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淮河流域多年平均年降水量为895mm （1953—2012年系列），其中，淮河水系为936mm，沂沭泗河水系为795mm。降水的地区分布特点为南部大北部小、山区大平原小、沿海大内地小。南部大别山区的多年平均年降水量达1400～1500mm，而北边黄河沿岸的多年平均年降水量仅为 600～700mm。降水量的年际变化很大，如2003年全流域的多年平均年降水量为1282mm，而1966年的多年平均年降水量仅为578mm。地区年降水量的变差系数（ C V ）为0.25～0.30，总趋势是自南往北增大，平原大于山区。降水量年内分布不均，淮河上游和淮南山区，雨季集中在5—9月，其他地区集中在6—9月。汛期（6—9月）降水量占全年降水量的63%。
淮河流域的多年平均年径流深约为 221mm，其中，淮河水系的年径流深为238mm，沂沭泗河水系的年径流深为 143mm。大别山区的多年平均年径流深可达1100mm，而淮北北部、南四湖湖西地区的年径流深则不到100mm。径流的年际变化很大，如1954年、1956年淮河干流各水文站的来水量为多年平均值的2～2.5倍，而1966年的来水量仅为多年平均值的10%～20%。沂沭泗河水系的沂河，1957年、1963年的来水量为多年平均值的2.5倍，而1968年骆马湖的入湖水量仅为多年平均值的22%。在地区分布上，年径流量的变差系数（ C V ）为0.30～1.0。径流年内分配不均，淮河干流各水文站汛期实测径流量占全年的60%左右，沂沭泗河水系各河汛期实测径流量占全年的70%～80%。
淮河流域多年平均年水面蒸发量为1060mm，在沿黄和沂蒙山南坡多年平均年水面蒸发量可达1100～1200mm，而在大别山、桐柏山区仅为800～900mm。淮河流域多年平均年陆面蒸发量为640mm，总趋势是北大南小，地区的年陆面蒸发量变化范围为500～800mm。
根据1953—2000年系列计算结果，淮河流域水资源总量为794亿m 3 （其中，淮河水系水资源总量为583亿m 3 ，沂沭泗河水系水资源总量为211亿m 3 ）。引江（长江）、引黄（黄河）是淮河流域弥补水资源不足的重要途径。据资料统计，1956—2000年江苏省淮河流域多年平均年引江水量为41.8亿m3 （1978年达113.2亿m 3 ），1980—2000年河南省、山东省淮河流域多年平均年引黄水量为21亿m 3 。
淮河流域暴雨主要集中在夏季的6—9月。其中，6月暴雨主要在淮南山区；7月暴雨在全流域出现的概率大体相等；8月是受台风影响最多的月份，东部沿海地区常出现台风暴雨，西部伏牛山区、东北部沂蒙山区暴雨相对增多；9月流域各地暴雨减少。淮河流域引发暴雨的天气系统主要是切变线、低涡、低空急流和台风。西南低涡沿着切变线不断东移，常常是造成淮河流域连续暴雨的主要原因。西太平洋副热带高压（以下简称“副高”）对淮河流域汛期的降水影响很大，一般6月中旬至7月上旬副高第一次北跳，雨区从南岭附近移至淮河和长江中下游地区，江淮地区进入梅雨季节。切变线、低涡、低空急流等天气系统可造成连续不断的暴雨，如1954年。淮河流域的梅雨多年平均开始日期为6月19日，结束日期为7月14日，梅雨期约25天，长的可达一个半月。梅雨过后，随着副高的第二次北跳，淮河流域受副高或大陆高压控制，持续性暴雨减少。但由于大气环流的变化，副高短期的进退使得淮河流域也经常发生较大范围的暴雨。这类暴雨造成的洪水历时、范围不及梅雨期洪水，但其出现的频次多于梅雨期。台风对淮河流域影响每年都有，时间多在8月，直接影响的台风每年平均有1～2个。台风暴雨多发生在东部沿海和淮南山区，深入流域内地的台风较少，直接从海上正面登陆淮河流域的台风也少。
淮河上游山区、大别山区、伏牛山区以及沂蒙山区常为淮河流域的暴雨中心区，东部沿海因常受台风影响，暴雨出现的频次较多，其他地区在一定的天气形势下也会出现强度大的暴雨。
淮河流域洪水除沿海风暴潮外，主要为暴雨洪水。
（1）淮河水系洪水。淮河水系洪水主要来自于淮河干流上游、淮南山区及伏牛山区。淮河干流上游山丘区，干支流河道比降大，洪水汇集快，洪峰尖瘦。洪水进入淮河中游后，干流河道比降变缓，沿河又有众多的湖泊、洼地，经调蓄后洪水过程明显变缓。中游左岸诸支流中，只有少数支流的上游为山丘区，多数为平原河道，河床泄量小，洪水下泄缓慢；中游右岸诸支流均为山丘区河流，河道短、比降大，洪峰尖瘦，故淮河干流中游的洪峰流量与上游和右岸支流的来水关系很大。由于左岸诸支流集水面积明显大于右岸，左岸诸支流的来水对淮河干流中游的洪量影响较大。淮河下游入江水道为高水位行洪河道，往往由于洪泽湖下泄量大而出现持续高水位状态，使得区间来水难以下泄；里下河地区为地势低洼的水网地区，常因当地暴雨而造成洪涝。
淮河大面积的洪水往往是由梅雨期长、大范围连续暴雨所造成，如 1931 年、1954年、1991年、2003年、2007年的洪水，其特点是干支流洪水遭遇，淮河上游及中游右岸各支流连续出现多次洪峰，左岸支流洪水又持续汇入干流，以致干流出现历时长达1个月以上的洪水过程，淮河沿线长期处于高水位状态，淮北平原、里下河地区出现大面积洪涝。上中游洪水虽有洪泽湖调蓄，但对下游平原地区仍有严重威胁，如1931年洪水，里运河河堤溃决，淮河下游里下河地区沦为泽国。
淮河出现局部范围暴雨洪水的次数也较多，上中游山丘区的局部暴雨洪水也会造成淮河中游干流大的洪水，但对下游的影响往往不大，如1968年、1969年、1975年的洪水等。平原地区的暴雨对淮河干流影响不大，但往往会造成大面积涝灾。
发源于大别山区的史灌河、淠河是淮河右岸的主要支流，洪水过程尖瘦，对淮河干流洪峰影响很大，如1969年淮河洪水，正阳关水位为25.85m，相应的鲁台子流量达到6940m 3 /s，主要就是由这两条支流在7月的一次暴雨洪水所造成。淮河左岸诸支流洪水流经平原地区，汇入干流时的洪水过程平缓，加上河道下泄能力小，汇入淮河干流后形成的洪峰流量不大，但洪量对淮河干流有较大影响。
（2）沂沭泗河水系洪水。从洪水组成上说，沂沭泗河水系洪水可分为沂河、沭河洪水，南四湖（包括泗河）洪水，以及邳苍地区（即运河水系）洪水3部分。
沂河、沭河发源于沂蒙山，上中游均为山丘区，暴雨出现机会多，是沂沭泗河水系洪水的主要源地。沂河、沭河洪水汇集快，洪峰尖瘦，一次洪水过程仅为2～3天，如集水面积为 10315km 2 的沂河临沂站，在上游暴雨后不到半天，就可能出现10000m 3 /s以上的洪峰流量。
南四湖承纳湖西诸河和湖东泗河等支流来水，湖东诸支流多为山溪性河流，河短流急，洪水随涨随落；湖西诸支流流经黄泛平原，泄水能力低，洪水过程平缓。由于南四湖出口泄量所限，发生大洪水时湖区周围往往洪涝并发。南四湖出口至骆马湖之间的邳苍地区北部为山区，洪水涨落快，是沂沭泗河水系洪水的重要来源地。
骆马湖汇集沂河、南四湖及邳苍地区的来水，是沂沭泗河水系洪水的重要调蓄湖泊。新沂河为平原人工河道，比降较缓，沿途又承接沭河来水，因而洪水峰高量大，过程较长。20世纪50年代以来，沂沭泗河水系各河同时发生大水的有1957年，先后出现大水的有1963年，沂河、沭河和邳苍地区出现大水的有1974年。与淮河水系洪水相比，沂沭泗河水系洪水来势迅猛，峰高量大，上游洪水陡涨陡落，南四湖湖西平原区河流洪水过程平缓。