淺析河北沿海設(shè)計潮位分布情況

丘海珊，曹秋會(河北省電力勘測設(shè)計研究院 石家莊 050031)

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淺析河北沿海設(shè)計潮位分布情況

丘海珊，曹秋會
(河北省電力勘測設(shè)計研究院 石家莊 050031)

設(shè)計潮位是影響濱海工程項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)對建設(shè)項目的不利影響，文章收集了河北沿海各驗潮站潮汐觀測資料，分析統(tǒng)計并整理河北沿海設(shè)計潮位特征值，為河北沿海的濱海工程建設(shè)提供參考。

設(shè)計潮位；濱海工程；自然環(huán)境因素；潮災(zāi)

設(shè)計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)行濱海工程勘測設(shè)計時，往往只是收集工程點附近驗潮站的潮汐觀測資料，分析統(tǒng)計工程所需的設(shè)計潮位特征值，對河北沿海整個區(qū)域的設(shè)計潮位分布情況研究較少。通過多年在河北沿海地區(qū)的工程實踐，積累了河北沿海多個驗潮站潮汐觀測資料，本文嘗試采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，分析統(tǒng)計河北沿海各地的潮汐特征值，整理匯總各地的設(shè)計潮位資料，研究河北沿海設(shè)計潮位的分布規(guī)律，以便更好地為濱海工程項目提供服務(wù)。

1 驗潮站的選取

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，大陸海岸線長度約487 km。根據(jù)河北沿海地形及各驗潮站的分布情況，本文選取了秦皇島港、京唐港、曹妃甸、塘沽(天津市)、岐口、大河口驗潮站共6個驗潮站的實測潮汐資料作為本次設(shè)計潮位分析統(tǒng)計的數(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劃分的。當(dāng)比值小于0.5時，為正規(guī)半日潮型；當(dāng)0.5≤比值<2.0時，為不正規(guī)半日潮型；當(dāng)2.0≤比值<4.0時，為不正規(guī)日潮型；當(dāng)比值大于4.0時，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)驗潮站潮汐觀測采用的起算基準(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)計潮位分析計算方法

3.1 頻率計算方法

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

當(dāng)有n個年最高潮位hi，不同重現(xiàn)期的高潮位*本文的設(shè)計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，按下列公式計算：

(1)

(2)

(3)

3.2 極值同步差比法

對于有不少于連續(xù)5年的年最高潮位的驗潮站，極端高水位*極值同步差比法、近似估算法僅計算極端高水位，百年一遇高潮位按照我國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。可用極值同步差比法與附近不少于連續(xù)20年資料的驗潮站進(jìn)行同步相關(guān)分析，以計算該地區(qū)的極端高水位。

進(jìn)行極值同步差比法的兩個驗潮站之間應(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算公式為

(4)

式中：hJX、hJY分別為具有長期資料驗潮站和待計算驗潮站的極端高水位；ANX、ANY分別為具有長期資料驗潮站和待計算驗潮站的平均海平面；RX、RY分別為具有長期資料驗潮站和待計算驗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算。

近似估算法的計算公式為

hJ=hS+K

(5)

式中：hJ、hS分別為極端高水位和設(shè)計高水位；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 驗潮站設(shè)計潮位分析統(tǒng)計

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

表1 各驗潮站設(shè)計潮位 cm

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

5 結(jié)論

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

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

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

[1] 中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院，中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院，中國電力工程顧問集團(tuán)公司. 電力工程水文氣象計算手冊[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] 河北省國土資源廳(河北省海洋局). 河北省海洋資源調(diào)查與評價[M]. 北京：海洋出版社，2007．

[4] 海洋圖集編委會. 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)計水位和校核水位推算[J]. 海洋通報，1997，16(4)：94-96．

P71；P75

A

1005-9857(2015)07-0087-03