潘存鸿，潘冬子，鲁海燕，谢东风，张沈阳

(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.浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008)

钱塘江涌潮流速研究

潘存鸿1, 2，潘冬子1, 2，鲁海燕1, 2，谢东风1, 2，张沈阳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.浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008)

涌潮流速是涌潮的重要特征，一直深受涌潮研究者的关注。21世纪以来，随着声学剖面流速仪的使用，涌潮流速观测有了突破性的进展。本文收集了2003年以来9次钱塘江涌潮流速观测资料，结合理论分析和数值模型计算成果，分析了影响涌潮流速的因素、涌潮流速时空分布规律。结果表明：影响涌潮流速的微观因素主要有涌潮高度和陡度、潮前流速和潮前水深、风速风向等；在涌潮河段，最大流速即为最大涌潮流速，与当地潮差呈良好的正相关关系；在弯道段，涌潮流速在弯道凸岸大于凹岸；涌潮到达后流速从落潮迅速转化为涨潮，没有明显的憇流现象，且涨潮流速过程存在多峰现象；涌潮垂向流速基本上比纵向流速小1个量级，在涌潮时段垂向流速相对较大。

钱塘江河口；涌潮；涌潮流速；时空分布；影响因素

钱塘江河口以涌潮闻名古今中外。平面上喇叭形的杭州湾，以及纵向上庞大的钱塘江沙坎，使潮波浅水效应显著，在尖山河段形成涌潮。钱塘江涌潮是世界独特的自然景观和宝贵的旅游资源，但也是引起钱塘江两岸毁堤成灾、涉水建筑物破坏的主要原因之一。为保护钱塘江涌潮这一宝贵的自然资源，同时缓解乃至消除其灾害，开展钱塘江涌潮流速研究，加深对涌潮的认知，具有十分重要的学术意义和实际价值。

涌潮有波状涌潮(弱涌潮)和漩滚涌潮(强涌潮)之分。世界上大约有450个河口受到涌潮影响[1]，除钱塘江与巴西的亚马逊河涌潮较大外，绝大多数河口的涌潮较弱，基本上为波状涌潮。涌潮过后，水流迅速从落潮流转变为涨潮流，并在数分钟至数十分钟内流速达到极值，涌潮过后数十分钟内流速较大，称为涌潮流速，俗称“快水”[2-3]。

涌潮流速是涌潮的重要特征，一直深受涌潮研究者的关注。特别是21世纪以来，随着声学剖面流速仪的使用，涌潮流速观测有了突破性的进展。Wolanskia等人[4]观测了澳大利亚戴利河口波状涌潮水位、流速、泥沙等资料，分析了波状涌潮的水动力特性。Simpson 等人[5]观测了英国迪河河口涌潮水位、流速，分析了涌潮水位、流速、雷诺剪切应力和紊动动能等变化特性。Reungoat等人[6]观测了Garonne 河口涌潮水位、流速，据此分析了涌潮流场、涌潮性质、涌潮流速和紊动雷诺应力。

1 钱塘江涌潮概况及涌潮观测资料

东海潮波向钱塘江(图1)上游传播过程中，受河道平面束窄和河床抬升的影响，潮波能量不断集中，同时产生浅水非线性变形。在钱塘江澉浦上游形成水位骤然抬升的涨潮潮波前锋线，即为涌潮。钱塘江涌潮高度一般1～3 m，最大可达3 m以上，涌潮传播速度大多为4～8 m/s，涌潮到达时刻潮位瞬间暴涨，最大可达1 m以上，水位骤涨时，落潮流速迅速转为涨潮流速，并且流速骤增。涌潮在澉浦上游形成后，逐渐增大，在八堡-盐官河段达到最大，再往上游，涌潮逐渐衰减，最后消失于闻堰上游，涌潮河段长达120 km左右。

图1 钱塘江河口流速测点位置Fig.1 Locations of flow velocity observation points in the Qiantang estuary

2003年以来，采用多普勒剖面流速仪进行了10余次涌潮流速观测。表1列出了有代表性的9个测次41个测点的基本情况，包括观测时间、测点位置、测点数、分层和采样间隔以及观测期间的澉浦最大潮差，其中除第1次和第7次个别测点采用海流计观测外，其余均采用ADCP、ADP、ADI、ADV等流速仪测流。图1 为上述流速测点的位置图。由图1和表1可知，从2003～2015年间的13年间，流速观测范围从下游的澉浦(也是涌潮起潮点下游)至上游的之江(接近涌潮的消失段)，全长100余公里，且流速测点分布比较均匀，涵盖了嘉绍大桥至老盐仓的强涌潮河段。9个测次的流速观测均包含大潮期间，以澉浦潮差(澉浦多年平均潮差为5.57 m，历史最大潮差为9 m)为参考值，观测期间澉浦最大潮差介于6.90～8.06 m之间，远大于澉浦多年平均潮差。观测历时短(2～4天)的测次仅观测大潮期间的流速，中等历时(5～6天)的测次观测大、中潮期间的流速，历时长(7天以上)的测次则涵盖了大、中、小潮期间的流速观测。测流分层一般为0.2～0.5 m，采样间隔大多为1 min，最小的只有1 s(用ADV仪器观测)。除观测水平流速外，2010年和2015年测次还观测了垂向流速。

表1 涌潮流速观测情况表Tab.1 Observations of tidal bore velocity

2 影响涌潮流速的因素

影响涌潮流速的因素较多，从宏观角度看，主要有潮波(潮差与潮波变形)、江道地形、河床阻力、径流量、气象因素(风况与气压)以及涉水工程等；从微观角度看，主要有涌潮高度和陡度(潮头水面比降)、潮前(落潮)流速、潮前水深、风速风向等。实际上，影响涌潮流速的宏观因素与微观因素是相关联的，如宏观因素中的潮波(潮差与潮波变形)主要与微观因素的涌潮高度和陡度相关联，涌潮高度与当地潮差相关性很好[8]，涌潮陡度与相对Froude数有很好的关系[11]；江道地形与潮前水深关系最为密切，并对涌潮高度和陡度、潮前流速等有一定影响；径流量主要影响潮前流速；宏观中的气象因素(风况与气压)在微观中体现为风速和风向；河床阻力和涉水工程对涌潮的影响相对比较复杂，可能影响到微观因素的涌潮高度和陡度、潮前流速和潮前水深等。图2列出了影响涌潮流速的宏观和微观因素及其它们之间的关系。

基于忽略源项的一维水流连续方程和动量方程，潘存鸿等[2]得到

式中：h为水深，u为流速(下标d和u分别表示下游侧(潮后)和上游侧(潮前))，Δh表示涌潮高度。

由式(1)可见：①涌潮高度越大，潮后流速即涌潮流速越大。②当涌潮高度相同的情况下，潮前水深越小，涌潮流速越大。③因潮前流速即落潮流速与涌潮流速方向相反，故潮前流速越大，涌潮流速越小。上述涌潮流速变化规律也被涌潮水槽试验所证实[11]。

由于式(1)假定涌潮无厚度，即涌潮潮头成直角，故不能分析潮头陡度对涌潮流速的影响。但从定性上来看，潮头陡度越陡，涌潮流速越大。另外，风速风向对涌潮流速的影响比较复杂，并且缺乏实测资料，张舒羽和潘存鸿[13]应用数值模型仅研究了概化河道中风对涌潮的影响，顺风条件下，风速越大，涌潮高度越大，从而涌潮流速也越大。

图2 影响涌潮流速的宏观和微观因素及其关系Fig.2 Macro and micro factors affecting tidal bore velocity and their relationship

3 涌潮流速时空分布

3.1涌潮流速纵向分布

表1中9 个测次测流范围绝大多数为局部河段，只有第7测次2007年10月测流范围较大，故以该次测流资料为基础分析涌潮流速纵向分布。该次测流范围从下游澉浦至上游七堡，全长93 km，共布置12个测流点，其中澉浦断面3个测流点，盖北断面3个测流点，嘉绍大桥断面2个测流点，八堡附近、盐官、仓前、七堡各为1个测流点。

图3 潮位和垂线平均流速随时间变化(落潮为+，涨潮为-)Fig.3 Tidal elevation and depth-averaged velocity evolution with time

图3为2007年10月不同河段潮位(假定基面)、流速随时间变化过程。从图可见，涌潮形成前的澉浦断面潮波已变形，接近驻波，高潮位附近流速接近零；涨潮历时4:44，落潮历时为7:41，涨落潮历时之比为0.62；涨潮流历时为4:18，落潮流历时为8:07，涨落潮流历时之比为0.53。因潮差大，加上潮波变形，最大涨潮垂线平均流速已很大，达到了3.54 m/s，最大落潮垂线平均流速为3.35 m/s，涨落潮流速比为1.06。

潮波继续向上游传播，涨潮历时进一步缩短，落潮历时进一步延长，至嘉绍大桥断面(图3(b))，已可见涌潮，潮来时潮位突然升高，流速变化更加剧烈，涨落潮历时之比为0.32，涨落潮流历时之比为0.37。最大涨、落潮垂线平均流速分别为3.55 m/s(最大涌潮流速)、2.27 m/s，涨落潮流速比为1.56。

潮波上溯到盐官河段(图3(c))，潮波变形更加急剧，同时涌潮也达到最大，涨落潮历时之比为0.18，涨落潮流历时之比为0.28。最大涨、落潮垂线平均流速分别为3.75 m/s(最大涌潮流速)、1.05 m/s，涨落潮流速比达3.57。

潮波上溯到七堡河段(图3(d))，涌潮已是强弩之末，整个涨潮面即为涌潮，换言之，涨潮潮差即为涌潮高度；涨潮历时仅为0:12，涨落潮历时之比为0.02；由于该点位于涌潮末端，且处于弯道凹岸，潮波受岸线反射，涨潮流速过程落后于涨潮潮位过程，高潮位处仍存在较大的涨潮流速，涨潮流历时反而较下游长，涨潮流历时为4:50，涨落潮流历时之比为0.64。最大涨、落潮垂线平均流速分别为1.57 m/s(最大涌潮流速)、0.51 m/s，涨落潮流速比达3.08。

图4 潮差、涌潮高度和最大测点涨潮流速沿程变化Fig.4 Tidal range,tidal bore height and maximum velocity at flood measuring points along river

图4为2007年10月连续6天大、中潮期间实测的最大潮差、最大涌潮高度和最大测点涨潮流速(即图例中的“流速”)沿程变化。由图可知，澉浦最大潮差为7.98 m，向上游潮差增大，至盖北最大达8.72 m，再往上潮差逐渐减小，至盐官潮差下降至3.86 m，至闸口潮差只有1.0 m。涌潮形成于盖北附近，向上游逐渐增大，至嘉绍大桥潮头高度已在1 m以上，八堡附近涌潮达到极值，最大为2.5 m，向上游涌潮逐渐减小，各地因岸线形状和河床起伏涌潮大小有所波动，至七堡涌潮高度已降至1.3 m左右，闸口在1 m以下。涨潮最大测点流速在澉浦已达4.04 m/s，向上游增大，至盖北河段最大达5.83 m/s，盐官以上流速逐渐降低，至仓前已在4 m/s以下，至七堡仅2.2 m/s左右。尽管图4中的潮位测点(位于岸边)与流速测点并非同一位置，故存在同步性问题。但从图4仍可见：①从下游到上游，涌潮从无到有，从小到大，再从大到小，最大涨潮流速存在从小到大，再从大到小的纵向变化规律；涌潮从无到有，最大涨潮流速不存在突变现象，而是逐渐增大。②在无涌潮河段，涨潮流速随潮差增大而增大；在涌潮河段，总趋势是流速随潮差和涌潮高度增大而增大，但个别点因潮位与流速测点距离较远而例外。

2007年10月由于八堡以上河床淤积较严重，导致盐官以上潮差和涌潮高度不是很大，相应涌潮流速也不是很大。故将多次测流得到的最大测点涨潮流速值(即图例中的“最大流速”)同绘于图4。由图可知，最大涨潮流速(最大涌潮流速)位于盖北～盐官河段，在6 m/s左右或以上。至今，实测最大测点涌潮流速为6.65 m/s，最大垂线平均涌潮流速为5.58 m/s，均位于嘉绍大桥断面，但二者并不位于同一测点。著名涌潮胜地盐官2010年10月实测最大测点涌潮流速为6.09 m/s，最大垂线平均涌潮流速为5.46 m/s。

3.2涌潮流速横向分布

涌潮流速横向分布与下游河势密切相关，特别是岸线形状和河床地形。嘉绍大桥及以下河段江面宽阔，河床滩槽分布复杂，而盐官断面河槽成U字形，代表性不好。故取江东和之江两个断面分析之。江东断面位于二个弯道的过渡段(图1)，两岸均发育小主槽(图5)，但河床相对较平缓，靠左岸的JD1测流点河床相对较高，靠右岸的JD3测流点河床最低，JD2河床高程处于JD1和 JD3之间；之江断面处于急弯上游(图1)，左岸为深槽，右岸为滩地(图6)。图5和图6为江东和之江断面实测涨、落潮最大垂线平均流速横向变化，无论是江东断面还是之江断面，最大垂线平均落潮流速横向分布规律与一般河道的流速分布规律相同，即主槽处流速大，浅滩处流速小，江东断面最大落潮流速JD3比JD1大2.4倍，之江断面最大落潮流速ZJ1比ZJ3大3.8倍。但两个断面的最大涨潮流速(即最大涌潮流速)横向分布规律恰好与落潮流速相反，即浅滩处涌潮流速大，主槽处涌潮流速小，江东断面涌潮流速JD1比JD3大1.9倍，之江断面ZJ3比ZJ1大2.8倍。

图5 江东断面实测涨、落潮最大垂线平均流速横向变化Fig.5 Transverse distribution of measured maximum flood and ebb depth-averaged velocities at Jiangdong cross section

图6 之江断面实测涨、落潮最大垂线平均流速横向变化Fig.6 Transverse distribution of measured maximum flood and ebb depth-averaged velocities at Zhijiang cross section

图7 数模计算得到的涨潮最大垂线平均流速等值线(单位：m/s)Fig.7 Computational contours of maximum flood depth-averaged velocity

上述现象应用二维涌潮数学模型也能复演，图7为用数学模型[2,14]计算得到的江东河段涨潮最大垂线平均流速平面分布，由图可见，计算得到的江东断面最大涨潮流速(最大涌潮流速)横向分布规律在定性上与实测结果一致，在定量上基本接近。此外，在图中还可明显看出，老盐仓和下沙两个弯道凹岸涌潮流速小，凸岸涌潮流速大。老盐仓弯道涌潮流速凸岸是凹岸的2.3倍左右，下沙弯道涌潮流速凸岸是凹岸的3倍左右。事实上，在实体模型试验中也发现了相同的现象。

上述现象可应用式(1)的分析结果来解释：①即当涌潮高度、潮前流速相同的情况下，潮前水深越小(即为浅滩)，涌潮流速越大；反之，潮前水深越大(即为深槽)，涌潮流速越小。②深槽处潮前流速较大，浅滩处潮前流速较小。上述两个原因导致弯道凸岸涌潮流速大于凹岸。

3.3涌潮流速垂向分布

涌潮流速垂向分布规律比较复杂，涌潮大小、涌潮的不同时段、河床地形、风速风向等都对流速垂向分布有影响。考虑到内容的完整性，这里引用他人成果。谢东风等[8]基于盐官断面实测资料分析了涌潮纵向流速的垂向分布规律，对于大潮期间的强涌潮，涌潮纵向流速(潮到后1小时内)在垂线上呈抛物线分布，最大流速位于中层附近，最小流速位于河床底部；而其它时间段和中小潮纵向流速在垂线上呈对数分布，与一般河道的流速分布规律相同。黄静等[11]利用涌潮水槽试验研究了涌潮纵向流速的垂向分布规律，潮头流速垂向分布呈抛物线状，最小流速位于河床底部；最大流速波状涌潮位于相对水深0.2～0.7区间，旋滚涌潮位于相对水深0.2～0.5区间。

3.4涌潮流速时间分布

图8为2010年10月盐官涌潮前后实测流速剖面随时间(1分钟)变化过程图，时间上以涌潮到达时刻为0，涌潮前为负，涌潮后为正，每1 min记录1 次三维流速，图中水平流速已为合成流速；图9为2010年10月盐官初涨半小时内涌潮垂线平均流速随时间(1分钟)变化图。

图8 盐官涌潮前后流速剖面随时间变化Fig.8 Flow velocity profile evolution with time before and after tidal bore at Yanguan

图9 盐官垂线平均涌潮流速过程线(2010年10月)Fig.9 Depth-averaged tidal bore velocity evolution with time at Yanguan

表2 最大涨潮流速(涌潮流速)在潮到后出现的时间Tab.2 Occurrence time of maximum flood velocity after tidal bore arrival

表2为最大涨潮流速(最大涌潮流速)在潮到后出现的时间，结合图3，可得涌潮流速随时间变化规律如下：

1)最大涨潮流速(最大涌潮流速)明显大于最大落潮流速。在涌潮河段，潮波已严重变形，涨潮流速过程线像直角三角形，尖而瘦；落潮流速过程线矮而胖。

2)落潮转涨潮没有明显的憇流现象。潮前流速(落潮流速)随时间变化平缓，涌潮到达前的潮前流速大多在0.5～1.5 m/s范围内，主槽甚至大于1.5 m/s，见图9。涌潮到达后流速从落潮迅速转化为涨潮，一般在1～3分钟内完成这一过程，涌潮越强，落潮转涨潮过程的转换时间越短。因转流时间极短，几乎不存在憇流现象。图8表明，涌潮到达前1 min(即横坐标-1 min)的落潮垂线平均流速(潮前流速)达1.76 m/s，涌潮到达后(即横坐标0 min)变为涨潮垂线平均流速3.28 m/s，在1 min之内流速变幅达5.04 m/s。

3)涨潮流速过程存在多峰现象。在无涌潮河段，涨潮流速过程一般只有1 个峰值，如图3(a)的澉浦测点，但在涌潮区，大多出现2个或2个以上的多峰，如图3(b)的盖北测点和图3(c)的盐官测点以及图9、图3(d)的七堡测点，因测流间隔为半小时，没有体现出多峰现象，但从2015年七堡下游七格的测流资料来看，也存在多峰现象。

4)最大涨潮流速(最大涌潮流速)出现时间。其变化较复杂，同一断面不同测点存在较大差异，同一测点不同的潮型也有较大差异。一般情况是强涌潮时，最大涨潮流速出现时间较早；反之，弱涌潮或无涌潮时，最大涨潮流速出现时间较迟。盐官测点最大涨潮流速出现在涌潮到达后13～33 min，平均为21 min，最大与最小时间相差20 min，有的测点变化范围更大，如上游的仓前、七格。其原因是涨潮流速过程线存在多峰现象，而最大流速并非固定在某个峰值，有时在第1个峰值，有时在第2个甚至第3个峰值或以后，从而导致最大流速出现时间变化较大，如图9盐官测点的涨潮流速过程线存在5个峰值，最大涨潮流速出现在第4个峰值。一般地，从下游到上游，最大涨潮流速出现时间存在从大到小、又从小到大的变化规律，澉浦断面出现时间平均为58 min，至八堡为最短，仅8 min，以后又增大到20～30 min。强涌潮河段八堡～盐官最大涨潮流速出现时间相对较短。纵观涌潮河段，最大涨潮流速基本上出现在涌潮过后的数分钟至40分钟内，与驻波相比(驻波的最大涨潮流速出现在中潮位附近)，最大涨潮流速出现时间明显提前。

3.5最大涨潮流速与潮差的关系

图4说明了涌潮河段最大涨潮流速(最大涌潮流速)的总趋势是随潮差和涌潮高度增大而增大，而涌潮高度与当地潮差存在良好的正相关关系[8]。为此，采用2010年10月盐官流速观测资料和盐官潮差，点绘最大涨潮垂线平均流速与潮差的关系，如图10所示。图中观测范围包括大、中、小潮，最小、最大潮差分别为1.39 m和5.11 m，相应的最大涨潮垂线平均流速分别为0.75 m/s和5.43 m/s。盐官最大涨潮垂线平均流速Vmax与潮差H的关系为

Vmax=1.406 5H-1.620 8

相关系数达0.98 ，表明相关性非常好。其原因主要是因为测流期间为枯水期，上游径流较小，导致潮前流速变化小，同时测流期间潮前水深变化也较小。因此，最大涨潮流速与潮差或涌潮高度有较好的关系。

图10 盐官最大涨潮垂线平均流速与盐官潮差的关系Fig.10 Relation between maximum flood depth-averaged velocity and tidal range at Yanguan

3.6涌潮垂向流速

2010年10月9～17日在盐官河段布置了5个测流点，其中盐官断面为3个测流点，进行了连续9天的三维流速观测，测流时间间隔为1 min，图11为大潮期盐官断面靠北测点水深1.5 m处垂向流速随时间变化图。分析上述观测资料和图11，垂向流速具有以下特点：

1)垂向流速较小，基本上在10-1量级，远小于纵向速度的100量级。

2)大潮垂向流速较大，小潮较小，与纵向流速变化规律相同。

3)涌潮到达时垂向流速急剧增大，至涌潮过后1小时内，垂向流速较大，大多在±0.2 m/s范围，最大可达1 m/s以上，其余时间段大多在±0.05 m/s范围内波动。

图11 盐官水深1.5 m处垂向流速随时间的变化Fig.11 Vertical velocity evolution with time under water surface of 1.5 m at Yanguan

4 结 语

1)影响涌潮流速的宏观因素主要有潮波、江道地形、河床阻力、径流量、气象因素以及涉水工程等，微观因素主要有涌潮高度和陡度、潮前流速、潮前水深、风速风向等，影响涌潮流速的宏观因素与微观因素是相关联的。

2)涌潮流速纵向分布规律：从下游无涌潮河段到上游涌潮河段(包括涌潮形成、发展、衰减河段)，流速存在从小到大，再从大到小的纵向变化规律；在涌潮河段，最大流速即为最大涌潮流速。2003年以来应用实测声学多普勒流速剖面仪测得最大测点涌潮流速为6.65 m/s，最大垂线平均涌潮流速为5.58 m/s，均位于嘉绍大桥断面。

3)涌潮流速横向分布规律：涌潮流速横向分布与下游河势密切相关，特别是岸线形状和河床地形。在弯道段，不同于一般河道的流速横分布，弯道凸岸的涌潮流速大于凹岸。

4)涌潮流速时间分布规律：在涌潮河段，涨潮流速过程线尖而窄，存在多峰现象，落潮流速过程线矮而宽，最大涨潮流速(最大涌潮流速)明显大于最大落潮流速，且最大涨潮流速基本上出现在涌潮过后的数分钟至40分钟内；最大涨潮流速与当地潮差存在良好的正相关关系；涌潮到达后流速从落潮迅速转化为涨潮，时间极短，没有明显的憇流现象。

5)涌潮垂向流速特征：涌潮垂向流速基本上在10-1量级，远小于纵向流速的100量级；大潮垂向流速较大，小潮较小，与纵向流速变化规律相同；涌潮到达时垂向流速急剧增大，涌潮过后1小时及其它时段垂向流速较小。

[1] CHANSON H.Current knowledge in tidal bores and their environmental,ecological and cultural impacts [J].Environmental Fluid Mechanics,2011,(11): 77-98.

[2] 潘存鸿，鲁海燕，曾剑．钱塘江涌潮特性及其数值模拟[J]．水利水运工程学报，2008(2)：1-9.(PAN Cunhong,LU Haiyan,ZENG Jian.Characteristic and numerical simulation of tidal bore in Qiantang River[J]．Hydro-Science and Engineering,2008(2):1-9.(in Chinese))

[3] 林炳尧.钱塘江涌潮的特性[M]．北京：海洋出版社，2008.( LIN Bingyao.Characteristic of tidal bore in Qiantang River[M].Beijing: China Ocean Press,2008.(in Chinese))

[4] WOLANSKIA E,WILLIAMSB D,SPAGNOLA S,et al.Undular tidal bore dynamics in the Daly Estuary,Northern Australia[J].Estuarine,Coastal and Shelf Science,2004,60: 629-636.

[5] SIMPSON J H,FISHER N R,WILES P.Reynolds stress and TKE production in an estuary with a tidal bore[J].Estuarine,Coastal and Shelf Science,2004,(60): 619-627.

[6] REUNGOAT D,CHANSON H,KEEVIL C E.Field measurements of unsteady turbulence in a tidal bore the Garonne river in October 2013[J].Journal of Hydraulic Research,2015,53(3): 291-301.

[7] 周胜，倪浩清，赵永明，等.钱塘江水下防护工程的研究与实践[J].水利学报，1992，(1)：20-30.(ZHOU Sheng,NI Haoqing,ZHAO Yongming,et al.Investigation and application of the underwater protection engineering in Qiantang river[J].Journal of Hydraulic Engineering,1992，(1):20-30.(in Chinese))

[8] 谢东风，潘存鸿，陆波，等.基于实测资料的钱塘江涌潮水动力学特性研究[J]．水动力学研究与进展，2012，27(5)：501-508．( XIE Dongfeng,PAN Cunhong,LU Bo,et al.A study on the hydrodynamic characteristics of the Qiantang tidal bore based on field data[J].Chinese Journal of Hydrodynamics,2012，27(5)：501-508.(in Chinese))

[9] 杨火其，潘存鸿，周建炯，等．涌潮水力学特性试验研究[J]．水电能源科学，2008，26(4):136-138.( YANG Huoqi,PAN Cunhong,ZHOU Jianjiong,et al.Experiment study on hydraulic properties of tidal bore[J].Water Resources and Power,2008,26(4): 136-138.(in Chinese))

[10] 黄静，潘存鸿，陈刚，等.涌潮的水槽模拟及验证[J]．水利水运工程学报，2013，(2)：1-8.( HUANG Jing,PAN Cunhong,CHEN Gang,et al.Experimental simulation and validation of the tidal bore in the flume[J].Hydro-Science and Engineering,2013,(2):1-8.(in Chinese))

[11] HUANG Jing,PAN Cunhong,KUANG Cuiping,et al.Experimental hydrodynamic study of the Qiantang River tidal bore[J].Journal of Hydrodynamics,2013,25(3):481-490.

[12] ZHU Xiaohua,ZHANG Chuanzheng,WU Qingsong,et al.Measuring discharge in a river with tidal bores by use of the coastal acoustic tomography system[J]．Estuarine,Coastal and Shelf Science,2012,(104-105): 54-65.

[13] 张舒羽，潘存鸿.径流和风对涌潮影响的数值模拟[J]．海洋工程，2013，31(3)：54-62.(ZHANG Shuyu，PAN Cunhong.Effect of runoff and wind on tidal bore using numerical model[J].The Ocean Engineering,2013,31(3):54-62.(in Chinese))

[14] 潘存鸿，徐昆．三角形网格下求解二维浅水方程的KFVS格式[J]．水利学报，2006，37(7)：858-864.(PAN Cunhong，XU Kun.Kinetic flux vector splitting scheme for solving 22D shallow water equations with triangular mesh[J].Journal of Hydraulic Engineering,2006,37(7):858-864.(in Chinese))

Study on velocity of tidal bore in Qiantang Estuary

PAN Cunhong1,2,PAN Dongzi1,2,LU Haiyan1,2,XIE Dongfeng1,2,ZHANG Shenyang3

(1.Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary,Hangzhou 310020,China; 2.Zhejiang Institute of Marine Planning and Design,Hangzhou 310020,China; 3.Zhejiang Surveying Institute of Estuary and Coast,Hangzhou 310008,China)

The tidal bore velocity is one of the important indexes of the tidal bore,to which much attention has been paid.Since the 21st century,the observations on tidal bore velocity have a breakthrough by use of Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP).In this paper,based on the data of tidal bore velocity collected from 9 times field work since 2003,the theoretical analysis and the computational results of numerical models,the influence factors and space-time distribution of tidal bore velocity are analyzed.The results show that the major micro influence factors of the tidal bore velocity are the height and steepness of tidal bore,the ebb velocity and depth ahead of the tidal bore,wind speed and direction,etc.In the tidal bore section of the river,the maximum flow velocity is the maximum tidal bore velocity,and a good positive correlation to the local tidal range.In the bend section of the river,tidal bore velocity near the convex bank is greater than that near the concave bank.After tidal bore arrival,velocity of ebb tide rapidly becomes that of flood tide with no obvious slack water phenomenon,and there is a multimodal phenomenon in the flood velocity process.The vertical flow velocity is larger in the tidal bore period,which is around one order of magnitude smaller than its longitudinal velocity.

Qiantang estuary; tidal bore; tidal bore velocity; spatial and temporal distribution; influence factors

TV143

A

10.16483/j.issn.1005-9865.2017.05.004

1005-9865(2017)05-0033-09

2017-02-08

国家自然科学基金项目(51379190；41306082)

潘存鸿(1963-)，男，浙江宁波人，博士，教授级高级工程师，主要从事河口海岸水动力学、泥沙、水环境研究。E-mail：panch@zjwater.gov.cn