海宁市百里钱塘（盐仓段）涌潮多样性研究

钱盛杰，杨火其，罗红林，陈 刚，何 昆

（1.海宁市盐仓江堤管理所， 浙江 海宁 314400；2.浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院)，浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

钱塘江著名的涌潮形态主要包括丁桥交叉潮（十字潮、人字潮）、盐官一线潮、老盐仓及美女坝回头潮、冲天潮等[1]，此外九溪珊瑚沙冲天回头潮翻越之江路、七格猪头角冲击海塘上塘的现象也受到关注，人们对这些涌潮形态的成因特点有了初步认识。百里钱塘盐仓段安澜工程拟提标至300 a一遇设防标准，海塘平面形态、断面结构发生变化，尤其是丁坝形态改造[2]，可能会对该岸段的涌潮景观产生影响，为保留盐仓段涌潮景观多样性，提升涌潮观赏性，需充分认识工程岸段的涌潮景观多样性成因及变化特性。现场观测、室内物理模型试验是认识涌潮多样性特征较好的手段。

2 盐仓岸段涌潮变化特征

钱塘江海宁盐仓岸段长约7.09 km（包括19座丁坝、1座盘头），在空间分布上岸线较为顺直，位于上游赭山弯道和下游老盐仓弯道的过渡段（见图1）。受弯道影响，工程上段主槽走南，年际和年内变化较小，较稳定，工程岸段平均低潮位1.60~2.29 m、平均高潮位4.10~4.20 m。工程下段主槽从南逐渐过渡至老盐仓弯道，下游段主槽以傍北为主，弯道处由于涨潮、落潮流路经常不一致，主槽深泓线所处位置随径流、潮流的强弱而发生摆动，大洪水短时期会出现偏南岸。

图1 工程地理位置图

2.1 涌潮传播室内试验

涌潮整体模型可复演工程区域的涌潮特点，尤其是涌潮传播演变机理，可以看出工程岸段的涌潮传播与变化特点。

2.1.1 模型比尺及范围

工程岸段处于盐仓弯道段，受弯道水流效应及上下游丁坝影响，为复演不同涌潮水动力条件下江道涌潮传播变化特征，室内试验采用包括弯道的小变态整体模型。模型上边界设在江东大桥下游约0.8 km处，下边界设在老盐仓大坝下游约5.0 km处（见图2），总长约10.4 km，模型平面比尺1:200，垂直比尺1:100，海塘、丁坝、盘头等按实际尺寸缩放制作模拟。模型地形大范围采用2019年11月1:50 000江道地形图，塘前200 m范围采用2019年实测小比尺地形图。物理模型平面布置见图2。

图2 物理模型平面布置图

2.1.2 模型验证

主要验证涌潮高度、传播速度以及涌潮形态。

根据2019年9月钱塘江河口水文测验[3]，其中9月2日（农历八月初四）和9月5日（八月初七）分别代表大、中潮期工程岸段下游老盐仓测点涌潮高度以及工程河段涌潮传播速度与模型验证情况（见表1），涌潮高度与传播速度相似度较好。

表1 涌潮高度与传播速度验证成果表

涌潮形态主要比较现场影像资料和模型涌潮形态照片，比较结果显示涌潮整体模型较好地复演涌潮形态及传播变化过程。

2.1.3 涌潮传播变化特征

根据涌潮整体模型中显示的工程区域涌潮潮型、传播方向、强度及其与岸线的夹角等特征，涌潮传播以盐仓排涝东闸、8号低坝为界，工程区江道中涌潮传播分为3个典型区域（见图3）：

图3 工程区江道中涌潮传播过程图（模型）

（1）老盐仓大坝—东闸区域（工程下游段）：为涌潮斜向传播区域，涌潮强度受弯道相对位置、两岸地形的影响，涌潮斜向冲击海塘，潮头线至1号盘头时与海塘约呈45°夹角，上溯至3号低坝后，夹角逐渐增大，而后潮头行进至东闸附近时逐渐恢复，与海塘呈正交状态。

（2）东闸—8号低坝区域（工程中段）：为涌潮局部反射加强区域，即潮头与海塘、盘头丁坝撞击后，形成折返潮、交叉潮景观。在此区域，普遍存在2股潮，前潮为正常推进传播至工程岸段江道中的涌潮，后潮为涌潮撞击北岸海塘等形成的折返潮。受地形水深等因素影响，后潮传播速度大于前潮，后潮逐渐赶上前潮合并为一股涌潮，折反射叠加进而使涌潮强度有所加强。

（3）8号低坝—7号高坝区域（工程上游段）：涌潮传播至4号高坝位置时，江道中前后2股潮已基本恢复成1股潮（一线潮），潮头线与海塘呈正交状态向上游传播。

2.2 江道涌潮传播现场观测情况

工程岸段有19座护塘丁坝，其中高坝7座、低坝12座，老盐仓大坝为工程的下游开始端。2020年10月19日（农历九月初三）现场观测到涌潮潮头线经过老盐仓大坝坝头时，潮头线与盐仓下游段海塘斜交，老盐仓大坝坝头以北区域的涌潮受老盐仓大坝的阻挡反射形成著名的老盐仓回头潮，老盐仓坝头南侧的涌潮继续向上游推进的潮头线与海塘的夹角进一步减小，涌潮向上游推进至东闸的过程中，潮头线与海塘堤轴线渐趋垂直；东闸至8号低坝之间反射涌潮叠加前潮增强； 8号低坝上游涌潮潮头恢复一线潮形状（见图4）。

图4 江道涌潮传播过程图（现场）

3 近塘涌潮多样性特征

江道中涌潮强度、传播方向与近岸海塘、丁坝及盘头等相互作用影响，造就工程岸段多样性的涌潮形态，尤其是丁坝型式造就涌潮的多样性。盐仓段丁坝长90 m左右，丁坝型式主要有高坝（坝顶高程约6.76 m）、低坝（坝顶高程约3.76 m）以及半高坝（坝身根部段顶高程约6.76 m，其余坝身段坝顶高程约3.76 m）。

（1）工程下段海塘碰撞反射潮：由于该岸段涌潮与海塘斜交以及老盐仓高丁坝的阻挡，使得老盐仓丁坝上游部分塘段涌潮潮头几乎顶冲海塘，形成越塘及反射潮（见图5），该反射潮进一步碰撞南岸再反射向上游推进。

图5 涌潮冲击海塘形成反射潮图

（2）东闸以下低坝冲天翻坝越塘潮：东闸以下低坝（2~4号坝），坝顶高程为3.60 m左右，后为防止丁坝坝根上游冲刷，坝根部分加高3.00 m左右，形成斜坡半高坝（坝顶高程6.60 m左右）。由于潮头线与海塘、丁坝斜交，叠加坝根加高的因素，半高坝前坝面较低坝段涌潮越坝外，坝根区域常常引起较大的壅高、冲天翻坝乃至越过挡浪墙至塘顶及内坡（见图6）。

图6 斜向涌潮撞击低坝（坝根段加高）形成冲天翻坝越塘潮景图

（3）低坝翻坝潮：坝顶高程3.60 m左右的低坝位于工程上段（7，9~13号低坝），这些区域潮头行进方向与丁坝轴线大致垂直，丁坝为上挑丁坝，涌潮往往先到达坝根，不易兜潮，坝根壅高相对较低，不易翻越海塘，一般形成典型的低坝翻坝潮（见图7）。

图7 涌潮翻越低坝图

（4）高坝回头潮：工程岸段高坝（坝顶高程6.50~7.00 m，包括2~8号高坝）位于东闸上游，涌潮潮头线行进方向大致与高坝轴线垂直，形成绕坝头潮头与反射回头潮，当涌潮高度较大时，涌潮还会翻越坝顶、涌上海塘（见图8）。

图8 涌潮遇高坝形成回头潮图

4 结 语

（1）海宁市百里钱塘（盐仓段）处于钱塘江河口强涌潮河段，为在海塘安澜工程建设过程中融合涌潮景观的多样性，需要充分揭示工程岸段的涌潮特性。

（2）根据现场涌潮观测和室内整体物理模型试验，盐仓河段江道涌潮自下而上分别为涌潮斜向传播、局部反射以及恢复一线潮头的过程。

（3）工程岸段近塘涌潮受涌潮传播方向、丁坝结构型式的影响而形成壅高冲天、翻坝、越塘、回头及冲天等不同涌潮景观形态特征。