杭州湾潮汐特征时空变化及原因分析

杭州湾是世界著名的强潮河口湾,一直是研究的热点。基于杭州湾口内外实测潮汐资料,对杭州湾潮汐特征及时空变化进行了系统分析,包括高潮位、低潮位、平均潮位、潮差、涨潮历时以及天文潮变化,同时分析了20世纪80年代以来潮汐特征变化的原因。结果表明:最近50年来,杭州湾年平均高潮位和海平面抬高,潮差增大;澉浦年平均低潮位抬高,涨潮历时缩短,浅海分潮增大;钱塘江河口治江缩窄是造成杭州湾潮汐变化的主要因素;浙江和邻近海域的涉海工程可能是造成浙江沿海海平面上升的主要原因之一。     

变化环境下的钱塘江河口潮位特性及其影响因素

利用钱塘江河口沿程的闸口、七堡、仓前、盐官、澉浦和乍浦等7个潮位站的实测资料,分析了1953～2007年各站年最高潮位、年平均高潮位、年平均低潮位的不同变化特性,并对主要的影响因素进行了分析。线性拟合结果表明,自20世纪50年代以来,钱塘江河口沿程各潮位站年最高潮位抬升幅度达0.57～1.05m,其中七堡站年最高潮位抬升值最大;年最高潮位显著抬升的时间主要发生在20世纪90年代后,该时段年最高潮位抬升值占年最高潮位总抬升值的70.5%～92.6%,极值潮位出现频率显著增加。分析表明,1990年后钱塘江围垦面积仅占总围垦面积的21.6%,因此河口围垦不是造成年最高潮位抬升的唯一因素,而影响浙江的台风频次增多及围垦造成的潮波反射加剧是造成高潮位抬升的主要原因。钱塘江河口年平均高潮位的沿程变化出现趋势性的抬升现象,各站年平均高潮位抬高幅度接近,为0.43～0.49m,但不同潮位站因与围垦河段的相对位置不同,年平均高潮位抬升的历史过程存在明显差异。河口下游段的澉浦、乍浦站年平均高潮位呈现单一的抬升趋势,且与河口逐年累计围垦面积存在很好的相关关系(相关系数大于0.95);而河口上游段的闸口—盐官河段则以1970年为界,年平均高潮位明显有两次抬升过程,受围涂进程影响的机制比较复杂。钱塘江河口年平均低潮位多年来维持在一个相对稳定的水平上,但沿程年际间平均低潮位的变化却不相同。河口上游段的潮位站受径流丰枯及其引起的江道冲淤影响,年平均低潮位年代际呈现出波动的特性;澉浦以下的潮位站年平均低潮位受潮汐控制为主,年代际变化幅度甚微。钱塘江河口不同河段因受径流、潮流、治江围垦等因素的影响程度不同,其潮位特征值沿程的变化特点也不同,需要在河口工程设计、防洪减灾与河口治理等方面引起重视。     

山溪性可冲性强潮河口曹娥江潮汐特征

曹娥江径流具有浙闽山溪性强潮河口的若干径流特征 ,径流年际、年内变幅较大 ,洪水暴涨暴落 ,洪枯比极大。曹娥江河口具有钱塘江河口基本特性外 ,还明显受到江道地形冲淤变化的影响 ,潮汐年际、年内变化较大 (即可冲性特点 )。而江道地形又与上游径流大小、曹娥江口门外主槽出口方向、钱塘江尖山河湾主槽走向和外海潮汐强弱等因素有关。治江围涂使曹娥江河口的高、低潮位抬高 ,涨潮历时缩短、落潮历时延长 ,潮波进一步变形。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

台风对钱塘江涌潮影响研究

钱塘江年最大涌潮几乎都发生在台风期间。基于实测潮汐资料,结合天文潮调和分析,研究台风对钱塘江河口涌潮起潮点下游河段潮汐的影响,探讨因潮汐变化间接引起的钱塘江涌潮变化。结果表明:台风引起低潮位、潮差、潮到时间、涨潮历时等变化,间接影响涌潮,造成涌潮高度、陡度、传播速度、到达时间和涌潮流速等变化。总体而言,台风期间盐官涌潮高度平均增大0.18 m,到达时间平均提早37 min;澉浦至盐官段涌潮传播速度平均增大8.9%,陡度变陡,流速有增有减,但单宽流量增大。     

长江河口潮波时空特征再分析

长江河口的潮波传播受到近岸及河口浅水地形及长江径流的显著影响,表现出很强的时空变化特征。已有相关研究主要关注徐六泾以下的河口段,还缺少对河口系统的潮波特征分析。本文基于大通、南京、徐六泾和牛皮礁4站的年内连续潮位资料,分析了主要天文分潮和浅水分潮的振幅沿程变化、季节变化特征和规律,认识到洪季大径流对江阴以上的近口段潮汐衰减作用显著大于枯季,而河口段的平均潮差有一定的半年周期变化,年内秋季最大。口内高频浅水分潮振幅在河口下段最大,且洪季大于枯季,低频浅水分潮则在河口上游振幅最大,由此反应径流对潮汐改造的非线性作用。这些认识可为水道航运及相关河口研究提供基础认识。最后本文也指出关于长江河口潮汐特征尚需进一步研究的若干问题,以期下一步工作取得相应进展。     

长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征，受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002?2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据，统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征，并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明，潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小，其分界点位于天生港与江阴之间（其中，天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和?0.04 m）；径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段，江阴以下河段主要受潮汐动力控制；径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加，导致潮波传播的有效摩擦减小，当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱，特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显，统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充，可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。     

鳌江口江南围垦对径流下泄及余流的影响

利用Delft3d 模拟了鳌江口江南围垦工程对邻近海域的水动力影响,从工程前后的枯、洪水期的纳潮量、水位、流 速过程及余流4 个角度分析讨论围垦对该水域的泄洪及余流的影响。工程导致河口过水断面减小,淤使深泓线涨落潮流速有 着不同程度的增大;于洪峰影响时,河口水位壅高,低潮位上升显著,影响河水下泄,易引发内涝,并导致涨潮历时缩短、 落潮历时延长;盂余流受工程影响较大,工程使余流指向河口上游,余流值增大近一倍,而径流削弱了这种影响。榆工程 后,河口断面涨落潮潮量继续保持基本平衡,洪水影响时落潮潮量略大于涨潮潮量。     

台州湾浅海滩涂大规模围垦下水动力变化分析

基于开源软件TELEMAC-2D建立了台州湾近海潮汐潮流数值模型,对台州湾浅海滩涂大规模围垦前(1984年)和围垦后(2013年)的潮汐潮流进行了模拟计算。从主要分潮潮波分布、潮流场、高低潮位和椒江河口纳潮量4个方面探讨了台州湾浅海滩涂围垦对周边水动力特征的影响。结果表明:滩涂围垦工程对水动力特征的影响局限于围垦区附近水域。围垦后,海域M2分潮波振幅减小,且潮波向岸传播的速度减慢;围垦区附近海域涨落急流速大幅度降低,涨潮流向北偏转,落潮流向南偏转;海域大潮高潮位呈现一定程度的降低,大潮低潮位基本不变;椒江河口纳潮量有较大程度的减少。     

钱塘江河口围涂对杭州湾风暴潮影响数值模拟

应用二维水动力模式Mike21对钱塘江河口治江围涂对杭州湾风暴潮的影响进行了数值模拟。首先采用概化地形做了围涂对风暴潮影响的主要因素分析,然后采用实际地形计算极端工况和百年一遇工况条件下已有围涂前后风暴潮的变化,最后对今后规划围涂所造成的影响进行了预测。结果表明,围涂引起的平面边界改变是影响杭州湾风暴潮的主要因素,围涂引起的地形抬升的影响是次要因素;已有围涂使杭州湾极端风暴高潮位抬升1.85~0.09 m,抬升幅度由湾顶向湾口递减;规划围涂后,杭州湾风暴高潮位总体抬升,抬升值最大的湾中部为0.25 m。     

中国主要入海河口咸潮入侵变化特征

长江口、钱塘江口和珠江口是受咸潮影响较为严重的区域。本文利用全国沿海海平面变化影响调查、沿海水文观测等数据,分析了近十年长江口、珠江口和钱塘江口咸潮入侵的变化特征及影响。分析结果表明:(1) 2009-2018年,长江口咸潮入侵次数和持续时间均呈减少趋势,该时段长江口共监测到约48次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年5月,其中3月和11月入侵次数较多,分别为12次和7次。(2)钱塘江口咸潮入侵过程受沿海季节性海平面影响显著,12月至翌年3月为钱塘江口季节性低海平面期,4-7月上旬径流量较大,上述两个时期钱塘江口受咸潮入侵的影响均较小,7月下旬至11月上旬,钱塘江口处于季节性高海平面期,是咸潮影响的集中时段。(3) 2009-2018年,珠江口共监测到约57次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年3-4月,其中1月、2月和10月咸潮入侵次数较多,均超过10次,2015年至今咸潮持续时间明显增加。(4)咸潮入侵次数和持续时间与基础海面和径流量等密切相关,咸潮入侵影响三大河口沿线水厂供水以及工农业生产取水,给沿岸城市的居民生活、工农业生产和渔业养殖等造成一定不利影响。     

海平面变化背景下三大河口咸潮入侵特征及变化浅析

基于2009—2019年实测资料分析研究我国三大河口咸潮入侵的特征及变化规律。研究结果表明:2009年以来,珠江口每年都会受到咸潮入侵的威胁,2019年咸潮入侵程度为近8年来最为严重的一年,全禄水厂超标时间超过210 h;钱塘江口除2014年外均发生较强咸潮入侵,其中2019年咸潮入侵程度为近9年最为严重的一年,南星水厂超标时间超过550 h;长江口咸潮入侵程度整体呈下降趋势,2015年后咸潮入侵次数明显减少,平均每年3次,主要原因为长江口北支倒灌影响,2019年咸潮入侵程度为近5年最为严重的一年,青草沙水库超标时间超过470 h。对河口咸潮入侵影响最大的因素为径流,其次是潮汐和海平面变化;受潮周期影响,咸潮入侵具有日变化和半月变化周期;受径流影响,咸潮入侵具有明显的季节变化和年际变化规律,我国三大河口咸潮入侵机制共性和差异性并存。海平面上升和风暴潮增水会加剧磨刀门咸潮入侵灾害,在高海平面期及风暴潮多发期需格外注意咸潮入侵灾害,做好预警应对。     

Preliminary study of the retention mechanism of planktonic copepods in the Jiulong Estuary in China

The horizontal and vertical distribution patterns of five planktonic copepods,Calanus sinicus, Acartia pacifica, Tortanus derjugini, Acartiella sinensis and Pseudodiaptomus poplesia, predominant in the Jiulong Estuary, were investigated from May 2003 to April 2004. The results showed that the distribution of these copepods was related to the tidal period but that each species had its own specific pattern. C. sinicus showed no tidal vertical migration behavior and was thought to be a non-resident species in this estuary. Among Acartia pacifica,T. derjugini,Acartiella sinensis, more individuals occurred in the surface than in the bottom waters during flood tide, and the pattern was reversed during ebb tide. The epibenthic copepod P. poplesia usually remained in the bottom waters in the upstream part of the estuary, but it displayed strong tidally-oriented vertical migration in the middle reaches of the estuary.Taking into account the hydrographic characteristics of the Jiulong Estuary,it was hypothesized that the planktonic copepods in this estuary had more or less adopted the mechanism of vertically migrating to the surface waters during flood tide in order to make use of the inflowing tide, and then sinking to the bottom during ebb tide to avoid being carried out of the estuary by net outflow.     

闽江感潮河段潮汐-洪水相互作用数值模拟

本文分析了闽江感潮河段洪水、潮汐特征,利用高精度GIS数据建立了基于非结构三角网的高分辨率洪-潮耦合模型,在闽江口重点区域的网格分辨率达到50~100m。选取竹岐断面作为径流边界并基于"2006.6.6"洪水过程设计了3组数值实验,模拟结果表明:相比于只考虑洪水或者潮汐,在耦合洪水和潮汐后,各代表站的模拟值与实测值更为吻合;在30年一遇洪水的作用下,闽江感潮河段各断面的原有潮汐特征都不同程度地被洪水信号所影响,其中,文山里和解放大桥站表现出明显的洪水特征,而峡南、白岩潭和琯头站则表现出洪、潮混合特征;从峡南到琯头对应河段在高潮时段流速减小而低潮时段则流速增大,说明该河段存在很明显的洪-潮相互作用。     

珠江三角洲网河区径流潮流相互作用分析

在大量实测资料基础上采用小波分析方法对珠江三角洲网河区径流与潮汐的相互作用进行分析,得出如下结果:网河区潮差和潮位的周期变化既有典型潮汐的半日周期和全日周期以及半月周期,也有径流量的周期变化如64.8 d的周期变化,即同时具有径潮的周期变化.不同河段潮差及各分潮波振幅与径流量的大小具有明显的反相关关系,径流量越大,潮差越小,三水站潮差随流量以-0.0002的速度减小,网河区下游河段则减小得较慢.上游径流量越大,因克服径流的阻碍作用而消耗的能量越大,潮汐作用强度迅速减弱,各分潮潮波振幅和潮差沿程减小越快.随着径流量的增大,三水站潮簇D₁,D₂和D₄的振幅明显减小,D₂的振幅衰减得最快.     

径流和风对涌潮影响的数值模拟

由于实际江道中地形和江道轮廓等复杂性,难以分析涌潮演变规律。以钱塘江河口为基础,建立了概化河口的水动力数学模型,将复杂问题简单化,通过数学模型计算分析了径流和风况对潮差、涨潮历时、涌潮高度和涌潮传播速度的影响。结果表明,不同河段存在涌潮高度最大值的相应临界流量,越往下游,临界径流量越大;涌潮高度随风向变化规律是"逆风"<"无风"<"顺风";顺风条件下,风速越大,涌潮高度越大。     

径流量变化对长江口水动力特性的影响

为了研究径流量变化对长江口水动力特性的影响,利用MIKE21建立长江口水动力数学模型,分别模拟计算长江口不同径流量影响的潮流场,统计分析不同径流量时各汊道涨落潮量和净泄量以及分配比例;统计分析不同径流量对各汊道潮位变化的影响;统计分析不同径流量对北槽中下段水动力特性的影响。得到如下结论:1)径流量的变化对于涨潮分流的影响显著,随着径流量的增加,更多的潮流从北支、北港、南槽进入长江口内。当上游的径流动力增强,外海潮流受上游径流的阻挡,难以继续上溯。2)越是靠近上游,径流量的变化对平均潮位的影响程度越高,入海口处受径流的影响微弱;上游径流量越大,潮波向内陆传播越受阻,能量消耗越大,致使其动力减弱。3)径流量的变化对平均流速的影响与上述潮位变化类似,上游径流量越大,各汊道流速越大;越靠近海洋,径流影响越小。4)长江口北槽中下段转流时刻会出现平面对流现象。横向方向上普遍存在越堤水流,且南北导堤均为北向越堤流占优势。