大暴雨，秦淮河水位暴涨，流量也急速加大。7月2日秦淮河干流前垾村水文站最大洪峰流量1200 m3/s，超过历史最大流量1100 m3/s（2015年6月28日），之后流量逐步减少到100 m3/s（7月14日），最高水位12.17 m出现在7月5日，超过历史最高水位12.14 m（2015年6月27日）。 2016年秦淮河流域控制站大洪水期洪水过程图见图2。

图2 2016年秦淮河流域控制站大洪水期洪水过程

秦淮河下游东山站水位与上游前垾村水位变化基本一致，从7月1日5：00开始上涨，17：45达到警戒水位8.50 m，7月2日11∶45为10.74 m，达到1991年最高水位，7月4日8：20达到历史最高水位11.17 m（2015年6月27日），7月5日5：50达到11.41 m，超过历史最高水位0.24 m，超警戒水位2.91 m。7月7日3时开始秦淮河流域再次遭遇大暴雨，东山站水位7日6：20达到了11.44 m，超过历史最高水位0.27 m，超警戒水位达2.94 m，随后水位开始回落。在退水阶段，因受新一轮强降雨影响，7月15日，东山站水位最高回涨至10.10 m，之后缓慢回落，至8月1日降至警戒水位之下，洪水过程整整持续44 d。

3.2 与历史洪水比较

3.2.1 控制站洪水特征值

2016年秦淮河流域洪水特征值及与典型年比较见表5。由表5可知，2016年秦淮河干流前垾村站最大洪峰流量为1200 m3/s，大于2015年的1100 m3/s，为历史最大；中游东山站最高水位11.44 m，大于2015年的11.17 m，为历史第一；下游秦淮新河闸和武定门闸合计日均最大泄洪1342 m3/s，其中秦淮新河闸日平均泄洪865 m3/s，武定门闸日平均泄洪477 m3/s，出现在7月5日，排历史第二，小于2015年的1456 m3/s。2016年最大泄洪小于2015年的最大泄洪的主要原因是2016年长江潮位的顶托比2015年更厉害，2016年7月5日长江南京站高潮位9.89 m大于2015年6月28日南京站高潮平均8.77 m，高潮位的顶托使得下泄流量减小。

3.2.2 最大 3 d、7 d 洪量

秦淮河流域下泄总流量由秦淮新河闸和武定门闸控制，统计各典型年最大3 d和7 d洪量，结果见表6。秦淮河流域2016年最大3 d洪量为3.41亿m3，大于所有典型年最大3 d洪量，最大7 d洪量为7.58亿m3，同样大于历史所有典型年最大7 d洪量。

表5 2016年秦淮河流域洪水特征值及与典型年比较表

表6 秦淮河2016年与历史典型年最大3 d、7 d洪量对比表

3.3 洪水重现期分析

2016年秦淮河流域洪水重现期从2个方面进行比较分析：一是从秦淮河流域东山站最高水位分析其重现期，二是从秦淮河流域最大3 d、7 d排水洪量来分析其重现期。

3.3.1 最高水位重现期分析

2016年东山站最高水位11.44 m，是多种因素影响的结果，选取1950～2016年历年最高水位进行频率分析可知，2016年东山站最高水位重现期为70年。

根据南京市水利局等单位编写的《南京市防洪规划报告（2013～2030年）》成果，东山100一遇、50年一遇现状水位复核的设计水位分别是11.85 m和11.39 m，对照规划研究成果，2016年东山站最高水位11.44 m的重现期超50年。

根据芮孝芳、陈洁云发表的《感潮河段设计水位的推求》成果，东山100年一遇和50年一遇设计水位分别是11.93 m和11.49 m，对照该成果，2016年东山站最高水位11.44 m的重现期接近50年。

3.3.2 最大3 d、最大7 d洪量重现期分析

秦淮河流域洪水外排主要是通过秦淮新河闸及武定门闸向长江排水，秦淮新河闸1982年有排水流量资料，而武定门闸1962年有实测排水流量资料，将两闸逐年日平均流量进行合并，并统计1962～2016年逐年最大3 d、最大7 d洪量，秦淮河流域2016年最大3 d、7 d洪量分别为3.41亿m3和7.58亿m3，均为历史最大值。根据频率计算分析，最大3 d洪量重现期为37年，最大7日洪量重现期为56年。