閩江下游潮汐時空變化特征分析

溫宛雋

（福建省水文水資源勘測局閩江河口水文實驗站,福建 福州 350002）

0 前言

閩江口屬強潮陸相河口，從分潮振幅來看，半日分潮占絕對優(yōu)勢，潮汐類型屬正規(guī)半日潮。閩江口潮波受制于東海潮波系統(tǒng)，由東南方向傳入，在開敞海域以旋轉(zhuǎn)流為主，近海和閩江下游河道以往復(fù)流為主。潮波進入閩江河口后，在傳播過程中逐漸變形，落潮歷時加長，漲潮歷時縮短。陳興偉等[1]認為閩江下游河道潮區(qū)界、潮流界上溯明顯。黃永福[2]研究了閩江下游河床下切導(dǎo)致閩江下游潮流回溯。葉麗清等[3]依據(jù)河道實測地形資料，分析閩江下游河段的演變特征。武晶[4]通過近幾年河道地形圖及多年相關(guān)水文資料數(shù)據(jù)對比研究閩江下游河床演變情況，分析河道演變主要影響因素及其產(chǎn)生的不利影響。潘東曦[5]分析閩江南北港河道橫向、縱向及平面的演變特征，研究其演變機理。

本文在已有成果基礎(chǔ)上，進一步收集閩江下游實測潮位資料，延長原有資料系列，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計方法，統(tǒng)計閩江下游多年平均月最高潮位、月最低潮位、平均潮差、平均漲潮歷時、平均落潮歷時等水文參數(shù)，研究閩江下游潮汐特征時空變化規(guī)律。

1 閩江下游潮汐參數(shù)的空間分布特征

閩江河道蜿蜒曲折，在中下游存在多個分叉，潮位受地形變化影響復(fù)雜，見圖1，閩江在淮安繞南臺島分南、北港，在馬尾附近重新匯合至閩安地峽。

圖1 閩江下游形勢圖及站點位置

本次分析共收集竹岐、文山里、解放大橋上、解放大橋下、峽南、白巖潭6個站點的1993年～2018年26年的潮位資料(峽南站缺1993年、2017年～2018年資料)。受南臺島影響，閩江下游南北港支流，因河勢和河相差別，其潮汐規(guī)律存在著異同點，本文選擇文山里-解放大橋-白巖潭，峽南作為南北港的代表站點進行分析，統(tǒng)計各站點平均高潮位、平均低潮位、平均潮差以及平均漲潮和落潮歷時變化，見表1。

表1 1993年～2018年各潮位站潮汐特征表

分析表1可知，自下游往上游，閩江下游各站點的平均高、低潮位均呈沿程上升，符合感潮河口高、低潮位的空間分布特征。對比1993年～2018年數(shù)據(jù)可知，閩江下游河段上下游多年平均高潮位值變化不大，但多年平均低潮位值差別明顯，反映閩江下游河床上下游底高程的變化情況。漲落潮歷時數(shù)據(jù)分析可知，各測站平均漲潮歷時短于落潮歷時，符合潮波進入河口后傳播過程逐漸變形、落潮歷時加長以及漲潮歷時縮短的潮波傳播規(guī)律。

2 典型站點的潮位統(tǒng)計特征

根據(jù)收集的各潮（水）位的數(shù)據(jù)資料，繪制閩江下游沿程各測站年平均高潮位和沿程4個測站年平均低潮（水）位的變化過程，見圖2和圖3。

2.1 年平均高潮變化

文山里、解放大橋下、峽南、白巖潭站年平均高潮位（圖2）的呈波動式逐年下降趨勢。1993年～2000年年平均高潮位值較大，2003年～2013年各測站的年平均高潮位下降明顯；2013年～2018年，閩江下游各站點的年平均高潮位有所回升。各個站點中，文山里和解放大橋上、下站點的年平均高潮位變化最為明顯，白巖潭因在下游，更受外海潮汐影響，年平均高潮位較為穩(wěn)定，但總體呈增大趨勢。

圖2 年平均高潮位逐年變化過程

2.2 年平均低潮位變化

圖3為年平均低潮位逐年變化曲線，各個站點總體上年平均低潮位值呈下降趨勢。下游的白巖潭站和峽南年平均低潮位在1993年～2018年間無明顯升降變化趨勢，反映閩江下游更多的受外海潮動力控制的特征。北港的解放大橋上、下站與文山里站，其年平均低潮位均呈現(xiàn)逐年下降趨勢。上游站點較下游站點下降趨勢更為明顯，表明閩江下游河道的潮汐動力控制范圍在逐年上溯。

圖3 年平均低潮位逐年變化過程

3 典型站點的潮差統(tǒng)計特征

圖4和圖5為閩江下游各站點的年平均漲落、潮潮差歷年變化情況。分析圖4數(shù)據(jù)可知，1993年～2018年期間，閩江下游各站點的年平均漲潮潮差均呈增大的趨勢。各站點的差異性主要表現(xiàn)在上游站點潮差較下游站點小，但潮差的增幅則為上游站點較下游站點大。1993年～2018年期間，閩江下游各站點自下游往上，漲潮潮差增幅逐漸增加，下游白巖潭逐年變化不大，上游站點（如文山里）潮差逐年增幅最大，由1993年的0.72 m增大到2018年的2.98 m。

圖4 年平均漲潮潮差逐年變化過程

圖5為閩江下游各站點年平均落潮潮差逐年變化過程。從圖中可以看出，年平均落潮潮差與漲潮潮差值、逐年變化過程基本一致。根據(jù)河口潮汐潮流傳播演變的理論分析，河口潮差與區(qū)域的潮動力相關(guān)，一般潮差大，表明潮動力越強，潮流較徑流占優(yōu)。閩江下游河口的潮差沿程分布特征符合上述理論，從逐年趨勢來看，潮差在逐年增加，表明閩江下游河道的潮動力在逐年增強。上游文山里站點潮差由1993年的0.72 m增大到2018年的2.98 m，該站點所在河段由原來的潮動力影響輕微區(qū)域變?yōu)橥耆刂茀^(qū)域，表明閩江下游河道的潮汐動力控制范圍在逐年上溯。

圖5 年平均落潮潮差逐年變化過程

4 典型站點的漲落潮歷時特征

圖6和圖7分別為閩江下游各站點的年均漲、落潮歷時逐年變化過程。從圖6數(shù)據(jù)分析可知，1993年～2018年期間，閩江下游各站點的年平均漲潮歷時均呈增大的趨勢。各站點的差異性主要表現(xiàn)在上游站點漲潮歷時較下游站點小，但漲潮歷時的增幅則為上游站點較下游站點大。1993年～2018年期間，閩江下游各站點自下游往上，漲潮歷時增幅逐漸增加，下游白巖潭逐年變化不大，上游站點（如文山里）歷時逐年增幅最大，由1993年的219 min增大到2018年的285 min。

圖6 年均漲潮歷時逐年變化過程

圖7 年均落潮歷時逐年變化過程

圖7閩江下游各站點年平均落潮歷時逐年變化過程圖，在1993年～2018年期間，閩江下游各站點的年平均落潮歷時均呈減小的趨勢。各站點的差異性主要表現(xiàn)在上游站點落潮歷時較下游站點大，同時落潮歷時的降幅也為上游站點較下游站點大。1993年～2018年期間，閩江下游各站點自上游往下游，落潮歷時降幅逐漸減小，下游白巖潭逐年變化不大，上游站點（如文山里）歷時逐年降幅最大，由1993年的522 min減小到2018年的460 min。

河口漲落潮歷時是河口的基本水文特征，潮汐對河口占用時間主要體現(xiàn)在漲落潮歷時，漲潮歷時越長，潮流較徑流占優(yōu)時間越長；反之，潮流較徑流占優(yōu)時間越短。閩江下游河段的漲落潮歷時特征值，從逐年趨勢來看，漲潮歷時在逐年增加，落潮歷時在逐年減小，表明閩江下游河道的潮汐占優(yōu)時間在逐年增加。上游文山里站點漲潮歷時由1993年的219 min增大到2018年的285 min，落潮歷時則由1993年的522 min減小到2018年的460 min，該站點所在河段潮汐控制時間在逐年增加，表明閩江下游河道的潮汐動力控制范圍在逐年上溯。

5 結(jié)論

基于1993年～2018年閩江下游各觀測站點的實測潮位資料，進行閩江下游潮汐時空變化特征分析，主要反映自水口電站營運以來，閩江下游河段的潮汐變化特征，其主要結(jié)論如下：

（1）閩江下游河段潮汐潮位特征整體表現(xiàn)為高潮位緩慢上升、低潮位明顯下降、漲落潮潮差增大、漲潮歷時延長以及落潮歷時縮短的特征。

（2）時空格局上，閩江下游河段上游站點潮汐特征變幅大于下游站位，低潮位變幅大于高潮位變幅。以2018年和1993年數(shù)據(jù)為例，文山里年均高潮位降低0.59 m，年均低潮位降低3.85 m。

（3）閩江下游河段的漲落潮歷時特征值變化明顯，從逐年趨勢來看，漲潮歷時在逐年增加，落潮歷時在逐年減小，表明閩江下游河道的潮汐占優(yōu)時間在逐年增加。

閩江下游河段因受徑流、外海潮汐傳播、人類活動等因素的影響程度不同，其潮汐特征值變化復(fù)雜。閩江下游河床下切、上游水電站的攔水?dāng)r沙、閩江航道整治以及全球海平面的上升，均對該河段的潮汐特征產(chǎn)生影響，需要對其產(chǎn)生的機理從水動力和地貌動力學(xué)角度進一步進行研究。