第六章 潮位预报与海流

3. 潮高基准面 上所预报的潮位值也有一个起算面， 《 潮汐表 》 上所预报的潮位值也有一个起算面，这个 起算面称为潮高基准面。它是平均海平面下的一个面， 起算面称为潮高基准面。它是平均海平面下的一个面， 中都有注明， 在 《 潮汐表 》 中都有注明，它与海图深度基准面不一 定一致， 定一致，因此任何时刻某海区某处的实际水深就等于海 图深度加上这两个基准面之间的差值和该海区 《 潮汐 上的潮位预报值。 表 》 上的潮位预报值。
验潮仪示意图
2.井内水尺 井内水尺
井内水尺通常采用带形玻璃纤维软尺，
如图6.2.2所示。潮高由井内水尺读取，读数 H 指针到潮高基准面的距离为
，则有 H2 . H1
①滑轮②读书指针③平衡锤 滑轮②读书指针③ 带尺⑤浮子⑥ ④带尺⑤浮子⑥记录装置
，读数指针到水面的距离为 H1 = H − H 2
3. 井外水尺
h——分潮的潮高 分潮的潮高
R ′ ——分潮平均振幅（半潮差）； 分潮平均振幅（ 分潮平均振幅 半潮差）； f ——分潮振幅的一个修正因子； ——分潮振幅的一个修正因子 分潮振幅的一个修正因子； q ——分潮的角速度， 分潮的角速度， 分潮的角速度 t ——平均地方时； 平均地方时； 平均地方时 (v0 + u ) ——分潮的相角，为从某年、月、日子夜零时算起的相角， 分潮的相角， 日子夜零时算起的相角， 分潮的相角 为从某年、
副港潮高
高潮 /m A 港预报潮高 减 A 港经季节改正的平均海平面高程 A 港平均海平面上的潮高 乘以潮差比率 B 港平均海平面上的潮高 加 B 港经季节改正的平均海平面高程 B 港预报潮高 8.3 -4.5 3.8 ×0.47 1.8 +2.1 3.9 高潮 /m 9.2 -4.5 4.7 ×0.47 2.2 +2.1 4.3 低潮 /m 0.1 -4.5 -4.4 ×0.47 -2.1 +2.1 0.0 低潮 /m -1.6 -4.5 -5.1 ×0.47 -2.4 +2.1 -0.3
Sn
种类 半日分 潮
日分潮
浅海分 潮
名称 主太阴半日分潮 主太阴椭圆率半日分潮 主太阳半日分潮 主太阳赤纬半日分潮 主太阴日分潮 主太阴椭圆率日分潮 主太阳日分潮 太阴太阳赤纬日分潮 太阴浅海分潮 太阴太阳浅海分潮 太阴浅海分潮
符号 M2 N2 S2 K2 O1 Q1 P1 K1 M4 MS4 M4
i =1 n
实测潮位过程 h′(t ) 与预报潮位 h(t ) 间的离差平方和
S = ∫ h′(t ) − h(t )t ⋅ dt
∂S =0 ∂Ao ∂S =0 ∂ai ∂S ∂b = 0 i
0 T
[
]
i = 1、、 , n 2 ……
潮型系数
F=
Rk1 + Ro1 Rm 2 + R s 2
第六章 潮位预报与海流
§6.1 潮汐的观测、分析和预报
一、基准面和特征潮位
海岸与海洋工程中， 海岸与海洋工程中，高程测量和水深测量的起算面 零面）称为基准面。 （零面）称为基准面。 1.平均海平面 平均海平面
全国统一采用“黄海平均海平面” 全国统一采用“黄海平均海平面” 作为陆地高程起算面， 作为陆地高程起算面，它是青岛 验潮站多年（ 验潮站多年（ 19 年）的每小时潮位 观测记录的平均潮平面。 观测记录的平均潮平面。随着观测资 料的积累，重新核算的“ 料的积累，重新核算的“1985 国家高 程基准” 黄海高程基准” 程基准”比“1956黄海高程基准”高0.0389m 。基准面与特征潮位 黄海高程基准
分潮种类 l）天文分潮 ） 完全由天文因素产生。 完全由天文因素产生。M 2 S 2 K1 O1 等。 2）浅水分潮 ） 潮波自深水传至海岸后，由于水深变浅， 潮波自深水传至海岸后，由于水深变浅，潮波前坡变 后坡变缓，类似波浪进入浅水传至岸边那样变形， 陡，后坡变缓，类似波浪进入浅水传至岸边那样变形， 涨潮历时要比落潮历时为短， 涨潮历时要比落潮历时为短，其周期可采用等于原来周 组成各种分潮叠加而成。因此， 期的 1 / 2、1 / 3、 / 4 ，组成各种分潮叠加而成。因此，每 1 一天文分潮传至浅水地区，可以有一系列浅水分潮。 一天文分潮传至浅水地区，可以有一系列浅水分潮。 3）气象分潮 ） 潮汐周期变化也受到气象因素如季风、降水、 潮汐周期变化也受到气象因素如季风、降水、气压等影 对于这类变化的考虑， 响。对于这类变化的考虑，主要采用以年为周期的分潮
2. 海图深度基准面 由于潮位的升降， 由于潮位的升降，实际海面大约有一半时间低于平均海平 如果以平均海平面作为深度起算面， 面，如果以平均海平面作为深度起算面，那么实际水深将 有一半左右时间小于海图中标出的水深。 有一半左右时间小于海图中标出的水深。为了保证航海安 海图中标出的深度最好接近最小深度， 全，海图中标出的深度最好接近最小深度，即在绝大部分 时间内，实际水深大于海图水深。为此， 时间内，实际水深大于海图水深。为此，海图深度基准面 即潮汐可能到达的最低潮面， 即潮汐可能到达的最低潮面，
规则半日潮 不规则半日潮 不规则日潮 规则日潮
0 < F ≤ 0.25 0.25 < F ≤ 1.50
1.50 < F ≤ 3.00 F > 3.00
我国沿岸潮汐类型分布总的特点是渤海沿岸大多属不规则半日潮；黄海、 我国沿岸潮汐类型分布总的特点是渤海沿岸大多属不规则半日潮；黄海、 东海沿岸大多属规则半日潮；南海沿岸较为复杂，规则日潮、 东海沿岸大多属规则半日潮；南海沿岸较为复杂，规则日潮、不规则日 潮和不规则半日潮都有。 潮和不规则半日潮都有。
2.推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时的计算法 推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时的计算法
R t H = Y − 1 − cos .180° 2 T R t H = Y ′ + 1 + cos .180° 2 T
§6.2 海岸工程设计潮位推算
四、潮位预报
1.潮汐表的内容 潮汐表的内容 潮汐表的内容包括各主要港口每日高（ 潮汐表的内容包括各主要港口每日高（低）潮的潮时 和潮高预报，同时列出农历、所在地点经纬度、 和潮高预报，同时列出农历、所在地点经纬度、使用的 标准时和潮高基准面。潮汐表中还刊印了潮汐“ 标准时和潮高基准面。潮汐表中还刊印了潮汐“差比数 和潮信表” 该表中列有重要港口（主港） 和潮信表”。该表中列有重要港口（主港）和邻近副港 的潮时差、潮差比率、平均海面等栏， 的潮时差、潮差比率、平均海面等栏，据此可推算出副 港的潮汐预测值。同时还列有平均高潮（低潮）间隙、 港的潮汐预测值。同时还列有平均高潮（低潮）间隙、 大（小）潮升
木质水尺 搪瓷水尺
三、潮位分析 1．调和分析法 ．
潮位曲线可以近似地用许多余弦曲线的叠加来表示， 潮位曲线可以近似地用许多余弦曲线的叠加来表示， 故海洋潮汐可以看作是由许多振幅、周期、 故海洋潮汐可以看作是由许多振幅、周期、位相不同的 分潮叠加组成， 分潮叠加组成，每一分潮都是由天球赤道面上作等速圆 周运动的某一假想天体所引起的。以月球引力为例， 周运动的某一假想天体所引起的。以月球引力为例，可 以设想在天球上有许多运动速度各异， 以设想在天球上有许多运动速度各异，和地球的距离各 不相同的“假想月球” 不相同的“假想月球”，它们围绕地球运动的轨道都是 圆，由这些假想月球对地球引潮力的合力应和实际月球 的引潮力相同。每一个假想天体对应一个分潮。 的引潮力相同。每一个假想天体对应一个分潮。
4. 筑港零点 在附近地区已经建有港口时， 在附近地区已经建有港口时，由于这些港口建设初期已经 规定了一个零点，而且一些历史资料都以这个零点为基准， 规定了一个零点，而且一些历史资料都以这个零点为基准， 所以把它称为筑港零点。 所以把它称为筑港零点。
5. 特征潮位
工程上常用的特征潮位有最高潮位和最低潮位、 工程上常用的特征潮位有最高潮位和最低潮位、 最高潮位和最低潮位 平均最高潮位和平均最低潮位、 平均最高潮位和平均最低潮位、平均大潮高潮 位和平均大潮低潮位、 位和平均大潮低潮位、平均小潮高潮位和平均 小潮低潮位。其中， 小潮低潮位。其中，最高潮位和最低潮位是指 历史上曾经观测到的潮位最大值和最小值。 历史上曾经观测到的潮位最大值和最小值。如 在多年潮位资料中， 在多年潮位资料中，取每年最高潮位和最低潮 位的多年平均值， 位的多年平均值，即为平均最高潮位和平均最 低潮位；取每月两次大潮（小潮） 低潮位；取每月两次大潮（小潮）的高潮位和 低潮位的多年平均值，即为平均大潮（小潮） 低潮位的多年平均值，即为平均大潮（小潮） 高潮位和平均大潮（小潮）低潮位。 高潮位和平均大潮（小潮）低潮位。
调和常数 展开
R' =
R , k = (v 0 + u ) + θ f
h = R cos θ cos qt + R sin θ sin qt = a cos qt + b sin qt
a = R cos θ , b = R sin θ
则
R = a + b ;θ = th
2 2
−1
b a
最小二乘法
h(t ) = A0 + ∑ (ai cos q i t + bi sin q i t )
二、潮汐的观测
1. 自记验潮仪
验潮仪由浮子、平衡锤、悬索、 验潮仪由浮子、平衡锤、悬索、传动轮 组成浮子系统和记录装置两个基本部分 组成。 组成。利用放在验潮井内的浮子随水位 的升降， 的升降，通过悬索带动传动轮和记录筒 转动，实现潮高的记录。同时， 转动，实现潮高的记录。同时，由时钟 控制记录笔尖做水平匀速移动， 控制记录笔尖做水平匀速移动，实现潮 时记录。 时记录。
ห้องสมุดไป่ตู้
速度（度/平太阳时） 28.99 28.44 30.00 30.82 13.94 13.40 14.96 15.04 57.96 58.98 86.94
周期（h） 12.42 12.66 12.00 14.96 25.82 26.87 24.07 23.93 6.21 6.10 4.14
分潮的一般形式 h = fR' cos[qt + (v0 + u ) − k ]
已列成天文相角表备查。 已列成天文相角表备查。
k ——分潮迟角，是由于海底摩擦、海水惯性等引起的高潮时 分潮迟角， 分潮迟角 是由于海底摩擦、
滞后于月中天时刻的相角，因地而异，各分潮也不同。 滞后于月中天时刻的相角，因地而异，各分潮也不同。
标准形式： 标准形式：
h = R cos( qt − θ )
3.利用“潮汐差比数和潮信表”推求潮时和潮高 利用“潮汐差比数和潮信表” 利用 已知Ａ 主港）的潮位参数， 例：已知Ａ港（主港）的潮位参数，求B港（副港）来年 港 副港） 某日的高潮与低潮的潮时与潮高。 某日的高潮与低潮的潮时与潮高。 潮汐表》 查《潮汐表》，知A港（主港）的高潮时差为 港 主港）的高潮时差为+0.356， ， 低潮时差为+0.356；两港的潮差比率为 低潮时差为 ；两港的潮差比率为0.47；A港的平 ； 港的平 均海平面高程+4.7m，B港的平均海平面高程为 港的平均海平面高程为+2.3m； 均海平面高程 ， 港的平均海平面高程为 ； A、B港平均海平面高程的季节改正数均为－0.2m。则 港平均海平面高程的季节改正数均为－ 、 港平均海平面高程的季节改正数均为 。 A、B港经季节改正后的海平面高程分别为 港经季节改正后的海平面高程分别为+4.5m和 、 港经季节改正后的海平面高程分别为 和 +2.1m。来年某日 港的潮时和潮高见表 。来年某日A港的潮时和潮高见表
主港
高潮 潮时 h 07 19 min 11 45 潮高 m 8.3 9.2 h 01 13 潮时 min 03 12 低潮 潮高 m 0.1 -0.6
副港潮时
高潮 h A 港预报潮时 潮时差 B 港预报潮时 07 +03 11 min 11 56 07 h 19 +3 23 高潮 min 45 56 41 h 01 +3 04 低潮 min 03 56 59 h 13 +3 17 低潮 min 12 56 08