錢塘江涌潮的特性

前言

　　凡在錢塘江上興建工程，都必須和涌潮打交道。我到錢塘江以后，陸續(xù)參加了一些海塘維護以及工程建設(shè)前期研究，得到不少關(guān)于涌潮的知識，激發(fā)了對這種特殊現(xiàn)象的研究興趣，也開始對涌潮的形成條件、形態(tài)、涌潮的相互作用等問題做了一些分析。20世紀90年代中期，人們越來越關(guān)注環(huán)境和景觀，保護涌潮的呼聲越來越強烈，促使我們思考涌潮到底有什么“用途”以及如何對其進行保護一類問題。十多年來，逐漸認識到涌潮研究就是在改善生存發(fā)展環(huán)境、學(xué)術(shù)興趣以及保護環(huán)境景觀三種需求推動下發(fā)展的。其中，如何改善沿江生存和發(fā)展的環(huán)境始終是涌潮研究的主題?！　啄昵埃瑤孜粠熡呀ㄗh我寫一本關(guān)于涌潮的書，設(shè)想了寫法和內(nèi)容。后來受到更多同行的鼓舞和支持。浙江省錢塘江管理局更為此提供良好的條件。孰不知，支持實際上是一種壓力。這本小書就是靠這些支持“壓”出來的?！　∵@本書從水力學(xué)和潮汐學(xué)角度，分析了錢塘江涌潮的特性及其相應(yīng)的水力學(xué)機理。大致分四個部分：　　第一部分，即第1章，從形態(tài)、形成原因以及局部流動與整體流動的關(guān)系幾個方面，分析涌潮的特點；討論涌潮研究的意義和主要方法?！　〉诙糠?，從第2章到第5章，介紹錢塘江涌潮的基本情況。第2章探討錢塘江涌潮產(chǎn)生的大致年代，再從起潮點、觀潮點、上溯距離的變動，分析錢塘江涌潮的近代演變過程；第3章介紹與涌潮相關(guān)的錢塘江河口概況；第4章根據(jù)近年的觀測資料，分析錢塘江涌潮在溯源傳播過程中變化的特點；第5章討論涌潮強度變化規(guī)律及預(yù)報方法。

內(nèi)容概要

錢塘江涌潮是局勢壯觀的奇景，但同時它也是洪水猛獸，給沿江人們生活帶來很大的威脅。如何改善沿江生存和發(fā)展的環(huán)境始終是涌潮研究的主題。    本書從水力學(xué)和潮汐學(xué)角度，分析了錢塘江涌潮的特性及其相應(yīng)的水力學(xué)機理。大致分四個部分：第一部分，即第1章，從形態(tài)、形成原因以及局部流動與整體流動的關(guān)系幾個方面，分析涌潮的特點；討論涌潮研究的意義和主要方法。第二部分，從第2章到第5章，介紹錢塘江涌潮的基本情況。第三部分分幾個專題。第6章討論涌潮各種尺度的模型；第7章到第11章，核心是淺水波。特征以及間斷三個概念；第12章則利用高階的淺水流動方程，討論涌波的局部形態(tài)。第四部分，即第13章和14章，討論錢塘江涌潮數(shù)值模擬方法。

書籍目錄

1　概述　1.1　什么是涌潮　　1.1.1  形態(tài)　　1.1.2  與整體流動的關(guān)系　1.2　涌潮研究的意義　　1.2.1　人類生存發(fā)展的需要　　1.2.2　促進精神文化繁榮的需要　　1.2.3　學(xué)科發(fā)展的需要　1.3　研究方法　　1.3.1  明確問題　　1.3.2　觀測現(xiàn)象　　1.3.3　構(gòu)建和分析模型　　1.3.4　觀測與理論分析的結(jié)合　1.4　幾個約定2　錢塘江涌潮的歷史變遷　2.1　錢塘江涌潮產(chǎn)生的年代　2.2　古代關(guān)于錢塘江涌潮的研究　　2.2.1  關(guān)于涌潮成因的研究　　2.2.2　潮候研究　　2.2.3  強潮河口特性研究  2.3　錢塘江河道的變遷  2.4　錢塘江涌潮的變遷　　2.4.1  涌潮形成地點的變化　　2.4.2　觀潮地點的變化　　2.4.3  涌潮上溯的距離　　2.5　涌潮失期　2.6　近年一般情況3　錢塘江河口基本情況　3.1　概況　3.2　水文　　3.2.1  徑流　　3.2.2  潮汐　3.3　河口段河床的特性　　3.3.1  河口段分區(qū)　　3.3.2  沙坎頂部的變化　　3.3.3　河道的游蕩　　3.3.4　河口段的演變特點　3.4　河口段潮位的變化　　3.4.1  河口段潮位年內(nèi)的變化　　3.4.2　鹽官高、低潮位響應(yīng)曲線　　3.4.3　年際變化　　3.4.4　低潮位的變化4　錢塘江涌潮的形成和發(fā)展過程  4.1  整體情況  4.2　采用的資料  4.3　涌潮的醞釀階段  4.4　涌潮推進速度和沿程強度變化　　4.4.1  涌潮沿程強度變化  4.5　潮波波形的變化　　4.5.1　形成以前　　4.5.2　發(fā)展階段　　4.5.3　潮位曲線雙峰階段　　4.5.4　涌潮湮滅以后　　4.5.5　關(guān)于雙峰問題　4.6　潮流特性　　4.6.1　流速沿程變化　　4.6.2　最大流速平面分布的特點　　4.6.3　可能最大流速5　影響涌潮強度的主要因素　5.1　影響涌潮強度的因素分析　　5.1.1  下游潮汐　　5.1.2  當時流量　　5.1.3　河道狀況  5.2　鹽官涌潮強度預(yù)報模型　　……6　涌潮的模型7　淺水流動方程基本性質(zhì)8　涌波的宏觀性質(zhì)9　涌潮形成、發(fā)展過程的分析10　涌潮形成的條件11　涌波的反射、交叉和分解12　涌波的形態(tài)13　大尺度涌潮數(shù)值模型14　涌波數(shù)值模型參考文獻附錄淺水流動方程

章節(jié)摘錄

　　1　概述　　1.1　什么是涌潮　　1.1.2　與整體流動的關(guān)系　　涌波是一種局部現(xiàn)象。處在不同整體流動中的涌波，有著不同的特性和演變規(guī)律。涌潮是潮波傳播過程中產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，這是與其他涌波基本的區(qū)別。　　首先，形成原因不同。除了定常流動中的水躍以外，形成涌波的原因大致有三類：第一類，初始時刻涌波就已經(jīng)存在，如潰壩波；第二類是邊界條件造成的，例如閘門突然開啟產(chǎn)生涌波；第三類則是在初始、邊界并沒有突然變化的情況下，在域中“無中生有”地形成的。就成因而言，涌潮屬于第三類。一些水電站、水泵站下游河道中，有時也會發(fā)現(xiàn)這類涌波（cunge，1976）。對于前兩類涌波，所需要研究的是其傳播、變化規(guī)律；對于第三類，則還需要研究成因問題?！　∮砍笔浅辈ǖ囊徊糠?。涌波前、后，或是漲潮波，或是落潮波，在與前、后潮波的相互作用中，涌潮完成了從形成到消逝整個過程的演變?！　≡诔辈ㄗ饔孟拢砍贝嬖诟鱾€不同的發(fā)展階段。因為淺水效應(yīng)，潮波產(chǎn)生變形，漲潮波面逐漸變陡，終在某個時刻，于最陡處形成涌波。形成之初，涌波前、后均為漲潮波。這種態(tài)勢下，涌波迅速增強，繼而成為漲潮波的前鋒。之后，涌波后的漲潮波仍在促進涌潮的發(fā)展；而波前的落潮波逐漸削弱涌潮，一直到波后也轉(zhuǎn)化為落潮波，涌潮隨即衰竭，直至消逝。　　因所處的整體流動不同，涌波有不同的性狀。大壩一旦潰決，下游河道即形成向下推進的涌波，上游河道形成溯源傳播的膨脹波。如果忽略大壩殘留、摩阻、河道寬窄深淺變化等效應(yīng)，則其流動可以用黎曼（Riemann）問題描述，其傳播、演變過程見圖1-2。在向下游推進的相當長一段時間內(nèi)，涌波后方，水位并不上漲，流速亦為常值，是為“常態(tài)區(qū)”。膨脹波的上溯反映了水庫泄空過程。該波傳到水庫的庫尾之后，產(chǎn)生反射波。此后，黎曼解不再適用。反射波向下游傳播的速度比涌波大，終會趕上涌波。標志著水庫泄空影響已經(jīng)波及涌波，使其強度下降。膨脹波抵達庫尾的時間A、庫尾反射波追趕上涌波的時間地點B成了這種流動的兩個關(guān)節(jié)點。

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