蓬萊海域的潮汐潮流特征分析

姜曉暉，文先華

（交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津 300456）

蓬萊市位于山東省膠東半島最北側、渤海和黃海的交界之處。蓬萊沿岸最突出的岸段與遼東半島的旅順口隔海相望，形成北黃海進入渤海的口門、渤海的潮汐即北黃海的潮波通過該口門向內傳播的結果。對于黃、渤海的潮波系統，許多學者曾做過相關的研究工作［1-5］。圖1-a給出了M2分潮的等遲角g的連線。由圖1可知，北黃海的半日潮波是一個旋轉潮波，潮波繞山東半島東端成山角外海的無潮點作逆時針方向旋轉。

旋轉潮波通過蓬萊與遼東半島旅順口的渤海口門后，大致按前進波的形態向內繼續傳播，并分別向渤海內的萊州灣、渤海灣和遼東灣傳播，在黃河口和秦皇島的外海，形成兩組旋轉潮波。因此蓬萊岸段地處2個潮波系統的交接處，即東側沿岸屬北黃海的旋轉潮波系統控制，西側沿岸由經過渤海口門后向渤海內繼續傳播的潮波控制，潮波呈前進潮波形態。蓬萊沿岸受這2個不同潮波的影響，其潮汐潮流變化區別明顯。本文通過蓬萊沿岸實測水文觀測資料，分析在2個潮波支配下，蓬萊沿岸潮汐潮流的不同變化特性。

1 蓬萊潮汐潮流觀測

2007年10月～11月在蓬萊海域進行了水文測驗［6］。測驗海域西起蓬萊龍口屺姆島，東至龍門眺，北到長山水道附近，測區位于渤海、黃海交界處（圖2）。

水文測驗布設5處驗潮站（圖2），分別在蓬萊東港區（驗潮2站）、欒家口（驗潮 3站）進行了 31 d（2007年 10月 17日 16：00～11 月 17 日 09：00）連續潮位觀測；在龍門眺站（驗潮1站）進行了12 d（2007年 10月 17日 12：00～30日 16：00）連續潮位觀測；在長島（驗潮4站，潮位為推算值）收集了14 d（2007年10月17日13：00～31 日 13：00）推算潮位；龍口屺母角（驗潮5站）因故未能取得12 d潮位資料。實際有價值的是驗潮2、3站的一個月潮位觀測，可進行一個月資料的調和分析；而只有12 d、14 d的觀測，不能按半個月資料來做調和分析。

海上潮流觀測共設12個測站（圖2），廟島海峽東布設7個測站，廟島海峽西布設5個測站。以6點法觀測各水層流速和流向，并計算垂線平均值。小潮觀測時間為2007年10月 20日 16：00～21日 19：00（農歷九月初十～十一）；大潮觀測時間為2007年 10月 29日 11：00～30日 13：00（農歷九月十九～二十），大、小潮觀測均為從高潮到高潮的全潮過程。

2 蓬萊沿岸潮位的變化特性

對東側龍門眺站（驗潮1站）12 d、東港區站（驗潮2站）31 d和西側欒家口（驗潮3站）31 d的潮位觀測資料進行綜合分析（表1），取上述3個測站2007年10月17日16時～30日16時的整點潮位資料繪制整點潮位過程線（圖3）。東港區站與龍門眺站同處蓬萊沿岸的東側，同屬北黃海旋轉潮波控制，兩站之間直線距離雖達近30 km，但潮位過程線的形態相似，潮差較大，日不等現象較小。

表1 蓬萊東、西兩岸測站的潮位特征值Tab.1 Tidal characteristic value of east and west coast tide stations in Penglai

而蓬萊沿岸西側欒家口站的潮位過程線反映出，潮波進入渤海之后繼續傳播，但潮差明顯減小、日不等現象加大（31 d統計平均潮差，東港站為1.19 m，欒家口站為0.84 m）。欒家口站與東港站距離不足20 km，兩者潮位過程線的形態卻有明顯的區別。同時，欒家口站平均漲潮歷時比東港區站短8 min；欒家口站平均落潮歷時比東港區站長8 min，表明潮波自東向西進入渤海后存在變形，漲潮歷時變短，落潮歷時變長。

表2 蓬萊東、西兩岸測站的4個主要分潮調和常數Tab.2 Harmonic constants of four main tidal constituents of east and west coast tide stations in Penglai

蓬萊沿岸東側的東港區站和西側的欒家口站都有31 d的潮位資料，按中期觀測資料系列的方法進行調和分析，求得兩站各自30個分潮的調和常數。表2列出兩站4個主要分潮的調和常數結果。由表2可以看出，相距不到20 km的2個測站，分潮調和常數不論振幅或遲角都有較大差異，以至測站的潮汐性質迥然不同。潮波進入渤海后，半日潮分量減小，東岸東港區站M2分潮振幅由56.4 cm減小至西岸欒家口站39.0 cm；全日潮分量有所增加，東港區站K1振幅由8.3 cm增加至欒家口站14.1 cm，所以東港區站示性系數為0.253，屬正規半日潮；而西側欒家口站的示性系數為0.652，屬不正規半日混合潮。潮汐性質的不同，反映了蓬萊東、西沿岸分屬不同的潮波系統，即蓬萊的東岸屬北黃海的半日旋轉潮波，蓬萊的西岸屬渤海向內傳播的潮波系統。

對比表2中兩地的分潮遲角發現，欒家口站半日分潮M2、S2比東港區站大，即東岸東港區站先發生高潮，7 min之后（欒家口站遲角比東港區站大3.5°），西岸欒家口站發生高潮，表明潮波是自東向西由北黃海向渤海傳播。

但對全日分潮O1、K1而言，情況卻相反，欒家口站的遲角比東港區站小，即欒家口站先發生高潮，然后東港區站出現高潮。因此對全日分潮而言，黃渤海處于同一個潮

波系統下，無潮點位于渤海口門附近（圖4）。在柯氏力作用下，潮波按逆時針方向旋轉，處于無潮點位置下方的蓬萊沿岸，西岸欒家口站先發生高潮，然后東港區站出現高潮。由于半日分潮與全日分潮的規律正好相反，導致東港區站和欒家口站的實際潮位變化過程中高潮發生時刻的先后順序變得沒有規律。

3 蓬萊沿岸潮流的變化特性

蓬萊廟島海峽東側布設7個潮流測站，廟島海峽西側布設5個潮流測站。為說明東、西兩岸潮流的變化特點，選擇受岸線影響小、離岸稍遠且距離最近的測站，考察其流速、流向變化特性。S6和S9是所選的2個測站，它們之間距離為19.85 km。圖5～圖8給出S6和S9測站實測大、小潮垂線平均流速、流向及對應的潮位過程線。由圖5～圖8可以看出，東、西2個測站的潮流呈往復流變化，其潮流速過程線與兩岸潮汐的大小類似：東岸潮差大，潮流速也大，西岸潮差小，潮流速也小。此外，大潮東岸最大落潮流速出現于接近東港區站中潮位時刻（30日3：00），而西岸在欒家口站高潮位時刻后約1 h出現最大落潮流速；東岸大潮最大漲潮流速發生在東港區站低潮位時刻后約1 h，西岸發生在欒家口站低潮位時刻，東、西兩岸均發生于低潮位附近時刻。因此可以認為，潮波自北黃海經渤海口門以接近前進波的形態向渤海內傳播，因而其最大落（漲）潮流速發生在高（低）潮位附近時刻。

對S6、S9測站大、小潮的逐時測流資料進行潮流準調和分析，計算出潮流橢圓要素。表3列出S6、S9測站的6個主要分潮的潮流橢圓長半軸［7］。與潮汐有所不同，蓬萊東西兩岸的潮流半日分潮M2的橢圓長半軸幾乎相同，S6測站為35.7 cm/s、S9測站為36.5 cm/s。但是總的來說，東岸S6潮流比西岸S9大（圖5～圖6）。其實東岸潮流增大的主要成分是全日分潮流O1和K1。由于O1、K1分量的增加，潮流的示性系數達1.6，屬不正規半日混合潮流，這與東岸的潮汐為正規半日潮截然不同。西岸潮流的示性系數為0.8，也屬不正規半日混合潮流，與潮汐性質吻合。

表3 蓬萊東西岸代表測站S6和S9潮流橢圓長半軸長度Tab.3 Length of semi-major axis of current ellipse of east（S6）and west（S9）coast tide stations in Penglai cm/s

4 結語

綜上所述，蓬萊東、西兩岸潮汐、潮流的基本特性及其差異如下：（1）蓬萊的東岸屬北黃海的半日旋轉潮波，蓬萊的西岸屬渤海向內傳播的潮波系統；（2）蓬萊東岸屬正規半日潮，蓬萊西岸屬不正規半日混合潮；（3）與半日潮有所不同，蓬萊東、西岸的全日潮成分同處一個潮波系統下，無潮點在其正北方的渤海口門附近。蓬萊沿岸的日潮傳播方向與半日潮正相反，由西向東傳播。但日潮分量遠小于半日潮，總的潮波顯示為由東向西、由北黃海向渤海傳播；（4）蓬萊東、西兩岸的潮流呈往復流變化，其潮流速過程線與兩岸潮汐的大小類似：東岸潮差大，潮流速也大；西岸潮差小，潮流速也小。但潮流的性質與潮汐不同，東、西兩岸的潮流都為不正規半日混合潮流，而且東岸示性系數為1.6，大于西岸的0.8；（5）潮波自北黃海經渤海口門以接近前進波的形態向渤海內傳播，其最大落（漲）潮流速發生在高（低）潮位附近時刻。

近岸海洋的開發和利用，常需就特定的海洋工程項目開展局部水域的潮汐潮流水文觀測。潮流觀測常選擇大、中、小潮，以掌控潮流變化的范圍，相應的潮汐觀測都要延續12～13 d。但從資料的使用價值來說，潮位的觀測最好在15 d以上。

［1］方國洪，鄭文振，陳宗諭，等.潮汐和潮流的分析和預報［M］.北京：海洋出版社，1986.

［2］曲大鵬.POM海洋數值模式及對渤、黃、東海潮汐潮流模擬試驗的初步分析［D］.青島：國家海洋局第一海洋研究所，2008.

［3］趙保仁，方國洪，曹德明.渤、黃、東海潮汐潮流的數值模擬［J］.海洋學報，1994，16（5）：1-10.

［4］周華民，谷藝，呂咸青.渤海潮波系統的數值模擬［J］.海洋科學，2006，29（6）：48-52.

ZHOU H M，GU Y，LU X Q.Numerical modeling of tidal waves in Bohai Sea and Huanghai Sea［J］.Marine Sciences，2006，29（6）：48-52.

［5］黃祖珂，黃磊.潮汐原理與計算［M］.青島：中國海洋大學出版社，2005.

［6］姜曉暉，欒潤潤.煙臺港蓬萊東港區規劃水文測驗分析［R］.天津：交通部天津水運工程科學研究院，2007.

［7］JTJ/T213-98，海港水文規范［S］.