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        錢塘江澉浦站和鹽官站高潮位相關性研究

        2020-03-05 05:32:14胡智超李保祥
        浙江水利科技 2020年1期
        關鍵詞:分析

        胡智超,李保祥

        (浙江省錢塘江管理局嘉興管理處,浙江 海鹽 314300)

        1 問題的提出

        錢塘江流域是浙江省八大水系之一,是浙江省第一大河,錢塘江干流長河長668 km,流域面積55 558 km2,其中浙江省境內面積48 080 km2,占全省陸域面積的47%。富春江水電站壩下至入??陂T長282 km的河段為感潮河段,是錢塘江的河口區(qū)。錢塘江河口是強涌潮段,其潮汐為非正規(guī)半日潮,平均漲落歷時均為12.42 h,農歷每月有朔望2個大潮汛,漲落潮歷時大潮汛明顯短于小潮汛。錢塘江嘉興段是河口段,也是涌潮影響的主要河段,在嘉興段主要觀賞性較強的有新倉的交叉潮、鹽官的一線潮和老鹽倉的回頭潮。

        目前錢塘江嘉興段設有鹽官、澉浦、乍浦3個水文站,均積累了數(shù)十年的實時潮位資料,沿線海塘的設計標準均以此水文站資料推算而得。澉浦、乍浦每年汛期均有天文潮預報資料,因鹽官站潮位不僅受天文潮影響,而且還受上游來水及江道容積的影響,影響因素較多、情況復雜,目前尚無天文潮預報。所以利用澉浦站與鹽官站歷年的實際潮位資料,分析其相關性,求得鹽官天文潮預報,為管理單位在防臺(洪)期間能初步計算臺(洪)期間產(chǎn)生的高潮位,分析對轄區(qū)海塘可能產(chǎn)生的影響,科學地做好應對措施,也為上級防汛指揮機構的防御決策提供技術參考。

        本次研究主要通過澉浦站和鹽官站2010 — 2016年每年6 — 10月份的實際高潮位,進行相關性分析,求得鹽官站與澉浦站的潮位相關性計算式,通過澉浦站的預報值,計算鹽官站的預報值,并校核2017年6 — 10月份的澉浦站與鹽官站實際高潮位后進行修正,最后對2018年6月澉浦和鹽官的高潮位數(shù)據(jù)進行驗證

        2 相關性分析

        2.1 歷年高潮位

        本項目研究的基礎數(shù)據(jù)為2010 — 2017年每年6 — 10月份每日2潮的高潮位數(shù)據(jù),其中澉浦站的高潮位最大值出現(xiàn)在2015年7.59 m(吳淞高程,因原始資料為吳淞高程,以高程的引用數(shù)據(jù)及分析均為吳淞高程),鹽官站的高潮位最大值出現(xiàn)在2017年為8.43 m,歷年高潮位最大值見表1。歷年高潮位最大值不管是澉浦站還是鹽官站都超過警戒潮位,除了2010年數(shù)值較小未超警戒值;鹽官站和澉浦站歷年高潮位最大值的差值基本在0.8 ~ 1.2 m, 2014年的差值較小,為0.66 m;還有一個情況需要說明,就是澉浦站高潮位出現(xiàn)最大值的時候對應的鹽官站高潮位也是最大值,除了2017年(因受2017年錢塘江上游“6 · 25”洪水影響)。

        表1 澉浦站和鹽官站2010 — 2017年高潮位最大值統(tǒng)計表 m

        從2010 — 2017年每年6 — 10月每月高潮位的最大值來看,澉浦站高潮位最大值基本在6.30 ~ 7.30 m,個別數(shù)值超過7.30 m,鹽官站高潮位最大值基本在7.30 ~ 8.30 m,個別數(shù)值超過8.30 m。

        2.2 相關性分析

        2.2.1 所有高潮位數(shù)據(jù)擬合

        本相關性分析基礎數(shù)據(jù)為2010 — 2016年每年6 — 10月份每日2潮的澉浦站和鹽官站所有高潮位數(shù)據(jù),共2 008組,澉浦站高潮位數(shù)據(jù)為x,鹽官站高潮位數(shù)據(jù)為y,對所有數(shù)據(jù)進行擬合,最后得到的關系式為:

        圖1 澉浦和鹽官站高潮位相關性圖

        2.2.2 高潮位數(shù)據(jù)分段擬合

        本相關性分析基礎數(shù)據(jù)為2010 — 2016年每年6 —10月份每日2潮的澉浦站和鹽官站的所有高潮位數(shù)據(jù),共2 008組,澉浦站高潮位數(shù)據(jù)為x,鹽官站高潮位數(shù)據(jù)為y,其中根據(jù)x數(shù)值分段進行擬合。分為x<4.50 m,有176組;4.50 m≤x<5.50 m,有705組;5.50 m≤x<6.50 m,有881組;x≥6.50 m,有246組,共4段進行擬合,(見圖 2 ~ 5)。

        當x<4.50 m時

        當4.50 m≤x<5.50 m時

        當5.50 m≤x<6.50 m時

        當x≥6.50 m時

        圖2 澉浦站與鹽官站高潮位數(shù)據(jù)擬合圖

        3 相關式校核和修正

        3.1 整體擬合

        利用整體擬合相關性對2017年6 — 10月澉浦站和鹽官站的高潮位數(shù)據(jù)進行校核并修正公式,相關式(1)為:y = - 0.075 8x2 + 1.908x - 1.870 6,x為澉浦高潮位,y為鹽官高潮位。計算值減實測值為誤差值,通過計算,誤差和為59.84,誤差絕對值的平均值為0.261 0 m,因誤差和為正值,且較大,對相關式(1)進行修正,修正后誤差平均值0.000 6,絕對誤差的平均值為0.177 0 m,修正后,誤差平均值趨向于0.000 0,絕對誤差的平均值減小。修正前后實測高潮位與誤差值見圖3 ~ 4。

        圖3 修正前實測高潮位與誤差值圖

        圖4 修正后實測高潮位與誤差值圖

        最終的相關式為:

        3.2 分段擬合

        利用分段擬合相關性對2017年6 — 10月澉浦站和鹽官站的高潮位數(shù)據(jù)進行校核并修正公式,相關式為公式(2) ~(5)。計算值減實測值為誤差值,通過計算,誤差和為60.29,誤差絕對值的平均值為0.261 0 m,因誤差和為正值,且較大,對相關公式進行修正,修正后誤差平均值0.055 0,絕對誤差的平均值為0.184 0 m,修正后,誤差平均值趨向于0.000 0,絕對誤差的平均值減小。修正前后實測高潮位與誤差值見圖5 ~ 6。最終的相關式為:

        當x<4.50 m時

        當5.50 m≤x<6.50 m時

        當x≥6.50 m時

        圖5 修正前實測高潮位與誤差值圖

        圖6 修正后實測高潮位與誤差值圖

        4 實例驗證

        對最終修正的相關公式用2018年數(shù)據(jù)進行實例驗證,因考慮到2018年7 — 9月臺風影響較多,故選取6月數(shù)據(jù)進行驗證,相關式(6)計算結果誤差平均值- 0.043 0 m,絕對誤差的平均值0.155 0 m。相關式(8)~(11)計算結果誤差平均值- 0.025 0 m,絕對誤差的平均值0.151 0 m。相關驗證情況見圖7。

        圖7 修正公式實例驗證數(shù)據(jù)圖

        5 結 語

        從修正后的相關式對2018年6月的高潮位數(shù)據(jù)進行驗證,最后的絕對誤差的平均值分別為0.155 0 m和0.151 0 m,相差較小,所以對澉浦高潮位分段進行相關性分析與不分段進行分析,推算出的鹽官的高潮位數(shù)據(jù)幾無相差,建議今后推算采用相關式(6)。

        錢塘江河口段,江道地形復雜,受上游洪水和臺風影響大,影響嘉興段(乍浦、澉浦和鹽官)高潮位因素多,本次研究單純從歷史數(shù)據(jù)出發(fā),分析相關性,未考慮其他因素的影響,比如江道變化情況等,建議下一步研究把江道變化情況與高潮位的變化做相關分析研究。

        本次研究采用數(shù)據(jù)為2010 — 2017年每年6 — 10月數(shù)據(jù)進行分析研究,建議擴大數(shù)據(jù)量,適當提前至2000年,并采用全年的數(shù)據(jù),同時把日潮和夜潮的高潮位數(shù)據(jù)分開進行相關分析。在今后防御臺風、洪水過程中,通過預報與實際進行對比分析,找出影響預報誤差的主要原因,不斷總結修改完善,在以后的預報中再進行檢驗、糾正。

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