浅析河北沿海设计潮位分布情况

丘海珊，曹秋会(河北省电力勘测设计研究院 石家庄 050031)



浅析河北沿海设计潮位分布情况

丘海珊，曹秋会
(河北省电力勘测设计研究院 石家庄 050031)

设计潮位是影响滨海工程项目安全的重要自然环境因素。为满足滨海工程防潮需要，减轻或消除潮灾对建设项目的不利影响，文章收集了河北沿海各验潮站潮汐观测资料，分析统计并整理河北沿海设计潮位特征值，为河北沿海的滨海工程建设提供参考。

设计潮位；滨海工程；自然环境因素；潮灾

设计潮位是影响滨海工程建设和安全的重要自然环境因素。我们进行滨海工程勘测设计时，往往只是收集工程点附近验潮站的潮汐观测资料，分析统计工程所需的设计潮位特征值，对河北沿海整个区域的设计潮位分布情况研究较少。通过多年在河北沿海地区的工程实践，积累了河北沿海多个验潮站潮汐观测资料，本文尝试采用数理统计分析方法，分析统计河北沿海各地的潮汐特征值，整理汇总各地的设计潮位资料，研究河北沿海设计潮位的分布规律，以便更好地为滨海工程项目提供服务。

1 验潮站的选取

河北省位于渤海之滨，管辖的秦皇岛市、唐山市及沧州市为沿海城市，大陆海岸线长度约487 km。根据河北沿海地形及各验潮站的分布情况，本文选取了秦皇岛港、京唐港、曹妃甸、塘沽(天津市)、岐口、大河口验潮站共6个验潮站的实测潮汐资料作为本次设计潮位分析统计的数据基础。

2 潮汐类型及基准面换算关系

2.1 潮汐类型

潮汐类型是根据潮汐调和常数中主要日分潮和主要半日分潮振幅的比值来划分的。当比值小于0.5时，为正规半日潮型；当0.5≤比值<2.0时，为不正规半日潮型；当2.0≤比值<4.0时，为不正规日潮型；当比值大于4.0时，为正规日潮型。

2.2 基准面换算关系

收集河北沿海各地区验潮站潮汐观测采用的起算基准面及起算基准面与1956黄海高程系统、1985国家高程基准换算关系，整理各地区基准面换算关系结果见图1至图6。

图1 秦皇岛港各基准面换算关系

图2 京唐港港各基准面换算关系

图3 曹妃甸各基准面换算关系

图4 塘沽各基准面换算关系

图5 岐口各基准面换算关系

图6 大河口各基准面换算关系

3 设计潮位分析计算方法

3.1 频率计算方法

当验潮站具有不少于连续20年的年最高潮位*本文的潮位分析计算仅考虑对滨海工程影响较大的高潮位，低潮位的分析计算方法参考高潮位部分即可。实测资料时，可采用频率计算方法，一般选用极值I型分布律(耿贝尔曲线)。

当有n个年最高潮位hi，不同重现期的高潮位*本文的设计潮位为百年一遇高潮位及50年一遇高潮位(极端高水位)。采用极值I型分布律，按下列公式计算：

(1)

(2)

(3)

3.2 极值同步差比法

对于有不少于连续5年的年最高潮位的验潮站，极端高水位*极值同步差比法、近似估算法仅计算极端高水位，百年一遇高潮位按照我国沿海各港口百年一遇与极端高水位差值的一般规律，取百年一遇高潮位为极端高水位+0.2 m。可用极值同步差比法与附近不少于连续20年资料的验潮站进行同步相关分析，以计算该地区的极端高水位。

进行极值同步差比法的两个验潮站之间应满足以下条件：① 潮汐性质相似；② 地理位置邻近；③ 受河流径流包括汛期径流的影响相似；④ 增减水影响相似。

极值同步差比法的计算公式为

(4)

式中：hJX、hJY分别为具有长期资料验潮站和待计算验潮站的极端高水位；ANX、ANY分别为具有长期资料验潮站和待计算验潮站的平均海平面；RX、RY分别为具有长期资料验潮站和待计算验潮站的同期各年年最高潮位的平均值与平均海面的差值。

3.3 近似估算法

不具备用极值同步差比法的地区，其极端高水位可采用近似估算法分析计算。

近似估算法的计算公式为

hJ=hS+K

(5)

式中：hJ、hS分别为极端高水位和设计高水位；K为常数。可采用《海港水文规范(JTS 145-2-2013)》表C.0.4中潮汐性质、潮差大小、河流影响以及增减水影响都较相似的附近港口相应的数值。

4 验潮站设计潮位分析统计

收集的各验潮站的潮位资料，根据各验潮站资料系列情况，采用上述方法分析计算出各验潮站设计潮位，统计结果见表1。

表1 各验潮站设计潮位 cm

注： 京唐港、曹妃甸及大河口验潮站的观测资料不满足频率计算要求，设计潮位采用极值同步差比法计算得出，京唐港百年一遇高潮位按极端高水位加高20 cm。各验潮站设计潮位已换算至1985年国家高程基准.

5 结论

根据设计潮位统计成果，岐口验潮站设计高潮位最高，秦皇岛港验潮站最低；渤海湾内的设计高潮位高于唐山、秦皇岛地区，高潮位呈现从南至北递减趋势。

由于缺少长期潮位观测资料，京唐港、曹妃甸、大河口验潮站的设计潮位采用极值同步差比法推求。应根据各站实测潮位资料情况，补充收集各站潮位观测资料，及时修正设计潮位结果。

沿海工程建设项目采用验潮站统计的设计潮位成果同时，应对工程所在海域进行历史潮汐灾害调查，综合考虑工程设计潮位情况，确保设计潮位成果合理可靠。

[1] 中国电力工程顾问集团中南电力设计院，中国电力工程顾问集团华东电力设计院，中国电力工程顾问集团公司. 电力工程水文气象计算手册[M]. 湖北：湖北科学技术出版社，2011．

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P71；P75

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1005-9857(2015)07-0087-03