水文站水文統(tǒng)計資料復習綱要課件

1、2自然條件2.1金山嘴水文站自然條件2.1.1水文1.潮汐和潮位杭州灣的潮汐特性可分為三類：涌江口附近屬非正規(guī)半日潮海區(qū)，大戢山附近屬正規(guī)半日潮海區(qū)，灣內大部分屬于淺海非正規(guī)半日潮類型。杭州灣內高潮位變化自灣口內向沿程逐漸增高，低潮位逐漸減低。金山嘴站的設計高潮位分析，采用金山嘴站19512002年間實測潮位系列，其統(tǒng)計分析結果見表2.1（上海吳淞基面，下同）。表2.1 潮位特征值 潮位名稱金山嘴水文站歷史最高潮位（m）6.57（1997年）歷史最低潮位（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

2、現期0.17.350.2%7.120.5%6.831%6.602%6.375%6.0610%5.82505.20994.822.潮流杭州灣潮流為往復流，流向大體與等深線平行，潮波具有駐波特性，最大流速在中潮位時出現。杭州灣內實測最大潮落流速一般在2.0m/s以上，而灣外最大漲落潮流速略小一些。漲落潮流流速從整個杭州灣斷面漲潮流速來看，隨著斷面縮窄，由灣口向里逐漸增大，如蘆潮港鎮(zhèn)海斷面漲潮平均流速為1.42m/s，落潮流平均流速1.32m/s，但近岸區(qū)潮流速縱向分布，在蘆潮港奉賢金山岸段，潮流速是逐步減小的，且漲潮流大于落潮流。金山區(qū)水文站在金山3號丁壩頭于2003年8月7日（農歷七月初十）進行

3、水文測量，測點在壩頭外120m處，主要測量成果如下：漲潮歷時約5小時左右，落潮歷時約7.5小時。漲潮流最大流速出現在漲急后2小時左右，最大測點流速為1.58m/s，落潮流最大流速出現在落急后3小時，最大測點流速為0.87m/s。最大流速時垂直流速分布水深0.2H,0.6H,0.8H處分別為：漲潮1.58m/s,1.36m/s,0.92m/s;落潮0.87m/s,0.68m/s,0.51m/s。因測量時間為小潮汛期間，所測流速值小于大潮汛。3.泥沙杭州灣上海段沿海水域泥沙來源主要為海域來沙及河底沙再浮。錢塘江徑流量（澉浦）為442億m³，年輸沙890萬t，因而通常情況下，錢塘江來水來沙

4、對杭州灣的影響較小。強勁的潮流是控制杭州灣泥沙輸移的主要動力因子，大進大出是該水域的泥沙輸移特點。水域含沙量有3個高含沙區(qū)和2個低含沙區(qū)。在上海市沿岸水域，含沙量由口外向口內逐漸減少（表2.2），南匯嘴灘面為高含沙區(qū)，平均含沙量1.02.0kg/ m³：乍浦至金山一帶北岸為低含沙區(qū)，平均含沙量為0.51.0kg/ m³。水域含沙量不僅與潮汐大小有關，而且與年內季節(jié)性變化密切。金山嘴平均含沙量季節(jié)性變化如表2.3。杭州灣泥沙粒徑分布受水流和地形的影響和制約，總趨勢是從灣頂到灣口由粗變細，鄰近南北岸較粗，中間地帶較細。北岸乍浦、金山一帶中值粒徑為0.0310.125mm。 表2

5、.2 金山咀、金匯港、蘆潮港潮流泥沙要素斷 面站號水深(m)平均流速（m/s）流向（º）平均含沙量(kg/ m³)漲潮落潮漲潮落潮漲潮落潮金山咀1-20.680.3819123542630.610.472-50.980.5321321740830.720.52金匯港100.420.2625626768800.840.652-20.850.6624825666681.010.72蘆潮港3-50.880.7023623768820.990.671-20.960.6026227453882.593.61 表2.3 金山嘴年內月平均含沙量表 （單位：kg/ m³）月份12

6、1234567891011資料年份含沙量0.871.181.021.030.600.520.490.380.350.310.520.7419784波浪杭州灣內波浪主要以風浪為主，約占全年波浪頻率的80%，涌浪次之約占20%。水域波高年內季節(jié)性變化較大，一般夏季波高較大，冬季波高較小。金山石化水文站實測夏半年（59月）平均波高0.50.6m，最大波高3.90m。杭州灣是典型的涌潮型河口，外海潮波進入杭州灣后，受到喇叭口平面形態(tài)的壓縮，以及由于水深變淺底摩擦效應作用，潮波逐漸由前進波變?yōu)轳v波性質，在杭州灣內形成涌潮。5鹽度杭州灣的鹽度受制于海流與徑流。實測統(tǒng)計，蘆潮港夏季平均含鹽度為7.56，冬季

7、為10.83,金山夏季平均含鹽度為8.02,冬季為9.96。2.1.2氣象 本工程位于杭州灣北岸，屬北亞熱帶氣候區(qū)，四季分明，降水充沛。1風況杭州灣位于亞熱帶季風區(qū)，主導風向可分為夏半年（59月）和冬半年（10月次年4月）兩個時間段，夏半年以E、SE風向為主，冬半年以NE風向為主，季節(jié)性變化明顯。按16方位繪制的實測最大風速與風向頻率玫瑰圖，對海塘工程起控制作用的8級以上大風，其風日數歷年以8月份最多，10月份最少，在1949年至1983年，共35年，臺風中心經過杭州灣計19次，每次臺風過境影響時間為13天。2.氣溫工程所在地區(qū)平均氣溫15.5，最高平均氣溫16.4，最低年平均氣溫15，極端最

8、高氣溫39.6（2003年8月），極端最低氣溫-10.8（1977年1月31日），常年高于35（含35）的高溫日平均為6天，常年低于0的平均為44天。3.降雨根據1959年1989年的統(tǒng)計資料：本工區(qū)的年平均降雨量1112.8mm,雨日135.3天，汛期（69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），一小時最大雨量為93.7mm。2.2堡鎮(zhèn)水文站自然條件2.2.1水文1徑流長江為我國第一大河流，入海徑流充沛。據大通站1904年至1987年七十六年的資料統(tǒng)計，多年平均流量為296

9、00m3/s，歷史上最大洪峰流量達92600m3/s（1954.8.1），最小枯水流量4620m3/s（1979.1.31）。歷年水文測驗資料統(tǒng)計表明，徑流年內分配具有季節(jié)性，510月為洪季，徑流量占全年的70%。2潮汐和潮位長江口屬淺海非正規(guī)半日潮潮汐河口，每天兩漲兩落，日潮不等現象較為顯著。在一個太陰月中，潮汐作兩次周期變化，最高高潮位在朔望以后13天，此時潮差較大，最低高潮發(fā)生在上、下弦后13天，此時潮差較小，年最高潮位一般發(fā)生在810月間，最低潮位出現在122月之間。根據堡鎮(zhèn)港實測潮位資料統(tǒng)計，其潮位特征值如表2.4。長江口的徑流量大，潮量亦大，洪季大潮潮量可達53億m3，枯季大潮亦有

10、39億m3，洪季小潮潮量為16億m3，枯季小潮為13億m3。長江口漲落潮流速受上游徑流、大小潮及臺風的影響較大，一般洪季大潮漲落潮流速較大，枯季大潮漲落潮流速較小，南港漲落潮流速如表2.5。表2.4 堡鎮(zhèn)港潮位特征潮位 (單位：m)潮位名稱金山嘴水文站歷史最高潮位（m）5.99歷史最低潮位（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重現期0.5%6.271%6.072%5.875%5.6110%5.40504.87表2.5 南港漲落潮流速表 (單位：m/s)洪季平均漲潮流速0.66洪季平均落潮流速0.94洪季年均漲潮流速0

11、.63洪季年均落潮流速0.733.波浪長江口波浪通常是風浪和混合浪，單純的涌浪很少見。根據外高橋水文站多年實測資料統(tǒng)計分析，水域無浪、波高小于1.0m和大于1.0m的頻率各為29.4%、69.3%、1.3%，產生較大風浪的主要氣候因素是寒潮和臺風。4.泥沙長江口地區(qū)的泥沙有兩個來源：一是隨徑流從上游河段帶下來的泥沙；二是潮流和風浪對床面泥沙的搬移和揚動造成的局部來沙。據統(tǒng)計，大通水文站多年平均含沙量為0.54kg/m3，年平均輸沙量達5.01億噸。長江口地區(qū)由于潮汐作用，含沙量在一個潮周期內變化較大，一般在漲落急后12小時含沙量達最大值，在憩流附近達最小值。全潮含沙量南支漲潮為1.55kg/m

12、3，落潮為1.6kg/m3；北支漲潮為2.54kg/m3，落潮2.34kg/m3。泥沙粒徑分布變化較大，顆粒中值粒徑約為0.0250.147mm，其分布大致可分為：外側河床值粒徑0.1190.14mm，岸灘顆粒漸細，中值粒徑0.0580.072mm，灘地顆粒最細，在0.0250.039mm變化。長江口北支在枯季大潮期凈瀉量為負值，泥沙隨潮流倒灌南支，實測枯季大潮最大倒灌沙量達3600萬噸（1984年11月）。5.鹽度長江口鹽淡水以緩混合為主，口外年均含鹽度在16左右。在洪季小潮汛短時間內亦有分層現象，枯季大潮亦有強混合的情況，但大多數情況下是屬緩混合類型。在長江口北支，由于枯季大潮期凈瀉量為負

13、值，潮流倒灌南支，鹽量隨潮帶入，影響南支水質。根據實測，枯水期大潮向南支倒灌的鹽量為75萬噸（1987年2月）150萬噸（1974年）。1978年11月1979年3月，由于長江徑流特枯，北支倒灌的咸潮繞過崇明島西南向東，曾使崇明島受咸潮包圍達5個月之久，嚴重影響了崇明島及南支沿岸工農業(yè)生產和人民生活。2.2.2氣象 1、風本地區(qū)根據記錄資料分析的特征風速、風向數據如下表2.6。表2.6 長江口地區(qū)特征風速、風向表 （單位：m/s）風向NNNWNEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC平均風速4.64.95

14、.2JBC風速182418181816161611101416162018平均風速59691288343435493從表中可知，長江口區(qū)常風向為ESESE，強風向為NWNE，春夏盛行東南風，秋季盛行東北風，冬季盛行偏北風。熱帶臺風是影響本地區(qū)的重要氣象因素，根據長江口各有關氣象臺站1949年至2002年資料統(tǒng)計，影響上海的強熱帶風暴共有68次，平均每年1.3次。2.日照日照比較充足。全年日照時數為2082.6小時（1958-1992年的平均數，以下略），平均每天5.7小時。以8月份最多，達253.1小時，2月份最少為130.1小時，日照的年際變化較大，1967年最多為2408.2小時；1970

15、年最少為1817.2小時，常年以3、4、5、6、9月由于雨日較多，而日照百分率偏低。3.氣溫崇明島平均氣溫為15.3，年內以7、8月最高，月平均分別為27.5和27.9。以1月份最低，月平均為2.9，日極端最高氣溫37.3，發(fā)生在1978年7月4日；日極端最低氣溫-10.5，發(fā)生在1958年1月16日，初霜期平均為11月4日，終霜期為3月29日，全年有霜期136天，無霜期229天。4.降水崇明島年均降水量為1042.7mm。由于每年季風強弱不同，降水年際變化較大，1985年達1538.1mm，而1978年僅599.6mm，相差938.5mm。一年內降水主要集中在49月份，以夏季最多，占37.9

16、%；冬季最少，占11.5%，春、秋季分別占21.4%和29.2%。另外，全年明顯存在著兩個降水期，4月下旬至5月中旬為春雨期，雨量112.8mm，雨日13天；6月中旬至7月上旬為梅雨期，雨量156.5mm，雨日13.3天，全年降水日數達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工程地質3.1金山嘴水文站工程地質本工程目前尚未作地質鉆探，地質資料參考金山車客渡碼頭至5號丁壩間的保灘工程的地質鉆探報告。本鉆探資料由安徽省水利水電勘測設計于2004年5月提供。報告顯示：本工程場地屬濱海平原地貌單元，在所揭露深度范圍內的地基土均屬第四系沉積物，為濱海淺海、濱海

17、沼澤相沉積，主要由表層淤泥、粘性土、砂質粉土等組成，根據土的成因、結構及物理力學性質劃分為4個主層次（其中層分為2個亞層）。各土層的土性描述見表3.1，土層物理力學性質參數見表3.2，勘探孔平面位置圖見圖3.1，土層地質剖面見圖3.2。本場地抗震烈度為6度，類場地，根據國家標準建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）及上海市工程建設規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（DGJ08-37-2002）的相關規(guī)定，本擬建場地可不考慮地基土液化問題，擬建場地為可進行建設的一般場地。3.2堡鎮(zhèn)水文站工程地質本工程岸段地質資料由安徽省水利水電勘測設計院2003年4月提供，經勘察查明，自地面以下25m深度范圍內，鉆遇的

18、地基上層共分3大層，其中除表層耕作土及素填上層為近代人工墾作或堆填外，其余諸層均屬第四紀全新世（Q1-34）的濱海河口、淺海濱海及濱海沼澤相沉積層，主要由飽和的粉性土、砂土和粘性土組成，土層分布較穩(wěn)定。各土層特性見表3.3，各土層物理力學性質參數見表 3.4，工程地質鉆孔平面圖3.3，工程地質剖面圖3.4。4河勢演變分析4.1金山嘴水文站4.1.1 杭州灣北岸岸灘自然演變規(guī)律 杭州灣為東西走向的喇叭形強潮河口，潮流急，潮差大，海水含沙量高。杭州灣灣口與長江口緊密毗鄰，杭州灣北岸灘涂與長江口南匯東灘連成一片，消長相應。長江口具有豐富的泥沙來源，每年約有4.86億噸泥沙輸移出海(近年入海泥沙已減為

19、3.5億噸/年），其中有相當數量泥沙經南匯東灘輸沙通道或隨外海潮流進入杭州灣，是杭州灣的主要泥沙來源。由于長江上游來水來沙條件的變化，長江口與杭州灣水沙交換也發(fā)生了變化，從而對杭州灣的演變產生了影響。杭州灣北岸岸灘歷史上經歷了大幅沖蝕后退和東延、內坍的過程。但近百年來，由于長江上游水土流失，長江口泥沙在南匯嘴沉降淤積，并隨潮流進入杭州灣，北岸呈淤積趨勢，蘆潮港金山咀之間-5m線緩慢向外推移，最大漲幅約3km；0m線向外推移最大約2km。北岸演變成微彎岸線，奉賢處于中段，其高灘淤漲速度大于低灘，經六十年代八十年代多次圍墾，奉賢岸線外移最大近5km。隨著近代海塘的修建，對杭州灣北岸岸灘的穩(wěn)定發(fā)揮了

20、重要作用，現今杭州灣北岸的岸線即是在自然演變和人工控制的共同作用下逐漸形成的。由于杭州灣北岸強勁的沿岸潮流基本穩(wěn)定在與水深線一致的方向上, 漲落潮流主流向與岸線走向基本一致，流向穩(wěn)定，這對人工海岸線的穩(wěn)定甚為有利，成為近年來杭州灣北岸地形宏觀上穩(wěn)定的基本保證。在垂直岸線方向的灘地橫斷面上，不同水深處的潮流強度，由海向岸方向逐漸減弱，進入0m以上淺灘，流速遞減十分迅速，流向上漸趨分散，漲落潮流的不對稱加大，漲潮流明顯大于落潮流，流向上岸分量明顯，這就十分有利于泥沙向灘面的輸移而造成中潮位以上灘面的淤積。杭州灣北岸岸灘演變，是自然和人工控制相互作用的結果，近年來一線海塘工程先后達標，整個海岸線已基

21、本成為人工海岸，岸灘沖淤演變已被限制在海堤以外的海灘和水下斜坡范圍。4.1.2 工程岸段灘槽演變分析 新建金山嘴水文站位于金山車客渡碼頭至5號丁壩(龍泉港出海閘西側) 保灘范圍的3號丁壩位置（詳見工程位置圖）,該段岸線長度約4km, 其西側即為金山石化海堤, 由6次圍堤組成, 在1972年12月第一次圍墾以外由東向西分別為第二次圍堤、第六次圍堤、第三次圍墾、第四次圍堤、第五次圍堤，臨海一線海堤長11.4km, 金山海堤西側即為金絲娘橋, 外側灘涂為白沙灣；該工程東側為剛實施完工的化學工業(yè)區(qū)西部圈圍工程，占用岸線約5.3km, 與漕涇化工區(qū)圍堤順接。杭州灣北岸金山岸段，東至大、小金山島，西至白沙

22、灣，緊靠岸線有一條長約14.5km, 寬1.02.5km, 深2030m的漲潮沖刷槽, 俗稱金山深槽（見圖4.1）, 是杭州灣北岸著名的深槽, 最深處水深達50m左右, 主槽線大致呈EW方向, 與漲落潮流方向一致, 深槽主體部分由幾個大于40m的深潭串連而成, 深槽大致呈東西向間斷分布。據研究，金山深槽的形成有五、六百年的歷史，12世紀中葉，杭州灣北岸塌坍后退，大、小金山淪為海島，受東南、東北潮流的交匯加速作用，大、小金山束水集能作用，北岸局部岸線突出及島嶼的繞流渦流作用，以及杭州灣平面收縮，南岸庵東淺灘的挑流作用，是形成金山深槽的主要因素。金山深槽具有漲潮沖刷性質，深槽長度不斷向西伸展，根據

23、有關文獻資料表明，1919年-20m等深線在金山戚家墩正南，1958年-20m線伸至金山第6次圍堤中部1號出水口前沿，1972年則向西移至緯六路前沿，西伸了約4km，1972年以來金山深槽沖淤變化如下：深槽展平淤淺，深槽（-20m線）上部擴展，下部淤積，斷面積略有增大，深槽仍在緩慢發(fā)展。深槽-20m以上南邊坡的沖刷擴大，北邊坡變化很小，深槽尾部沖淤幅度大，尤其是尾部-15m線西南支的迅速沖刷迅速回淤，南支不斷北移西伸，與深槽主線方向趨于一致。深槽東段（戚家墩至大、小金山）受大、小金山間漲潮流控制，水流強度及沖淤變化較小，屬深槽基本穩(wěn)定段，有關地形資料表明，在龍泉港以外近岸海床上受金山深槽水流影

24、響，發(fā)育了一條-10m深槽自西向東延伸，其前端擺動于漕涇與南竹港之間，以縱向擺動為主，橫向擺動幅較小。深槽西段（戚家墩至緯六路），大體上位于第6次圍堤前沿，岸線受深槽水流影響大，深槽尾部軸線有南偏趨勢。金山深槽上擴下淤及深槽-10m線東移，對本工程海堤近岸灘地變化影響較大。據近年水下地形資料，金山深槽在車客渡碼頭東側有一向岸凸出支汊，方向直指岸側，在落潮流作用下對海塘灘地沖刷有一定影響，使近年來1號2號丁壩間堤前灘面嚴重沖蝕，海塘堤腳護坡損壞。另外，由于本工程岸段屬微彎海岸，受東南向風浪強勁作用下，在沿岸漲潮流的頂沖作用，也是該岸段堤前岸灘沖刷的主要原因。隨著化工區(qū)西部圍墾工程和金山車客渡碼頭

25、至5號丁壩之間保灘工程的實施，本段岸線的堤前岸灘沖刷形勢將趨緩和。4.2堡鎮(zhèn)水文站4.2.1崇明南沿下段岸灘演變特征長江口河勢歷史和近代發(fā)生了復雜的變化，造就了崇明、長興、橫沙三島，大量沙洲北靠歸并海門、啟東；而人類的活動又在一定程度上影響河勢的變化。長江口河勢的大變化以及局部變化都會對岸灘產生不同程度的影響。崇明自唐初出露于長江口以來，歷經變遷，至1681年（清康熙二十年）始初步奠定輪廓。近三百年來，特別是十八世紀中葉以來長江主泓南偏，崇明島岸線南沖北淤，南岸沖蝕后退，北岸淤漲擴展，直至十九世紀末加固堤防才制止了大規(guī)模南坍，而北岸迅速淤漲，近50年以來崇明北沿多次圍墾，成陸面積達50余萬畝。 堡鎮(zhèn)河段岸灘沖淤變化主要表現在通北港分流通道的上下移動，導致落潮主流對岸灘頂沖點位置的變化；八十年代初，上游崇明邊灘下移至堡鎮(zhèn)岸灘（即堡鎮(zhèn)沙）；后受落潮流頂沖下移，形成北港中堡鎮(zhèn)奚家港狹長沙脊。近年來，沙頭已移至堡鎮(zhèn)東4#