水文站水文统计资料复习纲要解读.docx
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水文站水文统计资料复习纲要解读
2．自然条件
2.1金山嘴水文站自然条件
2.1.1水文
1.潮汐和潮位
杭州湾的潮汐特性可分为三类：
涌江口附近属非正规半日潮海区，大戢山附近属正规半日潮海区，湾内大部分属于浅海非正规半日潮类型。
杭州湾内高潮位变化自湾口内向沿程逐渐增高，低潮位逐渐减低。
金山嘴站的设计高潮位分析，采用金山嘴站1951~2002年间实测潮位系列，其统计分析结果见表2.1（上海吴淞基面，下同）。
表2.1潮位特征值
潮位名称
金山嘴水文站
历史最高潮位（m）
6.57（1997年）
历史最低潮位（m）
-1.87
多年平均高潮位（m）
3.75
多年平均低潮位（m）
-0.23
平均潮位（m）
1.76
最大潮差（m）
5.93
平均潮差（m）
4.01
重现期
0.1％
7.35
0.2%
7.12
0.5%
6.83
1%
6.60
2%
6.37
5%
6.06
10%
5.82
50％
5.20
99％
4.82
2.潮流
杭州湾潮流为往复流，流向大体与等深线平行，潮波具有驻波特性，最大流速在中潮位时出现。
杭州湾内实测最大潮落流速一般在2.0m/s以上，而湾外最大涨落潮流速略小一些。
涨落潮流流速从整个杭州湾断面涨潮流速来看，随着断面缩窄，由湾口向里逐渐增大，如芦潮港—镇海断面涨潮平均流速为1.42m/s，落潮流平均流速1.32m/s，但近岸区潮流速纵向分布，在芦潮港—奉贤—金山岸段，潮流速是逐步减小的，且涨潮流大于落潮流。
金山区水文站在金山3号丁坝头于2003年8月7日（农历七月初十）进行水文测量，测点在坝头外120m处，主要测量成果如下：
涨潮历时约5小时左右，落潮历时约7.5小时。
涨潮流最大流速出现在涨急后2小时左右，最大测点流速为1.58m/s，落潮流最大流速出现在落急后3小时，最大测点流速为0.87m/s。
最大流速时垂直流速分布水深0.2H,0.6H,0.8H处分别为：
涨潮1.58m/s,1.36m/s,0.92m/s;落潮0.87m/s,0.68m/s,0.51m/s。
因测量时间为小潮汛期间，所测流速值小于大潮汛。
3.泥沙
杭州湾上海段沿海水域泥沙来源主要为海域来沙及河底沙再浮。
钱塘江径流量（澉浦）为442亿m³，年输沙890万t，因而通常情况下，钱塘江来水来沙对杭州湾的影响较小。
强劲的潮流是控制杭州湾泥沙输移的主要动力因子，大进大出是该水域的泥沙输移特点。
水域含沙量有3个高含沙区和2个低含沙区。
在上海市沿岸水域，含沙量由口外向口内逐渐减少（表2.2），南汇嘴滩面为高含沙区，平均含沙量1.0～2.0kg/m³：
乍浦至金山一带北岸为低含沙区，平均含沙量为0.5～1.0kg/m³。
水域含沙量不仅与潮汐大小有关，而且与年内季节性变化密切。
金山嘴平均含沙量季节性变化如表2.3。
杭州湾泥沙粒径分布受水流和地形的影响和制约，总趋势是从湾顶到湾口由粗变细，邻近南北岸较粗，中间地带较细。
北岸乍浦、金山一带中值粒径为0.031～0.125mm。
表2.2金山咀、金汇港、芦潮港潮流泥沙要素
断面
站
号
水深
（m）
平均流速
（m/s）
流向
（º）
平均含沙量
（kg/m³）
涨潮
落潮
涨潮
落潮
涨潮
落潮
金山咀
1
-2
0.68
0.38
191～235
42～63
0.61
0.47
2
-5
0.98
0.53
213～217
40～83
0.72
0.52
金汇港
1
0
0.42
0.26
256～267
68～80
0.84
0.65
2
-2
0.85
0.66
248～256
66～68
1.01
0.72
芦潮港
3
-5
0.88
0.70
236～237
68～82
0.99
0.67
1
-2
0.96
0.60
262～274
53～88
2.59
3.61
表2.3金山嘴年内月平均含沙量表（单位：
kg/m³）
月份
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
资料
年份
含沙量
0.87
1.18
1.02
1.03
0.60
0.52
0.49
0.38
0.35
0.31
0.52
0.74
1978
4．波浪
杭州湾内波浪主要以风浪为主，约占全年波浪频率的80%，涌浪次之约占20%。
水域波高年内季节性变化较大，一般夏季波高较大，冬季波高较小。
金山石化水文站实测夏半年（5～9月）平均波高0.5～0.6m，最大波高3.90m。
杭州湾是典型的涌潮型河口，外海潮波进入杭州湾后，受到喇叭口平面形态的压缩，以及由于水深变浅底摩擦效应作用，潮波逐渐由前进波变为驻波性质，在杭州湾内形成涌潮。
5．盐度
杭州湾的盐度受制于海流与径流。
实测统计，芦潮港夏季平均含盐度为7.56‰，冬季为10.83‰,金山夏季平均含盐度为8.02‰,冬季为9.96‰。
2.1.2气象
本工程位于杭州湾北岸，属北亚热带气候区，四季分明，降水充沛。
1．风况
杭州湾位于亚热带季风区，主导风向可分为夏半年（5～9月）和冬半年（10月～次年4月）两个时间段，夏半年以E、SE风向为主，冬半年以NE风向为主，季节性变化明显。
按16方位绘制的实测最大风速与风向频率玫瑰图，对海塘工程起控制作用的8级以上大风，其风日数历年以8月份最多，10月份最少，在1949年至1983年，共35年，台风中心经过杭州湾计19次，每次台风过境影响时间为1～3天。
2.气温
工程所在地区平均气温15.5℃，最高平均气温16.4℃，最低年平均气温15℃，极端最高气温39.6℃（2003年8月），极端最低气温-10.8℃（1977年1月31日），常年高于35℃（含35℃）的高温日平均为6天，常年低于0℃的平均为44天。
3.降雨
根据1959年～1989年的统计资料：
本工区的年平均降雨量1112.8mm,雨日135.3天，汛期（6～9月）雨量：
多年平均534.2mm，最多794.6mm（1963年），月最大雨量419mm（1963年9月），一日最大雨量135.2mm（1972年9月12日），一小时最大雨量为93.7mm。
2.2堡镇水文站自然条件
2.2.1水文
1．径流
长江为我国第一大河流，入海径流充沛。
据大通站1904年至1987年七十六年的资料统计，多年平均流量为29600m3/s，历史上最大洪峰流量达92600m3/s（1954.8.1），最小枯水流量4620m3/s（1979.1.31）。
历年水文测验资料统计表明，径流年内分配具有季节性，5~10月为洪季，径流量占全年的70%。
2．潮汐和潮位
长江口属浅海非正规半日潮潮汐河口，每天两涨两落，日潮不等现象较为显著。
在一个太阴月中，潮汐作两次周期变化，最高高潮位在朔望以后1~3天，此时潮差较大，最低高潮发生在上、下弦后1~3天，此时潮差较小，年最高潮位一般发生在8~10月间，最低潮位出现在12~2月之间。
根据堡镇港实测潮位资料统计，其潮位特征值如表2.4。
长江口的径流量大，潮量亦大，洪季大潮潮量可达53亿m3，枯季大潮亦有39亿m3，洪季小潮潮量为16亿m3，枯季小潮为13亿m3。
长江口涨落潮流速受上游径流、大小潮及台风的影响较大，一般洪季大潮涨落潮流速较大，枯季大潮涨落潮流速较小，南港涨落潮流速如表2.5。
表2.4堡镇港潮位特征潮位（单位：
m）
潮位名称
金山嘴水文站
历史最高潮位（m）
5.99
历史最低潮位（m）
-0.46
多年平均高潮位（m）
3.26
多年平均低潮位（m）
0.89
最大潮差（m）
4.36
平均潮差（m）
2.36
重现期
0.5%
6.27
1%
6.07
2%
5.87
5%
5.61
10%
5.40
50％
4.87
表2.5南港涨落潮流速表（单位：
m/s）
洪季平均涨潮流速
0.66
洪季平均落潮流速
0.94
洪季年均涨潮流速
0.63
洪季年均落潮流速
0.73
3.波浪
长江口波浪通常是风浪和混合浪，单纯的涌浪很少见。
根据外高桥水文站多年实测资料统计分析，水域无浪、波高小于1.0m和大于1.0m的频率各为29.4%、69.3%、1.3%，产生较大风浪的主要气候因素是寒潮和台风。
4.泥沙
长江口地区的泥沙有两个来源：
一是随径流从上游河段带下来的泥沙；二是潮流和风浪对床面泥沙的搬移和扬动造成的局部来沙。
据统计，大通水文站多年平均含沙量为0.54kg/m3，年平均输沙量达5.01亿吨。
长江口地区由于潮汐作用，含沙量在一个潮周期内变化较大，一般在涨落急后1~2小时含沙量达最大值，在憩流附近达最小值。
全潮含沙量南支涨潮为1.55kg/m3，落潮为1.6kg/m3；北支涨潮为2.54kg/m3，落潮2.34kg/m3。
泥沙粒径分布变化较大，颗粒中值粒径约为0.025~0.147mm，其分布大致可分为：
外侧河床值粒径0.119~0.14mm，岸滩颗粒渐细，中值粒径0.058~0.072mm，滩地颗粒最细，在0.025~0.039mm变化。
长江口北支在枯季大潮期净泻量为负值，泥沙随潮流倒灌南支，实测枯季大潮最大倒灌沙量达3600万吨（1984年11月）。
5.盐度
长江口盐淡水以缓混合为主，口外年均含盐度在16‰左右。
在洪季小潮汛短时间内亦有分层现象，枯季大潮亦有强混合的情况，但大多数情况下是属缓混合类型。
在长江口北支，由于枯季大潮期净泻量为负值，潮流倒灌南支，盐量随潮带入，影响南支水质。
根据实测，枯水期大潮向南支倒灌的盐量为75万吨（1987年2月）~150万吨（1974年）。
1978年11月~1979年3月，由于长江径流特枯，北支倒灌的咸潮绕过崇明岛西南向东，曾使崇明岛受咸潮包围达5个月之久，严重影响了崇明岛及南支沿岸工农业生产和人民生活。
2.2.2气象
1、风
本地区根据记录资料分析的特征风速、风向数据如下表2.6。
表2.6长江口地区特征风速、风向表（单位：
m/s）
风向
N
NNW
NE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
C
平均
风速
4.5
4.5
4.4
4.2
4.4
4.1
4.6
4.1
3.9
3.1
3.5
3.6
4.6
4.9
5.2
JBC
风速
18
24
18
18
18
16
16
16
11
10
14
16
16
20
18
平均
风速
5
9
6
9
12
8
8
3
4
3
4
3
5
4
9
3
从表中可知，长江口区常风向为ESE—SE，强风向为NW—NE，春夏盛行东南风，秋季盛行东北风，冬季盛行偏北风。
热带台风是影响本地区的重要气象因素，根据长江口各有关气象台站1949年至2002年资料统计，影响上海的强热带风暴共有68次，平均每年1.3次。
2.日照
日照比较充足。
全年日照时数为2082.6小时（1958-1992年的平均数，以下略），平均每天5.7小时。
以8月份最多，达253.1小时，2月份最少为130.1小时，日照的年际变化较大，1967年最多为2408.2小时；1970年最少为1817.2小时，常年以3、4、5、6、9月由于雨日较多，而日照百分率偏低。
3.气温
崇明岛平均气温为15.3℃，年内以7、8月最高，月平均分别为27.5℃和27.9℃。
以1月份最低，月平均为2.9℃，日极端最高气温37.3℃，发生在1978年7月4日；日极端最低气温-10.5℃，发生在1958年1月16日，初霜期平均为11月4日，终霜期为3月29日，全年有霜期136天，无霜期229天。
4.降水
崇明岛年均降水量为1042.7mm。
由于每年季风强弱不同，降水年际变化较大，1985年达1538.1mm，而1978年仅599.6mm，相差938.5mm。
一年内降水主要集中在4~9月份，以夏季最多，占37.9%；冬季最少，占11.5%，春、秋季分别占21.4%和29.2%。
另外，全年明显存在着两个降水期，4月下旬至5月中旬为春雨期，雨量112.8mm，雨日13天；6月中旬至7月上旬为梅雨期，雨量156.5mm，雨日13.3天，全年降水日数达130.1天，平均以4月份雨日最多，12月份最少，6月份雨量最大，1月份雨量最少。
3．工程地质
3.1金山嘴水文站工程地质
本工程目前尚未作地质钻探，地质资料参考《金山车客渡码头至5号丁坝间的保滩工程》的地质钻探报告。
本钻探资料由安徽省水利水电勘测设计于2004年5月提供。
报告显示：
本工程场地属滨海平原地貌单元，在所揭露深度范围内的地基土均属第四系沉积物，为滨海~浅海、滨海~沼泽相沉积，主要由表层淤泥、粘性土、砂质粉土等组成，根据土的成因、结构及物理力学性质划分为4个主层次（其中⑤层分为2个亚层）。
各土层的土性描述见表3.1，土层物理力学性质参数见表3.2，勘探孔平面位置图见图3.1，土层地质剖面见图3.2。
本场地抗震烈度为6度，Ⅳ类场地，根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）的相关规定，本拟建场地可不考虑地基土液化问题，拟建场地为可进行建设的一般场地。
3.2堡镇水文站工程地质
本工程岸段地质资料由安徽省水利水电勘测设计院2003年4月提供，经勘察查明，自地面以下25m深度范围内，钻遇的地基上层共分3大层，其中除表层耕作土及素填上层为近代人工垦作或堆填外，其余诸层均属第四纪全新世（Q1-34）的滨海～河口、浅海～滨海及滨海～沼泽相沉积层，主要由饱和的粉性土、砂土和粘性土组成，土层分布较稳定。
各土层特性见表3.3，各土层物理力学性质参数见表3.4，工程地质钻孔平面图3.3，工程地质剖面图3.4。
4．河势演变分析
4.1金山嘴水文站
4.1.1杭州湾北岸岸滩自然演变规律
杭州湾为东西走向的喇叭形强潮河口，潮流急，潮差大，海水含沙量高。
杭州湾湾口与长江口紧密毗邻，杭州湾北岸滩涂与长江口南汇东滩连成一片，消长相应。
长江口具有丰富的泥沙来源，每年约有4.86亿吨泥沙输移出海（近年入海泥沙已减为3.5亿吨/年），其中有相当数量泥沙经南汇东滩输沙通道或随外海潮流进入杭州湾，是杭州湾的主要泥沙来源。
由于长江上游来水来沙条件的变化，长江口与杭州湾水沙交换也发生了变化，从而对杭州湾的演变产生了影响。
杭州湾北岸岸滩历史上经历了大幅冲蚀后退和东延、内坍的过程。
但近百年来，由于长江上游水土流失，长江口泥沙在南汇嘴沉降淤积，并随潮流进入杭州湾，北岸呈淤积趋势，芦潮港～金山咀之间-5m线缓慢向外推移，最大涨幅约3km；0m线向外推移最大约2km。
北岸演变成微弯岸线，奉贤处于中段，其高滩淤涨速度大于低滩，经六十年代～八十年代多次围垦，奉贤岸线外移最大近5km。
随着近代海塘的修建，对杭州湾北岸岸滩的稳定发挥了重要作用，现今杭州湾北岸的岸线即是在自然演变和人工控制的共同作用下逐渐形成的。
由于杭州湾北岸强劲的沿岸潮流基本稳定在与水深线一致的方向上,涨落潮流主流向与岸线走向基本一致，流向稳定，这对人工海岸线的稳定甚为有利，成为近年来杭州湾北岸地形宏观上稳定的基本保证。
在垂直岸线方向的滩地横断面上，不同水深处的潮流强度，由海向岸方向逐渐减弱，进入0m以上浅滩，流速递减十分迅速，流向上渐趋分散，涨落潮流的不对称加大，涨潮流明显大于落潮流，流向上岸分量明显，这就十分有利于泥沙向滩面的输移而造成中潮位以上滩面的淤积。
杭州湾北岸岸滩演变，是自然和人工控制相互作用的结果，近年来一线海塘工程先后达标，整个海岸线已基本成为人工海岸，岸滩冲淤演变已被限制在海堤以外的海滩和水下斜坡范围。
4.1.2工程岸段滩槽演变分析
新建金山嘴水文站位于金山车客渡码头至5号丁坝（龙泉港出海闸西侧）保滩范围的3号丁坝位置（详见工程位置图）,该段岸线长度约4km,其西侧即为金山石化海堤,由6次围堤组成,在1972年12月第一次围垦以外由东向西分别为第二次围堤、第六次围堤、第三次围垦、第四次围堤、第五次围堤，临海一线海堤长11.4km,金山海堤西侧即为金丝娘桥,外侧滩涂为白沙湾；该工程东侧为刚实施完工的化学工业区西部圈围工程，占用岸线约5.3km,与漕泾化工区围堤顺接。
杭州湾北岸金山岸段，东至大、小金山岛，西至白沙湾，紧靠岸线有一条长约14.5km,宽1.0～2.5km,深20～30m的涨潮冲刷槽,俗称金山深槽（见图4.1）,是杭州湾北岸著名的深槽,最深处水深达50m左右,主槽线大致呈E～W方向,与涨落潮流方向一致,深槽主体部分由几个大于40m的深潭串连而成,深槽大致呈东西向间断分布。
据研究，金山深槽的形成有五、六百年的历史，12世纪中叶，杭州湾北岸塌坍后退，大、小金山沦为海岛，受东南、东北潮流的交汇加速作用，大、小金山束水集能作用，北岸局部岸线突出及岛屿的绕流涡流作用，以及杭州湾平面收缩，南岸庵东浅滩的挑流作用，是形成金山深槽的主要因素。
金山深槽具有涨潮冲刷性质，深槽长度不断向西伸展，根据有关文献资料表明，1919年-20m等深线在金山戚家墩正南，1958年-20m线伸至金山第6次围堤中部1号出水口前沿，1972年则向西移至纬六路前沿，西伸了约4km，1972年以来金山深槽冲淤变化如下：
①深槽展平淤浅，深槽（-20m线）上部扩展，下部淤积，断面积略有增大，深槽仍在缓慢发展。
②深槽-20m以上南边坡的冲刷扩大，北边坡变化很小，深槽尾部冲淤幅度大，尤其是尾部-15m线西南支的迅速冲刷迅速回淤，南支不断北移西伸，与深槽主线方向趋于一致。
③深槽东段（戚家墩至大、小金山）受大、小金山间涨潮流控制，水流强度及冲淤变化较小，属深槽基本稳定段，有关地形资料表明，在龙泉港以外近岸海床上受金山深槽水流影响，发育了一条-10m深槽自西向东延伸，其前端摆动于漕泾与南竹港之间，以纵向摆动为主，横向摆动幅较小。
深槽西段（戚家墩至纬六路），大体上位于第6次围堤前沿，岸线受深槽水流影响大，深槽尾部轴线有南偏趋势。
金山深槽上扩下淤及深槽-10m线东移，对本工程海堤近岸滩地变化影响较大。
据近年水下地形资料，金山深槽在车客渡码头东侧有一向岸凸出支汊，方向直指岸侧，在落潮流作用下对海塘滩地冲刷有一定影响，使近年来1号～2号丁坝间堤前滩面严重冲蚀，海塘堤脚护坡损坏。
另外，由于本工程岸段属微弯海岸，受东南向风浪强劲作用下，在沿岸涨潮流的顶冲作用，也是该岸段堤前岸滩冲刷的主要原因。
随着化工区西部围垦工程和金山车客渡码头至5号丁坝之间保滩工程的实施，本段岸线的堤前岸滩冲刷形势将趋缓和。
4.2堡镇水文站
4.2.1崇明南沿下段岸滩演变特征
长江口河势历史和近代发生了复杂的变化，造就了崇明、长兴、横沙三岛，大量沙洲北靠归并海门、启东；而人类的活动又在一定程度上影响河势的变化。
长江口河势的大变化以及局部变化都会对岸滩产生不同程度的影响。
崇明自唐初出露于长江口以来，历经变迁，至1681年（清康熙二十年）始初步奠定轮廓。
近三百年来，特别是十八世纪中叶以来长江主泓南偏，崇明岛岸线南冲北淤，南岸冲蚀后退，北岸淤涨扩展，直至十九世纪末加固堤防才制止了大规模南坍，而北岸迅速淤涨，近50年以来崇明北沿多次围垦，成陆面积达50余万亩。
堡镇河段岸滩冲淤变化主要表现在通北港分流通道的上下移动，导致落潮主流对岸滩顶冲点位置的变化；八十年代初，上游崇明边滩下移至堡镇岸滩（即堡镇沙）；后受落潮流顶冲下移，形成北港中堡镇~奚家港狭长沙脊。
近年来，沙头已移至堡镇东4#丁坝以下，而堡镇河段岸滩呈急剧冲刷、刷深后退趋势。
如堡镇港西离岸300m左右滩面高程1986~1998年由1.0m刷深至-10.0~-11.0m左右，1998年的-1.0m线至2001年刷深至-3.5~-4.5m左右，-5m线从离岸750~800m后退至200m左右，1998~2001年又后退了60~100m。
堡镇港以东近岸2~3km间河床，1989~1994年呈淤积状态（淤高6~9m），1994~1998年又冲刷恢复原状，在近岸2km范围内十年普遍冲深3m左右，最大达4m。
1998~2001年近岸边滩又平均刷深2.0~3.0m左右。
-10m线内侵600~650m，距岸仅400~600m，进入1998年至2001年-10m线进一步内侵，平均内侵80~120m，0~-5m滩面坡度为1/8~1/12，丁坝坝身及坝头严重损坏。
堡镇东1#~4#丁坝间岸滩后退，东1#坝~2#坝中间局部地区堤脚滩面2002年刷至0.9m高程左右,造成护坡底坎淘空,护坡破坏,同时丁坝受损，其动力因子除落潮流顶冲外，崇明边滩沙头下移，该河段正处下游涨潮沟上口，涨潮流的顶冲也是重要原因之一；而坝间距过大也是造成坝田区高滩冲刷内移的重要原因。
北港堡镇~奚家港河段为优良的微弯河势，主槽偏于崇明一侧，八十年代崇明边滩下移及青草沙切滩，使主槽演变成复式河槽，崇明岸滩遂遵循涨潮河槽性质的冲淤变化规律，江中沙体特别是北侧沙体的向岸淤积压，造成“外沙内泓”形势对岸滩的冲蚀；同时该沙体仍在缓慢向下游移动，目前沙尾在团结沙河段以西，沙头退至堡镇东4#丁坝以东，相应两端亦在变化，该河段近岸滩地的稳定，保滩丁坝群起了重要作用，其中尤以堡镇港东2#、3#丁坝作用为主，是该河段的保滩控制节点。
4.2.2目前滩地现状
拟建堡镇水文站新址位于上海市海塘保滩工程（2003）崇明新建港河段的东1＃丁坝位置，根据崇明县水利勘测设计所2003年4月实测的1：
1000局部水下地形和1：
100的断面图分析，0m线以上滩地较为开阔，距离一线主堤约在110～200m之间，
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