水文学课件

2）回归潮 • 当月球赤纬不为零，到达南、北赤纬最大处时， 当月球赤纬不为零，到达南、北赤纬最大处时， 潮汐周日不等现象最为显著时的潮汐。 潮汐周日不等现象最为显著时的潮汐。
• 当月球赤纬不为零时，不同纬度的潮型不同：在赤道为半 日潮；在赤道至中纬地区为混合潮；在高纬地区为全日潮。 当月球赤纬增大到回归线附近时，潮汐周期不等现象最显 著，这时的潮汐称为回归潮 。
• 地球月运动：在地球和月球这个引力系统中， 地球月运动：在地球和月球这个引力系统中， 地月互相吸引着。为了保持系统内的平衡， 地月互相吸引着。为了保持系统内的平衡， 使地月中心的平均距离保持不变， 使地月中心的平均距离保持不变，地球和月 球所作的相对周期运动。 球所作的相对周期运动。
地月公共质心一定在地心与月心连线上， 地月公共质心一定在地心与月心连线上，而且地心以 0.73r为半径绕公共质心作圆运动， 故而地心处所受的惯性 0.73r为半径绕公共质心作圆运动， 为半径绕公共质心作圆运动 离心力的方向是背离月球的， 离心力的方向是背离月球的，各点的惯性离心力都和地心处 所受的惯性离心力方向平行， 所受的惯性离心力方向平行，大小都与地心处所受的惯性离 心力大小相等。 心力大小相等。
3．湖汐的变化规律
（1）分点潮和回归潮 分点潮： 月球穿越赤道，这时的月球就象春分、 1）分点潮： 月球穿越赤道，这时的月球就象春分、秋分时的 太阳一样，赤纬等于零。潮汐椭球与通过地轴的平面对称。 太阳一样，赤纬等于零。潮汐椭球与通过地轴的平面对称。 地球上各点的海面在一个太阴日内，因自转发生两次高潮和 地球上各点的海面在一个太阴日内， 两次低潮，且两次潮差相等、历时相等， 两次低潮，且两次潮差相等、历时相等，即全球海面均发生 典型的半日潮。潮差从赤道向两极递减，并以赤道为对称。 典型的半日潮。潮差从赤道向两极递减，并以赤道为对称。
月球引起的近点潮比远点潮大39％左右，周期一个月； 月球引起的近点潮比远点潮大39％左右，周期一个月； 39 太阳引起的近点潮比远点潮大10 左右，周期一年。 10％ 太阳引起的近点潮比远点潮大10％左右，周期一年。
（4）潮汐的年变和多年变 可分为年周期潮和多年周期潮 • 年周期潮：地球绕太阳转时，当地球运行到近日 年周期潮：地球绕太阳转时， 点时所涨的近日潮为大潮； 点时所涨的近日潮为大潮；而当地球运行到远日 点时所涨的远日潮为小潮。近日潮比远日潮大10 点时所涨的远日潮为小潮。近日潮比远日潮大10 ％。地球绕太阳转一周为一年 故形成年周期潮。 地球绕太阳转一周为一年， ％。地球绕太阳转一周为一年，故形成年周期潮。 • 多年周期潮：月球的轨道长轴方向上不断变化， 多年周期潮：月球的轨道长轴方向上不断变化， 其近地点的变化周期为8.85 8.85年 故潮汐有8.85 8.85年 其近地点的变化周期为8.85年，故潮汐有8.85年 长周期变化。 长周期变化。又由于黄道与白道交点的移动周期 18．61年 故潮汐也有18.61年的周期变化。 18.61年的周期变化 为18．61年，故潮汐也有18.61年的周期变化。
• 潮汐现象表现为海面的涨落，垂直引潮力的方向和重 潮汐现象表现为海面的涨落， 力的方向相同或相反，只能使重力稍有改变， 力的方向相同或相反，只能使重力稍有改变，对海面 涨落几乎不起什么作用。 涨落几乎不起什么作用。真正引起海面涨落的力是水 平引潮力。以月球在地球上的分光圈为界， 平引潮力。以月球在地球上的分光圈为界，在水平引 潮力的驱动下，对月半球的海水都向正垂点拥来， 潮力的驱动下，对月半球的海水都向正垂点拥来，背 月半球的海水都向反垂直拥去，每一时刻正、 月半球的海水都向反垂直拥去，每一时刻正、反垂点 都是海水汇聚的中心，因此， 都是海水汇聚的中心，因此，正、反垂点附近海面上 形成高潮。而全球海水质量守恒， 涨，形成高潮。而全球海水质量守恒，分光圈附近海 面必然低落，形成低潮。 面必然低落，形成低潮。
1．潮汐及其类型
（1）概念 指在地球自转及其与月球和太阳的引力下,海水位出现 周期性涨落的现象。
一般一个太阴日有两次涨落，白天的称潮，晚上的称汐， 合称潮汐。
潮汐的基本要素: 潮汐的基本要素:
涨潮与落潮 高潮(满潮)与低潮(干潮) 平潮与停潮 高潮时与低潮时 高潮间隙与低潮间隙(月潮间隙) 潮期（潮周期） 潮差
（3）近点潮和远点潮
近点潮：月球运行到近地点时， 近点潮：月球运行到近地点时，其引潮力比在其 他地方大，从而产生潮差较大的潮汐。 他地方大，从而产生潮差较大的潮汐。 远点潮：月球运行到远地点时， 远点潮：月球运行到远地点时，其引潮力比在其 他地方小，从而产生潮差较小的潮汐。 他地方小，从而产生潮差较小的潮汐。
月球的引潮力： 月球的引潮力：地球上单位质量的物体所受到的月球引力和 因地球月运动所产生的惯性离心力的合力。 因地球月运动所产生的惯性离心力的合力。
引潮力是引起潮汐的原动力
引力： 引力：
• 地球上不同地点的质点受到的月球引力大小不同，离 地球上不同地点的质点受到的月球引力大小不同， 月球近的质点受到的引力大， 月球近的质点受到的引力大，离月球远的质点受到的 引力小，引力的方向都指向月球中心。 引力小，引力的方向都指向月球中心。
5、潮流
潮流是在天体引潮力作用下所形成的海水周期性水平流动， 潮流是在天体引潮力作用下所形成的海水周期性水平流动， 它和潮汐现象同时产生的。 它和潮汐现象同时产生的。 涨潮流： 涨潮流：随涨潮而产生的潮流 落潮流：随落潮而产生的潮流。 落潮流：随落潮而产生的潮流。 憩流：高潮或低潮时，潮流速度非常缓慢， 憩流：高潮或低潮时，潮流速度非常缓慢，接近于停 止状态的时段。 止状态的时段。
P1 P2 P3 P4
P4>P3>P2>P1
c、摩擦力
海水做相对运动时不同流速海水间的动量交换。 海水做相对运动时不同流速海水间的动量交换。 （致使流速均匀化） 致使流速均匀化）
d、地转偏向力
因地球自转产生的力， 因地球自转产生的力，北半球向右南半球向左 偏转。 力很小但不能不计） 偏转。（力很小但不能不计）
惯性离心力
太阳、 太阳、地球与月球系统的运动示意图
就地月系统来说，存在着两种运动，即地月系统绕其公 共质心的运动和地球的自转运动。 地球自转运动时，地球表面上任一水质点都受到地心引 力和地球自转产生的惯性离心力的作用。但对于地球上 每一点来说，其大小和作用方向都是不变的，所以通常 都被包括在重力概念之中，它们的作用只决定着地球的 理论状态，而对潮汐现象没有影响。故在引潮力分析中， 可假定地球是不自转的。
不规的全日潮： 不规的全日潮：
在半个月中出现全日潮的天数不超过7天，其余天 数为不规则的半日潮。
• 不同海区的潮位曲线
2．潮汐的成因
引潮力
内因：海洋为一种具有自由表面、富于流动性的广大水体； 内因： 外因： 外因：天体的引潮力。即是说，在天体引潮力的作用下，具有 自由表面而富于流动性的广大水体——海洋中便产生相对运动 形成了潮汐现象。
4、地形对潮汐的影响
自由振动：物体失去外力作用后的自行振动。 自由振动：物体失去外力作用后的自行振动。其振动周期称为 自然周期。 自然周期。 受迫振动：天体的引潮力是一种持续作用于海面的外力， 受迫振动：天体的引潮力是一种持续作用于海面的外力，它使 海水发生的振动。 海水发生的振动。
海水同样能够自由振动，其振动的自然周期与海区 来自百度文库态和深度有密切关系，故不同海区对天体的引潮 力反应往往不同。
（2）大潮和小潮
• 大潮：当朔、望日（初一、十五）时，日、地、月三者的位置 大潮：当朔、望日（初一、十五） 近似在一条直线上，太阳的引潮力和月球的引潮力相迭加， 近似在一条直线上，太阳的引潮力和月球的引潮力相迭加，因 而形成高潮很高、低潮很低、潮差很大的潮汐，称为大潮。 而形成高潮很高、低潮很低、潮差很大的潮汐，称为大潮。 • 小潮：当上、下弦（初八、二十三）时，日、地、月三者的位 小潮：当上、下弦（初八、二十三） 置近似成直角，月球引潮力的作用被太阳引潮力抵消一部分， 置近似成直角，月球引潮力的作用被太阳引潮力抵消一部分， 因而形成了高潮不高、低潮不低、潮差很小的潮汐，称为小潮。 因而形成了高潮不高、低潮不低、潮差很小的潮汐，称为小潮。
引潮力在不同时间、不同地点都不相同。在地球上处于 月球直射点的位置，吸引力大于惯性离心力，所涨的潮 顺潮；在地球上处于月球对趾点的位置（下中天）， 称为顺潮 顺潮 则离心力大于引力,亦同时涨潮，称为对潮 对潮。在距直射 对潮 点900处，则出现低潮 低潮。地球自转一周，地面上任意一 低潮 点与月球的关系都经过不同的位置，所以对同一地点来 说，有时涨潮，有时落潮。
伴有大规模的水量、热量、盐分和溶解气体交换。 伴有大规模的水量、热量、盐分和溶解气体交换。
1、洋流的分类 、
（1）按水温分类： 按水温分类： 暖流： 暖流：指洋流带来的海水温度比到达海区的水温高 红色箭头表示 的洋流。 洋流图中用红色箭头表示） 的洋流。（洋流图中用红色箭头表示） 寒流： 寒流：指洋流带来的海水温度比到达海区的水温低 的洋流。 洋流图中用蓝色箭头表示） 蓝色箭头表示 的洋流。（洋流图中用蓝色箭头表示）
• 月球对地球上各质点的引力大小不同，地球上各点 月球对地球上各质点的引力大小不同， 的惯性离心力都相同，两者的合力（即引潮力） 的惯性离心力都相同，两者的合力（即引潮力）各 处不等。 处不等。 • 假定地球表面为均匀等深的海水所覆盖，在引潮力 假定地球表面为均匀等深的海水所覆盖， 的作用下，原来的球形海面将变为椭球的形状， 的作用下，原来的球形海面将变为椭球的形状，形 成所谓的“潮汐椭球” 成所谓的“潮汐椭球”。
（2）类型
根据涨退周期划分: 半日潮 全日潮 混合潮
不正规半日潮 不正规全日潮
半日潮：在一个太阴日内，两涨两落彼此 大致相同的潮汐。
全日潮：在一个太阴日内，只有一次涨落 的潮汐。
混合潮： 混合潮：可分为不规则的半日潮和不规则的全 日潮。 日潮。
不规则的半日潮： 不规则的半日潮：
在一个太阴日中，也有两次高低潮，但潮差和潮 期不等。
（2）按成因分类
风海流：是海水在风的摩擦力（切应力） 风海流：是海水在风的摩擦力（切应力）作用下形成 的水平运动。也称漂流或吹流。 的水平运动。也称漂流或吹流。 密度流：密度流是由于海水密度差异而引起的海流。 密度流：密度流是由于海水密度差异而引起的海流。 补偿流：是由于某种原因使海水从一个海区大量流出， 补偿流：是由于某种原因使海水从一个海区大量流出， 而使另一海区海水流入进行补充所形成的洋流。 而使另一海区海水流入进行补充所形成的洋流。补偿 流可以是水平流动，也可以是垂直流动（ 流可以是水平流动，也可以是垂直流动（上升流和下 降流）。 降流）。 产生洋流的主要原因是风力和密度差异。 产生洋流的主要原因是风力和密度差异。
潮流的运动形式可分两种：回转流和往复流。 潮流的运动形式可分两种：回转流和往复流。
（三）洋流 (Ocean Flow)
概念：指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水， 概念：指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水，
从一个海区水平地或垂直地向另一个海区大规模的非 周期性的运动，也称海流。 周期性的运动，也称海流。 特点：具有非常大的规模； 特点：具有非常大的规模；
2、形成洋流的动力
主要因素：风力；海水压强梯度力。 主要因素：风力；海水压强梯度力。 派生出的力：摩擦力；地转偏向力；离心力。 派生出的力：摩擦力；地转偏向力；离心力。
a、风的应力
风作用于海面的摩擦力（F1） 海浪迎风面上的压力（F2）
F1 F1 F2
b、压强梯度力
单位面积海水所受到的压力相对空间的变化情况。
第二节
海水运动
一、波浪 二、潮汐和潮流 三、洋流
（一）波浪
1、波浪要素 波峰、波谷、波顶、波底、波高、波长、波陡、 周期、波速等。
2、波浪的运动规律 a、水平：直径为波高 b、垂直：深水波、浅水波（P186）
3、波浪的分类（按成因分） a、风浪和涌浪 b、内波 c、潮汐波 d、海啸
（二）潮汐和潮流