趙顯沖

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

大遼河由渾河、太子河匯流而成，承擔著兩岸盤錦、營口等6個縣(區(qū))的110萬畝水田灌溉任務。大遼河下游系感潮河段，受潮汐影響較大。灌溉期或干旱年份，河道天然流量減少，河水鹽分升高，需要通過上游水源補水來滿足灌溉的水量要求，涉及到水田供、補水的一系列技術問題。分析大遼河水田供補水的有關技術，對指導大遼河兩岸水田供補水，加強遼寧中部地區(qū)灌溉和水庫調度具有重要意義，對制定灌溉期全省農業(yè)用水定額及促進水行政部門對水資源的統一管理起到重要作用。近年來，對于大遼河感潮河段潮汐變化的研究取得一定成果，但是對整個感潮河段潮汐變化，尤其是常系列潮汐規(guī)律研究還較少。此外感潮河段潮汐受上游來水影響較為明顯，需要結合上游不同量級來水對其潮汐規(guī)律進行分析。為此本文結合大遼河三岔河、營口、田莊臺3個主要潮位站1962—2020年高、低潮資料及上游不同量級來水影響進行分析。研究成果對于大遼河感潮河段潮汐影響范圍及沿河灌區(qū)最優(yōu)取水時間具有重要參考價值。

1 潮汐概況

大遼河全長約97.5km，流域面積1962km2(不包括渾河、太子河流域面積)，設有1個水文站和2個潮水位站，站點相關距離見表1。大遼河地處沖擊平原，兩岸地勢平坦，河道迂回曲折，流域內土質主要以壤土和亞黏土為主。受海水漲潮影響，漲潮時，海水自河口向三岔河方向逆流，由于河槽斷面逐漸變小，河道彎曲段增多，斷面不規(guī)整，水流逆坡上溯等原因，潮波進入河口后，能量逐漸消弱而變形，即潮差之間變小，漲潮歷時縮短而落潮歷時拉長，潮流速和潮流量隨著潮水向上游推進距離的增加而減少，潮波傳播速度有明顯遞減現象。落潮時海水動能減弱，河水占據一定優(yōu)勢，此時河水、海水混合水體向河口方向波動，直至下一個周期，現象重復出現，此即為大遼河潮汐現象。

表1 大遼河水文站網及相關站(地)點距離表 單位：km

2 潮汐變化規(guī)律分析

2.1 年高潮位變化分析

結合大遼河下游營口站、田莊臺站、三岔河站1960—2020年高潮潮位實測資料，對各站點年高潮潮位變化特征進行分析，如圖1所示。

圖1 大遼河下游各潮位站1960—2020年高潮潮位變化

從大遼河下游各潮位站1960—2020年高潮潮位變化可看出，均呈現遞減變化，但營口站、田莊臺站近58年高潮位遞減變化趨勢較弱，采用非線性變化趨勢檢驗方法對其變化趨勢進行檢驗，其經驗值分別為-0.825和-0.623，均未通過90%的顯著性檢驗。三岔河作為大遼河入海前的潮位站，1960—2020年潮位遞減趨勢檢驗值為-1.453，達到90%的顯著性檢驗。通過分析大遼河各潮位站的漲潮歷時，河口向上游至三岔河，由于河槽斷面逐漸縮小，河道彎曲段增多，斷面不規(guī)正，水流逆坡上溯等原因，潮流進入河口之后因能量逐漸削弱而變形，即潮差漸漸變小，相應的漲潮歷時縮短，落潮歷時拉長。潮流速和潮量也隨著潮水向上游推進距離的增加而減少。潮波傳播速度有明顯的遞減現象。此外，從不同年代際大遼河下游各潮位站均值變化統計結果(見表2)可看出，近58年營口潮位遞減幅度為-0.002mm/10a，田莊臺潮位遞減幅度為-0.0014mm/10a，三岔河站潮位遞減幅度最高為-0.009mm/10a。

表2 不同年代際大遼河下游各潮位站潮位均值分析

2.2 營口、田莊臺月高潮位相關分析

結合營口和田莊臺2站5—8月高潮位觀測數據，統計分析2個潮位站不同月份高潮位的相關性，結果如圖2所示，見表3。

表3 營口和田莊臺2站不同月份高潮位相關擬合方程

圖2 營口和田莊臺2站5—8月高潮位相關關系分析

從營口和田莊臺2站5—8月高潮位相關關系分析，2站點相距27km，從潮位相關分析結果可看出，5月和8月其相關性較好，相關系數均高于0.5，而6月和7月相關性較低，相關系數低于0.2。5月、8月由于大遼河上游來水較小，潮水幾乎不受上游來水影響，因此相關性最好，6月、7月上游易出現不同程度的洪水，潮水受上游洪水影響較為嚴重，因此相關性最差。從近58年的營口和田莊臺2站年最高潮位數據分析，其相關性和總的趨勢相差不大。隨著潮水位的漲落潮流量也隨之增大或減小。潮水位越高，潮流量亦越大，反之，潮流量減小。

2.3 營口、三岔河月高潮位相關分析

結合營口和三岔河2站5—8月高潮位觀測數據，統計分析2個潮位站不同月份高潮位的相關性，結果如圖3所示，見表4。

圖3 營口和三岔河兩站5—8月高潮位相關關系分析

表4 營口和三岔河2站不同月份高潮位相關擬合方程

從營口和三岔河2站5—8月高潮位相關關系分析，其各月高潮位相關系數均低于營口站和田莊臺站，營口站和三岔河站之間的距離為82.5km，受海水漲潮影響，漲潮時，海水自河口向三岔河方向逆流，由于河槽斷面逐漸變小，河道彎曲段增多，斷面不規(guī)整，水流逆坡上溯等原因，潮波進入河口后，能量逐漸消弱而變形，即潮差之間變小，隨著潮水波傳播距離的增加，也使得營口站和三岔河站高潮位相關系數有所降低，但總體相關趨勢還是一致的，即5月和8月的相關系數較高，而6和7月的相關系數較低。5月、8月由于大遼河上游來水較小，潮水幾乎不受上游來水影響，因此相關性最好，6月、7月上游易出現不同程度的洪水，潮水受上游洪水影響較為嚴重，因此相關性最差。

2.4 田莊臺、三岔河月高潮位相關分析

結合田莊臺和三岔河2站5—8月高潮位觀測數據，統計分析2個潮位站不同月份高潮位的相關性，結果如圖4所示，見表5。

表5 田莊臺和三岔河2站不同月份高潮位相關擬合方程

圖4 田莊臺和三岔河2站5—8月高潮位相關關系分析

從結合營口和三岔河2站5—8月高潮位觀測數據，統計分析2個潮位站不同月份高潮位的相關性，結果可以看出田莊臺和三岔河相關性總體好于營口和三岔河各月最高潮位的相關性，田莊臺和三岔河之間的距離為58km，相比于營口站，田莊臺和三岔河之間潮水波傳播距離更短，使得其相關系數有一定程度的提高。8月份由于上游來水較少，對其潮位傳播影響程度較低，使得營口站和三岔河站之間高潮潮位的相關系數在8月份可以達到0.6966，而同樣5月份上游來水也較少，其相關系數也可達到0.3699。但和營口站有所不同，田莊臺和三岔河站在7月份高潮潮位的相關系數可達到0.5282，明顯好于營口站在7月份的相關系數，通過分析主要是因為田莊臺到三岔河為大遼河感潮河段的主潮流段，潮汐影響明顯，降低了其上游來水的影響，因此在7月上游來水較大情況下，營口和三岔河2站的高潮潮位相關性也可達到0.5282，由此在主汛期可以通過7月和8月田莊臺和三岔河高潮潮位擬合方程，結合上游田莊臺潮位站的潮位資料對下游三岔河潮位站的高潮潮位進行經驗相關預報。

3 上游來水對三岔河潮汐影響分析

渾河、太子河在三岔河進行交匯形成大遼河入渤海，大遼河感潮河段上游來水分為3個部分，第1部分為渾河干流的邢家窩棚水文站(交匯處上游水文站)、第2部分為太子河干流唐馬寨水文站(交匯處上游水文站)，第3部分為太子河支流海城水文站(唐馬寨-三岔河的區(qū)間入流)，3個部分的組合流量為三岔河站上游來水流量。本文分別結合邢家窩棚、唐馬寨、海城水文站不同年份流量值，進行組合成合成流量，結合對應時期三岔河潮位及潮位狀態(tài)，對上游來水對三岔河潮差影響進行分析，結果見表6。此外對上游不同來水流量和三岔河潮位進行相關分析，結果如圖5所示。

表6 1990—2020年三岔河站年最高潮位及上游站對應流量表

(續(xù)表)

圖5 游洪水流量與三岔河水位相關

通過對大遼河三岔河站1990—2020年年最高潮位數據以及上游來水流量500m3/s以上的16場典型洪水數據進行分析近30年間營口、田莊臺站潮位變化相對穩(wěn)定，三岔河站在1994—1996、2005、2010、2012年最高水位均超過5m，1995年達到6.64m，水位均超過了營口及田莊臺高潮潮位，通過分析三岔河上游渾河邢家窩棚站、太子河唐馬寨站以及太子河支流海城河海城站對應時間流量數據，建立流量與潮水位關系圖可知，在1994—1996、2005、2010、2012、2020年，上游河道來水量較大，三岔河水位偏高是受潮水和河道來水相互頂托影響所致。綜合1990—2020年30年間三岔河上游來水與潮位的關系可得出，洪水期當三岔河上游來水量超過2000m3/s時，三岔河無明顯的超差現象，即潮汐現象消失。

4 結論

(1)營口、田莊臺2斷面高潮出現的時間差為1～3h，低潮出現的時間差為1～4h；營口、三岔河2斷面高潮出現的時間差為4～5h，低潮出現的時間差為5～6h，營口站與田莊臺站相關性比營口站與三岔河站相關性好，各站點5月和8月高潮潮位擬合方程可用來進行上、下游潮位經驗相關預報。

(2)當上游流量在1000m3/s左右時，三岔河潮汐現象有一定影響，但潮汐現象不消失；當上游流量超過2000m3/s時，三岔河潮汐現象消失。

(3)大遼河上游來水時間及分布對三岔河站潮汐影響較大，在后續(xù)研究中還需對上游來水對其潮汐影響進行分析，從而確定大遼河沿河灌區(qū)的最優(yōu)取水時段。