長(zhǎng)江感潮河段徑流對(duì)潮波變形和傳播的影響研究

羅亮 解超 蔣陳娟 嚴(yán)叔春

摘要：受徑、潮流相互作用，長(zhǎng)江感潮河段潮波從河口向上游傳播過(guò)程中沿程變形過(guò)程復(fù)雜。基于長(zhǎng)江感潮河段實(shí)測(cè)高、低潮位，潮時(shí)資料以及大通站日均流量數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、Hermit插值和小波分析方法，分析了長(zhǎng)江感潮河段潮汐特征值和潮波傳播特征值隨流量的變化關(guān)系。結(jié)果表明：高、低潮位及平均水位隨流量增大而增大，并且越往下游對(duì)流量的敏感度越低；江陰以上河段潮差隨流量增大而先減小后增大；徑流對(duì)分潮振幅的影響在江陰以上河段較明顯，半日潮和全日潮振幅隨流量增大先減小后增大，1/4日分潮振幅隨流量增大而減小，其中半日潮振幅變化幅度最大；平均水位坡度在蕪湖-馬鞍山段隨流量增大而先增大后減小，在馬鞍山以下河段與流量呈正相關(guān)；潮波振幅衰減率隨流量增大而先增大后減小，越靠近入海口，流量閾值越大。研究成果有助于深入認(rèn)識(shí)河口徑潮相互作用機(jī)制，亦可為河口治理提供參考。

摘要：感潮河段； 潮波傳播； 徑流； 分潮振幅； 平均水位坡度； 潮波衰減率； 長(zhǎng)江

中圖法分類號(hào)： P731.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.01.002

0 引 言

感潮河段潮波特征受徑流、河道地形、摩擦等影響顯著，外海潮汐從長(zhǎng)江河口進(jìn)入感潮河段后，受徑流影響潮波沿程發(fā)生不同程度的變形［1-4］。探究徑流影響下潮波變形和傳播的規(guī)律對(duì)長(zhǎng)江感潮河段的水位預(yù)測(cè)、航道整治與管理、水資源規(guī)劃與管理、農(nóng)業(yè)灌溉、港口近岸工程建設(shè)、環(huán)境生態(tài)治理等具有重要的指導(dǎo)意義［5-8］。

徑、潮流相互作用使得感潮河段水動(dòng)力變化特征復(fù)雜，同時(shí)也是潮汐特征變化的原因［9-11］。長(zhǎng)江河口為強(qiáng)耗散河口，具有很強(qiáng)的非線性現(xiàn)象［12］。為探究河口潮汐的非穩(wěn)定和非線性現(xiàn)象，Guo 等［13］利用非穩(wěn)定模式下的調(diào)和分析和連續(xù)小波變換對(duì)長(zhǎng)江河口潮汐信號(hào)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)1/4日分潮在枯季時(shí)上游振幅較大、洪季時(shí)下游振幅較大。楊正東等［14］基于2009年橫沙、馬家港、堡鎮(zhèn)和永隆沙4個(gè)潮位站逐時(shí)潮位資料，通過(guò)調(diào)和分析研究長(zhǎng)江河口潮汐的分潮組成，指出長(zhǎng)江河口潮汐主要由4個(gè)半日分潮（M2、S2、N2、K2）、4個(gè)全日分潮（K1、O1、P1、Q1）和3個(gè)淺水分潮（M4 、MS4、M6）組成。王文才等［15］對(duì)2011年大通水文站的逐日流量及南京、鎮(zhèn)江、江陰、天生港、徐六涇、共青圩6個(gè)潮位站的逐日高潮、低潮資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)感潮河段中潮位整體上隨著流量的增大而升高，離入海口越近，潮位受流量的影響越小。漲潮、落潮的流速和歷時(shí)存在明顯的不對(duì)稱，即在南支主槽中落潮流速和

歷時(shí)大于漲潮流速和歷時(shí)［16］。王彪等［16］通過(guò)三維數(shù)值模擬分析得出，漲落潮不對(duì)稱性主要由徑流和地形所致。感潮河段水流方向在向陸流與向海流交匯處發(fā)生逆轉(zhuǎn)，Zhang 等［17］利用水動(dòng)力模型研究了長(zhǎng)江感潮河段中水流逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，指出在枯水期最多可能同時(shí)出現(xiàn)3個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)（兩個(gè)輻合點(diǎn)和一個(gè)輻散點(diǎn)），將整個(gè)感潮河段分為兩個(gè)向海流段和兩個(gè)向陸流段，并且這些逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置始終位于水位零梯度點(diǎn)的下游。郭磊城等［18］基于調(diào)和分析方法分析了潮波傳播的變化特征，指出江陰以上河段主要受徑流影響、江陰以下河段主要受潮流影響。黃競(jìng)爭(zhēng)［19］和張先毅［20］等通過(guò)分析長(zhǎng)江感潮河段潮波衰減率與平均水位坡度隨流量的變化特征，發(fā)現(xiàn)潮波衰減率絕對(duì)值與平均水位坡度隨流量增大并不是單調(diào)遞增，而是存在一個(gè)閾值流量和區(qū)域，對(duì)應(yīng)潮波衰減效應(yīng)的極大值；并通過(guò)一維水動(dòng)力解析模型分析，指出潮波傳播的閾值現(xiàn)象主要是由于洪季上游回水作用隨流量加強(qiáng)，平均水位及水深增大，導(dǎo)致河口輻聚程度減小，而平均水位坡度為適應(yīng)河口形狀變化亦有所減小，從而形成相對(duì)應(yīng)的閾值流量和區(qū)域。

綜上所述，對(duì)長(zhǎng)江感潮河段潮波傳播特征的研究，目前主要關(guān)注潮汐特征的洪枯季變化，而對(duì)徑流對(duì)潮波傳播特征影響的研究還不夠全面。為此，本文重點(diǎn)研究徑流對(duì)潮波變形及潮波傳播的影響，定量分析潮波特征值對(duì)流量的響應(yīng)，以期為感潮河段潮汐預(yù)測(cè)、航道安全運(yùn)行及水資源優(yōu)化管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

長(zhǎng)江感潮河段位于大通站至下游入海口處，全長(zhǎng)約600余km，從入海口至江陰河道斷面逐漸收縮，從江陰往上河道斷面變化相對(duì)穩(wěn)定。長(zhǎng)江感潮河段潮流界和潮區(qū)界的位置隨徑流和潮汐的變化而移動(dòng)；在非極端水文條件下，長(zhǎng)江感潮河段潮區(qū)界上界位于大通站附近，下界位于南京與安慶之間；潮流界上界位于鎮(zhèn)江站附近，下界位于江心沙附近［21-22］。大通水文站2012年流量統(tǒng)計(jì)資料顯示，年平均流量為31 700 m3/s，最大日均流量為59 400 m3/s（8月10日），最小日均流量為11 200 m3/s（1月4日）。江陰以下河段主要受潮汐動(dòng)力影響［19］，下游天生港站年內(nèi)最大潮差2.47 m，最小潮差1.83 m，平均潮差2.09 m。本文研究范圍為上游大通水文站至下游天生港潮位站之間，其中蕪湖、馬鞍山、南京、鎮(zhèn)江、江陰、天生港6個(gè)潮位站與大通水文站的距離分別為128，174，222，303，412，458 km（見(jiàn)圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)和研究方法

本文主要對(duì)2012年長(zhǎng)江感潮河段沿程6個(gè)潮位站逐潮高低潮位、潮時(shí)數(shù)據(jù)以及上游大通站日均流量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。首先，在分析徑流對(duì)潮位特征值的影響時(shí)，基于實(shí)測(cè)高、低潮位的日均值及大通站日均流量數(shù)據(jù)，對(duì)潮位特征值進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。為了分析徑流對(duì)潮差的影響，本文首先用實(shí)測(cè)高、低潮位數(shù)據(jù)算出潮差，再對(duì)其作15 d滑動(dòng)平均處理，以消除大小潮的影響。關(guān)于徑流對(duì)各分潮振幅的影響，本文首先基于實(shí)測(cè)高、低潮位和潮時(shí)數(shù)據(jù)，采用Hermit插值得到逐時(shí)潮位，然后利用小波分析得到感潮河段潮波的主要周期，并利用小波濾波法分離出不同周期下的潮波振幅。最后，在分析潮波傳播特征值時(shí)，基于逐潮高、低潮位數(shù)據(jù)計(jì)算平均水位，再根據(jù)沿程各站位之間平均水位的差值計(jì)算平均水位坡度；并利用15 d滑動(dòng)平均后的潮差數(shù)據(jù)計(jì)算潮波振幅衰減率。

1.2.1 潮波傳播特征值計(jì)算方法

平均水位為高、低潮位的平均潮水位，其計(jì)算公式［19］為

s0=（Hh+Hl）/2（1）

式中：s0為潮位站的平均水位值；Hh為高潮位；Hl為低潮位。

平均水位坡度主要是考量相鄰兩個(gè)潮位站平均水位隨距離的變化率［19］，其計(jì)算公式為

S=ΔsΔx=s2-s1Δx（2）

式中：Δs為兩個(gè)相鄰潮位站平均水位的差值；s1、s2為相鄰兩潮位站中下游及上游潮位站的平均水位值；Δx為相鄰潮位站之間的距離。

潮波衰減率定義為兩潮位站間單位潮波振幅的振幅變化率［22］，其計(jì)算公式為

D=1η-ΔηΔx=

2η2+η1|η2-η1|Δx（3）

式中：η-為相鄰兩潮位站之間的振幅平均值；Δη為兩潮位站之間的振幅差；η1、η2為相鄰兩潮位站中下游及上游潮位站的潮波振幅值。本文研究中所涉及的潮波振幅值為某一潮位站高低潮位差值的一半，即潮差的一半，也即η=（Hh-Hl）/2。

1.2.2 高、低潮位的Hermit插值方法

由于實(shí)測(cè)資料僅有高、低潮位和潮時(shí)，為了用小波分析進(jìn)行潮汐分潮的分析，將高、低潮位數(shù)據(jù)插補(bǔ)延長(zhǎng)至逐時(shí)潮位。喬光全等［23］指出在半日潮海域Hermit插值結(jié)果最優(yōu)，平均誤差在4%以下，標(biāo)準(zhǔn)誤差在5%以內(nèi)，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單。郭磊城等［18］指出長(zhǎng)江口地區(qū)潮波以半日潮為主，故本文采取Hermit插值方法對(duì)高低潮位數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)，其公式為

H（t）=Hn1+2（t-tn）tn+1-tnt-tn+1tn-tn+12+Hn+11+2（t-tn+1）tn-tn+1t-tntn+1-tn2（4）

式中：H為潮位；t為時(shí)間；Hn為對(duì)應(yīng)tn時(shí)刻的潮位。具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)［23］。

1.2.3 分潮振幅的小波分析方法

小波變換其本質(zhì)是一帶通濾波器，較傳統(tǒng)濾波器更好的是小波濾波可同時(shí)在尺度（頻率）和時(shí)域進(jìn)行，因而可消除所有頻率上的噪聲而分離出有用的信號(hào)。利用小波分析方法，可將各種時(shí)間尺度，包括徑流作用的時(shí)間尺度和各個(gè)分潮簇的時(shí)間尺度分離開(kāi)來(lái)，得出有關(guān)潮汐作用部分的有用信息［11］。本文延用歐素英等［11］在珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)徑流潮流相互作用分析中的小波濾波方法，采用廣泛應(yīng)用的復(fù)小波函數(shù)Morlet小波作為基函數(shù)進(jìn)行小波變換，將逐時(shí)潮位資料轉(zhuǎn)換成Morlet連續(xù)子小波的離散形式，再采用Morlet復(fù)小波變換構(gòu)成的濾波器及濾波得到各分潮的信號(hào)，具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)［11］和［24］。

2 徑流對(duì)潮汐特征值的影響

2.1 徑流對(duì)潮位的影響

為研究徑流對(duì)潮位的影響，分別統(tǒng)計(jì)高、低潮位和平均水位與流量的關(guān)系（見(jiàn)圖2）。結(jié)果表明：高、低潮位和平均水位均與流量呈正相關(guān)，但在江陰和天生港站隨流量的變化率明顯小于上游其他潮位站，表明江陰以下河段高、低潮位和平均水位對(duì)流量變化的敏感度比上游河段低。從擬合結(jié)果來(lái)看（見(jiàn)表1），蕪湖、馬鞍山、南京和鎮(zhèn)江站點(diǎn)的線性相關(guān)系數(shù)R2均在0.95左右，而江陰和天生港站的線性相關(guān)系數(shù)R2≤0.90，同時(shí)線性相關(guān)系數(shù)R2從上游到下游不斷降低。由表1中線性回歸斜率可以看出，從上游到下游各站點(diǎn)的線性回歸斜率逐漸變小，并且低潮位的線性回歸斜率均大于高潮位，平均水位的線性回歸斜率介于高潮位和低潮位之間，說(shuō)明徑流對(duì)潮位的影響越往下游越弱，且低潮位隨流量的變化幅度整體上高于高潮位和平均水位。

綜上所述，潮位特征值隨流量增大而增大，其中低潮位變化幅度大于高潮位和平均水位，越往下游潮位特征值對(duì)流量的敏感程度越低，且江陰以下河段潮位特征值對(duì)流量的響應(yīng)程度遠(yuǎn)低于江陰以上河段。

2.2 徑流對(duì)潮差的影響

潮差的年內(nèi)最大值、最小值、平均值均從下游到上游不斷減小（見(jiàn)表2）。天生港-江陰、江陰-鎮(zhèn)江、鎮(zhèn)江-南京、南京-馬鞍山、馬鞍山-蕪湖的年均潮差沿程衰減率分別為0.006 2，0.008 1，0.004 1，0.003 5，0.003 3 m/km。其中，江陰-鎮(zhèn)江段潮差的衰減速率最大，馬鞍山-蕪湖段潮差的衰減速率最小。

為進(jìn)一步分析徑流對(duì)潮差的影響，對(duì)各站的潮差作15 d滑動(dòng)平均處理以消除大小潮變化的半月周期對(duì)潮差的影響。下游天生港站和江陰站潮差隨流量的變化關(guān)系同上游4個(gè)站點(diǎn)明顯不同，上游蕪湖站、馬鞍山站、南京站、鎮(zhèn)江站潮差同流量的關(guān)系呈二次冪函數(shù)關(guān)系，潮差隨流量增大先減小后增加，各站點(diǎn)趨勢(shì)變化的閾值分別為45 738，47 436，49 665，67 782 m3/s；下游江陰站和天生港站潮差波動(dòng)較大，整體隨流量增大而減小，但變化幅度較小，對(duì)流量的敏感度較低（見(jiàn)圖3和表3）。統(tǒng)計(jì)沿程各潮位站潮差與流量的相關(guān)系數(shù)，上游蕪湖站、馬鞍山站、南京站、鎮(zhèn)江站潮差與流量的相關(guān)性較好，但下游江陰站和天生港站相關(guān)性較弱（見(jiàn)表3），故江陰以上河段潮差受流量影響明顯，而江陰及以下河段潮差隨流量變化規(guī)律不明顯。

2.3 徑流對(duì)分潮振幅的影響

為分離出各分潮潮波數(shù)據(jù)，對(duì)高、低潮位數(shù)據(jù)采用Hermit插值法得到逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)，再對(duì)逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)進(jìn)行小波濾波分析。

為檢驗(yàn)逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)的周期性變化特征，本文采用天生港站的逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)進(jìn)行小波周期分析。從圖4小波方差圖中可以看出，存在著3個(gè)較為明顯的峰值，它們從大到小依次對(duì)應(yīng)著19，38 h和9 h的時(shí)間尺度。根據(jù)小波方差檢驗(yàn)的結(jié)果，繪制各主周期趨勢(shì)圖。從圖5可以看出，在19 h特征時(shí)間尺度上（第一主周期），潮汐振幅變化的平均周期大約為12 h;在38 h特征時(shí)間尺度上（第二主周期），潮汐振幅變化的平均周期大約為24 h;而在9 h特征時(shí)間尺度上（第三主周期），潮汐振幅變化的平均周期大約為6 h。從以上小波分析結(jié)果可以得出，由高低潮位數(shù)據(jù)插值得到的潮位數(shù)據(jù)主要包含周期為12 h左右的半日潮簇、周期為24 h左右的全日潮簇以及周期為6 h左右的1/4日潮簇，其中半日潮簇起著主導(dǎo)作用。因此，可以通過(guò)小波分析對(duì)插值得到的逐時(shí)潮位進(jìn)行濾波得到半日潮簇、全日潮簇和1/4日潮簇的振幅。

統(tǒng)計(jì)各分潮沿程振幅特征值，由表4可知，各分潮的最大值、最小值、年均值均從下游到上游不斷減小，全日潮、半日潮、1/4日分潮年均值分別從下游天生港站的0.47，1.94，0.36 m衰減至上游蕪湖站的010，0.25，0.05 m，衰減率分別為79%，87%，86%，半日潮和1/4日分潮衰減率相近，且明顯大于全日潮衰減率。天生港-江陰、江陰-鎮(zhèn)江、鎮(zhèn)江-南京、南京-馬鞍山、馬鞍山-蕪湖半日潮的年均振幅沿程衰減率分別為0006 1，0.007 2，0.004 0，0.003 3，0.003 3 m/km，其中江陰-鎮(zhèn)江段半日潮的衰減速率最大，馬鞍山-蕪湖段半日潮振幅的衰減速率最小，半日潮振幅沿程衰減規(guī)律與潮差的沿程衰減規(guī)律一致。

為分析各分潮振幅與流量的關(guān)系，對(duì)各分潮振幅數(shù)據(jù)作15 d滑動(dòng)平均處理，以消除大小潮的半月周期對(duì)各分潮振幅的影響。由圖6可知，江陰以上蕪湖、馬鞍山、南京、鎮(zhèn)江潮位站全日潮和半日潮振幅隨流量增大先減小后增大，1/4日分潮振幅隨流量增大而減小，其中半日潮減小的幅度最大；下游江陰和天生港站主要受潮流動(dòng)力影響，各分潮振幅受徑流的影響減弱，半日潮和1/4日分潮振幅隨流量增加無(wú)明顯變化趨勢(shì)，全日潮振幅隨流量增大呈先減小后增大的趨勢(shì)。

由表5分析各分潮與流量的擬合關(guān)系可知，上游蕪湖、馬鞍山、南京、鎮(zhèn)江站各分潮振幅與流量的相關(guān)系數(shù)均較高，且半日潮與流量的相關(guān)系數(shù)最高，其次為1/4日分潮，再次為全日潮，分潮振幅隨流量的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，大部分站點(diǎn)變化趨勢(shì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)的閾值出現(xiàn)在流量為40 000～50 000 m3/s時(shí)，鎮(zhèn)江站半日潮和南京、鎮(zhèn)江站的1/4日分潮的閾值較大；下游江陰和天生港站各分潮振幅與流量的相關(guān)系數(shù)較小，僅全日潮振幅與流量的相關(guān)系數(shù)R2>0.5，半日潮和1/4日分潮振幅與流量的相關(guān)系數(shù)R2<0.3，說(shuō)明下游分潮振幅受流量影響較弱。

以上分析結(jié)果表明，上游蕪湖、馬鞍山、南京、鎮(zhèn)江站分潮振幅與流量有較強(qiáng)的相關(guān)性，全日潮和半日潮振幅隨流量的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，流量閾值在40 000～50 000 m3/s之間，1/4日分潮振幅隨流量增大而減小；下游江陰和天生港站全日潮振幅與流量有一定的相關(guān)性，全日潮振幅隨著流量的增大先減小后增大，流量閾值約為25 000 m3/s，半日潮和1/4日分潮振幅與流量的相關(guān)系數(shù)較小，隨流量增加無(wú)明顯變化規(guī)律（見(jiàn)圖6）。

3 徑流對(duì)潮波傳播特征值的影響

3.1 徑流對(duì)平均水位坡度的影響

長(zhǎng)江感潮河段的平均水位坡度與流量基本呈正相關(guān)，其中下游河段（江陰-天生港）平均水位坡度隨流量的變化率較上游河段（蕪湖-馬鞍山、馬鞍山-南京、南京-鎮(zhèn)江、鎮(zhèn)江-江陰）明顯減小，說(shuō)明流量對(duì)下游河段平均水位坡度的影響較小（見(jiàn)圖7）。

長(zhǎng)江感潮河段沿程各站平均水位坡度與流量擬合結(jié)果表明：沿程各感潮河段的平均水位坡度與流量的相關(guān)性系數(shù)均大于0.9，其中上游蕪湖-馬鞍山段平均水位坡度隨流量增大有先增大后減小的趨勢(shì)，流量閾值為6 250 m3/s（見(jiàn)表6）。

3.2 徑流對(duì)潮波振幅衰減率的影響

由沿程各河段潮波振幅衰減率與流量的相關(guān)分析（見(jiàn)表7和圖8）可知：潮波振幅衰減率首先隨著流量的增加而增大，當(dāng)流量增大到某一閾值時(shí)變化趨勢(shì)將發(fā)生轉(zhuǎn)折，即隨著流量增大而減小，并且越往下游，隨著潮汐動(dòng)力的增強(qiáng)，徑流動(dòng)力的減弱，流量閾值越來(lái)越大，潮波振幅衰減率的變化趨勢(shì)將越難發(fā)生轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)分析相關(guān)性系數(shù)發(fā)現(xiàn)，南京以上河段潮波振幅衰減率隨流量變化有較強(qiáng)的波動(dòng)，相關(guān)性較差，而南京以下河段潮波振幅衰減率與流量有較好的相關(guān)性。另外，從各河段潮波的衰減強(qiáng)度來(lái)看，同流量情況并且在各段流量閾值以內(nèi)，蕪湖-馬鞍山段振幅衰減率最大，馬鞍山-南京-鎮(zhèn)江-江陰各段振幅衰減率較小且量值大致相同，江陰-天生港段振幅衰減率最小。這表明，蕪湖-馬鞍山段潮波的衰減作用最強(qiáng)，馬鞍山-江陰段次之，江陰-天生港段最弱。

4 討 論

本文通過(guò)研究徑流對(duì)不同潮汐特征值的影響，發(fā)現(xiàn)以江陰為界，上下游河段對(duì)流量的響應(yīng)存在明顯差異。具體而言，江陰站和天生港站潮位特征值對(duì)流量的敏感程度同上游各站相比明顯較弱。同時(shí)，江陰以上站點(diǎn)的潮差與流量有明顯的相關(guān)性，其變化趨勢(shì)為隨流量增大先減小后增大，然而在江陰站和天生港站，潮差與流量的相關(guān)性較差，呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)，隨流量增大無(wú)明顯變化趨勢(shì)。此外，各分潮振幅在江陰站和天生港站隨著流量的增加也呈現(xiàn)出與上游各站點(diǎn)不同的變化趨勢(shì)。發(fā)生以上現(xiàn)象主要是因?yàn)榻幷靖浇鼮槌毕卣髯兓姆纸琰c(diǎn)［16］，江陰以上河段為徑流優(yōu)勢(shì)區(qū)，潮波特征值受徑流影響較大，江陰以下河段為潮流優(yōu)勢(shì)段，受外海潮汐動(dòng)力影響較大，使得潮波特征值對(duì)流量的響應(yīng)較低。

為分析流量對(duì)潮波傳播的影響，本文進(jìn)一步研究了平均水位坡度和振幅衰減率隨流量的變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)潮波振幅衰減率隨流量增大而先增加后減小，其結(jié)果與張先毅等［20］的分析結(jié)果基本一致，但平均水位坡度僅在上游蕪湖-馬鞍山段有明顯的流量閾值，同時(shí)平均水位坡度的流量閾值大于潮波振幅衰減率的流量閾值，而平均水位坡度引起的梯度力與有效摩擦力相平衡［25］，當(dāng)有效摩擦力還沒(méi)達(dá)到流量閾值時(shí)，振幅衰減率先達(dá)到流量閾值而衰減，這說(shuō)明振幅衰減率隨流量增大先減小的原因受有效摩擦力和地形輻聚等綜合效應(yīng)所影響，因此關(guān)于振幅衰減率的閾值效應(yīng)，后期需要進(jìn)一步采用精細(xì)化的數(shù)值或解析模型定量研究振幅衰減率隨流量的時(shí)空變化。

本文與已有研究成果［19-20］的區(qū)別在于：已有成果注重潮波傳播特征值（余水位坡度、潮波振幅衰減率和潮波傳播速度）與流量和潮差的相關(guān)關(guān)系，而本文全面分析長(zhǎng)江河口潮汐特征值（潮位和潮差）和潮波傳播特征值對(duì)流量的定量響應(yīng)關(guān)系，同時(shí)利用小波濾波方法分析了主要潮汐分潮簇（半日潮簇、全日潮簇和1/4日潮簇）振幅隨流量的變化。本文的研究對(duì)長(zhǎng)江河口徑潮相互作用下潮位、潮差和分潮簇振幅對(duì)流量的響應(yīng)成果作出了重要補(bǔ)充。

5 結(jié) 論

本文基于長(zhǎng)江感潮河段高、低潮位和潮時(shí)資料，以及大通水文站日均流量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)潮汐特征值（潮位特征值、潮差、振幅）和潮波傳播特征值（平均水位坡度、振幅衰減率）隨流量在沿程各河段的變化特征，得到如下主要結(jié)論：

（1） 高潮位、低潮位及平均水位隨流量增大而增大，從上游到下游，高潮位、低潮位及平均水位對(duì)流量的敏感程度逐漸減弱，低潮位對(duì)流量的敏感程度高于高潮位和平均水位。

（2） 潮差從下游到上游沿程逐漸減小，江陰-鎮(zhèn)江段潮差的衰減速率最大，馬鞍山-蕪湖段潮差的衰減速率最小。江陰以上河段潮差與流量有較強(qiáng)的相關(guān)性，隨流量增大先減小后增加，江陰以下河段潮差隨流量增加無(wú)明顯變化規(guī)律。

（3） 江陰以上站點(diǎn)全日潮、半日潮振幅隨流量增大呈先減小后增大的趨勢(shì)，1/4日分潮振幅隨流量增大而減小，其中半日潮振幅變化幅度最大；下游江陰站和天生港站分潮振幅受流量影響較小，全日潮振幅隨流量的增大呈先減小后增大的趨勢(shì)，半日潮和1/4日分潮振幅隨流量增大無(wú)明顯變化規(guī)律。

（4） 蕪湖-馬鞍山段平均水位坡度隨流量增大先增大后減小，流量閾值為6 250 m3/s；馬鞍山以下河段平均水位坡度與流量呈較好的正相關(guān)性，平均水位坡度隨流量增大而增大。潮波振幅衰減率對(duì)流量的響應(yīng)為：隨著流量增大，振幅衰減率先增大后減小，且越往下游流量閾值越大。

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（編輯：胡旭東）

Influence of runoff on tidal wave deformation and propagation in tidal reaches of Changjiang River

LUO Liang1，XIE Chao2，JIANG Chenjuan1，YAN Shuchun3

（1.College of Hydraulic Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225127，China； 2.Jiangsu Jiangdu Water Conservancy Project Management Office，Yangzhou 225200，China； 3.Yangzhou City River Management Office，Yangzhou 225000，China）

Abstract：

Due to the interaction of runoff and tidal current，the deformation process of tidal waves along the tidal reach of the Changjiang River is complicated during the propagation of tidal waves from the estuary to the upstream.In this paper，based on the measured data of high and low tidal levels and tidal time in the tidal reach of the Changjiang River and the daily average flow data at Datong station，the relationship between tidal eigenvalues and tidal wave propagation eigenvalues with flow in the tidal reach was analyzed by mathematical statistics，Hermit interpolation and wavelet analysis.The results showed that the high，low tide level and average water level increased with the increasing of flow rate，and the more far to the downstream，the lower the sensitivity to flow rate was.The tidal range of the upper reaches of the Jiangyin reach decreased first and then increased with the increase of flow rate.The influence of runoff on the amplitude of tidal constituents was more obvious in the upper reaches of Jiangyin Station.The amplitude of semi-diurnal tide and diurnal tide decreased first and then increased with the increase of discharge，and the amplitude of quarter-day tidal constituents decreased with the increase of discharge，among which the amplitude of semi-diurnal tide changed the most.The average water level slope increased first and then decreased with the increase of flow rate in Wuhu-Ma′anshan reach，however it was positively correlated with the flow rate in the lower reaches of Ma′anshan Station.The attenuation rate of tidal wave amplitude increased first and then decreased with the increase of flow rate.The closer to the estuary，the greater the flow threshold was.The research results are helpful to understanding the mechanism of tidal interaction in river mouth，and can also provide scientific guidance for estuary management.

Key words：

tidal reach；tidal wave propagation；runoff；tide constituent amplitude；mean water level slope；attenuation rate of tidal wave；Changjiang River