闽江下游潮汐时空变化特征分析

温宛隽

（福建省水文水资源勘测局闽江河口水文实验站,福建 福州 350002）

0 前言

闽江口属强潮陆相河口，从分潮振幅来看，半日分潮占绝对优势，潮汐类型属正规半日潮。闽江口潮波受制于东海潮波系统，由东南方向传入，在开敞海域以旋转流为主，近海和闽江下游河道以往复流为主。潮波进入闽江河口后，在传播过程中逐渐变形，落潮历时加长，涨潮历时缩短。陈兴伟等[1]认为闽江下游河道潮区界、潮流界上溯明显。黄永福[2]研究了闽江下游河床下切导致闽江下游潮流回溯。叶丽清等[3]依据河道实测地形资料，分析闽江下游河段的演变特征。武晶[4]通过近几年河道地形图及多年相关水文资料数据对比研究闽江下游河床演变情况，分析河道演变主要影响因素及其产生的不利影响。潘东曦[5]分析闽江南北港河道横向、纵向及平面的演变特征，研究其演变机理。

本文在已有成果基础上，进一步收集闽江下游实测潮位资料，延长原有资料系列，应用数理统计方法，统计闽江下游多年平均月最高潮位、月最低潮位、平均潮差、平均涨潮历时、平均落潮历时等水文参数，研究闽江下游潮汐特征时空变化规律。

1 闽江下游潮汐参数的空间分布特征

闽江河道蜿蜒曲折，在中下游存在多个分叉，潮位受地形变化影响复杂，见图1，闽江在淮安绕南台岛分南、北港，在马尾附近重新汇合至闽安地峡。

图1 闽江下游形势图及站点位置

本次分析共收集竹岐、文山里、解放大桥上、解放大桥下、峡南、白岩潭6个站点的1993年～2018年26年的潮位资料(峡南站缺1993年、2017年～2018年资料)。受南台岛影响，闽江下游南北港支流，因河势和河相差别，其潮汐规律存在着异同点，本文选择文山里-解放大桥-白岩潭，峡南作为南北港的代表站点进行分析，统计各站点平均高潮位、平均低潮位、平均潮差以及平均涨潮和落潮历时变化，见表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，闽江下游各站点的平均高、低潮位均呈沿程上升，符合感潮河口高、低潮位的空间分布特征。对比1993年～2018年数据可知，闽江下游河段上下游多年平均高潮位值变化不大，但多年平均低潮位值差别明显，反映闽江下游河床上下游底高程的变化情况。涨落潮历时数据分析可知，各测站平均涨潮历时短于落潮历时，符合潮波进入河口后传播过程逐渐变形、落潮历时加长以及涨潮历时缩短的潮波传播规律。

2 典型站点的潮位统计特征

根据收集的各潮（水）位的数据资料，绘制闽江下游沿程各测站年平均高潮位和沿程4个测站年平均低潮（水）位的变化过程，见图2和图3。

2.1 年平均高潮变化

文山里、解放大桥下、峡南、白岩潭站年平均高潮位（图2）的呈波动式逐年下降趋势。1993年～2000年年平均高潮位值较大，2003年～2013年各测站的年平均高潮位下降明显；2013年～2018年，闽江下游各站点的年平均高潮位有所回升。各个站点中，文山里和解放大桥上、下站点的年平均高潮位变化最为明显，白岩潭因在下游，更受外海潮汐影响，年平均高潮位较为稳定，但总体呈增大趋势。

图2 年平均高潮位逐年变化过程

2.2 年平均低潮位变化

图3为年平均低潮位逐年变化曲线，各个站点总体上年平均低潮位值呈下降趋势。下游的白岩潭站和峡南年平均低潮位在1993年～2018年间无明显升降变化趋势，反映闽江下游更多的受外海潮动力控制的特征。北港的解放大桥上、下站与文山里站，其年平均低潮位均呈现逐年下降趋势。上游站点较下游站点下降趋势更为明显，表明闽江下游河道的潮汐动力控制范围在逐年上溯。

图3 年平均低潮位逐年变化过程

3 典型站点的潮差统计特征

图4和图5为闽江下游各站点的年平均涨落、潮潮差历年变化情况。分析图4数据可知，1993年～2018年期间，闽江下游各站点的年平均涨潮潮差均呈增大的趋势。各站点的差异性主要表现在上游站点潮差较下游站点小，但潮差的增幅则为上游站点较下游站点大。1993年～2018年期间，闽江下游各站点自下游往上，涨潮潮差增幅逐渐增加，下游白岩潭逐年变化不大，上游站点（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。

图4 年平均涨潮潮差逐年变化过程

图5为闽江下游各站点年平均落潮潮差逐年变化过程。从图中可以看出，年平均落潮潮差与涨潮潮差值、逐年变化过程基本一致。根据河口潮汐潮流传播演变的理论分析，河口潮差与区域的潮动力相关，一般潮差大，表明潮动力越强，潮流较径流占优。闽江下游河口的潮差沿程分布特征符合上述理论，从逐年趋势来看，潮差在逐年增加，表明闽江下游河道的潮动力在逐年增强。上游文山里站点潮差由1993年的0.72 m增大到2018年的2.98 m，该站点所在河段由原来的潮动力影响轻微区域变为完全控制区域，表明闽江下游河道的潮汐动力控制范围在逐年上溯。

图5 年平均落潮潮差逐年变化过程

4 典型站点的涨落潮历时特征

图6和图7分别为闽江下游各站点的年均涨、落潮历时逐年变化过程。从图6数据分析可知，1993年～2018年期间，闽江下游各站点的年平均涨潮历时均呈增大的趋势。各站点的差异性主要表现在上游站点涨潮历时较下游站点小，但涨潮历时的增幅则为上游站点较下游站点大。1993年～2018年期间，闽江下游各站点自下游往上，涨潮历时增幅逐渐增加，下游白岩潭逐年变化不大，上游站点（如文山里）历时逐年增幅最大，由1993年的219 min增大到2018年的285 min。

图6 年均涨潮历时逐年变化过程

图7 年均落潮历时逐年变化过程

图7闽江下游各站点年平均落潮历时逐年变化过程图，在1993年～2018年期间，闽江下游各站点的年平均落潮历时均呈减小的趋势。各站点的差异性主要表现在上游站点落潮历时较下游站点大，同时落潮历时的降幅也为上游站点较下游站点大。1993年～2018年期间，闽江下游各站点自上游往下游，落潮历时降幅逐渐减小，下游白岩潭逐年变化不大，上游站点（如文山里）历时逐年降幅最大，由1993年的522 min减小到2018年的460 min。

河口涨落潮历时是河口的基本水文特征，潮汐对河口占用时间主要体现在涨落潮历时，涨潮历时越长，潮流较径流占优时间越长；反之，潮流较径流占优时间越短。闽江下游河段的涨落潮历时特征值，从逐年趋势来看，涨潮历时在逐年增加，落潮历时在逐年减小，表明闽江下游河道的潮汐占优时间在逐年增加。上游文山里站点涨潮历时由1993年的219 min增大到2018年的285 min，落潮历时则由1993年的522 min减小到2018年的460 min，该站点所在河段潮汐控制时间在逐年增加，表明闽江下游河道的潮汐动力控制范围在逐年上溯。

5 结论

基于1993年～2018年闽江下游各观测站点的实测潮位资料，进行闽江下游潮汐时空变化特征分析，主要反映自水口电站营运以来，闽江下游河段的潮汐变化特征，其主要结论如下：

（1）闽江下游河段潮汐潮位特征整体表现为高潮位缓慢上升、低潮位明显下降、涨落潮潮差增大、涨潮历时延长以及落潮历时缩短的特征。

（2）时空格局上，闽江下游河段上游站点潮汐特征变幅大于下游站位，低潮位变幅大于高潮位变幅。以2018年和1993年数据为例，文山里年均高潮位降低0.59 m，年均低潮位降低3.85 m。

（3）闽江下游河段的涨落潮历时特征值变化明显，从逐年趋势来看，涨潮历时在逐年增加，落潮历时在逐年减小，表明闽江下游河道的潮汐占优时间在逐年增加。

闽江下游河段因受径流、外海潮汐传播、人类活动等因素的影响程度不同，其潮汐特征值变化复杂。闽江下游河床下切、上游水电站的拦水拦沙、闽江航道整治以及全球海平面的上升，均对该河段的潮汐特征产生影响，需要对其产生的机理从水动力和地貌动力学角度进一步进行研究。