潘悅賓

(嘉興市水文站,浙江 嘉興 314000)

杭嘉湖平原水文巡測是一項(xiàng)重要水文工作,感潮河的水量分析是其中一項(xiàng)復(fù)雜而又繁重的工作。根據(jù)所處河段、測流設(shè)備的不同,存在著多種水量統(tǒng)計的方法。

1 杭嘉湖巡測簡介

1.1 巡測概況

杭嘉湖平原水文巡測目的是為計算杭嘉湖東部平原整個河網(wǎng)的進(jìn)出水量,了解和掌握浙江省與江蘇省、上海市交界線的水量交換情況。巡測工作于2001年重新恢復(fù)以來,已經(jīng)走過了10 a的歷程。10 a來,巡測工作受到了各級政府的高度重視,并且通過各級水文部門的努力,巡測資料完善可靠,在防汛抗旱、水資源調(diào)度等社會決策中發(fā)揮了重要的數(shù)據(jù)支持作用。

杭嘉湖巡測建立了入湖、北排、東排、錢塘江、東苕溪5大巡測線(見圖1)。每一條巡測線均由幾個巡測基點(diǎn)站及若干巡測斷面組成,用于推算全年的進(jìn)出水量。

圖1 杭嘉湖巡測線分布示意圖

1.2 巡測基點(diǎn)站的分類

在杭嘉湖巡測工作中,河網(wǎng)河道以嘉興市秀洲區(qū)與嘉善縣的行政交界為劃分點(diǎn),北排線秀洲段向西為清水河;北排線嘉善段、東排線為感潮河。

巡測基點(diǎn)站,根據(jù)所處河道流態(tài)的不同,分為清水河站、感潮河站2種類型。

清水河站河道主要受降水及上游來水影響,流態(tài)相對單一,如入湖線的杭長橋站、北排線的烏鎮(zhèn)站等。

感潮河站河道流態(tài)較為復(fù)雜,在受降水、上游來水影響的同時,還受黃浦江潮汐頂托的影響,每天出現(xiàn)2次漲潮2次落潮的往復(fù)流過程,如北排線的陶莊站、東排線的青陽匯站等。

2 感潮河水文分析方法

杭嘉湖巡測感潮河水量分析主要采用:①統(tǒng)計逐日進(jìn)出水量法,簡稱水量法,如北排線的陶莊站、丁柵閘站。是以每日0時為界,計算其24 h內(nèi)的進(jìn)水量、出水量;②統(tǒng)計逐潮漲落潮量法,簡稱潮量法,如東排線的池家浜站、青陽匯站。是根據(jù)感潮河潮汐規(guī)律為分界依據(jù),計算逐個漲落潮過程中相鄰兩憩流時間點(diǎn)之間的潮量。

3 水文分析方法特點(diǎn)分析

3.1 單位水量統(tǒng)計分析對比

水量法通過數(shù)學(xué)累計的方法,以每日0時作為分界點(diǎn),對24 h內(nèi)的所有流量樣本的正負(fù)分別進(jìn)行累積統(tǒng)計,再依據(jù)正負(fù)代表該斷面流量的進(jìn)出情況,求出該站日進(jìn)水量、日出水量。

潮量法是以潮汐水文特性為水量統(tǒng)計分界依據(jù)。以漲落潮轉(zhuǎn)換的憩流時間為分界點(diǎn),對區(qū)間內(nèi)的流量樣本進(jìn)行累積,依據(jù)正負(fù)所代表該斷面的漲落情況,求出1個漲潮或落潮過程的漲潮量或落潮量。

青陽匯站水量法、潮量法單位水量計算過程原理對比見圖2。

3.2 月年統(tǒng)計分析對比

水量法由于采用0時分界,因此其統(tǒng)計的月年進(jìn)出水量與實(shí)際相同。而潮量法由于其分界時間點(diǎn)與0時不相同,因此其統(tǒng)計值與月年進(jìn)出水量會有所偏差。青陽匯站2010年水量法、潮量法的統(tǒng)計值對比分析成果見表1。

圖2 單位水量計算過程原理對比圖

表1 青陽匯站2010年水 (潮)量對比統(tǒng)計表

通過表1的對比分析,2010年青陽匯站水量法與潮量法統(tǒng)計水量值基本相符,二者偏差率在-0.5%～0.5%。

分析偏差產(chǎn)生的原因,潮量法月統(tǒng)計的起始點(diǎn)為月初0時后的漲落潮憩流時間點(diǎn),結(jié)束點(diǎn)是月末24時后的憩流時間點(diǎn),因此月末24時至結(jié)束點(diǎn)的水量與月初0時至起始點(diǎn)的水量之差,即為水量法與潮量法統(tǒng)計的偏差值。

3.3 方法特點(diǎn)對比

水量法統(tǒng)計相對簡單、直觀,也常應(yīng)用于清水河站的水文分析。

潮量法主要是過去受人工測流條件、設(shè)備的限制,無法進(jìn)行全天實(shí)時監(jiān)測,通過對感潮河的水文分析與多年實(shí)踐,采用實(shí)測全潮流法、代表潮法、3次平均流量法、潮汐因素法等多種方法與全潮平均流量建立相關(guān)關(guān)系,漲落潮憩流時間采用高低潮位時分,進(jìn)而推求潮量值,是固定式聲學(xué)多普勒測速儀應(yīng)用前感潮河站潮量推流的主要方法。潮量法統(tǒng)計需要具備一定的水文專業(yè)知識和感潮河推流經(jīng)驗(yàn),由于逐潮憩流時間的不同,首先需要尋找憩流時間,再根據(jù)不同的漲落潮歷時來推算潮量,計算過程相對復(fù)雜。

通過2種方法的對比分析,可以看到:

水量法以24 h/d作為間隔,不僅統(tǒng)計間距均等且更符合日常使用習(xí)慣,統(tǒng)計值也容易被大眾所理解應(yīng)用。但是水量法沒有考慮潮型轉(zhuǎn)換、憩流等潮汐水文特性,其成果無法反映完整的潮汐過程。且感潮河由于流量變幅較大,水量法必須運(yùn)用高密度測流才能滿足精度需要。

潮量法根據(jù)感潮河的潮汐特性進(jìn)行水量分析,其成果反映了潮汐過程,能方便地運(yùn)用于各類水文專業(yè)分析中;但其統(tǒng)計成果一般難以直接應(yīng)用于實(shí)踐,需要2次數(shù)據(jù)加工。在巡測工作實(shí)踐中,杭嘉湖平原感潮河還存在“全落潮”的特殊情況,即當(dāng)小潮汛或洪水期由于潮汐影響的減小,無法發(fā)生漲潮而導(dǎo)致落潮持續(xù)幾個潮期的水文現(xiàn)象。由于全落潮無法在數(shù)據(jù)上實(shí)行判別,計算的落潮量實(shí)際為幾個潮期的合并量,必須人工插補(bǔ)符號進(jìn)行分隔,增加了工作難度并容易引起計算誤差。

4 結(jié) 語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、水文測驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展,固定式聲學(xué)多普勒測速儀已在杭嘉湖巡測感潮河站中得到了成功地運(yùn)用,采用5min或15min間隔測流,實(shí)現(xiàn)了流量實(shí)時監(jiān)測,采用水量法其精度已滿足水文巡測規(guī)范的要求。

潮量法雖然在專業(yè)水文分析中得以應(yīng)用,但計算過程需要人工差補(bǔ)修正,增加了巡測工作中感潮河站的水量分析難度。

杭嘉湖平原水文巡測工作的主要目的是為了計算杭嘉湖平原及各省際邊界的進(jìn)出水量。在感潮河分析中采用水量法,統(tǒng)一分界時間,提高了水量的統(tǒng)計精度,更大大降低推算的工作難度。

在防汛抗旱、水資源調(diào)度等水利應(yīng)用時,水量法統(tǒng)計值更能直觀的反映階段內(nèi)的進(jìn)出水量,并與上下游的來水統(tǒng)計量相統(tǒng)一,更能高效地發(fā)揮數(shù)據(jù)支持的作用。

采用水量法還可以通過開發(fā)軟件實(shí)行杭嘉湖巡測水量的自動分析統(tǒng)計,并且還能通過各種信息平臺即時發(fā)布巡測成果。

實(shí)踐與分析證明,水量法在杭嘉湖水文巡測工作感潮河站的水量分析中完全能取代潮量法,并且更直觀、更高效。