理论教育 过境流量变化研究的实践成果

过境流量变化研究的实践成果

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:表3.5长江口各水平年过境流量及年内分配表长江口门内的潮流为往复流,一般落潮流速大于涨潮流速。这与米市渡断面的两者变化是一致的。吴淞口20%频率进潮量为419.4亿m3,95%频率进潮量为441.3亿m3,两者之比仅为1.05,说明黄浦江进潮量年际变化不大,表明黄浦江有稳定的潮水来源。

过境流量变化研究的实践成果

上海市感潮河流的流量特征基本上受非正规半日潮的影响,具有明显的月和半月周期潮,以及日和半日周期潮。每月最大涨落潮量发生在农历初三、十八大汛期,最小涨落潮量发生在农历初十、廿五小汛期,与正常的潮汐周期滞后2~3天。每日两涨两落,涨落不等现象显著,每潮平均周期为12h25min。具体每潮的净泄流量则是上游来水量和潮流相互作用的产物。对于引清调度而言,主要关注涨落潮流量的变化,而净泄流量则对于具体的调度过程意义不大。

1.3.1 长江

徐六泾水文站是长江入海水量的流量控制测站,于1953年设立为潮水位站,1984年改为水文站,观测至今。由于资料系列短等原因,需参照长江下游干流控制站——大通水文站(距徐六泾站500余km,基本不受潮汐影响)的实测水量加上大通至徐六泾区间水量进行计算。大通至徐六泾站区间面积61595.4km2,其中安徽所属面积42536km2、江苏为19059.4km2,即徐六泾站集水面积为1766978.4km2

据推算,长江徐六泾站多年平均年径流量(入海水量)为9335亿m3。年水量的年际变化相对较小,最大为14089亿m3,最小为6337亿m3,极值比为2.22。丰水年(P=20%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)及特枯年(P=95%)的水量分别为10570亿m3、9188亿m3、8232亿m3、7078亿m3。长江入海水量年内分配不均(表3.5)。多年平均月径流量中7月最大,径流量占全年的14.8%;1月最小,占全年的3.1%;来水量主要集中洪季5~10月,占全年的71.4%,这个时段是上海市引清调度的主要时段,其径流量频率曲线见图3.1;枯季11月~次年4月的水量占全年的28.6%。

表3.5 长江口(徐六泾站)各水平年过境流量及年内分配表

长江口门内的潮流为往复流,一般落潮流速大于涨潮流速。在上游径流接近年平均流量,口外潮差近乎平均潮差的情况下,长江河口的进潮量达266300m3/s,约为大通站多年平均径流量的9倍。南北港河段的潮量分配比较均匀,涨、落潮量均南港多于北港。长江口历年来涨落潮实测资料分析见表3.6。

图3.1 徐六泾站洪季(5~10月)径流量频率曲线

表3.6 长江口历年来涨落潮实测资料分析

1.3.2 黄浦江

黄浦江干流上的测流断面,主要有两大控制断面,上游为松浦大桥(米市渡)测站为常设断面,下游吴淞口测站为调查断面,两者分别距河口79.8km、1.3km。黄浦江上游米市渡水文站(距河口79.8km),控制约90%的太湖流域流入上海市境内的水量。该站从1970年开始测流,1973年起潮流量资料列入整编刊印(1956~1972年系列仍采用原上海市水利局规划室估算成果),1985年站址移至下游7.2km处松浦大桥断面,其间无大支流汇入,可合并为一个系列(至1999年共44年资料)。

作者收集了历年黄浦江水文同步调查期松浦大桥和吴淞口断面的流量测验资料(9次同步测验,每次为半月潮周期的半个周期,约8天)进行分析。黄浦江上游松浦大桥断面测验平均情况:涨潮流高潮位2.87m,潮差0.98m,流速0.48m/s,涨潮量3107万m3;落潮流低潮位1.90m,流速0.49m/s,落潮量4089万m3;净泄量982万m3。测到的吴淞断面测验平均情况:涨潮流高潮位3.44m,潮差2.34m,流速0.56m/s,涨潮量6325万m3;落潮流低潮位1.20m,潮差2.30m,流速0.50m/s,落潮量7098万m3;平均净泄量773万m3。吴淞口的量大流速可达涨潮1.80m/s,落潮1.81m/s,最大涨潮流量10100m3/s,最大落潮流量6210m3/s(落潮流量中包含上游太湖流域来水和本地径流)。可见黄浦江的潮汐动能还是十分强的,可为分片调度提供强大的动能。

根据松浦大桥(米市渡)站的净泄量分析计算,黄浦江干流多年(1956~1999年)平均净泄量100.6亿m3,Cv为0.30(统计分析见表3.7)。但对于潮汐地区的引清调度时而言,比较关注涨潮和落潮的流量情况,即不同断面在不同频率下的流量关系。作者以松浦大桥断面的流量进行了频率分析,分别确定汛期和非汛期不同潮型的潮量特征(见表3.8)。为进一步研究落潮量在引清调度时的月际变化,作者分别选择不同典型年进行年内水量的分配(见表3.9),数据表明各月的水量分配还是比较均匀的,不会对引清调度产生大的影响。

表3.7 松浦大桥(米市渡)站不同频率年净泄量表

吴淞口断面典型年潮量估算,依据黄浦江同步调查期间潮流量资料对比系列,参证上游米市渡断面潮量系列进行数理统计分析。分析获得的吴淞口断面年进潮量为423.1亿m3,与1980年全国开展的第一次地表水资源量成果(年进潮量409亿m3)对照,两者误差仅3.3%,故估算成果可以采用。(www.daowen.com)

表3.8 松浦大桥断面潮量变化特征

表3.9 松浦大桥断面不同典型年各月落潮量分配表单位:亿m3

年落潮量和年涨潮量的估算及其月潮量分配方法如下:假定年净泄量与年落潮量为同频率组合,然后,确定不同频率的年涨潮量(见表3.10)。再以年潮量与汛期潮量作同频率控制,修正各典型年的各月潮量分配(见表3.11)。净泄量与年涨潮量变化是相反的,即涨潮量小,净泄量大;涨潮量大,净泄量小。这与米市渡断面的两者变化是一致的。现参照米市渡断面的年落潮量系列,选取不同频率的典型年,分别选取1989年、1980年、1974年和1978年,为P=20%(偏丰年)、P=50%(平水年)、P=75%(偏枯年)和P=95%(枯水年)的典型年。吴淞口20%频率进潮量为419.4亿m3,95%频率进潮量为441.3亿m3,两者之比仅为1.05,说明黄浦江进潮量年际变化不大,表明黄浦江有稳定的潮水来源。黄浦江进潮量的年内各月变化也较小,1980年代表50%频率,其各月进潮量最大为8月(39.2亿m3),最小为2月(31.0亿m3),两者之比为1.26,表明汛期的潮量比非汛期大26%左右。

表3.10 吴淞口断面不同频率年潮量组合表 单位:亿m3

表3.11 吴淞口断面不同典型年各月进潮量分配 单位:亿m3

续表

1.3.3 苏州河

苏州河上海境内现建有两个流量控制站,上游为黄渡水文站,下游为浙江路桥水文站。黄渡水文站距河口31.7km,很早以前就开始观测,但至1982年才获得完整可靠的实测流量资料,至今系列长达14年。浙江路桥水文站距河口1.9km,为苏州河下游的专用流量测验站,20世纪80年代末开始进行测流,但其测站情况和主要水文资料均未列入水文测站资料记录,也未见相关的系统文献记录。作者收集了该测站1987~1997年的资料进行初步分析,1997年以后由于苏州河调水的开始,水情有了较大的变化。

据黄渡站历年净泄流量系列分析(见表3.12),各年平均净泄流量的离散程度较大,丰水年的平均流量可达7.74m3/s,而枯水年仅为3.27m3/s。苏州河太湖上游瓜泾口多年平均流量为17.1m3/s,由于上游河网密集,水流相互贯通,流经上海境内黄渡站多年平均流量仅6.07m3/s,减少了65%。从黄渡站各月多年平均净泄流量看,其年内汛期与非汛期以及月与月之间的分配也是有差异的,各年同月的平均净泄流量相差比较悬殊,如8月份历年最大最小平均净泄流量比值为19,8月份有时还出现净泄流量为负值。

浙江路桥站虽然进行了长期的观测,但一直未有系统的流量资料分析成果。作者试图进行分析,但资料十分凌乱。浙江路桥的流量主要由上游下泄水量、下游潮水量、区间支流汇入、工业废水生活污水以及雨洪构成,特别是市区段,由于工业废水、生活污水和支流水量的大量汇入,有限的实测数据难以反映规律。据初步分析,浙江路桥多年平均净泄流量为22m3/s(见表3.12)。但近年来,随着引清调度力度的加大,浙江路桥的流量明显增加,1996年、1998年、2000年调度期间的平均净泄流量分别达到了47.44m3/s、42.4m3/s、41.4m3/s,表明通过苏州河桥闸的调度运行,可以明显增大上游来水和下游排水量。

表3.12 苏州河黄渡站不同频率年月净泄流量和浙江路桥站多年平均月净泄流量对比表 单位:m3/s

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