江苏省沿海闸下高潮位壅高计算方法研究

-------------《水资源研究》第24卷第3期(总第88期)2003年9月-------------------江苏省沿海闸下高潮位壅高计算方法研究马蕴芬（江苏省水文水资源勘测局，江苏南京210000摘要：利用江苏省沿海闸下和相应河口实测潮水位资料，采用数理统计和物理成因相结合的方法，研究壅高随潮差、潮位及闸址至河口距离等因子随机变化的统计规律性。选用实测壅高、潮差、潮位及闸址至河口距离等因子，采用多元线性和多元非线性两种线型，进行回归比较分析，结合考虑物理成因，工程安全，分析确定壅高计算模型。推荐(5)式，供沿海闸坝等水利工程设计中参考应用。关键词：沿海闸下；高潮位；壅高；计算模型；江苏1概述江苏省东临黄海，海岸位于北纬31°42′～35°07′，东经119°18′～121°54′，处于东海大陆架中部。大陆海岸北起绣针河口，南至长江北支河口，全长954km。江苏沿海处于江、淮、沂沭泗流域下游，排水入海尾闾，现有如泰运河、里下河四港、拼茶运河等通海河道84条。为防止海水倒灌，咸水入侵，沿海地区河道港口大多建闸控制。上游有闸控制的封闭式河道，潮波在前进过程中受阻，波速由动能急速转化为位能，产生反射潮波，使二者叠加，形成驻波，海水被壅高。壅高对工程安全和工程投资均有很大影响，20世纪50年代以来，南京水利实验处和江苏省水文部门曾利用射阳河挡潮闸试验资料和沿海闸下与相应河口站实测潮位资料，研究闸下高潮位壅高计算模型。笔者现将几种计算方法介绍于后，供水2现行使用的沿海闸下高潮位壅高计算公式据1976年版《江苏省水文手册》中推荐，江苏省20世纪50年代曾利用射阳河试验资料分析，提出壅高计算公式：2hH计(1)ΔH计h般取0.6。以往江苏省水文工作者在进行沿海高潮位特征分析时，均采用（1）式估算壅高。=0.6时，则（1）式可化为：ΔH计=0.3Δh(2)从（2）式的形式可知，沿海闸下高潮位壅高与最大潮差之间呈一元线性回归。其通用y=ax+bb=03沿海挡潮闸下壅高计算方法研究3.1采用资料本次分析采用沿海闸下及相应河口实测潮位资料情况，见表1、2表2中部分河口资料，如灯标、吕泗等站实测潮位，来自于国家海洋一所、交通部上海航道局和解放军某部队。另有部分南京水利实验处在射阳河上进行挡潮闸模型试验的资料，见表33．2壅高与相关因子的对比分析实测壅高以闸下高高潮位减相应河口高高潮位，其计算公式为：ΔH=H闸下-H河口（1）实测壅高随潮位变化趋势不明，点据散乱。以实测壅高与闸下高高潮位点相关图，从图1、2（2）实测壅高随潮差变化趋势不一，点据散乱。从图3、4、5、6可知，（略）各站实测壅高随潮差变化趋势不一，点据散乱。据现有实测资料分析，难以发现壅高与潮差呈一元线3．3相关分析以邻近的第3站与闸下和附近河口站的月最高潮位进行相关分析，从相关线推算闸下高（1）以六垛南闸下月最高潮位分别与翻身河闸下、大淤尖站月最高潮位建立相关公式（见表4），（略）用相关公式推算翻身河闸下高潮位壅高（见表5（2）以燕尾港站月最高潮位分别与善后河闸、东徐圩站月最高潮位建立相关公式（见表6），（略）用相关公式推算善后河闸下高潮位壅高（见表7本次用该方法共分析沿海潮水位站15处，用于估算5处闸下壅高。但有3处因点据散3．4回归分析取多元线性和多元非线性两种线型进行回归比较分析，结合考虑物理成因及拟合精度等，（1）相关因子和线型的比较分析。闸下高潮位壅高，受港口地形、水深、潮位、潮差、气象条件、闸址至河口距离及河道断面水力要素等诸因子的影响。根据现有资料，可从研究实测壅高与河口站高高潮位、潮差及闸址至河口距离的关系入手，采用多元线性和多元非线性两种线型进行回归比较分析。多元线性：LbHbhbb3210(3)多元非线性：bbbLHhb3201(4)式中ΔHmHm）；Δh涨潮潮差，（mLkmH、Δh、LH资N56），分别选用不同因子，采用（3）、（4）式进行回归计算和线型的比较按统计学原理，以相关系数测定变量之间的相关程度，F显著性，结合考虑物理成因、定线精度及计算方便等，分析确定壅高计算模型。从表8、9hLR=0.88F=92.5（2）壅高计算模型的确定。H=f(Δh,L)点群中心的非线性线型。其公式为：40.015.010.0Lh(5)H、Δh、LN26），对（5）式加以验证计算，其结果基本满足精度要求（见表104结语（1）本次以沿海闸下及相应河口站实测潮位资料为依据，采用多元线性和多元非线性回归计算，经分析比较，率定壅高计算公式（5），该式反映了在感潮河段的一定范围内，（2）沿海闸下高潮位实测壅高、潮差、潮位等资料中，已内涵气象因子、河道断面等水力因素的影响，（5）式由4条河道的实测资料拟合而成，可近似地代表江苏省沿海河道各（3）（5）式是一条通过实测壅高点群中心的非线性线型，其计算结果为壅高的均值，尚缺少特大风暴潮等资料的进一步验证，为确保工程安全，使用时必须视情况加上安全系数。(4)本次分析采用距离为1～30km以内，在感潮河段内使用该式计算壅高值时：①必需注意距离的外延不宜过多，否则会影响计算精度；②（5）以邻近第3y=ax＋b（6）壅高计算模型（5）式，虽用射阳河试验资料和部分站的实测资料拟合而成，但仍需特大风暴潮潮位等资料的进一步验证。因此，笔者建议省水利部门在江苏省沿海选择代表性河道，分别在闸下、河口设立潮水位观测站，进行潮位对比测验，为进一步研究沿海潮位特征及验证壅高计算模型等积累资料。