珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析--以“南沙—南华”横向汊道为例.pdf

热带海洋学报 JOURNAL OF TROPICAL OCEANOGRAPHY 2023 年 第 42 卷 第 4 期:7790 doi:10.11978/2022160 http:/ 珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析以“南沙南华”横向汊道为例 邱秀芳1,2,3,4,李博1,2,3,4,王博芝1,2,3,4,古俊豪1,2,3,4,王辑思1,2,3,4,苏雅楠1,2,3,4,蔡华阳1,2,3,4 1.中山大学海洋工程与技术学院,河口海岸研究所,广东 广州 510275;2.河口水利技术国家地方联合工程实验室,广东 广州 510275;3.广东省海岸与岛礁工程技术研究中心,广东 广州 510275;4.南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 519000 摘要:横向汊道对维持珠江河网径潮动力格局的稳定发挥着重要作用,研究其径潮动力时空演变过程及规律对粤港澳大湾区的防洪、供水和通航等具有重要意义。本文基于 19662016 年“南沙南华”横向汊道沿程潮位站的逐日高低潮位数据及马口、三水水文站的日均流量数据,采用双累积曲线方法及 T_TIDE 潮汐调和分析模型,分析了该横向汊道径潮动力的时空差异性。结果表明:1)1993 年为该横向汊道径潮动力的异变年份,1993 年后横向汊道潮波振幅梯度绝对值与余水位梯度多年均值降幅分别为 25%和 38%;2)强人类活动干预后该横向汊道径潮动力变化存在时空差异性,1993 年后口门南沙站潮动力减弱(M2与 K1分潮振幅多年平均降幅分别为 0.01m 和 0.02m),其他站点潮动力增强,潮波衰减效应在中游略有增强,而在上游和下游减弱,且夏季比冬季变化显著;3)上述时空差异性受自然变化与人类活动的非线性累积影响。口门附近高强度的围垦叠加航道整治工程使得口门快速延伸,导致潮波传播阻力增大,而横向汊道上游高强度的采砂活动使得地形显著下切,导致潮波传播阻力减小;受上游流量与下游海平面季节性变化的叠加影响,横向汊道径潮动力变化在夏季比冬季更为显著。上述横向汊道径潮格局的异变导致其泄洪纳潮功能发生改变,具体表现为洪季泄洪压力减小,枯季纳潮能力增强。上述研究结果可为珠江三角洲水资源的高效开发利用等实际工程问题提供理论支撑。关键词:流量;潮波振幅梯度;余水位梯度;径潮相互作用;强人类活动 中图分类号:P735.51 文献标识码:A 文章编号:1009-5470(2023)04-0077-14 Spatial-temporal variations in tide-river dynamics of typical transverse channel in the Pearl River channel networksTaking the Nansha-Nanhua transverse channel as an example QIU Xiufang1,2,3,4,LI Bo1,2,3,4,WANG Bozhi1,2,3,4,GU Junhao1,2,3,4,WANG Jisi1,2,3,4,SU Yanan1,2,3,4,CAI Huayang1,2,3,4 1.Institute of Estuarine and Coastal Research,School of Ocean Engineering and Technology,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China;2.State and Local Joint Engineering Laboratory of Estuarine Hydraulic Technology,Guangzhou 510275,China;3.Guangdong Provincial Engineering Research Center of Coasts,Islands and Reefs,Guangzhou 510275,China;4.Southern Laboratory of Ocean Science and Engineering(Zhuhai),Zhuhai 519000,China 收稿日期：2022-07-20;修订日期：2022-08-23。姚衍桃编辑 基金项目：国家自然科学基金项目(51979296、52279080);广州市科技计划项目(202002030452)作者简介：邱秀芳(2003),女,湖南省娄底市人,主要从事河口海岸动力学研究。email: 通信作者：蔡华阳(1986)。email: Received date:2022-07-20;Revised date:2022-08-23.Editor:YAO Yantao Foundation item:National Natural Science Foundation of China(51979296,52279080);Science and Technology Plan Project of Guangzhou,China(202002030452)Corresponding author:CAI Huayang.email: 78 热 带 海 洋 学 报 Vol.42,No.4/Jul.,2023 1 Abstract:The transverse channel plays an indispensable role in the maintenance of dynamic equilibrium of the Pearl River channel networks.Therefore,studying the spatial-temporal variations in river-tide dynamics has important implications for flood control,water supply and navigation in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area.Based on the high and low water level series observed at tidal gauging stations along the typical transverse channel(i.e.,Nansha-Nanhua reach)and the daily averaged river discharge series observed at Makou and Sanshui hydrological stations from 1966 to 2016,the double cumulative curve method and the T_TIDE tidal harmonic analysis model were adopted to quantify the spatial-temporal variations in tide-river dynamics in the transverse channel.The results show that the tide-river dynamics in the transverse channel changed considerably in 1993,the annual mean absolute value of the tidal amplitude gradient and the annual mean value of the residual water level slope decrease by 25%and 38%,respectively;the tidal dynamics in the Nansha station at the estuary mouth weakens(the amplitudes of M2 and K1 constituent decreased by 0.01 m and 0.02 m on average,respectively),while the tidal dynamics at other stations enhanced after 1993.Meanwhile,the tidal damping effect slightly increased in the central reach,but decreased in both the upstream and downstream reaches,in which the alteration is more significant in summer than that in winter.This suggests that the dependence of the tidal amplitude gradients of two main constituents on the river discharge is significantly decreased.The phenomenon mentioned above can be mainly attributed to the nonlinear cumulative influence of natural changes and human activities.On the one hand,the combined influences of intensive reclamation and waterway regulation near the estuary mouth lead the rapid extension of the estuary mouth,which can result in an increase in the friction for tidal wave propagation.On the other hand,the intensive sand excavation in the upper reaches of the transverse channel results in a substantial deepening of the river bed,reducing the friction for tidal wave propagation.In addition,the seasonal dynamics can be primarily attributed to the seasonal variations in river discharge and sea water level.Moreover,it is expected that the fundamental regime of river flow debouching and tidal discharge storage of the transverse channel system change,leading to a reduced flood risk together with an enhanced tidal hydrodynamics.Key words:river discharge;tidal amplitude gradient;residual water level slope;tide-river interaction;intensive human activities 横向汊道是河网区受多条河流汇合与外海潮流顶托耦合作用所产生的网状河道体系的重要组成部分(戴清,2007),常见于受径潮相互作用强烈的复合型河口,在耦合径潮相互作用、连接纵向水道及维系河网稳定等方面发挥着重要作用(王博芝 等,2021)。珠江河网横向汊道体系受到径流和潮汐动力相互作用的控制,具有稳定的水面梯度。上游流量使上溯潮流运动阻力增大,而潮流又可增加河道内的平均底床摩擦,对下泄径流运动起阻碍作用(Sassi et al,2013)。潮波振幅及其梯度作为表征径潮动力的重要参数,直接影响河网区盐水入侵、水体更新、泥沙输运及地貌演变等物理过程(Matte et al,2019),因此探讨其时空演变规律对理解横向汊道的径潮动力时空差异性至关重要。珠江河网位于粤港澳大湾区的核心区域,与水安全密切相关的径潮动力演变对大湾区的防洪、供水及通航等社会经济活动具有重要意义。自 20 世纪 80 年代以来,强人类活动驱动下(本文定义对河网环境的影响大大超过河网自身的调节和修复能力的人为干预为强人类活动,即当人类活动的累积效应达到一定阈值时,将导致该体系的动力格局发生显著异变)(张先毅 等,2020),珠江河网区来水来沙和地形地貌发生显著异变(彭静 等,2003;Liu et al,2019;陈小齐 等,2020),潮波传播过程与动力边界的关系发生变化(蒋陈娟 等,2020;李博 等,2022),进而导致径潮动力时空演变过程存在明显的差异性。针对横向汊道的径潮动力格局演变,国内外学者已有不少研究。研究表明,横向汊道具有重要的泄洪纳潮功能,洪水期的主要功能为泄洪,因洪水期河网的横比降大于纵比降,横向汊道泄洪效率更高,洪水波更易展平扩散;枯水期的主要功能为纳潮,横向汊道通过增加河网的纳潮量来保证通航水深(何为,2012;Fu et al,2017)。实测资料分析表明,珠江河网内大部分潮位站的潮差和洪潮位持续时间普遍呈上升趋势,且站点位置越往上游,变化幅度越明显,表明河网区潮汐动力显著增强(Zhang et al,2010)。异变格局下,珠江河网典型横向汊道的水面线及河床冲淤演变均发生显著转变,如东平水道水面线由下凹转换为上凸型,且其水面梯度整体下降(王博芝 等,2021,2022),又如磨刀门河口沿程河床由淤积-冲刷-淤积趋势转变为冲刷-淤积-冲刷趋势(马玉婷 等,2022)。人类活动对复杂河网区径潮动力格局演变影响十分显著,可通过研究长序列水文参数的变化规律,辨识人类干预和自然变化双重影响下河口系统的演变趋势(张蔚 等,2010)。已有研究虽已认识到横向汊道的重要动力功能,但强人类活动驱动下珠江河网横向汊道径潮动力的时空演变过程及机制仍有待深入探究。本文选取珠江河网典型横向汊道“南沙南华”河邱秀芳等:珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析以“南沙南华”横向汊道为例 79 1 道为研究对象,基于该横向汊道 19662016年沿程潮位站的逐日高、低潮位数据及三角洲顶端马口、三水水文站的日均流量数据,采用双累积曲线方法和T_TIDE 潮汐调和分析模型,重点分析强人类活动干预下珠江河网横向汊道径潮动力的异变过程及其机制,研究结果可为珠江河网的生态环境保护、资源可持续开发利用、粤港澳大湾区水安全保障等提供科学依据。1 研究区域与研究方法 1.1 研究区域概况“南沙南华”横向汊道体系位于珠江河网的核心地带,自西向东分别经过南华、容奇、板沙尾和南沙潮位站(图 1),该体系包括 4 条横向汊道(容桂水道、桂州水道、上横沥水道与下横沥水道)及 2 条纵向水道(洪奇门水道和蕉门水道)。该横向汊道体系始自南华,终于南沙,通过蕉门注入伶仃洋河口湾,全长约 61km,其水位变化既受上游径流的影响,又受外海潮波的作用,因此具有明显的径潮动力时空差异性(陈小齐 等,2020;杨易 等,2021)。为方便下文描述,定义“容奇南华”为“南沙南华”横向汊道的上游,“板沙尾容奇”为中游,“南沙板沙尾”为下游。根据实测资料统计,横向汊道上游马口、三水 站 多 年(19662016 年)平 均 流 量 之 和 为8716m3s1,其中洪季(510 月)平均流量之和可达13250m3s1,枯季(11 月翌年 4 月)平均流量为4183m3s1。河段上游来水季节变化显著,因上游下泄流量对外海潮波传播具有显著的影响作用,且流量变化具有显著的季节性,横向汊道下游口门潮汐属不规则半日混合潮,南沙站多年平均潮差为1.05m。下文将从春(35 月)、夏(68 月)、秋(911 月)、冬(12 月翌年 2 月)4 个季节对该横向汊道的径潮动力时空差异性进行分析。图 1 珠江河网(a)及“南沙南华”横向汊道体系(b)潮位站分布 该图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为 GS(2019)4342号的标准地图制作,底图无修改 Fig.1 Map of the Pearl River channel networks(a)and the Nansha-Nanhua transverse channel system(b)displaying the tidal gauging stations used in this study 80 热 带 海 洋 学 报 Vol.42,No.4/Jul.,2023 1 1.2 数据来源 本文采用的数据来源于广东省水文年鉴第八卷和广东省水文局,潮位原始数据高程为冻结基面,已统一转换至珠江基面。数据包括珠江三角洲顶端马口、三水水文站 19662016 年的逐日流量数据,以及“南沙南华”横向汊道沿程南沙、板沙尾、容奇和南华潮位站 19662016年的逐日高低潮位数据,其中高低潮位数据采用三次 Hermite 插值方法处理后获得逐时数据,用于调和分析(Zhang et al,2021)。1.3 方法 1.3.1 径潮动力特征参数的计算方法 潮波振幅梯度和余水位梯度是河口区径潮动力演变的重要特征指标,对二者进行分析可揭示珠江河网横向汊道径潮动力的时空演变过程。它们的计算公式分别为(Cai et al,2014):12x=(1)12zzSx=(2)式中:代表潮波振幅梯度;1和 2分别表示上、下游站点的潮波振幅;S 为余水位梯度;z1和 z2分别表示上、下游站点的余水位;x 表示两站点间的距离。1.3.2 双累积曲线方法 双累积曲线方法常用于考查水文气象要素的一致性及其长期演变趋势,是一种简单、直观且实用的方法(穆兴民 等,2010)。该方法是将同时期内两个具有正比关系的变量(x、y)的连续累积值(1niiXx=、1niiYy=)绘制在直角坐标系中,若曲线的斜率 k 发生突变,则斜率突变点对应的年份就是两个变量关系发生突变的时间。为确定潮波变量 R(如潮波振幅、潮波振幅梯度等)的改变量,采用突变后的值(Ra)减去突变前的值(Rb)来定量描述,即 R=RaRb。由于河口区受多种外力与高强度人类活动的共同影响,河口区两个水文要素之间普遍存在非线性关系,故为提高曲线拟合效果,本文的双累积曲线采用幂函数进行拟合(Gao et al,2017)。以流量 Q 作为参考变量,拟研究的水文参数 Y(潮波振幅梯度绝对值|、余水位梯度 S等)为检验变量,曲线拟合的表达式为:Y=AQB(3)对式(3)进行对数变换,可转换成线性形式,即:ln(Y)=Bln(Q)+ln(A)(4)1.3.3 T_TIDE潮汐调和分析模型 调和分析是潮汐分析中常用的一种方法,是傅里叶分析的一种具体应用,其中 T_TIDE 潮汐调和分析模型是基于 MATLAB 编写的一套用于海洋潮汐分析的工具 箱(下 载 网 址:http:/www.eos.ubc.ca/rich/t_tide/t_tide_v1.4beta.zip)。当不考虑径流影响时,由月球和太阳引起的周期性潮汐现象可看作许多假想天体引起的潮汐简谐波动的总和(Pawlowicz et al,2002),潮位曲线可近似看作是由多个周期、振幅和相位不同的分潮曲线叠加而成,则潮位的表达式为:()01cos()Niiiiiiiz tzf HtVug=+(5)式中:z(t)为站点的实测潮位;z0为平均海面高度;N 为分潮个数;fi为分潮振幅的订正因子(为时间的函数,常取一年的中值);Hi为分潮振幅的平均值;i为分潮角频率(为某一恒定值);t 为时间;Vi为分潮的初相角;ui为天文相角的交角订正角;gi为由于海底摩擦、海水惯性等引起的迟角。其中,Hi和 gi合称为分潮调和常数。本文基于 T_TIDE 调和分析工具箱提取横向汊道沿程潮位站的分潮调和常数,每次调和分析所用数据长度均为 1 个月。分析结果表明,模型根据数据长度自动调和出的分潮个数均为 29,但各站点分潮振幅较显著的是 M2、K1、O1、S2四大分潮,其平均振幅见表 1。由表 1 可知,显著影响该横向汊道潮汐动力的分潮为主要天文半日分潮 M2与主要天文全日分潮K1,因此以 M2与 K1分潮的月均振幅变化为切入点,探究珠江河网典型横向汊道“南沙南华”横向汊道的径潮动力时空演变规律及成因。表 1 T_TIDE 提取的各站点四大分潮的平均振幅(单位:m)Tab.1 The main tidal amplitudes at each station of the Nansha-Nanhua transverse channel(unit:m)站点 M2 K1 O1 S2 南沙 0.53 0.38 0.29 0.21 板沙尾 0.40 0.30 0.24 0.16 容奇 0.34 0.27 0.21 0.14 南华 0.18 0.19 0.15 0.08 邱秀芳等:珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析以“南沙南华”横向汊道为例 81 1 2 结果分析 2.1 径潮动力格局演变的阶段性划分 以 19662016 年三角洲顶端马口、三水水文站的年均流量之和 Q 为参考变量,以同时段内“南沙南华”横向汊道沿程潮位站的年均潮波振幅梯度绝对值|和余水位梯度 S 为检验变量,绘制双累积曲线,结果如图 2 所示,其中参考变量和检验变量均已进行标准化(即无量纲化)处理。根据双累积曲线的变化趋势,曲线斜率在无量纲累积流量约为 15 时明显变小,其对应的时间节点约为 1993 年。同时三角洲顶端西北江分流比于 1993年亦发生明显突变,即 1993年后西江通过思贤滘水道流入北江河网的分流比增加约 8.8%,造成汇入河网东四口门进入伶仃洋的分流比增加约 7.7%(Luo et al,2007;陈小齐 等,2020)。因此,本文选取 1993年为“南沙南华”横向汊道径潮动力的异变年份,并将研究时段划分为强人类活动前(19661993 年)与强人类活动后(19942016 年)两个阶段。其中 1993 年后,“南沙南华”横向汊道年均潮波振幅梯度绝对值的多年均值由 1.47105减小至 1.15105,减幅约为 21%;年均 余 水 位 梯 度 的 多 年 均 值 由 1.48105减 小 至9.23106,减幅约为 38%。Q-|与 Q-S曲线斜率分别由1.46、1.35 减小为 0.47、0.58,表明在相同流量条件下,潮波衰减效应减弱,余水位梯度变缓,即潮波振幅梯度和余水位梯度对流量变化的响应程度均减弱。图 2 “南沙南华”横向汊道年均径潮动力特征参数与马口和三水年均流量之和的双累积关系 a.年均潮波振幅梯度绝对值;b.年均余水位梯度 Fig.2 Double mass curves between the typical dynamic variables of the Nansha-Nanhua transverse channel and the sum of the river discharge observed at the Makou and Sanshui hydrological stations.(a)Absolute value of the tidal amplitude gradient;(b)residual water level gradient 2.2 T_TIDE 模型的率定效果 为探究 T_TIDE 模型在研究区域的普遍适用性,对逐时水位的模型重构值与实测值进行比较分析(图 3)。由图 3 可见,各潮位站大部分数据点均分布于黑色实线上(实测与重构水位的等值线),表明各站点的重构水位与实测水位吻合较好。为评价模型的效果,统计逐时水位的实测值和模型重构值之间的均方根误差和相关指数(表 2)。由表 2 可见,“南沙南华”横向汊道沿程各站点重构水位与实测水位的均方根误差均小于 0.5m,但上游站点均方根误差略82 热 带 海 洋 学 报 Vol.42,No.4/Jul.,2023 1 大于下游站点,这主要是由于 T_TIDE 在提取各分潮的调和常数时,并未考虑下泄径流和极端天气(如风暴潮)等因素的影响。但上游站点的重构水位与实测水位的相关指数均大于 0.88,表明调和分析结果整体上是满足研究需求的,因此可采用该模型提取“南沙南华”横向汊道主要半日分潮(如 M2)和全日分潮(如 K1)的振幅,对其径潮动力时空差异性做进一步分析。图 3 “南沙南华”横向汊道 T_TIDE 模型重构水位与同时段的实测水位的对比 Fig.3 The comparison between the reconstructed water levels derived from the T_TIDE model and the measured water levels of the Nansha-Nanhua transverse channel 表 2 “南沙南华”横向汊道各站点重构水位与实测水位的均方根误差与相关指数 Tab.2 The root mean square error and correlation coefficient of the reconstructed and the measured water levels at each station of the Nansha-Nanhua transverse channel 参数 南沙 板沙尾 容奇 南华 均方根误差/m 0.20 0.24 0.28 0.43 相关指数 0.94 0.91 0.89 0.88 2.3 潮波振幅及其梯度的阶段性及季节性变化 潮波振幅及其梯度的变化可直接反映潮汐动力的时空演变特征。图 4 为强人类活动干预前后“南沙南华”横向汊道沿程各潮位站 M2与 K1分潮潮波振幅的季节性变化柱状图;表 3为 1993年前后各潮位站分潮振幅的变化量(“变化量”定义为 1993 年后与 1993年前的差值,下同)。由图 4与表 3可知,1993年前后,横向汊道的 M2与 K1分潮潮波振幅具有明显的时空不均匀性。1993 年后,南沙站 M2与 K1分潮潮波振幅均减小,且 K1分潮变化幅度大于 M2分潮(K1分潮潮波振幅四季降幅分别为 0.03、0.02、0.03 和 0.02m,M2分潮潮波振幅四季变化均约为 0.01m);板沙尾和容奇站的 M2分潮潮波振幅四季均增大,而 K1分潮潮波振幅均仅在夏季略有增大(增幅约为 0.01m);南华站的 M2与 K1分潮潮波振幅均大幅增大,且表现为 M2分潮变化幅度较 K1分潮大(M2与 K1分潮振幅的多年平均增幅分别为 0.06m 和 0.04m),这些变化均表现为夏季较冬季明显。上述结果表明,伶仃洋输入横向汊道的潮波能量在南沙站减小,在板沙尾、容奇站略有增大,在南华站则大幅增大。邱秀芳等:珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析以“南沙南华”横向汊道为例 83 1 图 4 强人类活动前后“南沙南华”横向汊道沿程各潮位站主要分潮潮波振幅的季节性变化 ad:M2分潮;eh:K1分潮 Fig.4 Seasonal variations of the main tidal amplitudes in the Nansha-Nanhua transverse channel before and after the intensive human interventions.(a)(d)M2 constituent;(e)(h)K1 constituent 表 3 1993 年前后“南沙南华”横向汊道沿程各潮位站的分潮振幅及其变化量 Tab.3 Amplitude changes of the Nansha-Nanhua transverse channel before and after the intensive human interventions 河段 分潮 时期 分潮振幅/m 春 夏 秋 冬 年均 南沙 M2 19661993年 0.53 0.54 0.55 0.50 0.53 19942016年 0.53 0.51 0.54 0.50 0.52 变化量 0.01 0.03 0.01 0.00 0.01 K1 19661993年 0.34 0.39 0.37 0.45 0.39 19942016年 0.32 0.37 0.35 0.42 0.34 变化量 0.03 0.02 0.03 0.02 0.02 板沙尾 M2 19661993年 0.39 0.34 0.41 0.41 0.39 19942016年 0.43 0.37 0.44 0.43 0.42 变化量 0.04 0.03 0.03 0.02 0.03 K1 19661993年 0.27 0.29 0.29 0.36 0.30 19942016年 0.27 0.30 0.29 0.36 0.31 变化量 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 容奇 M2 19661993年 0.33 0.26 0.36 0.37 0.33 19942016年 0.36 0.29 0.38 0.37 0.35 变化量 0.03 0.03 0.02 0.00 0.02 K1 19661993年 0.24 0.25 0.26 0.32 0.27 19942016年 0.24 0.26 0.26 0.32 0.27 变化量 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 南华 M2 19661993年 0.53 0.54 0.55 0.50 0.53 19942016年 0.53 0.51 0.54 0.50 0.52 变化量 0.01 0.03 0.01 0.00 0.01 K1 19661993年 0.34 0.39 0.37 0.45 0.39 19942016年 0.32 0.37 0.35 0.42 0.34 变化量 0.03 0.02 0.03 0.02 0.02 84 热 带 海 洋 学 报 Vol.42,No.4/Jul.,2023 1 潮波振幅梯度可直接反映潮波振幅沿河道方向的空间变化。由图 5 可知,1993 年后南沙南华河段的M2与 K1分潮潮波振幅梯度绝对值均减小,表明该横向汊道的各分潮潮波衰减效应减弱。其中,M2与 K1分潮潮波振幅梯度绝对值变化均表现为夏季变化最大(M2与 K1分潮夏季的变化量分别约为 1.39106、1.10106),冬季变化最小(M2与 K1分潮冬季的变化量分别约为 0.80106、0.91106)。1993 年之后,M2与K1分潮潮波振幅梯度绝对值在下游(南沙板沙尾河段)和上游(容奇南华河段)均有减小,在中游(板沙尾容奇河段)均增大,且 M2分潮潮波振幅梯度绝对值变化较 K1分潮更显著,表明 M2与 K1分潮潮波的衰减效应在下游和上游均减弱,在中游增强,且半日分潮的响应更显著。图 5 1993年前后“南沙南华”横向汊道沿程不同河段分潮潮波振幅梯度绝对值(|)的季节性变化 ad:M2分潮;eh:K1分潮 Fig.5 Seasonal variations of the absolute value of the tidal amplitude gradient(|)in the Nansha-Nanhua transverse channel before and after the intensive human interventions.(a)(d)M2 constituent;(e)(h)K1 constituent 2.4 潮波振幅衰减效应与流量的双累积曲线时空 演变 图 6 和图 7 揭示了 M2与 K1分潮在“南沙南华”横向汊道沿程各河段不同季节潮波振幅梯度绝对值和流量的双累积关系,采用一次线性函数拟合曲线,曲线斜率的季节性差异见表 4。除板沙尾容奇河段以外,其余河段在 1993 年后 M2与 K1分潮的 Q-|曲线斜率均显著减小,且季节性差异明显。南沙南华河段 M2分潮的 Q-|曲线斜率在冬季变化最大,夏季变化最小,两季的曲线斜率分别变化 1.15 和 0.34;K1分潮的 Q-|曲线也在冬季变化最大,但在秋季变化最小,两季的曲线斜率分别变化 0.98 和 0.20。南沙板沙尾与容奇南华河段各分潮 Q-|曲线斜率均表现为冬季变化最大,秋季变化最小,例如南沙板沙尾河段 M2与K1分潮对应的曲线斜率冬季分别减小 0.94和 1.03,而秋季均减小 0.21。上述三个河段的变化表明,M2分潮振幅梯度的变化较 K1分潮更为显著,且冬季比夏、秋季的变化显著,即当流量较大时,潮波衰减效应的变化反而较小;而在板沙尾容奇河段,两大分潮的 Q-|曲线斜率变化均不明显(两大分潮对应的曲线斜率年均变化分别为 0.12、0.01),表明该河段潮波振幅梯度的变化对流量变化的响应较不显著。邱秀芳等:珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析以“南沙南华”横向汊道为例 85 1 图 6 “南沙南华”横向汊道沿程各河段 M2分潮潮波振幅梯度绝对值(|)与马口、三水流量之和(Q)双累积曲线的季节性变化 ad:南沙南华河段;eh:南沙板沙尾河段;il:板沙尾容奇河段;mp:容奇南华河段 Fig.6 Seasonal variations of double mass curve between the absolute value of the M2 tidal amplitude gradient(|)and the sum of the river discharges(Q)observed at the Makou and Sanshui hydrological stations.(a)(d)Nansha-Nanhua;(e)(h)Nansha-Banshawei;(i)(l)Banshawei-Rongqi;(m)(p)Rongqi-Nanhua 图7 “南沙南华”横向汊道沿程各河段 K1分潮潮波振幅梯度绝对值(|)与马口、三水流量之和(Q)双累积曲线的季节性变化 ad:南沙南华河段;eh:南沙板沙尾河段;il:板沙尾容奇河段;mp:容奇南华河段 Fig.7 Seasonal variations of double mass curve between the absolute value of the K1 tidal amplitude gradient(|)and the sum of the river discharges(Q)observed at the Makou and Sanshui hydrological stations:(a)(d)Nansha-Nanhua;(e)(h)Nansha-Banshawei;(i)(l)Banshawei-Rongqi;(m)(p)Rongqi-Nanhua 86 热 带 海 洋 学 报 Vol.42,No.4/Jul.,2023 1 表 4 “南沙南华”横向汊道两大分潮潮波振幅梯度绝对值与马口、三水流量之和双累积曲线斜率及其变化值的季节性差异 Tab.4 Seasonal variations of double mass curve slope between the absolute value of the tidal amplitude gradient of main constituents and the sum of the river discharges observed at the Makou and Sanshui hydrological stations 河段 分潮 时期