夏明嫣

（揚州大學水利及能源動力工程學院，江蘇 揚州 225009）

（School of Hydraulic，Energy and Power Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225009，Jiangsu）

0 引言

長江下游自大通以下受長江口潮汐影響，每天兩漲兩落，潮位和河道斷面流量隨時間變化而變化，受上游來水和長江口潮汐共同作用，水位流量關系復雜。而長江大通以上寬淺穩(wěn)定的單一優(yōu)良河段水位流量關系相對穩(wěn)定，單值性較好，局部河段受洪水漲退過程、河床沖淤以及回水等因素影響，水位流量關系呈現(xiàn)繩套曲線，水文分析計算方法提出了單值化的校正因素法等方法進行修正，可獲得良好水位流量關系。本文針對長江潮汐河口段，以徐六徑水文站為例，收集實測資料，分析測量斷面漲落潮期瞬時水位流量關系，以及上游徑流大通來流流量和徐六徑站水位關系，近似反應了徐六徑斷面凈泄流量和潮位的關系特征。通過分析可認識潮汐河口段水位流量關系特性，以及受潮汐影響的單值流量對應水位分布特征。水位流量關系曲線反應河道行洪特性，為河道治理和航道整治中水力計算和設計參數(shù)的確定，提供水位和流量的對應關系。

1 徐六徑水文站潮汐特征

徐六徑水文站設立于1953年12月27日，一等潮位站，1961年3月停測。1981年9月11日，由長江委長江口水文實驗站恢復為潮位站，1984年1月2日，改為水文站，觀測迄今。徐六徑站位于長江河口段單一縮窄段，上接澄通河段的通州沙河道，下連南支河段的白茆沙河道，江面寬約4.5 km，平均水深約15 m。徐六徑站凍結基面為吳淞基面，與85基面的換算關系為：吳淞基面－1.938 m=85基面。

徐六徑水文站潮汐特征（國家85基準）：最高潮位4.83 m，最低潮位-1.56 m，平均高潮位2.05 m，平均低潮位-0.37 m，平均潮差2.01 m，最大潮差4.01 m。

2 徐六徑斷面潮位流量過程分析

徐六徑河段位于長江口的潮流段，水流呈往復流運動。根據(jù)徐六徑斷面2011年洪季（8月1日）和枯季（1月1日）實測水位和流量過程線（見圖1）可知，潮位兩漲兩落，落潮歷時大于漲潮歷時，落潮流量大于漲潮流量。瞬時水位流量呈漲落往復特性，非穩(wěn)定單值對應關系，點繪瞬時水位流量關系見圖1。反應了洪枯季兩個全潮期水位流量關系呈明顯的繩套曲線，且同流量對應的水位洪季要高于枯季，高潮位3～4 h后出現(xiàn)落潮穩(wěn)定期，落潮流量變化不大，受落潮影響潮位持續(xù)下降。從校正因素法來說，對于長江河口段徐六徑河段為寬淺單一基本穩(wěn)定的河槽，河道流量（m3/s）Q=VA，V為斷面平均流速（m/s），A為斷面面積（m2），A=Bh，h為斷面平均水深（m）。

圖1 徐六涇站洪枯季實測全潮水位流量過程（85基面）及其水位流量繩套曲線圖

根據(jù)謝才公式：

式中：

J—河道比降；

n—曼寧糙率系數(shù)。

考慮漲落潮的影響，當實測點呈現(xiàn)繩套關系時，水位流量關系受水位漲落的影響，不穩(wěn)定流量：

式中：

Q0—穩(wěn)定流量；

u—水位漲落傳播波速；

J0—穩(wěn)定比降；

ΔJ—附加比降；

Δh/Δt—漲落率。

可知：（1）漲潮時，ΔJ為正數(shù)，即Q比Q0大；落潮時，ΔJ為負數(shù)，即Q比Q0小。因此，對于一次漲落過程的水位流量關系，呈現(xiàn)逆時針繩套曲線，一個全潮期兩漲兩落反應在水位流量曲線上，呈兩個循環(huán)的繩套曲線。（2）由于漲落潮的影響，潮差越大，Δh/Δt變化率越大，Q偏離Q0差值越大，圖1反應了洪季潮差大，繩套變幅大，枯季潮差小，Δh/Δt越小，Q 和Q0差值越小。

3 水位流量關系分析

本文通過收集徐六徑站潮位資料和對應的大通站上游徑流來流流量資料，進行高、低潮位流量相關性分析，日高潮位和大通流量相關性較弱，R2=0.37，水位流量點群呈寬帶上升分布，水位方向帶寬可達2 m；日低潮位和大通流量相關性較好，R2=0.72，明顯好于高潮位和上游流量相關性，水位流量點群分布水位方向帶寬不到1 m?？紤]到潮汐周期性變化影響，全潮期水位流量關系呈明顯的繩套曲線形態(tài)，且ΔJ附加比降洪枯季，大小潮期間變化明顯，難以進行單值化，獲得較好的水位流量關系。通過對潮位流量進行日、月時間平均，并構建相應的水位流量關系（見圖2），表明日平均水位和上游大通流量相關性R2=0.67，月平均條件下，月平均潮位和上游來流流量相關性最好，R2=0.86，反應了時間平均的平滑作用[1-2]。

圖2 徐六涇站潮位與大通流量相關關系（85基面）

4 單值流量潮位頻率分布特征分析

通過分析2005～2012年徐六徑斷面逐時潮位流量資料，選擇對應徐六徑測量斷面漲落潮過程中每一時刻流量分別為小流量Q=20000 m3/s和大流量Q=75000 m3/s單值流量，考慮到實測潮位流量資料的過程數(shù)值離散偏離，在進行潮位值統(tǒng)計時，對應的單值流量允許偏差為2%，統(tǒng)計單值流量出現(xiàn)時刻的潮位資料，并對潮位資料進行分級（每級0.1 m），對其潮位值出現(xiàn)次數(shù)的頻率進行計算，分析每級潮位出現(xiàn)的頻率，這樣就給出了徐六徑斷面對應單值流量出現(xiàn)時潮位的頻次分布規(guī)律，反映了單值流量對應潮位頻率分布特征，圖3為徐六徑斷面大、小不同單值流量所對應的漲潮期、落潮期以及全潮期潮位值頻率分布?？梢姡海?）大流量條件下，相應漲、落潮期水位偏移明顯，同一大流量漲潮期水位明顯大于落潮期水位，且全超期統(tǒng)計的頻率分布傾向于和落潮期一致，說明大流量條件下，漲潮時間短，漲潮期頻次少。單值流量對應的潮位分布呈單窄峰偏態(tài)分布，單值流量對應瞬時潮位的穩(wěn)定性好于枯季，表明洪季徑流的影響大。（2）小流量條件下，漲、落潮及全潮期潮位分布偏移不明顯，整體頻率分布潮位帶寬大于洪季，且頻率分布出現(xiàn)多峰型態(tài)，水位流量關系單值穩(wěn)定性更差。（3）從河道治理及工程設計的角度，如果需要選取單值流量對應的潮位，大流量條件下，取用單值流量對應的最大頻率的水位值為宜[3-4]。

圖3 徐六涇斷面流量對應漲、落潮期和全潮過程水位頻率分布圖（85基面）

5 結論

本文通過對長江潮汐河段水文站徐六徑站潮位和大通流量，以及徐六徑斷面流量過程資料進行統(tǒng)計，分析水位流量關系，結論如下：

（1）長江潮汐河段受上游徑流和下游潮汐共同影響，全潮期潮位流量關系呈復雜雙循環(huán)周期往復的繩套曲線，受徑流影響洪枯季相同流量對應潮位偏離明顯，洪季大于枯季。

（2）高、低潮位及日、月平均潮位和上游大通站來流量相關性分析表明，低潮位與大通流量相關性好于高潮位，月平均潮位與大通站月平均流量相關性最好。

（3）通過對單值流量對應瞬時潮位頻率分布表明，洪季漲潮潮位大于落潮潮位，頻率分布呈偏態(tài)單峰型；枯季漲落潮潮位分布一致，帶寬大，出現(xiàn)多峰型態(tài)。

參考文獻：

[1]葉守澤.水文水利計算[M].武漢：武漢大學出版社，2013.

[2]胡建青.山區(qū)河流河口段水位流量關系[J].水運工程，1979.

[3]夏云峰，聞云呈，等.長江河口段水沙運動及河床演變[M].北京：人民交通出版社，2015.

[4]朱巧云，高健，等.長江河口段徐六徑水文站潮流量整編代表線法研究 [J].水文，2008，28（4）.