椒(灵)江流域洪潮遭遇规律分析

吕小帅，沈小勤

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引 言

椒(灵)江地处浙东南沿海，是浙江省第三大河，流域面积6 603 km2。上游分南北两大支流，南支永安溪，为干流正源，发源于括苍山脉西部天堂尖；北支始丰溪，为支流，发源于大磐山[1]。两支在三江村汇合，汇合口处流域面积为4 320 km2，汇合后始称为灵江，至三江口与永宁江汇合后称为椒江，灵江流域面积为5 374 km2，椒江出牛头颈，入东海台州湾。

椒(灵)江主流全长209 km，三江村至三江口之间河段为灵江，长约45 km，三江口以下至口门(牛头颈)河段为椒江，长约12 km。椒江出口门入海后，河道呈喇叭形向外展宽，称为椒江口。椒(灵)江流域水系示意见图1。

椒(灵)江河口属山溪性强潮河口，潮型为不规则半日潮[2]。枯水季节，潮区界永安溪可达岭溪大桥下游，距下游三江村约10 km，始丰溪可达董岸村上游，距下游三江村约6 km；洪水季节，潮区界会下移[3]。河口至潮区界(潮差等于零处)的河段即为感潮河段。

椒(灵)江的感潮河段，受上游洪水下泄、下游潮水顶托共同影响，水情情况较为复杂，因此，对洪水与潮水进行遭遇分析，得到合理的洪潮组合，对合理推算河道水面线，科学规划治理，确定河道堤防工程规模具有重要的意义[4]。

图1 椒(灵)江流域示意

1 基础资料

椒(灵)江流域水文、水位测站较多，设立年份先后不一。本次洪潮遭遇分析主要采用干流流量站和河口潮位站资料。流量站以永安溪柏枝岙水文站、始丰溪沙段水文站为代表，河口潮汐以海门站潮位为代表。各站基本情况如表1。

表1 椒(灵)江流域水文站、潮位站基本情况

表2 三江村设计洪峰成果

柏枝岙水文站集水面积2 475 km2，占永安溪全流域面积的91.5%。该站设立于1956年4月，5月开始测验，本次收集有1957年～2016年的实测流量系列。

沙段水文站集水面积1 482 km2，占始丰溪全流域面积的91.7%。该站由上游的百步水文站下迁15 km至此。百步水文站设立于1957年，集水面积1 356 km2，1979年下迁至沙段站测流。本次收集有沙段(百步)站1957年～2016年的实测流量系列。

海门潮位站位于海门牛头颈上游500 m处，具有1951年～至今的连续实测潮位系列。

2 设计洪水及设计潮位

2.1 设计洪水

椒(灵)江流域受台风暴雨影响频繁，加上上游主要支流永安溪、始丰溪均为山溪性河流，极易发生大洪水。由于台风暴雨面广、量大，永安溪、始丰溪下游水文控制站柏枝岙站、沙段站同场次大洪水出现时间基本同步[1]。

三江村位于永安溪和始丰溪的汇合口，集水面积为4 320 km2，其上游永安溪的柏枝岙和始丰溪的沙段(其前身为百步站)两水文站，控制了三江村以上集水面积3 957 km2(约占92%)，积累了较多的水文观测资料。

三江村洪水由四部分演算叠加而成：①柏枝岙水文站实测洪水；②沙段(百步)水文站实测洪水； ③柏枝岙、沙段(百步)到三江村区间洪水；④柏枝岙站上游下岸水库、沙段站上游里石门水库蓄变量。

通过对三江村洪水系列的频率分析，采用P-Ⅲ型曲线适线拟合，其设计洪水成果见表2。

2.2 设计潮位

根据海门站1951年～2016年历年最高潮位资料，采用P-Ⅲ型曲线适线拟合，其设计高潮位成果见表3。

表3 海门站设计高潮位成果(85国家高程基准，下同) m

3 洪潮遭遇分析

洪潮遭遇分析时，相较于以往工程实践中仅考虑频率遭遇，常将洪峰与潮峰相遇作为最不利工况；但实际上峰值遭遇的工况容易导致工程规模的偏小[5]。本文提出洪潮遭遇要从两方面进行分析：一是频率遭遇；二是时间遭遇。根据实测资料统计分析洪峰、潮峰的频率遭遇、错时遭遇，用以选取最不利工况，以此合理确定工程规模，保证工程安全性。

3.1 频率遭遇

感潮河段具有上游以径流为主而入海口附近则以潮流控制的特征；因此，频率遭遇分两种洪潮组合情况[6]：

(1)流域内洪水为主，遭遇相应潮位。统计三江村历年最大洪峰与相应的高潮位如表4。从三江村历年最大洪水遭遇的海门站相应最高潮位看，三江村前5位大洪水，洪水重现期在10～20 a及20 a以上，海门相应最高潮位等于或小于2年一遇；三江村洪水重现期为5～10 a时，曾经遭遇50～100年一遇的特大高潮位(1997年、2004年)；三江村洪水重现期为5年一遇时，曾经遭遇20年一遇的高潮位(2005年)。

表4 椒(灵)江流域洪潮频率遭遇分析统计(以洪为主)

(2)发生高潮位，遭遇相应流域洪水。统计海门站历年最高潮位与相应的三江村洪峰见表5。表5显示，潮位重现期在20年及20年以上时，三江村相应最大流量基本都在5年一遇左右；海门潮位重现期为10年以下时，遭遇的三江村流量都在5年以下。

根据上述洪潮遭遇分析，推荐灵江干流三江村洪水与海门潮位遭遇如下：当椒(灵)江干流发生重现期为20年、50年一遇洪水时，遭遇海门站5年一遇高潮位；反之，当海门站发生20年、50年一遇潮位时，遭遇椒(灵)江干流5年一遇洪水。当椒(灵)江干流发生重现期10年一遇以下洪水时，遭遇同频率高潮位。

表5 椒(灵)江流域洪潮频率遭遇分析统计(以潮为主)

3.2 错峰时间遭遇

椒(灵)江干流三江村断面洪水以永安溪来水为主，因此，可根据海门站年最高实测潮位及相应时间与柏枝岙站年最大洪峰及峰现时间，分析椒(灵)江干流洪潮时间遭遇情况。经统计，1966年～2016年间，海门站年最高潮位过程与柏枝岙站年最大洪水过程遭遇的年份有7次，具体情况见表6，其余年份海门站年最高潮位过程与柏枝岙站年最大洪水过程未发生遭遇。

表6 椒(灵)江干流洪潮时间遭遇分析

统计表明：椒(灵)江干流洪潮遭遇的情况下，海门站年最高潮位均发生在柏枝岙站洪峰之前，潮峰、洪峰峰现时间间隔最长为41.9 h、最短为12.4 h。

椒(灵)江流域多场典型暴雨雨峰与海门站潮峰的时间遭遇情况显示，以雨峰发生在高潮位前1、4 h 的情况居多。

上述统计分析说明，虽然椒(灵)江干流洪潮的时间遭遇具有比较大的随机性，但确实存在暴雨、洪峰、潮峰“三碰头”的情况。由于椒(灵)江干流河道较长，洪水的产、汇流时间相应较长，即使暴雨、洪峰、潮峰“三碰头”的情况下，潮峰过程与洪峰过程遭遇，潮峰时间也早于洪峰时间。

柏枝岙水文站距离三江村河道距离16.5 km，考虑柏枝岙站洪水至三江村的传播时间为3小时，则三江村洪峰与海门潮峰的时差至少在15.4 h以上，实际工程设计时可采用试错法(以短时段滑动试错)来选取遭遇最不利情况。

4 结 语

洪水、潮水本身是两个独立事件，各有不同的成因，其相互遭遇不具有关联性，难以预料，无一定的规律。

本文采用水文方法分析椒江流域大洪水和外海潮位的频率遭遇规律、时间遭遇规律得：椒(灵)江干流20年、50年一遇洪水，遭遇海门站5年一遇高潮位；10年一遇以下洪水时，遭遇同频率高潮位；同时，海门潮峰早于三江村洪峰至少15.4 h以上。实际工程设计时可根据具体情况选取相应的洪潮遭遇方案。