浦阳江湄池站洪水位特征分析

郑国诞，唐子文，金 新，胡金春，李 君

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.浙江省海洋规划设计研究院，浙江 杭州 310020；3.浙江省河口海岸重点实验室，浙江 杭州 310020）

浦阳江湄池站洪水位特征分析

郑国诞1，2，3，唐子文1，2，3，金 新1，2，3，胡金春1，2，3，李 君1，2，3

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.浙江省海洋规划设计研究院，浙江 杭州 310020；3.浙江省河口海岸重点实验室，浙江 杭州 310020）

感潮河段的洪水位既受到上游径流洪峰流量的影响，又受到下游潮水顶托，高水位成因较为复杂。以浙江省浦阳江为例，利用多年实测资料分析了浦阳江湄池站的高水位成因，并利用洪水要素得到湄池站的经验预报方法，再通过建立数学模型研究其高水位关于流量和下游水位变化的敏感性程度。研究成果表明，湄池站洪水位受制于上游诸暨流量以及下游闻家堰水位，两者缺一不可。可根据诸暨站流量以及下游闻家堰水位预报湄池站高水位，误差平均值在0.300 m左右。当闻家堰水位平均变化0.100 m、诸暨流量为600 ～ 1 500 m³/s时，湄池站水位平均变化为0.036 m；当诸暨站流量平均变化100 m³/s、闻家堰水位为6.000 ～ 9.000 m时，湄池站水位平均变化为0.254 m。

浦阳江；湄池；洪水位；感潮河段；流量

1 问题的提出

感潮河段的洪水位既受到上游径流影响，又受制于下游潮位的顶托作用，使得感潮河段的水文情势较为复杂。浙江省浦阳江是一条典型的感潮河流，是钱塘江流域的一条重要支流，全长151 km，流域面积3 431 km2；浦阳江干流安华以上为上游，湄池以下为下游，下游易受杭州湾潮汐和钱塘江洪水顶托影响，在浦阳江发生洪水时，往往会遭遇下游钱塘江流域的高水位，宣泄受阻，水位雍涨抬高，洪水位的成因较为复杂。国内对浦阳江的研究也不少，如：胡国建[1]等曾基于浦阳江洪水与钱塘江洪水历史遭遇的统计资料，构建了浦阳江二维定床数学模型，模型上边界为湄池，分析了闻家站洪水位对浦阳江下游段洪水位的影响；丁涛[2]等考虑到近年来钱塘江河口江道变化较大，使浦阳江出口段闻家堰处洪水位抬高明显，构建数学模型，对比计算了钱塘江河口1997年前平均江道和近年评价江道对浦阳江湄池、临浦站洪水位的影响；胡琳琳等[3]以浦阳江流域为例，建立洪水演算模型，分析浦阳江上游堤防建设对洪水归槽的影响；邵学强等[4]针对平原区河道和受洪潮影响河道洪水的特征，采用水文学与水力学相结合的方法建立水文水力学洪水预报模型，并且在浦阳江流域初步实践，效果良好。此外，还有不少关于钱塘江流域包括浦阳江流域的洪水位的研究成果[5 - 7]。在前人的基础上深入研究浦阳江洪水位成因以及上游流量和下游水位对于高水位形成的敏感性情况，成果对防洪减灾、堤防设计等方面均可提供参考。

2 江道特性

浦阳江流域位于浙江省中北部、萧绍宁地区西部，属典型的山溪性河流，在小砾山注入钱塘江，坡陡流急，洪水暴涨暴落，而至诸暨城关附近则地势平坦低洼，水流变缓，每逢暴雨，洪水均汇集于此，诸暨市为浦阳江洪涝防治的重点。浦阳江下游易受杭州湾潮汐和钱塘江洪水顶托影响，在浦阳江发生洪水时，还会遇上富春江发生洪水，又会顶托浦阳江洪水，使得宣泄受阻，水位壅涨抬高，浦阳江河势见图1。浦阳江上有3个长期水位站分别为临浦、湄池和诸暨，湄池以上为诸暨段，湄池以下为萧山段，因此湄池站洪水位对2地市防汛有着重要的影响。本文以湄池站为例分析浦阳江洪水位特性。

图1 浦阳江河势图

3 洪水位成因分析

湄池站建站以来至今，高水位排名前10的洪水要素见表1。

表1 湄池站高水位排名前10的洪水要素统计表

从表1可知，诸暨站大洪峰形成湄池站高水位，呈现暴涨暴落状态，同时又受闻家堰水位影响，小洪峰遇到下游闻家堰高水位形成湄池高水位，如1969年7月6日洪水，诸暨洪峰流量仅659 m³/s,闻家堰水位较高为7.550 m，因此形成湄池站9.260 m的高水位。

图2为湄池站和闻家堰1991 — 2012年年平均高潮位变化情况图。从图2可知，湄池站1991 — 2012年，年平均高潮位最大值发生在1997年（为6.450 m），最小值发生在2011年（为5.810 m），其年变化趋势与闻家堰站变化趋势一致。

图2 湄池站和闻家堰历年平均高潮位变化图

从表1和图2可知，1997年“7 · 9”洪水与1970年“6 · 26”洪水，上游流量同为1 150 m³/s，但是由于下游闻家堰水位相差1.310 m，导致湄池站水位相差1.060 m，说明下游闻家堰水位对湄池站高水位的影响较大；1969年“7 · 6”洪水和2011年“6 · 16”洪水下游闻家堰水位较为接近，但是上游流量相差将近400 m³/s，导致湄池站水位相差0.930 m，说明上游洪峰流量对湄池站高水位的影响较大。通过几场典型洪水可知，湄池站高水位受到上游诸暨洪峰和下游闻家堰水位影响都很明显，为一个典型的洪潮敏感点。

4 高水位经验预报

湄池站高水位受到诸暨洪峰流量和下游闻家堰水位影响，其高水位必定与两者存在一定关系，考虑到洪峰从诸暨到湄池传播时间受下游钱塘江潮汐顶托影响，传播时间相差较大。统计了数场洪水的传播时间，0 ～ 12 h均有可能，为此，利用多元回归分析法将湄池站洪水位与诸暨站洪峰流量以及洪峰前12 h内的闻家堰高水位建立关系（见式（1）），样本年份为1991 — 2012年。

式中：Zmc为湄池高水位，m；Qzj为诸暨洪峰流量，m3/s；Zwjy为闻家堰高水位，m（洪峰前12 h内）。

图3为多元线性回归计算结果与实测对比图。从图3可知，22 a样本中，只有14个样本的误差在30 cm内，占63.6%，统计的22 a中，误差绝对平均值为0.30 m，原因是公式中未反应诸暨与湄池的区间入流，其入流形式复杂，包含旁侧入流、电排等，致使湄池断面与诸暨断面的流量存在差异，且量值较难掌握，但此回归公式可以利用诸暨站洪峰预报以及下游闻家堰站潮位预报简单估算湄池站高水位，在估算中，流量估算尽量考虑旁侧入流和电排等情况，使结果更加保守安全。

图3 湄池站多元线性回归计算结果与实测对比图

5 洪水位敏感性分析

利用DHI研制的Mike11水动力模块，构建浦阳江流域水动力模型，浦阳江的潮区界位于诸暨西江的王家堰附近，由于堰坝阻拦，潮水无法上溯，因此数学模型上边界设在浦阳江綄沙桥和枫桥江骆家桥，下游设在浦阳江与富春江交叉口（见图4）。概化后的河网共3个河汊，209个断面，相邻断面间距控制在500 m以内。本次模型计算有2个上游流量边界，1个下游水位边界，且考虑相应的旁侧入流情况。綄沙桥采用诸暨站实测流量资料，骆家桥采用枫桥站实测流量资料；下游边界采用离浦阳江出口2.5 km的闻家堰站水位作为计算边界；旁侧入流边界由降雨径流分析结合电排流量得出。

图4 数学模型范围图

选择实测洪水进行模拟计算，验证洪流演进计算数学模型的准确性并确定模型的有关参数，模型验证选用2011年 “6 · 16”洪水过程，洪水期间诸暨站实测洪峰流量为1 050 m3/s，验证成果见图5。从验证结果看，最高洪水位误差基本控制在5 cm以内，表明模型率定参数基本合理，可用于浦阳江洪水位敏感性分析研究。

图5 2011年“6 · 16”洪水数学模型验证图

为简化计算且能说明问题，此处上下游边界水位和流量过程均采用2011年“6 · 16”洪水实测过程，下游水位过程同比例缩放成高水位为6.000，7.000，8.000，9.000 m，上游诸暨流量同比例缩放为600 ～ 1 500 m³/s，并考虑相应的区间入流，计算地形与验证期间的计算地形一致。

表2为在浦阳江洪水和闻家堰水位平均变化10.00 cm下、诸暨流量为600 ～ 1 500 m³/s时，得到的湄池站水位变化值表。从表2中看出，诸暨站流量越小，湄池站水位变化越剧烈，其平均变化值为0.036 m。

当诸暨站流量平均变化100 m³/s、表3为闻家堰水位为6.000 ～ 9.000 m时，得到的湄池站水位变化值表。从表3中看出，闻家堰水位越低，湄池站水位变化越剧烈，其平均变化值为0.254 m。

表2 诸暨站不同流量时湄池水位相应变化值表

续表2

表3 闻家堰站不同水位时湄池水位相应变化值表

6 结论与不足

6.1 结 论

（1）湄池站高水位主要与下游闻家堰水位以及上游诸暨洪峰流量和区间入流有关，不同年代的平均年最高潮位变化趋势和年平均高潮位与下游闻家堰变化趋势保持一致，表明了浦阳江下游段是一个典型的感潮河段。

（2）利用诸暨站洪峰以及洪峰前12 h内的闻家堰高水位与湄池站高水位建立多元线性回归关系，以21世纪90年代后的22场洪水为例，计算绝对值误差平均为0.310 m，可以为洪水位预报提供参考。

（3）利用数学模型，通过变化诸暨流量和闻家堰水位得到湄池站洪水位随着诸暨流量和闻家堰水位变化的敏感性，可以为洪水位预报提供参考。

6.2 不 足

（1）影响流域洪水过程因素较多，并且洪水还原困难，每场洪水过程都不一样，本文以21世纪以来最严重的2011年“6 · 16”洪水过程为例进行洪水位敏感性分析，在今后实际洪水预估中可能存在误差。

（2）诸暨至湄池区间汇流较为复杂，形式多样，洪水期间湄池断面流量较难准确估算，因此建议相关部门在湄池站设置流量站。

[1] 胡国建，丁涛，尤爱菊，等，钱塘江洪水顶托对浦阳江洪水位的影响研究[J].水电能源科学，2011，29(11)：11 - 14.

[2] 丁涛，胡国建，尤爱菊.钱塘江河口近年江道变化对浦阳江行洪影响研究[J]，水力发电学报，2012，31(5)：148 - 153.

[3] 胡琳琳，陈焕宝.浦阳江上游堤防建设对洪水归槽的影响分析[J].浙江水利科技，2013(6)：23 - 26.

[4] 邵学强，金新芽，李文杰，等，浦阳江流域水文水力学洪水预报模型[J].浙江水利科技，2003(3)：10 - 14.

[5] 史英标，林炳尧，徐有成.钱塘江河口洪水特性及动床数值预报模型[J].泥沙研究，2005(1)：8 - 13.

[6] 韩曾萃，戴泽蘅，李光炳，等.钱塘江河口治理开发[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[7] 宋立松，方琛亮，史英标，等.基于Web的钱塘江下游洪水实时预报系统研制[J].水电能源科学，2011，29(1)：119 - 121.

（责任编辑 郎忘忧）

Analysis of Flood Water Characteristics of Meichi Station in Puyang River

ZHENG Guo - dan1，2，3，TANG Zi - wen1，2，3，JIN xin1，2，3，HU Jin - chun1，2，3，LI Jun1，2，3

（1.Zhejiang Institute of Hydraulics & Estuary，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；2.Zhejiang Institute of Marine Planning and Design，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；3.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Estuary and Coast，Hangzhou 310020，Zhejiang，China）

The causes of high water level of tidal rivers are complex，mainly affected by upstream runoff and downstream tide. This paper is about a study of sensitive analysis method for water level of tidal rivers in the Puyang river of Zhejiang Province. With the collected data of flood elements，it analyzed the reason of the high water lever of the Meichi station，then got the experience forecast method for the Meichi station by the flood elements. The water level mathematical model，which described the sensitivity of flood water level relating to water flow and tidal level，was established. The research results show that：the flood level of Meichi Station was subject to the flow at Zhuji and the water level at Wenjiayan，both are indispensable. According to the Zhuji flow and the Wenjiayan water level，the average prediction error of Meichi high water level is 0.300 m. When the Zhuji flow is 600 ～ 1 500 m³/s，if the Wenjiayan water level changes an average of 0.100 m，then the Meichi station water level change is 0.036 m；when the Wenjiayan water level is 6.000 ～ 9.000 m，if the Zhuji flow changes an average of 100 m³/s，then the Meichi station water level change is 0.254 m.

Puyang river；Meichi station；flood water；tidal river；flow

注：表中上标1的数据为平均变化量。

TV697

A

1008 - 701X(2016)06 - 0005 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2016.06.002

2016-03-30

浙江省科技计划项目(2014F10036)；浙江省水利科技计划项目(RC1502)。

郑国诞(1986 - )，男，工程师，硕士，主要从事河口海岸水动力学研究、洪水预报等工作。

E-mail：12971414@qq.com