长江口徐六泾水文站极值水位研究

在气候变化背景下,极端天气和水位事件频发。为了分析长江口极端潮位的长周期特征,研究基于极值理论相关方法,采用近33 a实测资料对长江口极值潮位趋势性和重现期进行分析,结果表明：长江口徐六泾站年极值水位呈轻微下降趋势,直接原因是大通流量减少导致当地年均海面的下降;区分组模型结果显示,台风“温妮”期间长江口造成的风暴潮位为100 a一遇,而POT模型计算结果仅为60 a一遇,100 a一遇重现期潮位约7.0 m;潮位重现期的计算本质是一种用频率代替概率、从样本推求整体的过程,具有一定不确定性。其意义在于以可获取的数据为基础,计算事件发生的风险率,旨在为工程设计或风险管理提供依据。     

广东省沿海地区年最高设计潮位计算与分析*

选取广东省沿海28个潮位站(或水位站)作为计算基本站,对基本站潮位资料进行了可靠性、一致性和代表性检验,资料系列均满足有关规范规定的要求。根据情况对各站潮位资料进行了极大值处理,对基本站按极值Ⅰ型和PⅢ型分布律进行了频率计算,通过适线对比选用适当的线型。广东省沿海年最高潮位均值变化趋势总体上呈自东向西增大的趋势,与潮差大小的变化趋势基本一致。广东省沿海Cv值的大小受风暴潮的影响较大,因此,沿海站位Cv值一般大于河口站位,多大于0.20。广东省沿海年最高设计潮位总体上呈东低西高的态势,以潮差最大,遭受风暴潮影响最多的粤西地区年最高设计潮位最高,以潮差较小的港口、汕尾站年最高设计潮位最低。     

西江流域干流近年水沙变化特征

选取西江干流迁江站、大湟江口站、梧州站、高要站1957—2016年的年径流量与年输沙量数据,采用Mann-Kendall检验法、5年滑动检验法、累积距平法进行定量与定性分析,同时使用模拟退火算法进行非线性回归分析,得出西江流域干流年径流量和年输沙量的变化规律。结果表明:径流量与输沙量年内分配具有一定不均匀性;迁江站的径流量和输沙量呈显著下降趋势,其他站的年径流量变化呈上升趋势、年输沙量呈显著下降趋势。迁江站径流量于2002年发生突变。迁江站、大湟江口站、梧州站和高要站年输沙量分别在1991、1997、1994、1999年产生显著突变。西江干流年径流量变化趋势呈微波动,年际变动幅度较小,年输沙量呈下降趋势,突变点为1990年。     

气候变化对上海防汛工程设计指标的影响研究

对近些年上海市气候变化特征、防汛工程设计指标响应气候变化情况进行分析研究,在此基础上,考虑未来气候变化下城市防汛工程设计指标的变化趋势。结果表明:上海地区不同强度暴雨频数呈增加趋势,沿海区域海平面以3.3mm/a的平均速率增长;近些年黄浦江各潮位站点100年一遇设计高潮位上升约30~50cm,长江口各潮位站点200年一遇设计高潮位上升约31cm,城市排水1h设计暴雨强度也呈增大趋势;未来24h面暴雨量的增加、海平面上升以及暴雨强度的增大,将不断提高水利片面除涝最高设计水位、沿江沿海潮位站不同频率的设计高潮位以及城市排水管网的设计流量。     

二郎河小流域水文要素演变特征分析

依据二郎河小流域宿松水文站1958～2008年逐年平均降雨、蒸发、水位、流量水文要素序列,选择累计距平、滑动平均曲线、Mann-Kendall突变检验趋势分析方法,分析了流域内近50年的降雨、蒸发、水位、流量水文要素的变化趋势。选择降雨-蒸发、水位-流量、降雨-流量两两要素组合,采用SPSS软件分析它们之间的相关性。结果表明:在过去近50年间,降雨量和径流量均呈不显著增加趋势,蒸发量和水位均呈显著下降趋势;相关性分析表明降雨量和蒸发量呈较弱负相关,水位和径流量无显著相关性;降雨量与径流量呈正相关。     

淮河干流刘台子弯道河段水沙特征及变化趋势

以淮河干流鲁台子站1951—2015年的水沙原型资料为基础,基于SPSS、Matlab等工具,采用累积距平、M-K和R/S分析等方法,研究刘台子河段来水来沙特性及变化趋势。结果表明:在径流量未发生系统增加或减少的前提下,输沙量和含沙量均呈明显降低趋势,至2000年以后含沙量基本稳定在0. 1 kg/m~3;来沙变化具有较明显的阶段性特征,输沙量突变开始年份在1984年左右,含沙量突变和开始年份发生在1980—1986年;输沙量与含沙量在未来一段时间整体呈现增加的趋势;该河段河床整体以冲刷下切为主。     

天津沿海风暴潮特征及其与环境要素的关系

文章利用塘沽海洋环境监测站55年的年极值水位计算重现期高潮位,其中100年一遇高潮位是595cm,1992年出现的高潮位593cm达百年一遇,文章分析了风暴增水与台风路径、气压、风浪以及地形之间的关系.台风风暴潮期间易产生“多峰”增水现象;温带风暴潮若是冷空气和温带气旋共同影响,则风暴增水较显著;天津近海有利增水的主导...     

长江口河口湿地冲淤对潮流的影响研究

本文对长江口崇明东滩、横沙东滩和九段沙湿地的冲淤变化进行定量描述,应用FVCOM模型建立长江口三维潮流数值计算模型,重点模拟淤积1年、5年和10年三种工况下长江口各分支航道的潮位、潮时、潮流垂向结构变化。计算结果表明,长江口地区随着淤积程度的逐步加强,潮位、潮时、潮流垂向结构发生显著变化,并且越往上游,受影响程度逐次减弱。     

三峡工程对长江下游感潮河段极值水位的影响

以往河流极值水位的研究往往选取年最大和最小水位开展分析,但这容易忽略了小概率因素带来的随机性的影响.为了更合理揭示长江感潮河段极值水位的演变趋势,并分析三峡工程对其影响,文章通过概率密度函数法及NS_TIDE调和分析,分析了长江下游感潮河段极值水位的演变规律.结果表明:三峡工程的流量调节对长江下游高水位有着显著的影响,...     

重大水利工程运用对长江入海径流量的影响

采用长江大通水文站1950²011年逐日平均流量资料,运用Pettitt突变点检验法对年、枯季、汛后平均流量序列进行突变点分析。用突变点对时段平均流量序列进行分段,采用M-K趋势性检验法分析各段及整体序列的变化趋势。结果表明,20世纪初,长江上游区域呈现降温、降水减少是造成年平均径流量缓慢下降的原因。20世纪80年代以来全球气候变暖,可能是导致19882011年逐日平均流量资料,运用Pettitt突变点检验法对年、枯季、汛后平均流量序列进行突变点分析。用突变点对时段平均流量序列进行分段,采用M-K趋势性检验法分析各段及整体序列的变化趋势。结果表明,20世纪初,长江上游区域呈现降温、降水减少是造成年平均径流量缓慢下降的原因。20世纪80年代以来全球气候变暖,可能是导致1988²011年的枯季平均径流量相对19502011年的枯季平均径流量相对1950¹987年有明显的抬升、发生均值突变的原因之一;上游水库群在枯季对长江下游的径流补给加剧了枯季入海径流量上升趋势。汛后平均径流量在1990年和2003年都出现了突变点:19501987年有明显的抬升、发生均值突变的原因之一;上游水库群在枯季对长江下游的径流补给加剧了枯季入海径流量上升趋势。汛后平均径流量在1990年和2003年都出现了突变点:1950¹990年间,显现出微弱的下降趋势;19901990年间,显现出微弱的下降趋势;1990²003年间虽然为上升趋势,但平均径流量明显低于前40 a;20032003年间虽然为上升趋势,但平均径流量明显低于前40 a;2003²011年期间转为较为明显的下降趋势,同时平均径流量也低于以往。从三峡工程蓄水运行时间来分析,2003年之后的汛后径流趋势转变可能与三峡工程运行有直接关系,但需要进一步的证实。     

长江下游典型代表性潮型选择研究初探

通过建立大通至长江口一维水沙数学模型,在实测资料验证的基础上计算得出沿程各站逐时潮位。利用计算得出的逐时潮位资料,研究了江阴、徐六泾和六效的高潮位以及日平均潮位与上游大通径流量的相关关系,分析上游径流与近河口河段潮位影响趋势。通过一维水沙数学模型结合不同潮差累积频率的代表性潮型作为下游控制条件计算,在比较河段实测冲淤量与计算冲淤量的基础上,分析不同潮差累积频率的代表性潮型适应性。     

一种设计潮位推算方法在深水筑港中的应用

深水筑港是港口建设的趋势。文章探讨了确定深水筑港设计潮位的一种方法,阐述了基于潮流数学模型的设计潮位推算方法,用实际资料验证了该方法。结果表明:该方法有较高的计算精度,用于确定深水筑港的设计潮位是合理的、可行的。     

GPRSTK在航潮位测量及在天津新港航道的实现

在分析传统潮位测量方法和潮位模型缺陷的基础上,给出了GPS在航潮位测量方法。基于GPSRTK动态定位技术,系统地研究了GPS RTK在航潮位测量、数据处理的基本理论和流程,并对潮位测量和数据处理中的GPS RTK高程质量控制、姿态改正、动态吃水改正、潮位提取、垂直基准转换5个关键问题进行了深入研究,最终确定了测量船测量期间的在航潮位。将这些研究成果应用到天津新港航道的在航潮位试验中,2 d的试验结果表明,GPS在航潮位测量方法相对传统的潮位测量方法在实施的简便性、精度等方面具有较大的优越性。鉴于该方法的特点以及航道的特点,建议该方法广泛推广应用于航道在航潮位测量中。     

乘潮水位估计的逐时潮位统计法

针对海岸港口的乘潮水位计算问题,提出了逐时潮位法计算给定延时和保证率条件下的乘潮水位。该方法从潮位过程线上读取逐时潮位观测资料对应的持续时间,按潮位和延时分组进行二维统计,从统计结果中抽取所需计算延时的潮位序列,根据序列绘制累积频率曲线得到所需保证率的潮位值。该方法与规范法的计算结果相差不大,但在绘制累积频率曲线能减少约50%的计算量,将有效减少机时,提高工作效率。通过该方法计算得到了日照港年和季的乘高潮水位,计算结果表明船舶在乘潮进入日照港时,需特别考虑季节因素的影响。     

GPS在航潮位测量中的关键技术研究

在传统潮位测量方法缺陷分析的基础上,提出了在航潮位测量思想。为了获得高精度的在航潮位测量成果,对利用GPS RTK/PPK技术进行潮位测量和数据处理中的关键问题进行了深入的讨论。这些关键问题主要有姿态改正、GPS高程质量控制、垂直基准转换、基于信号的在航潮位提取。在姿态改正中,详细的给出了姿态改正的计算模型;对于GPS RTK/PPK高程数据存在的异常的问题,给出了Kalman滤波以及Heave修正的方法;为使GPS在航潮位研究实用化,对验潮中垂直基准的转换问题进行了深入的研究和讨论,最后给出了无缝垂直基准的概念和转换思想;利用信号处理理论,基于Butterworth滤波器,提取出了潮位,并将GPS潮位与潮位站潮位进行了比较,获得了理想的结果。     

长江口深水航道回淤量随水文条件变化的特征分析

文章以流量、潮位、潮差、水温、水深和波能为影响因子,建立了长江口深水航道回淤预测的神经网络模型,并利用该模型的预测结果分析了回淤量随单一影响因子的变化规律。结果表明：全航道回淤总量随流量呈一定的非单线性变化特征;波能、水温、潮位和潮差对回淤量的影响基本呈单线性变化特征,回淤量随各水文要素的增大而增大;洪季条件下对回淤量影响较大的水文条件分别为流量、波能和潮位,而潮差和水温变化的影响相对较小。本文的研究成果为长江口深水航道的维护以及回淤机制的研究提供可靠的理论依据和明确的参考指标,具有重要的工程实践意义。     

浙江沿海特征潮位与工程设计水位关系

针对岛屿地区长期潮位资料缺乏,给工程设计水位确定带来一定困难的问题,利用浙江沿海16个潮位站一年的潮位资料,推算本海域各站特征潮位及设计水位,并采用线性相关分析法对特征潮位与设计水位间关系进行研究,得到两者间规律性的成果,可为浙江沿海港口工程前期规划、设计等阶段估算工程设计水位提供参考。     

调和常数法加密潮位及其精度分析

为满足疏浚施工对实时潮位连续性的要求,研究使用调和常数和余水位法将潮位数据由十分钟一次加密到一分钟一次,以连云港徐圩长期潮位站的实测潮位数据为依据,分别通过十分钟间隔和三十分钟间隔余水位来计算加密水位,并给出了实测潮位与加密潮位的比对分析结果,结果表明,十分钟间隔余水位计算的加密潮位与实测潮位均偏差约3cm,30min间隔余水位计算的加密潮位与实测潮位均偏差约6cm。     

疏浚施工中潮位数据质量控制方法

为解决疏浚施工中潮位数据中断和错误的问题,根据不同的潮位站性质分别提出2种不同的数据质量控制方法。采用调和常数加余水位法对长江口北槽中潮位站的实测潮位数据进行缺失数据的插补和错误数据的矫正,采用二次函数曲线拟合法对连云港徐圩潮位站的实测潮位数据进行缺失数据的插补和错误数据的矫正,并统计缺失潮位和错误潮位的插补精度,结果表明:前者首次插补和矫正精度平均值为0.017 m,后者首次插补和矫正精度平均值为0.023 m。2种潮位数据质量控制方法的矫正精度能够满足疏浚施工的要求。     

海湾电厂三维斜压水流和温排水数值模拟

考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应,建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究,计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好,所得温排水的温升范围以排水口为中心,随湾内涨、落潮呈带状分布,排水口近区热分层现象明显,温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。