遼東灣營口潮汐規(guī)律分析

車延路，秦秀梅，薛 麗

(1. 遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山114008;2. 遼寧省水文水資源勘測局錦州分局，遼寧 錦州121000;3. 遼寧省水文水資源勘測局營口分局，遼寧 營口115003)

0 引 言

近年來隨著海路運輸蓬勃發(fā)展以及海洋潮汐能源的開發(fā)，特別是沿海產(chǎn)業(yè)基地的開發(fā)，對于海洋潮汐規(guī)律的研究，不僅可以更好地利用潮汐，而且可以減少潮汐造成的財產(chǎn)及生命損失。

遼東灣海流是由渤海海峽傳入的北黃海潮波系統(tǒng)。潮波由渤海海峽傳入渤海之后，受地形影響分為2個支流，一支左轉(zhuǎn)入渤海灣形成渤海灣環(huán)流，另一支右轉(zhuǎn)入遼東灣形成遼東灣環(huán)流，進入遼東灣的潮波沿遼東灣東岸經(jīng)灣頂呈逆時針方向傳播，沿海岸線從大遼河口傳向西北雙臺子河口。

本文以營口(二)站潮位及三岔河(二)站潮位站的2008年4—11月潮汐水位觀測資料為依據(jù)，應(yīng)用調(diào)和分析方法對潮汐水位進行分析。應(yīng)用調(diào)和分析方法對潮汐水位進行分析，從而進行潮汐特征分析是目前較為成熟的技術(shù)手段。結(jié)果表明營口入河口潮汐類型屬于混合不規(guī)則半日潮，不規(guī)則現(xiàn)象明顯，潮差相差較大。

1 調(diào)和分析原理

潮汐調(diào)和分析的目的是根據(jù)潮汐觀測資料計算各個分期的調(diào)和常數(shù)。潮汐預(yù)報的調(diào)和方法主要考慮了重力潮和輻射潮，同時忽略了由于氣象條件的非周期性變化所引起的水位非周期性變化的因素［1］。

1.1 潮位方程

因潮力可以看作是由許多不同周期的振動迭加起來的，因而實際潮位也可看作是由許多不同周期的分潮迭加而成的，潮位方程式為:

式中:ν 為格林威治天文相角;ν0為t = 0 時刻的ν值;s0為長期平均海水位高度;f 為做交點因子;u 為交點訂正角;f、u 幾乎只依賴于白道升交點角經(jīng)度γ;H 和g 為實際潮汐分潮的調(diào)和常數(shù)，反映了海洋對這一頻率外力的響應(yīng)，決定于海洋本身的動力學(xué)性質(zhì)。由于海洋環(huán)境的變化十分緩慢，對一般海區(qū)，調(diào)和常數(shù)具有極大的穩(wěn)定性，在不是特別長的時期內(nèi)，可近似地認(rèn)為是常數(shù)。只有在短期內(nèi)地形有重大變化的地點，調(diào)和常數(shù)才顯示出隨時間有明顯的變化［2］。

1.2 分潮的選擇

實際潮汐并非是理想狀況，受水深、地形影響使潮波發(fā)生變形，再加上短期風(fēng)、氣壓影響使潮波變得更為復(fù)雜。處于河口的驗潮站還受徑流影響，其變化將更大。在這些錯綜復(fù)雜的因素影響下，使得理論上分潮振幅的大小與實際潮波大小并不一致，有的分潮變大，有的分潮變小，有的分潮完全被掩蓋［3］。因此，由事先理論上得出的幾百個分潮，并非每一個分潮都起作用。在分析時，如果采用較多分潮，不論其作用大小，都一一分析計算，用來預(yù)報潮位，從數(shù)值計算角度來講這是不可取的。從方差分析的角度來看，這樣處理，總體均方差是小了，但是，有可能造成某些計算值偏差加大。實際情況隨著分潮數(shù)量增加，總體誤差是小了，但有個別偏差較大的值，誤差反而更加嚴(yán)重。采用較多的分潮后，計算結(jié)果并不太理想，特別是在高低潮時，有時誤差更大。所以 本 次 主 要 選 擇Mm、Mf、M1、P1、k1、J1、OO1、M2、L2、k2共11個。

1.3 潮汐類型的分類方法

海洋潮汐現(xiàn)象復(fù)雜多樣，有的地點一天出現(xiàn)一次潮汐循環(huán)，有的地點一天出現(xiàn)兩次潮汐循環(huán)，或者這兩種情況兼而有之。若按一天中的循環(huán)次數(shù)來區(qū)分潮汐類型，可用主要分期的平均振幅之比值作為劃分的依據(jù)。一般分為半日潮和全日潮兩種不同的取值:

1)半日潮

混合不規(guī)則半日潮:

2)混合不規(guī)則全日潮

全日潮

2 分析結(jié)果

2.1 圖形分析

將營口(二)站與三岔河(二)站的2008年4—11月的潮位觀測數(shù)據(jù)進行逐月整編，畫出潮位圖，8月的潮位圖具有很好的代表性，見圖1。

圖1 營口(二)站與三岔河(二)站2008年8月份潮位圖

從圖1 可見，三岔河(二)站與較營口(二)站潮汐變化基本一致，但三岔河(二)站潮時時間較營口(二)站平均推遲6 h，主要是三岔河(二)站位于營口(二)站的上游，并由于此處為感潮河段受到洪水的頂托，潮時時間推遲現(xiàn)象較為明顯。同時，洪水頂托還造成三岔河(二)站的低潮水位比營口(二)站的平均高1.5 m，高潮水位平均低于營口(二)站0.5 m。所以感潮河段的水位變化較為復(fù)雜，要綜合考慮上游洪水及潮汐的影響。

營口(二)站及三岔河(二)站潮位資料中每月絕大多數(shù)日子出現(xiàn)每日二次高潮及兩次低潮，但存在幾日出現(xiàn)每日一次低潮一次高潮。因為營口(二)站及三岔河(二)站潮汐變化基本相同，以營口(二)站為例，各時段高潮潮位差如圖2 及圖3 所示:

圖2 營口(二)站4—7月份高潮潮位差圖

圖3 營口(二)站8—11月份高潮潮位差圖

從圖2 ～3 可以看出，相鄰兩次高潮潮位相差很大，離散性大，平均相差0.84 m，最大可達到1.94 m，且潮時相差很大。通過以上分析，營口入河口海潮潮汐類型為混合不規(guī)則半日潮。

2.2 數(shù)據(jù)計算分析

主要以2008年4月1日至2008年11月30日共244 d的潮位觀測資料，采用調(diào)和分析法，對潮位特征進行分析。各項天文參數(shù)根據(jù)杜德森常數(shù)進行計算，然后采用最小二乘法進行調(diào)和常數(shù)H 和g 的計算，公式為:

式中:θj= gj－ (ν0j+ uj)，V0j為分潮j 于t = 0 時刻的V 值。這里用S0，Hj，gj表示某一地點平均水位及調(diào)和常數(shù)。由余弦三角公式可得:

式中:xj= fjHjcosθj，yj= fjHjsinθj，設(shè)t = t1，t2，…tn時刻潮位觀測值為h = h1，h2，…，hn，于是，就可以建立如下由N個方程構(gòu)成的方程組:

上式為含有2J + 1個未知量的線性方程組，一般來說，如進行2J +1 次潮位觀察便可列出2J +1個方程，從而可解出這2J +1個未知量。但是，實際觀測值總是含有噪聲，因此，在實際潮汐分析中總有N ＞2J +1 ，這樣方程組就變成了超定方程組，也叫矛盾方程組，通常采用最小二乘法來處理，計算出調(diào)和常數(shù)進行潮水位分析。

通過解方程組得出k1，O1，M1，M2，S2分潮的參數(shù)，并分析得到潮汐的分類結(jié)果:

通過分析計算，0.5 ＜第(4)方程解＜2.5，0.25＜第(5)方程解＜1.5。綜上所述，營口入河口潮汐類型為混合不規(guī)則半日潮，且高潮超差相差很大，潮時相差較遠(yuǎn)。

3 結(jié) 論

本文通過圖形及調(diào)和分析數(shù)據(jù)計算分析遼東灣營口地區(qū)的潮位，結(jié)果表明營口入河口潮汐類型屬于混合不規(guī)則半日潮，不規(guī)則現(xiàn)象明顯，潮差相差較大。根據(jù)不規(guī)則半日潮及感潮河段的潮汐效應(yīng)特點，可以利用其潮汐的規(guī)律，合理開發(fā)港口資源，合理規(guī)劃和開發(fā)港口產(chǎn)業(yè)化基地，避免造成財產(chǎn)及人員的損失。

［1］陳宗鏞. 潮汐學(xué)［M］. 北京:科學(xué)出版社，1980.

［2］趙保仁，曹德明，李徽翡，等. 渤海的潮混合特征及潮汐鋒現(xiàn)象［J］. 海洋學(xué)報，2001，23(04):113 －120.

［3］王長海. 潮汐調(diào)和分析的一種模式［J］. 海洋預(yù)報，1995，12(04):71 －76.