感潮河段无资料地区逐时水位推求方法

周琮辉,胡其美

(杭州市水文水资源监测总站,浙江 杭州 310016)

1 问题的提出

感潮河段指入海河口在潮区界以下,受潮汐感应的河段。感潮河段的水位、流速、流量等水文要素的变化,不仅与河流下泄的径流有关,也与自海洋上溯的潮汐有关。

下沙经济开发区南临钱塘江,西至和睦港,北接钱塘江老海塘,东至海宁市界。由于区域经济发达,人口密集,各种面污染较多,部分河段水质恶化。2003年,为改善内河水网水环境,开始引钱塘江水向区内河网配水。但因工程设计最低进水水位为4.75 m(国家85高程,下同),受钱塘江外江水位制约,实际外江水位低于5.0 m时,不能有效配水,如何掌握配水口钱塘江水位变化规律成了迫切需要解决的问题。

2 方法的提出

潮汐涨落周期可分为半日潮、全日潮和混合潮3种类型,杭州湾海黄山西北区域的主要全日分潮振幅与主要半日分潮振幅比值均小于0.5,属半日潮,1个潮周期为12.4 h[1]。

钱塘江杭州段仓前站、七堡站的涨潮历时分别为1.77,1.42 h,落潮历时分别为10.65,11.00 h,涨潮历时明显比落潮历时短。四格排灌站位于仓前和七堡水文站之间,七堡水文站下游3.6 km处,与七堡水文站河段河床相似,潮水位的物理成因上有很大的可比性,因此,可试着通过四格排灌站处(以下简称四格站)与七堡水文站潮水位的相关分析,以达到掌握四格站潮水位变化规律的目的。站点位置分布见图1。

图1 研究区域站点位置分布图

3 问题的解决

3.1 资料系列

七堡水文站有近50 a的资料系列,但钱塘江1988年整治前后潮水特征变化较大,因河道缩窄,潮位和潮差增大较为明显。统计七堡站1980—2000年潮水特征值,1980—1988年和1989—2000年的平均潮差自0.65 m增大到1.25 m,年最大潮差平均值自2.05 m增大到3.47 m,此处分析选用与目前的潮水特性符合较好的1989—2000年资料系列。

四格站处有2003年10月25日至11月16日的逐时潮水位数据389个 (包括每个高低潮水位);2004年 3—10月的时段潮水位数据216个 (包括每个高低潮水位)[2]。

3.2 高低潮

七堡与四格站对应的高低潮位见表1。

表1 七堡、四格站对应高低潮位表

续表1

通过建立七堡与四格站高低潮位关系发现:两者关系非常密切,高潮相关系数0.99,低潮相关系数0.98(见图2)。

图2 四格与七堡高低潮位关系曲线图

3.3 四格排灌站资料延长

3.3.1 高低潮延长

四格站高潮位选用如下关系延长:

式中:S为四格站高潮位(m);g为七堡高潮位 (m)。

低潮位选用如下关系延长:

式中:W为四格站低潮位(m);d为七堡低潮位(m)。

3.3.2 逐时水位

潮水的涨落过程周而复始,分析七堡水文站逐时潮水位资料,按大、中、小潮型分别将涨落过程概化为1个急剧上升的涨潮过程和1个按一定趋势衰退的落潮过程,涨、落潮历时分别按多年平均1.4,11.0 h计,概化出的半日潮涨落潮规律见表2。实际应用中,可利用3个潮型叠加而成的综合潮型 (涨落过程线见图3),以此推求出的水位误差在2%以内,具有较好的代表性。应用这个综合潮型过程来内插四格站高低潮之间的逐时潮水位,最终推求出四格站长系列逐时潮水位的资料。

表2 半日潮概化涨落潮过程表

图3 半日潮涨落潮过程线图

4 结 语

本文对感潮河段无资料地区逐时水位推求方法进行了初步研究,采用上下游站相关分析和潮型概化的处理方法,成功解决了长系列潮水位资料推求的问题,具有方法简单、容易操作、实用性强、推求精度较高等特点,可为感潮河段区域优化引、配水调度方案,改善水环境质量提供科学依据。

[1]韩曾萃.钱塘江河口治理开发[M].北京:中国水利水电出版社,2003:81-119.

[2]何晓洪,姚志明,孙映宏,等.下沙地区水环境评价及四格排灌站配水研究[R].杭州:杭州市水文水资源监测总站,2005.