丘海珊，曹秋會(huì)(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 石家莊 050031)

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淺析河北沿海設(shè)計(jì)潮位分布情況

丘海珊，曹秋會(huì)
(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 石家莊 050031)

設(shè)計(jì)潮位是影響濱海工程項(xiàng)目安全的重要自然環(huán)境因素。為滿足濱海工程防潮需要，減輕或消除潮災(zāi)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的不利影響，文章收集了河北沿海各驗(yàn)潮站潮汐觀測(cè)資料，分析統(tǒng)計(jì)并整理河北沿海設(shè)計(jì)潮位特征值，為河北沿海的濱海工程建設(shè)提供參考。

設(shè)計(jì)潮位；濱海工程；自然環(huán)境因素；潮災(zāi)

設(shè)計(jì)潮位是影響濱海工程建設(shè)和安全的重要自然環(huán)境因素。我們進(jìn)行濱海工程勘測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，往往只是收集工程點(diǎn)附近驗(yàn)潮站的潮汐觀測(cè)資料，分析統(tǒng)計(jì)工程所需的設(shè)計(jì)潮位特征值，對(duì)河北沿海整個(gè)區(qū)域的設(shè)計(jì)潮位分布情況研究較少。通過(guò)多年在河北沿海地區(qū)的工程實(shí)踐，積累了河北沿海多個(gè)驗(yàn)潮站潮汐觀測(cè)資料，本文嘗試采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，分析統(tǒng)計(jì)河北沿海各地的潮汐特征值，整理匯總各地的設(shè)計(jì)潮位資料，研究河北沿海設(shè)計(jì)潮位的分布規(guī)律，以便更好地為濱海工程項(xiàng)目提供服務(wù)。

1 驗(yàn)潮站的選取

河北省位于渤海之濱，管轄的秦皇島市、唐山市及滄州市為沿海城市，大陸海岸線長(zhǎng)度約487 km。根據(jù)河北沿海地形及各驗(yàn)潮站的分布情況，本文選取了秦皇島港、京唐港、曹妃甸、塘沽(天津市)、岐口、大河口驗(yàn)潮站共6個(gè)驗(yàn)潮站的實(shí)測(cè)潮汐資料作為本次設(shè)計(jì)潮位分析統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 潮汐類型及基準(zhǔn)面換算關(guān)系

2.1 潮汐類型

潮汐類型是根據(jù)潮汐調(diào)和常數(shù)中主要日分潮和主要半日分潮振幅的比值來(lái)劃分的。當(dāng)比值小于0.5時(shí)，為正規(guī)半日潮型；當(dāng)0.5≤比值<2.0時(shí)，為不正規(guī)半日潮型；當(dāng)2.0≤比值<4.0時(shí)，為不正規(guī)日潮型；當(dāng)比值大于4.0時(shí)，為正規(guī)日潮型。

2.2 基準(zhǔn)面換算關(guān)系

收集河北沿海各地區(qū)驗(yàn)潮站潮汐觀測(cè)采用的起算基準(zhǔn)面及起算基準(zhǔn)面與1956黃海高程系統(tǒng)、1985國(guó)家高程基準(zhǔn)換算關(guān)系，整理各地區(qū)基準(zhǔn)面換算關(guān)系結(jié)果見圖1至圖6。

圖1 秦皇島港各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

圖2 京唐港港各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

圖3 曹妃甸各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

圖4 塘沽各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

圖5 岐口各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

圖6 大河口各基準(zhǔn)面換算關(guān)系

3 設(shè)計(jì)潮位分析計(jì)算方法

3.1 頻率計(jì)算方法

當(dāng)驗(yàn)潮站具有不少于連續(xù)20年的年最高潮位*本文的潮位分析計(jì)算僅考慮對(duì)濱海工程影響較大的高潮位，低潮位的分析計(jì)算方法參考高潮位部分即可。實(shí)測(cè)資料時(shí)，可采用頻率計(jì)算方法，一般選用極值I型分布律(耿貝爾曲線)。

當(dāng)有n個(gè)年最高潮位hi，不同重現(xiàn)期的高潮位*本文的設(shè)計(jì)潮位為百年一遇高潮位及50年一遇高潮位(極端高水位)。采用極值I型分布律，按下列公式計(jì)算：

(1)

(2)

(3)

3.2 極值同步差比法

對(duì)于有不少于連續(xù)5年的年最高潮位的驗(yàn)潮站，極端高水位*極值同步差比法、近似估算法僅計(jì)算極端高水位，百年一遇高潮位按照我國(guó)沿海各港口百年一遇與極端高水位差值的一般規(guī)律，取百年一遇高潮位為極端高水位+0.2 m?？捎脴O值同步差比法與附近不少于連續(xù)20年資料的驗(yàn)潮站進(jìn)行同步相關(guān)分析，以計(jì)算該地區(qū)的極端高水位。

進(jìn)行極值同步差比法的兩個(gè)驗(yàn)潮站之間應(yīng)滿足以下條件：① 潮汐性質(zhì)相似；② 地理位置鄰近；③ 受河流徑流包括汛期徑流的影響相似；④ 增減水影響相似。

極值同步差比法的計(jì)算公式為

(4)

式中：hJX、hJY分別為具有長(zhǎng)期資料驗(yàn)潮站和待計(jì)算驗(yàn)潮站的極端高水位；ANX、ANY分別為具有長(zhǎng)期資料驗(yàn)潮站和待計(jì)算驗(yàn)潮站的平均海平面；RX、RY分別為具有長(zhǎng)期資料驗(yàn)潮站和待計(jì)算驗(yàn)潮站的同期各年年最高潮位的平均值與平均海面的差值。

3.3 近似估算法

不具備用極值同步差比法的地區(qū)，其極端高水位可采用近似估算法分析計(jì)算。

近似估算法的計(jì)算公式為

hJ=hS+K

(5)

式中：hJ、hS分別為極端高水位和設(shè)計(jì)高水位；K為常數(shù)。可采用《海港水文規(guī)范(JTS 145-2-2013)》表C.0.4中潮汐性質(zhì)、潮差大小、河流影響以及增減水影響都較相似的附近港口相應(yīng)的數(shù)值。

4 驗(yàn)潮站設(shè)計(jì)潮位分析統(tǒng)計(jì)

收集的各驗(yàn)潮站的潮位資料，根據(jù)各驗(yàn)潮站資料系列情況，采用上述方法分析計(jì)算出各驗(yàn)潮站設(shè)計(jì)潮位，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 各驗(yàn)潮站設(shè)計(jì)潮位 cm

注： 京唐港、曹妃甸及大河口驗(yàn)潮站的觀測(cè)資料不滿足頻率計(jì)算要求，設(shè)計(jì)潮位采用極值同步差比法計(jì)算得出，京唐港百年一遇高潮位按極端高水位加高20 cm。各驗(yàn)潮站設(shè)計(jì)潮位已換算至1985年國(guó)家高程基準(zhǔn).

5 結(jié)論

根據(jù)設(shè)計(jì)潮位統(tǒng)計(jì)成果，岐口驗(yàn)潮站設(shè)計(jì)高潮位最高，秦皇島港驗(yàn)潮站最低；渤海灣內(nèi)的設(shè)計(jì)高潮位高于唐山、秦皇島地區(qū)，高潮位呈現(xiàn)從南至北遞減趨勢(shì)。

由于缺少長(zhǎng)期潮位觀測(cè)資料，京唐港、曹妃甸、大河口驗(yàn)潮站的設(shè)計(jì)潮位采用極值同步差比法推求。應(yīng)根據(jù)各站實(shí)測(cè)潮位資料情況，補(bǔ)充收集各站潮位觀測(cè)資料，及時(shí)修正設(shè)計(jì)潮位結(jié)果。

沿海工程建設(shè)項(xiàng)目采用驗(yàn)潮站統(tǒng)計(jì)的設(shè)計(jì)潮位成果同時(shí)，應(yīng)對(duì)工程所在海域進(jìn)行歷史潮汐災(zāi)害調(diào)查，綜合考慮工程設(shè)計(jì)潮位情況，確保設(shè)計(jì)潮位成果合理可靠。

[1] 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司. 電力工程水文氣象計(jì)算手冊(cè)[M]. 湖北：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2011．

[2] JTS 145—2—2013 海港水文規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2013．

[3] 河北省國(guó)土資源廳(河北省海洋局). 河北省海洋資源調(diào)查與評(píng)價(jià)[M]. 北京：海洋出版社，2007．

[4] 海洋圖集編委會(huì). 渤海、黃海、東海海洋圖集(水文)[M]. 北京：海洋出版社，1992．

[5] 張彥龍. 秦皇島港設(shè)計(jì)水位和校核水位推算[J]. 海洋通報(bào)，1997，16(4)：94-96．

P71；P75

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1005-9857(2015)07-0087-03