太湖上游的水文特征及災(zāi)害分析研究

孫將陵 張明月

1. 太湖流域水文水資源監(jiān)測中心 江蘇 無錫 214024；

2. 太湖流域管理局水文局（信息中心） 上海 200434

1 太湖概況

1.1 自然地理概況

太湖流域涵蓋了其所在的西部丘陵山地和太湖平原，位于長江三角洲地區(qū)，總面積超過了36500 km2，是中國主要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域。太湖是我國名列第三的淡水湖，其位于太湖平原中部，平均深度約為1.89m，承擔(dān)著太湖周邊水路運(yùn)輸、飲用水供給和蓄洪、生態(tài)資源利用等一系列功能，為中國東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)[1]。然而自上世紀(jì)初以來太湖流域洪水災(zāi)害嚴(yán)重，特大洪水時有發(fā)生，引發(fā)了不可估量的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。本文對1957至1988年太湖上游水文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用到入湖河道水位數(shù)值，并統(tǒng)計(jì)了太湖流量變化規(guī)律，探究了太湖流域河道流量變化周期性特征，對太湖流域洪水災(zāi)害預(yù)測提供了一定輔助。

1.2 太湖水文與氣候特征

太湖屬于吞吐型湖泊，為太湖貢獻(xiàn)水量的河流主要集中在太湖西部，分為發(fā)源于天目山區(qū)的菩溪水系和發(fā)源于茅山及蘇皖浙三省交界地區(qū)的南溪水系，太湖地區(qū)位于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，有著充足的降水，且由于西太平洋季風(fēng)的影響容易產(chǎn)生梅雨天氣[2]。太湖流量和水位同梅雨期具有高度相關(guān)性，也是引發(fā)太湖汛期大洪水的關(guān)鍵因素。黃濤珍等人以季節(jié)為單位統(tǒng)計(jì)太湖流域降水量，發(fā)現(xiàn)四季降水量占比存在區(qū)別，汛期降水量占據(jù)了年均總降水量的大部分。

2 水文關(guān)系分析

通過水文關(guān)系資料的傾向值進(jìn)行分析，能夠?qū)λ淖兞吭诟髂曛械木€性變化規(guī)律進(jìn)行估計(jì)分析，能夠統(tǒng)計(jì)出，太湖水位在不同的各個時段均呈現(xiàn)出降低的趨勢，流量除去在夏季有所增長之外，在其余時段呈現(xiàn)的均為降低趨勢。而降水量呈現(xiàn)出上漲趨勢是與此相反的。說明在1957~1988年之間太湖入流河道的夏季、冬季水位與汛期水位等數(shù)值均處于下降狀態(tài)且同時夏季流量增長。與之對應(yīng)的冬季流量和年平均流量逐步降低。針對長度為32的樣本數(shù)據(jù)，給定0. 05（R0.05= 0.3490）的顯著性水平，可以得出下列水平：太湖水位同冬季水流量呈現(xiàn)正比，均出現(xiàn)了降低的狀況[3]。年均降水量和冬季、夏季降水存在顯著增長趨勢。對于其他水文指標(biāo)來說，其和時間所存在的線性趨勢顯著性不明顯。

2.1 年徑流量等級及其與厄爾尼諾的關(guān)系

通過查閱統(tǒng)計(jì)資料可以發(fā)現(xiàn)對于太湖流域上游河流來說，其年度徑流量與全球范圍內(nèi)氣候異常二者之間具有一定的相關(guān)性，這類變化從氣候異常年份和豐、枯水年份中可以觀察到，故當(dāng)全球范圍內(nèi)極端氣候產(chǎn)生時（如厄爾尼諾或拉尼娜），是太湖流域干旱洪澇可能產(chǎn)生的預(yù)兆。厄爾尼諾作為一種空間尺度波及全球范圍的氣候現(xiàn)象，探究太湖流域的年徑流量，不僅對太湖上游和太湖整個流域的天氣預(yù)測具有積極意義，更能為氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)提供參考含義。

2.2 水位、流量與降水間的相關(guān)性分析

通過查閱太湖流域水文信息統(tǒng)計(jì)資料判斷相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)太湖水位與流量之間存在高度相關(guān)性，在不同的季節(jié)中均大于0.5，且太湖流量與降水在夏季、汛期相關(guān)系數(shù)也符合0.05顯著性水平。然而針對太湖水位年平均值和冬季水位平均值的相關(guān)性進(jìn)行分析，該數(shù)值同夏季與汛期的相關(guān)性相比更低。這種數(shù)值差異提示太湖上游入湖河道汛期流量同本年降水的數(shù)值存在直接相關(guān)性，降水量和流量大小呈現(xiàn)正比關(guān)系。統(tǒng)計(jì)以往的研究成果，也可以得出相關(guān)結(jié)論，即太湖流域的汛情取決因素主要包括臺風(fēng)降水和梅雨的量。冬季階段，太湖水位流量和降水相關(guān)聯(lián)為負(fù)值，這提示在冬季太湖水位流量并非受到降水制約，而更可能和太湖流域的其他水源引入（如工業(yè)生活用水）存在相關(guān)性。

3 結(jié)束語

統(tǒng)計(jì)20世紀(jì)太湖流域水文數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域發(fā)生了多次較大洪水，其中多次特大洪水的誘因是梅雨。在發(fā)生特大洪水的年份，受災(zāi)面積達(dá)到流域面積10%以上，造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。故對太湖流域?yàn)?zāi)害進(jìn)行預(yù)測，以達(dá)到控制損失的目的是至關(guān)重要的。

針對洪澇災(zāi)害所造成的重大損害，相關(guān)領(lǐng)域的各類專家學(xué)者通過分析后針對現(xiàn)狀提出各類損失控制對策，比如疏浚河道、加固堤壩等，上述行為可以說是作用較好的幾種方法。然而如何統(tǒng)計(jì)太湖流域歷史年份災(zāi)害發(fā)生并遵循規(guī)律進(jìn)行災(zāi)害預(yù)報(bào)，也是具有一定挑戰(zhàn)性的。該過程需求利用歷史資料并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理尋求內(nèi)在規(guī)律，且綜合考慮洪澇災(zāi)害等相關(guān)氣候因素，如厄爾尼諾現(xiàn)象和降水，并將其與洪澇變化趨勢二者相結(jié)合做出太湖流域洪澇等級預(yù)測。雖然獲得的資料數(shù)量有限，分析范圍僅局限在太湖流域的區(qū)域范圍，并未將研究結(jié)果擴(kuò)展到整個太湖流域當(dāng)中，然而根據(jù)氣候?qū)W理論太湖流域范圍內(nèi)大尺度氣候背景差距較小，故針對未來整個太湖流域洪澇預(yù)測進(jìn)行分析，以上分析結(jié)果依然具有重要的參考價值。