浅析台州湾_椒江河口水文特性.doc

(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 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 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 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/ 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 = 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 ( 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. 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 , 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.