浅析台州湾椒江河口水文特性.doc

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1、(河海大学)水年最大洪峰流量 16 300m3 / s , 历史枯水年最大洪峰流量 2 245m3 / s ,多年平均年径流量 51. 7 亿 m3 。 椒江流域的径流主要由降水形成 ,其年内分配与降水量基本相应 。受梅雨和台风雨影响 ,径流量的年内分 配极不均匀 , 主要集中于汛期 ( 49 月) , 占全年总量的75 % ; 枯季 ( 10 月 至 翌 年 3 月 ) 径 流 量 仅 占 全 年 的25 % 。椒江径流的显著特点是洪水暴涨暴落 ,洪枯流量变 幅很大 ,以多年平均年最大洪峰流量 ( 6 195m3 / s) 和多年 平均年最小流量 ( 4. 19m3 / s) 之比计 ,达

2、1 480 倍左右 。椒江是浙江省中部的一条独流入海河流 。上游干流为灵江 , 与支流永宁江汇合后称椒江 , 流域面积6 750km2 。椒江流经海门 、牛头颈 ,注入台州湾 ,并汇入 东海 (见图 1) 。潮汐椒江河口附近海区是典型的正规半日潮 ,潮波自外 海传入台州湾 。由于河口平面形态呈喇叭形 , 向内收 缩 ,随着河宽和水深减小 ,潮波受到浅海地形摩阻 、上游 径流顶托和两岸边界的约束反射等影响 ,上溯过程中变 形剧烈 , 涨潮历时缩短 , 落潮历时延长 , 波形呈不对称 , 且接近驻波 。据海门水文站资料 , 多年平均年高潮位4. 25m(吴淞基面 , 下同) , 多年平均年低潮位

3、0. 23m ; 历 史年最高潮位 6. 22m ,历史年最低潮位 - 0. 89m ; 多年平 均年潮差 4. 0m , 年最大潮差 6. 3m , 年最小潮差 0. 81m ; 多年平均年涨潮历时为 5 小时 6 分钟 ,多年平均年落潮 历时为 7 小时 19 分钟 。分析 1989 年 910 月水文测验期间椒江河口内外8 个水位站潮汐特征值 (见附表) , 其潮波特性是 : 来自 外海的潮波在头门岛基本上未受到河口地形的影响 ,保2图 1台州湾椒江河口示意图椒江河口平面形态为喇叭形 , 出口门堤岸迅速展宽 , 至白沙 (距口门约 18km) 前 , 南北堤相距达 19km , 白 沙以

4、东水域开阔 ,有大陈 、一江山 、头门等岛屿与东海相 隔 。椒江口门处的海门港是浙中地区对外发展的重要 门户 , 担负着台州地区及周围县市的物资吞吐任务 ,随 着经济的迅速发展 ,海门港吞吐量日益增大 ,预测 2010 年将达 852 万 t 。目前海门港入海航道有长达 18km 的拦 门沙浅段 , 利用潮水深仅为 6m 左右 , 只能满足 3 000 t 级海轮乘潮进港 ,5 000 t 级以上海轮需在外海锚地过驳 减载后才能乘潮进港 。海门港入海航道拦门沙浅段制持着原有的海洋正规潮汐特性 ;自南至北的大陈 、头门 、壳塘山等岛屿一线 ,潮波特性基本一致 ,为正规半日潮 ,向 NW , 落潮

5、主向 ESE , 相差约 203 度左右 ; 白沙以西至老鼠山之间的潮流基本为往复流 , 涨落潮 流向大致相 差 180 度 。涨潮过程中 ,主流流向自头门 、一江山断面向 西由 NW 逐渐向 NWW 方向偏转 , 顺岸向西上溯 。实测 资料表明 , 台州湾潮流流速为 0. 51. 0m/ s , 底层涨潮 流速往往大于落潮流速 。大陈站各级波浪出现频率直方图 (见图 2) 表明 , 波高为 0. 51. 4m( 3 级) 的波浪 , 出现频率为 47. 8 % ; 波 高 3. 0m 以上 ( 5 级以上) 的波浪 ,出现频率为 6. 53 % ;波 高 5. 0m 以 上 ( 6 级 以

6、上 ) 的 波 浪 , 出 现 的 频 率 为0. 53 % 。月平均波高的年内变化大致在 1. 1 1. 4m 之 间 。潮流量椒江河口是强潮河口 ,潮流量是塑造椒江河口河床 的主动力 。据海门断面 1980 年实测资料 ,年平均涨潮流 量为 7 185m3 / s , 径流的年平均流量为 163m3 / s , 前者是 后者的 44 倍 。但是 , 径流的流量造床作用也是不可忽 视的 , 在河口仍有明显的作用 , 当上游来水流量接近10 000m3 / s 时 ,海门港区可以出现无涨潮流现象 。泥沙椒江上游灵江属少沙河流 , 多年平均年输沙量 122 万 t ,含沙量仅为 0. 24kg/

7、 m3 。流域来沙主要集中在汛期 ( 49 月) , 输沙量占全年的 94. 4 % 。洪水季节 , 椒江河 段受潮汐顶托和口门处窄口壅水等影响 ,上游一般洪水 时下泄的中细沙物质 , 不出椒江口门 , 而沉积于椒江边 滩和心滩上 , 只有大洪水时 , 才有可能使较多粉沙级物 质运移到椒江口外而沉积于台州湾海域 ,参与台湾洲的 塑造过程 。椒江口外台州湾水域的泥沙运动 ,主要表现为悬沙 运动 ;台州湾水域泥沙主要来源为河口大浓度的悬沙 。 根据 1989 年 10 月椒江 、台州湾水文测验 16 个测点 近 200 个 样 品 统 计 , 口 外 悬 沙 中 值 粒 径 大 潮 平 均 d50

8、 = 0. 009mm , 小潮平均 d50 = 0. 007 5mm , 由此可见椒 江口悬沙属于粘性颗粒范围 。历年现场含沙量测定表明 ,椒江河口存在高含沙量区 (最大浑浊带) ,若以垂线平均含沙量大于 5kg/ m3 计 , 其范围就长达 20 多 km , 上端在石仙妇 , 下端在口外松 浦闸 。伴随高含沙量区而出现的重要现象是床面经常 有浮泥运动 。高含沙量区的形成 , 表明了椒江河口悬沙浓度沿 程变化情况 。从纵向来看 ( 自口外至口内) , 椒江口含 沙量分布呈现两头小 、中间大的规律 , 即口外与河口 上游含沙量小 , 河口段含沙量大 。究其原因是 , 由于 泥沙的悬浮要依赖于

9、水流的紊动 , 当河床有足够泥沙46波浪台州湾为向东开敞喇叭形水域 ,东 、南 、北三个方向 的风吹程较长 ,从而使波浪成为该地区重要的水动力要 素 。据大陈观测站 19671980 年波浪观测资料统计 ,常 浪向为 ENE , 其次为 E 向 , 出现频率分别为 23. 8 %和19. 2 % ,对应的多年平均年波高为 1. 3m。强风向的分布 范围较宽 , 最大波浪高出现在 E 方向 , ESE 方向出现次 大波浪高 。5图 2 大陈站各级波浪出现频率直方图附表 椒江河口各水位站潮汐特征值 ( 1989 年 910 月)站 名平 均 高潮位 ( m)平 均 低潮位 ( m)平 均 潮 差

10、( m)涨潮 平均潮差 ( m)涨朝 平均历时 ( 时 :分)落潮 平均潮差 ( m)落潮 平均历时 ( 时 :分)壳塘山 头 门 一江山 大 陈 白 沙 老鼠山 海 门 临 海4. 364. 444. 534. 104. 604. 644. 384. 770. 120. 340. 560. 440. 520. 580. 461. 084. 244. 103. 973. 664. 084. 163. 923. 694. 344. 183. 983. 714. 124. 213. 923. 686 : 186 : 136 : 196 : 236 : 065 : 125 : 153 ; 344.

11、144. 043. 993. 604. 114. 193. 923. 686 : 066 : 126 : 116 : 066 : 227 : 157 : 118 : 51可供充分补给情况下 , 涨潮水流经口门时迅速收缩 ,的日变化受潮汐及潮流的影响 ,口门外老鼠山断面至一落潮水流出口门后突然扩散 , 从而导致在潮流较大的河口段含沙量高于口外海域 。此外 , 在石仙妇上游 , 涨潮流速逐渐减小 , 河床组成为中细砂 , 缺乏细泥沙 补给 , 再有径流对含沙浓度的稀释作用等等 , 均使含 沙量向上游逐渐减小 。据 1983 年和 1989 年两次大潮所测口内外含沙量 纵向分布分析 , 不论涨潮或落

12、潮 , 平均含沙量都是自口 外向口门逐渐增加 , 老鼠山断面以上的河段 , 含沙量迅 速增大 ,至河口段栅浦 、三山一带 ,含沙量沿程分布达到峰值 ,垂线平均一般为 812k g / m3 。据 1989 年实测全潮垂线平均含沙量分析 , 椒江口 外台州湾悬沙平面分布为 : 大潮时 , 在头门一江山断 面 ,含沙量最低 ,仅 0. 15k m / m3 左右 ;向西渐增 ,至白沙黄琅断面 , 含沙量比头门一江山断面高一个量级 ,达 1kg / m3 ; 再由白沙向西 , 含沙量继续增大 , 在口门附 近达 5kg / m3 左右 。大潮含沙量显著地大于小潮 , 说明 含沙量的沿程变化与潮差的变

13、化基本一致 。椒江口外台州湾水域辽阔 ,强劲的风浪伴随潮流输 运泥沙 , 使湾内底部及两侧滩地上的泥沙 , 一部分进 入椒江口内 , 另一部分在湾内重新分布 , 对入海航道 的输沙平衡产生一定的影响 。据 1989 年 10 月全潮测 验资料以及大陈站同期风浪资料 , 经回归分析 (相关系江山 、头门断面 , 涨潮时盐度变化幅度由17 18 至 20 21 , 落 潮 时 盐 度 变 化 幅 度 由 7 8 至20 21 ; 落潮憩流附近盐度最低 , 涨潮憩流附近盐 度最高 。径流对盐度的影响 : 洪水季节 , 径流大 , 盐度降低 ; 枯水季节 , 径流小 , 潮流强 , 盐度增加 。例如

14、, 1987 年 7 月老鼠山断面的平均盐度为 3. 471 , 比 1989 年 10 月 约低 4 。椒 江 河 口 盐 淡 水 混 合 强 烈 , 由 西 蒙 斯( H . S. Si mo n s) 建议的判别混合强度指数计算 , k =0. 04 1 , 属强混合型 , 偶见混合型 。河口纵向盐度存 在明显的密度梯度 , 大致变化为 3 10 , 正是絮凝 最佳盐度 3 20 之间 , 细泥沙絮凝有利于泥沙在河 口区循环滞留 ,间接提高含沙浓度 。结语综上所述 , 椒江河口是山区性强潮河口 , 洪水暴 涨暴落 , 洪枯流量变幅很大 ; 潮流量是塑造河口河床 的主动力 ; 海域悬沙是河

15、口泥沙的主要来源 ; 椒江口 外台洲湾水域辽阔 , 波浪和潮流的强大动力作用促使 泥沙输运 , 结果使湾内底部及两侧滩地上的泥沙 , 一 部分进入椒江口内 , 另一部分在湾内重新分布 , 影响 入海航道的输沙平衡 。因此 , 对于入海航道整治工程 建筑物的布置 ,应尽可能减少滩地上的泥沙因风浪作用 进入航道 。8数 r = 0. 992) ,式 , 即得 到 了 以 下 水 力 因 子 与 含 沙 量 关 系gh ) 2. 16S = 136. 65 (V式中S 半潮平均含沙量 ( kg / m3 ) ;V 半潮平均合成流速 ( m / s) 。V = | V w | + | V b t |主要参考文献1 台州地区水文站 . 椒江水文测验成果 . 1984. 72 河海大学港航学院 , 浙江省交通设计院 . 椒江 台湾州水 文情势分析研究 . 1990. 13 陈德春 . 中 、小强潮河口外海航道整治技术研究 ( 硕士学位论文) . 河海大学 ,1994. 12式中 , V w 为波动流速 , V w = 0. 2 C H / h , C 为流速 , H为波高 , h 为水深 ;_ _V b t = | V b + V t |,为风吹流和潮流的合成流速 。水力因子与含沙量关系式基本上反映了枯水期台州湾内潮流挟沙关系 。盐度7