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長江口歷年入海水量月年變化特征分析

來源:核心期刊咨詢網位置:理工論文時間:2019-12-05 11:3512

  摘要:徐六涇水文站是長江干流最下游的流量控制站,從2005年起進行潮流量整編工作,現已獲得連續多年完整的、較高精度的潮流量整編成果。通過對徐六涇水文站歷年(2005~2014年)潮流量整編成果進行統計,計算各年月統計量,分析潮量、潮流量一般規律及年月變化特征,并將徐六涇水文站與大通站水量進行了比較分析。結果表明:①徐六涇站歷年年漲潮量平均為4 158億l113,年落潮量平均為12 732億I113,年落潮量是漲潮量的3倍,年凈泄潮量即年徑流量平均為8 574億m3;②徐六涇站歷年年漲落潮潮量、凈泄潮量、漲落潮流量、漲落潮歷時年內分配不均、汛枯季分配不均;③徐六涇站年徑流量約占大通站的97.20-/0,且兩站變化趨勢一致,進一步表明徐六涇站潮流量整編成果合理可靠。

  關鍵詞:入海水量;月年變化特征;潮流量;徐六涇站;長江口

水利建設與管理

  《水利建設與管理》(月刊)創刊于1980年,由水利部水利建設管理總站主辦。主要宣傳報道設計施工、建設管理、招標投標、工程監理、工程質量、工程管理、工程加固、防洪搶險、河道整治、水利資源利用、經驗交流、信息傳遞等方面的新技術、新成果以及科技信息等。

  長江口屬于海陸雙向性河口,徐六涇水文站(以下簡稱“徐六涇站”)位于長江口段,地處江蘇省常熟市新港鎮,建于1984年,為長江河口段水文要素觀測的基本站。徐六涇斷面寬5 88lm,為復式河床結構,采用代表線法測驗與整編潮流量過程。由于徐六涇站測流斷面在漲落潮過程中的流速分布變化比較復雜,以單線或雙線組合作為代表線整編潮流量過程精度相對較差,只有多線組合才能滿足潮流量整編精度的要求,因此在徐六涇水文斷面設置了4只遙測浮標,從左向右依次為1,2,3,4號浮標及2號水文平臺[1-2]。2005年,根據代表線法測流原理,采用浮標ADCP,結合平臺ADCP的測流系統,徐六涇站集成應用多傳感器技術、控制和數據傳輸技術和計算機處理技術,創新了潮汐河段潮流量測驗、整編技術和方法,使測驗方式和數據處理高度智能化,實現了潮流量整編[3-4]。 徐六涇站是長江干流最下游的流量控制站,集水面積180萬km2,距長江口外攔門沙灘頂約120 km,測得的水量資料能準確地反映進入長江河口區的水量特性[5-7]。因此本文以徐六涇站2005 - 2014年(簡稱“歷年”,下同)潮流量整編成果作為長江口人海水量成果來進行分析統計,并計算分析長江口歷年人海水量的月、年特征變化[8]。

  1 潮量變化特征

  1.1 年特征值

  1.1.1 年潮量

  歷年年潮量特征值統計見表l。由表1可知,年漲潮量平均為4 158億m3,年落潮量平均為12 732億m-3,年凈泄潮量平均為8 574億m3,年落潮量約是年漲潮量的3倍。歷年中2010年凈泄潮量(徑流量)最大,為10 440億m3;2006年和2011年為長江特枯水年,凈泄潮量分別為7 159億m3,7 149億m3;最豐年與最枯年凈泄潮量比約為1.5。

  歷年汛期(5 - 10月,下同)總漲潮量平均為1 720億m3,總落潮量平均為7 520億m3,總凈泄潮量平均為5 800億m3,總落潮量約是總漲潮量的4.4倍。歷年非汛期(11 -4月,下同)總漲潮量平均為2 438億m3,總落潮量平均為5 212億m3,總凈泄潮量平均為2 774億m3,總落潮量約是總漲潮量的2.1倍。

  歷年年漲潮量、落潮量與凈泄潮量變化過程見圖1。從圖1可知,2005-2014年漲、落潮和凈泄潮量在歷年平均值上下波動,近年來未出現趨勢性變化,但近10 a中出現了兩個特枯水年,水量總體偏枯。1.1.2年最大(小)潮量

  歷年最大潮量統計見表2,歷年最小潮量統計見表3。

  由表2可知,在2005 - 2014年間,年最大漲潮量出現在2007年12月25日(農歷11月16日),最大落潮量和最大凈泄潮量均出現在2012年8月9日(農歷6月22日)。由表3可知,在2005 - 2014年間,年最小漲潮量出現在2006年9月2日(農歷7月10日),最小落潮量出現在2008年3月3日(農歷1月26日),最小凈泄潮量出現在2006年11月22日(農歷10月2日)。

  1.2 年內變化特征

  1.2.1 月總潮量

  2005 - 2014年年內平均各月總漲(落)潮量占全年百分比變化率見圖2。漲潮、落潮及凈泄潮量年內分配不均勻,凈泄潮量年內分配比相對更加集中。

  由圖2可知,歷年平均月總漲潮量最大的是1月,最小的是7月,其中5-9月相對偏少。歷年平均月總落潮量最大的是8月,最小的是2月,5-9月落潮量偏多,與漲潮量變化相反。歷年平均月總凈泄潮量最大的是7月,最小的是2月。與歷年平均值比較,變化趨勢與落潮量一致,5-9月潮量偏多,變化幅度較落潮量大。

  汛期(5 - 10月)漲潮量占全年的41.4%,落潮量占全年的59.1%,凈泄潮量占全年的67.7%。落潮及凈泄潮量主要集中在汛期,其中主汛期(7-9月)落潮量占比達32.2%,凈泄潮量占比達38.8%。而漲潮量主要集中在非汛期,1月占比最大,占全年的10.8%,汛期的7月分配比僅為5.0%。

  1.2.2 月最大(小)潮量

  2005 - 2014年月最大(最小)潮量統計見表4。月最大漲潮量出現在12月,最大落潮量出現在8月,最大凈泄潮量出現在8月。月最小漲潮量出現在8月,最小落潮量出現在3月,最小凈泄潮量出現在11月。

  2 潮流量變化特征

  2.1 年變化特征

  歷年潮流量特征值統計見表5。歷年平均潮流量為27 200 m3/s,汛期歷年平均潮流量為36 500 m3/s,非汛期歷年平均潮流量為17 800 m3/s。

  潮流量的變化過程與前述的凈泄潮量的變化規律是一致的,2010年是長江豐水年,上游來水量較大,徐六涇站的潮流量也相應較大,年平均潮流量為33 100 m3/s,為歷年中最大流量;2006和2011年是長江兩個特枯水年,潮流量較小,該站2011年年平均潮流量為22 600 m3/s,為歷年中最小流量。歷年最大漲急流量為153 000 m3/s,出現在2006年10月9日(農歷8月18日),最大落急流量為124 000 m3/s,出現在2005年9月6日(農歷8月3日)。

  2.2 年內變化特征

  2.2.1 月平均潮流量

  由表5可知,歷年月平均潮流量最大的是7月,為45 000m3/S;最小的是1月,為13 600 m3/s。

  與歷年平均值比較,1-4月潮流量偏小,變化幅度介于7.1%~26.8%,其中2月減幅最大,4月減幅最小,其變化趨勢和幅度與月凈泄潮量一致;5-12月潮流量較歷年平均值偏大,變化幅度介于0.5% - 31.3%,10月增幅最大。2005 - 2014年月平均潮流量統計見圖3。

  2.2.2 月漲(落)急流量

  歷年月漲(落)急流量特征值統計見表6。由表6可以看出,最大漲急流量一般出現在9,10,11月,最小漲急流量一般出現在7,8,9月。最大落急流量一般出現在6,7,8,9月,最小落急流量一般出現在2,3,10月。總體來看,各月最大漲急流量相差不大,各月最大落急流量相差較大。月漲(落)急流量充分反映出長江河口是豐水、中等潮汐強度的河口,徑流和潮流兩股動力在時空范圍內的復雜變化及相互消長。

  3 潮流歷時變化特征

  3.1 年變化特征

  歷年平均漲、落潮流歷時特征值統計見表7。歷年年均漲潮流歷時3.85 h,年均落潮流歷時9.17 h,平均潮流歷時落潮是漲潮的2.4倍。汛期(5- 10月)平均漲潮流歷時3.41 h,落潮流歷時10.04 h,汛期潮流歷時落潮是漲潮的2.9倍;非汛期(11 -4月)平均漲潮流歷時4.29 h,落潮流歷時8.30 h,非汛期落潮流歷時是漲潮的1.9倍。

  歷年漲落潮流歷時長短與潮流強弱相對應。2010年為豐水年,上游來水量較大,漲潮流強度相對較弱,年均漲潮流歷時在歷年中最短,為3.58 h;而2011年特枯水年上游來水量較小,漲潮流強度相對較強,年均漲潮流歷時在歷年中最長,為4.15 h。落潮流歷時與漲潮歷時變化相反,2010年平均落潮流歷時最長,為9.92 h,2011年平均落潮流歷時最短,為8.47 h。

  汛期落潮流歷時較長,歷年中平均落潮流歷時最長為11.42 h(2010年),最短為8.95 h(2011年),歷時差為2.47 h;非汛期漲潮流歷時較長,歷年中平均漲潮流歷時最長為4.43 h(2011年),最短為4.13 h(2005年),歷時差為0.30 h。

  年內各月中,1月漲潮流歷時比較長,歷年1月漲潮流歷時平均為4.51 h,年內各月中7月漲潮流歷時比較短,歷年7月漲潮流歷時平均為2.99 h,相差1.52 h;落潮流歷時正相反,歷年1月落潮流歷時平均為7.93 h,歷年7月漲潮流歷時平均為11.09 h,相差3.16 h。

  歷年漲潮流歷時最長為6.86 h,出現在2007年的2月(農歷2006年12月26日);歷年落潮流歷時最長為99.42 h,出現在2008年9月(農歷8月8日)。

  3.2 年內變化特征

  3.2.1 月平均漲(落)潮流歷時

  年內各月統計見表8。歷年月均漲潮流歷時最長的為1月,達4.51 h,最短的為7月,為2.99 h;歷年月均落潮流歷時最長的為8月,達11.15 h,最短的是1月,為7.93 h。

  3.2.2 月最大(小)漲(落)潮流歷時

  歷年月最大(小)漲(落)潮流歷時特征值見表9。從表9可知,歷年最大漲潮流歷時一般出現在1,2,3月,最小張潮流歷時一般出現在8,9,10月。最大落潮流歷時一般出現在7,8,9月,最小落急流量出現在1,2,3月。總體來看,各月最大漲潮流歷時相差不大,各月最大落潮流歷時相差較大,其中9月落潮流歷時(最大月)是最小的1月(最小月)的4倍多。

  4 徐六涇站和大通站水量比較

  4.1 徐六涇年潮量和大通站年徑流量比較

  大通水文站(以下簡稱“大通站”)是長江下游最后一個干流流量控制站,距徐六涇站約515 km,距長江口門(原50號燈標)約697 km。該站位于長江感潮河段最上端,控制流域面積占長江流域總面積的95%,是長江人海水沙的參考站,其水沙特性的變化對下游河口的水流運動、河床演變等有著重要的影響[9-13]。

  徐六涇站歷年統計資料表明:凈泄量比同期大通站年平均徑流量大2.8%,即徐六涇斷面過境水量的97.2%來自大通站的徑流量,且兩站變化趨勢一致,見圖4。

  4.2 徐六涇月潮量和大通站月徑流量比較

  徐六涇站的凈泄潮量年內分配不均(見圖5),洪季5 - 10月的凈泄量占全年的67.5%(其中7,8,9月占全年的38.4%),枯季11月至翌年4月的凈泄量占全年的32.5%。7月份為輸水高峰季節,其凈泄量占全年14.3%;2月份為輸水最小月份,占全年的4.1%。凈泄量年內分配比與大通站基本一致。

  5 結論

  根據代表長江口水文要素觀測的徐六涇站潮流量整編成果進行分析統計,可以得出以下結論。

  (1)歷年年均漲潮量為4 158億m3,年均落潮量為12 732億m3,年均凈泄潮量為8 574億m3,年落潮量是漲潮量的3倍。

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