验潮站与验潮站有效范围

适淹礁
码头
码头
海湾
大海湾例2
陆地 陆地 测区 陆地
适淹礁
码头
码头
海湾
（3）航道
航
？km
道
海 洋
海 洋
防波堤
海 洋
码头
陆 地
陆地
测区距离码头近
航
？km
道
海 洋
防波堤
海 洋
码头
陆 地
陆地
测区远端距离码头较远
航
？km
道
海 洋
防波堤
海 洋
码头
陆 地
陆地
测区远端距离码头较远
航
？km
道
海 洋
防波堤
海 洋
《海洋潮汐》
2016.3.2
内 容
1. 验潮站
2. 验潮站有效范围
1. 验潮站
（1） 验潮站分类（按观测时间长短）
中国 长期验潮站（ ≥ 2年）目前有80个左右（19年） 短期验潮站（ ≥ 30天） 临时验潮站（应至少与长期验潮站同步3天） 海上定点站（3次大潮24小时观测） 美国 一级控制验潮站（ ≥ 19年） 二级验潮站 （≥1年且<19年） 三级验潮站（ ≥ 1月且<1年），临时验潮站
现代长期验潮站
（引桥式）
悬崖壁上设立的长期验潮站
建立在固定码头的长期验潮站
短期与临时验潮站
青岛观象山
13 图 2 . 青岛验潮站验潮室
图 2.14 “ 中华人民共和国水准原点
” 标牌
（3） 验潮站布设密度
要求：
相邻验潮站之间： 最大潮差不大于1m； 最大潮时差不大于2h； 潮汐性质基本相同。
• 定义：验潮站有效范围是指某验潮站所能控制的最大范围。
不同潮汐性质不同的验潮站其有效范围不同，计算方法也不
同。
（1） 半日潮验潮站有效范围
（2） 混合潮验潮站有效范围
（3） 日潮验潮站有效范围 （4） 基于异常水位的验潮站有效范围扩大法
(1) 半日潮验潮站有效范围
• 数学模型
d Z S AB
h( x, y, t ) T [ ( x, y), t ] S ( x, y, t )
（4） 基于异常水位的验潮站有效范围扩大法
• 数学模型
h( x, y, t ) T [ ( x, y), t ] S ( x, y, t )
h(t ) H 0 fi H i cos( i t V0i ui gi ) S
美国NOAA（<10km），英国（<15km)
（3） 验潮站布设密度
要求：
相邻验潮站之间： 最大潮差不大于1m； 最大潮时差不大于2h； 潮汐性质基本相同。
美国NOAA（<10km），英国（<15km)
•
验潮站的站址选择原则 应该设在能反映测区大部分海区潮汐变化规 律的地方。
注意：
• 水下沙洲
• 风浪影响
4 验潮站水准点
是在作业中检查水 尺零点的变化，保 证观测精度用。
主要水准点： 是为了把水位观测 成果长期固定用。 选择比较坚固和鲜 明地理标志的地方。
常 值 3
验潮站基准关系图
水面水准法
水 尺
1
水 尺 2
Δh>0.3m
水 尺 3
•互差< 2cm •水尺零点归 化到同一水 尺零点
海底
水面水准
设立在固定码头上的验潮站
D
δZ
S
max
A站
验潮站有效作用距离的直线形态法推算
B站
ζ t f i H i cosqi t Gi V0 u g i
i 1
m
A f i H i cosqi t Gi V0 u g i B
i 1
m
(3) 日潮港验潮站有效范围
p p1 p0 h g g
水压钟 海底
水深h
图2.7 机械式水压验潮仪
• 气压式压力验潮仪记录器及其附件
水下传感器
传输电缆
接收机 导气孔 接收机 有线传输接 口 电子式水压验潮仪（MARIMATECH HMS 1820P） 无线传输接 口
浅水海底 压力验潮 仪
载重物
坐底框架
上浮装置
验潮仪
国产HYC-02深水压力型验潮仪
GPS 浮标
GPS验潮
GPS天线 t 时刻的天线大地高
浮标
海面
高程基准 深度基准面 高程异常 椭球面 深度基准面大地高
锚链
海底 图2.10 浮标式GPS水位监测示意图
卫星测高
卫星轨道 h1 h2
海面
h3 h2 h1
h3
参考椭球面
图2.11 卫星测高及其参数示意图
• 数学模型
d
H K1 H O1 HM 4. 0
Z S AB
2 ( H K1 HO1 )2 ( H H ) A K1 O 1 B 2( H K1 H O 1 ) A ( H K1 H O 1 ) B cos[( g K1 ) A ( g K1 ) B ]
(2) 混合潮验潮站有效范围
• 数学模型
d
Z
0.5 H K1 H O1 HM 4.0

S AB hmax
表示水深测量精度； SAB 表示两验潮站 h AB 表示两验潮站之间的 之间的距离； 最大潮差。 又称直线形态确定法
直线形态确定法
• 数学模型 z D S max • Δζmax确定方法 同步观测比对法 数值计算法
电缆
电 缆 声 学 型 验 潮 仪 探 头
码 头 最 低 水 位
压 型 潮 水 部 力 验 仪 下 分
最小0.5m
探头 套管
最 高 水 位 正 常 水 位 最 低 V0 t 2
压力验潮仪的基本原理
外部气压 气压控制阀
导气管 压力气瓶
压力差
水面气压 p0 水面
（4）仪器设置的基本原则
1. 保证仪器读数或记录零点在测量（观测）期间不
变观测基准的一致性；
2. 保持测量仪器有效观测能力，低潮不干出、高潮
不淹没（水尺）。
设站的基本步骤
1.
2. 选址 选择观测手段
3.
4.
固定仪器
联测（建立主要水准点、工作水准点）
5.
调试、做标志物、点之记
工作水准点：
水尺和水准点基本示意图
固定码头壁上设立的验潮水尺
水位观测误差源
• 验潮站零点误差
• 仪器读数零误差
• 刻度误差 • 记数误差计时误差 • 波浪影响误差 • 气压影响
（7）验潮站基准确定
验潮站零点
• 当测区深度基准面已知情形？ • 当新验潮站附近有可传递的长期站深度基准面情形？
• 当测区不存在上述两种情形之一时？
垂直基准之间的相互关系
码头
陆 地
陆地
（4）河口地区设站
陆地
河道
海洋
陆地
陆地 海洋
河道
陆地
（5）有沙洲小岛河口
陆地
河道
小岛 海洋
海洋
陆地
陆地
河道
小岛 海洋
陆地
（6）潮汐类型变换区域（过渡区）
陆地
不不不不不不 陆地
不不不
测区
海
（6）潮汐类型变换区域（过渡区）
陆地
不不不不不不 陆地
不不不
测区
海
（7）长滩涂区域设站
• 便于观测
• 便于设立工作水准点，等
实际设置验潮站时关注因素：
• 海水自由流通 • 考虑风浪影响
没有水下沙洲、浅滩的阻隔海水
• 观测仪器设置应牢固 • 便于观测
• 便于设立工作水准点
应避免船只、急流的碰撞
• 海上定点站尽量选择平坦海底
• 尽量恢复旧站
• 适当考虑观测人员的安全、生活和交通便利
验潮站布设例子
2 ( H M 2 H S2 ) 2 A ( H M 2 H S 2 ) B 2( H M 2 H S2 ) A ( H M 2 H S 2 ) B cos[(g M1 ) A ( g M1 ) B ]
Z 表示水深测量精度；SAB表示两验潮站之间的距离；HM2, HS2 ,gM2 ,gS2 表示两验潮站Ｍ2和S2分潮的调和常数。
验潮站水准点 4
3
常值
验潮站零点
验潮站垂直基准选取：
应根据实际测量的任务要求选择： 验潮站零点 深度基准面
当地多年平均海面
筑港零点
国家高程基准
地方水位零点
垂直基准之间的相互关系
水准点
瞬时海面 多年平均海面 潮高 高差（常值）
深度基准面 筑港零点 深度 海底
2. 验潮站有效范围
•
验潮观测手段
水尺 验潮井验潮仪 压力验潮仪 水声验潮仪

GPS浮标
卫星测高等
3
水尺
2
水尺
验潮室 自动记录装置 记录 滚筒 记录纸
浮筒 水面 深度基准面 井 浮 筒 水 面 井 沉锤
记录针
入水口
验潮井验潮站剖面示意图
自动记录装置示意图
• 验 潮 仪 记 录 装 置
正 常 水 位
i 1 m
sa (t ) sb (t )
ha (t ) Ta (t ) sb (t ) 改进数模
s0 a ha (t ) Ta (t ) sb (t ) s0b
3km 海 岸
泥沙底 海底
（7）长滩涂区域设站
3km 海 岸
泥沙底 海底
（8）有什么问题？应如何处理
陆地
低潮水洼
河道
海洋 小岛
海洋
陆地
设站有问题？应如何处理
海岸
陆地
海岸
测区1 测区2
河流
海 岸 海 岸
居民地
陆地
海洋
设站有问题？应如何处理
河岸
河道
测测 浮码头
河岸
（ 3）
潮汐观测仪器的基本原理
（1）小海湾
海洋
15km
5km 陆地
50km
海洋
15km
5km
陆地
50km
海洋
15km
5km 陆地 50km
（2）大海湾 例1
5km 40km
海洋
陆地
50km
2. 大海湾 例1
5km 40km
海洋
陆地
50km
2. 大海湾 例1
海洋
40km
5km 陆地 50km
大海湾例2
陆地 陆地 测区 陆地