越南沿海潮汐性質(zhì)分布及極值天文潮位

團(tuán)文征，李建成，裴氏堅(jiān)貞

（1.武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，湖北武漢 430072；2.水利大學(xué)，越南河內(nèi)）

一、引 言

越南位于中南半島東部，是一個(gè)沿海國(guó)家。越南的人口、大城市、重要經(jīng)濟(jì)區(qū)域都集中在沿海地區(qū)，而這些地區(qū)潮汐現(xiàn)象又很顯著，因此研究潮汐性質(zhì)及其特征對(duì)越南科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展有著非常重要的意義。對(duì)于南海海洋潮汐，迄今已有很多科學(xué)家進(jìn)行了一系列研究并得到了大量的成果，如丁文蘭利用驗(yàn)潮站的調(diào)和常數(shù)數(shù)據(jù)給出了南海的潮汐性質(zhì)；暴景陽(yáng)等［1］和吳自庫(kù)等［2］利用 Topex/Poseidon衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)研究了南中國(guó)海潮汐，給出了南海11個(gè)分潮的潮汐調(diào)和常數(shù)；魏志強(qiáng)等［3］利用短期觀測(cè)資料通過(guò)T_tide軟件給出了越南中部沿岸8個(gè)主要分潮的調(diào)和常數(shù)，也指出了越南中部潮汐的特征。本文利用越南沿岸的33個(gè)潮站長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行潮汐調(diào)和分析得到各站的調(diào)和常數(shù)，并結(jié)合相關(guān)資料指出越南沿海地區(qū)各潮汐類(lèi)型的分布特點(diǎn)、潮汐變遷特征；此外，因?yàn)樘煳某毕珮O值潮位在很多科學(xué)及實(shí)踐領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，本文還利用越南沿海的12個(gè)驗(yàn)潮站所具有的長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行了調(diào)和分析得到各站的114個(gè)分潮調(diào)和常數(shù)，最后推算出各站的最高和最低天文潮位。

二、潮汐調(diào)和分析理論

在t時(shí)刻的高潮位是許多分潮的組合，即

式中，A0為平均海面；（V0+u）i、fi為天文變量；Hi、gi為各分潮的潮汐調(diào)和常數(shù)；qi為各分潮角速度；r為分潮個(gè)數(shù)。

令ai=ficos［qit+（V0+u）i］，bi=fisin［qit+（V0+u）i］，Xi=Hicosgi，Yi=Hisingi，則式（1）為

采用最小二乘法求解式（2），即

如果有n個(gè)潮高，可以組成n個(gè)含有2r+1個(gè)未知數(shù)A0，Xi，Yi（i=1，2，…，r，即從M2到W分潮）的方程組，寫(xiě)成矩陣形式為

由Xi，Yi的最優(yōu)解可求得各分潮的調(diào)和常數(shù)為

關(guān)于潮汐調(diào)和分析的精度，本文按照均方根m指數(shù)來(lái)估計(jì)，即

三、結(jié)果分析

1.越南沿海潮汐調(diào)和分析結(jié)果

本文選取了33個(gè)驗(yàn)潮站的長(zhǎng)期觀測(cè)資料，其中最短是5年的觀測(cè)資料（共有13站），另外20站具有20多年的觀測(cè)資料，其中最長(zhǎng)是HONDAU站，具有53年間的每小時(shí)的潮位觀測(cè)資料，該數(shù)據(jù)集由越南國(guó)家氣象水文局提供。各站的位置和觀測(cè)時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 越南沿海各驗(yàn)潮站的位置和V指數(shù)

按上述方法進(jìn)行潮汐調(diào)和分析得到各站的調(diào)和常數(shù)，因各站觀測(cè)時(shí)間跨度不同，可解算確定的分潮個(gè)數(shù)也不同，最少是30個(gè)分潮，最多是114個(gè)分潮。潮汐分析結(jié)果優(yōu)良，均方根都小于10 cm。利用各站的調(diào)和常數(shù)進(jìn)行潮汐預(yù)算得到較好的結(jié)果，振幅和相位吻合較好，如圖1所示。

圖1 VUNGTAU站的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值過(guò)程曲線（2000年8月）

2.越南沿海潮汐性質(zhì)及其分布

根據(jù)各站的調(diào)和常數(shù)計(jì)算結(jié)果，按上述公式計(jì)算各站的V指數(shù)，由此判斷越南各個(gè)沿海地區(qū)的潮汐性質(zhì)及其分布特點(diǎn)。V指數(shù)曲線如圖2所示，從V指數(shù)曲線大致可以看出越南沿海潮汐性質(zhì)及其分布很復(fù)雜，特別在越南中部。

圖2 越南沿海各個(gè)驗(yàn)潮站的V指數(shù)曲線

下面給出幾個(gè)代表站的潮汐過(guò)程曲線，HONDAU站代表越南北部從廣寧省（Quang Ninh Province）到清化省 （Thanh Hoa Province）。由該沿海9個(gè)潮站長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算的V指數(shù)表明其總體潮汐性質(zhì)表現(xiàn)為正規(guī)全日潮，約25～26日屬日潮，4～5日屬半日潮，每天都有一次滿潮（高潮）和一次干潮（低潮），潮汐振幅是2.5～4.5 m，如圖3所示。

圖3 HONDAU站潮汐過(guò)程（2007年12月）

HONNGU站位于越南義安省（Nghe An Province），該站代表越南中部海岸地區(qū)從義安省到廣治省（Quang Tri Province）。該海岸地區(qū)的V指數(shù)變化不大，范圍在3.5～3.7，因此該地區(qū)的潮汐性質(zhì)屬于不正規(guī)日潮潮汐性質(zhì)，每個(gè)月都有10天左右屬日潮；根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)表明該沿海地區(qū)的潮汐振幅沒(méi)有超過(guò)3.0 m。潮位過(guò)程線如圖4所示。

圖4 HONNGU站潮汐過(guò)程（2007年12月）

DANANG站代表越南中南部沿海地區(qū)從廣平省（Quang Binh Province）到廣南省（Quang Nam Province），該海岸段的潮汐性質(zhì)表現(xiàn)為不正規(guī)半日潮，約20～25日屬半日潮，5～10日屬日潮，如圖5所示。從表1和圖2可見(jiàn)越南中南部沿海地區(qū)從HIENLUONG驗(yàn)潮站（廣平省）到PHUQUY驗(yàn)潮站（平順省，Binh Thuan Province）潮汐過(guò)程演變很復(fù)雜，潮汐性質(zhì)多樣，有不正規(guī)日潮、不正規(guī)半日潮和正規(guī)日潮。長(zhǎng)期實(shí)際觀測(cè)資料表明CUAVIET站和DANANG站為不正規(guī)半日潮潮汐，振幅為0.5～1 m；QUYNHON站和HOIAN站為不正規(guī)日潮，潮汐振幅為2.0 m左右；而TUYHOA站和PHUQUY站潮汐性質(zhì)為正規(guī)日潮，振幅為1.5～2.0 m。

VUNGTAU站代表越南南部沿海地區(qū)從巴地頭頓省（Ba Ria-Vung Tau Province）到金甌省（Ca Mau Province），該沿海地區(qū)潮汐為不正規(guī)半日潮，潮汐振幅是3.0～4.0 m。如圖6所示。

圖5 DANANG站潮汐過(guò)程（2007年12月）

圖6 VUNGTAU站潮汐過(guò)程（2007年12月）

RACHGIA站代表越南西南部沿海地區(qū)從金甌省到迪石省（Kien Giang Province），該地區(qū)潮汐性現(xiàn)為不正規(guī)日潮，潮汐振幅大約是1.0～2.0 m，如圖7所示。

圖7 RACHGIA站潮汐過(guò)程（2007年12月）

3.越南沿海天文潮極值潮位

天文潮汐極值潮位包括最高天文潮位和最低天文潮位，它們?cè)诤芏嗫茖W(xué)及實(shí)踐領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。本文從所用33個(gè)驗(yàn)潮站中選取12個(gè)代表驗(yàn)潮站，這些潮站潮的觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，潮高數(shù)據(jù)序列較穩(wěn)定，按上述方法首先對(duì)各站的觀測(cè)資料進(jìn)行潮汐調(diào)和分析，得到各站的114個(gè)分潮的潮汐調(diào)和常數(shù)，再根據(jù)各站的調(diào)和常數(shù)采用潮汐預(yù)算法推算出各站的20年間（1987—2007）的天文潮位序列，最后從各站的天文潮位系列中取出各站的最低、最高天文潮位，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2中列出了各站的全觀測(cè)期間的最高水位和最低水位。進(jìn)行計(jì)算各站的最高天文潮位與最高實(shí)測(cè)水位的差距列于表2的第6列，最低天文潮位與最低實(shí)測(cè)水位的差距列于表2的第9列。從表2可以看出，最低天文潮位與最低實(shí)測(cè)水位的差距變化不大（-0.75～0.03 m），但是最高天文潮位與最高實(shí)測(cè)水位的差距有很大的變化（0.05～1.28 m），HOANGTAN站是1.28 m，CONCO站是0.85 m。如果潮汐調(diào)和分析的精度是10 cm左右，那么可以得出結(jié)論在CONCO站和HOANGTAN站觀測(cè)水位受到風(fēng)暴增水的影響，也可初步認(rèn)為在越南中部極易發(fā)生風(fēng)暴和洪水災(zāi)害，該結(jié)論與實(shí)際情況基本吻合。

表2 越南沿海最高、最低天文潮位

四、結(jié) 論

本文聯(lián)合采用了潮汐調(diào)和分析和統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)越南沿海潮汐長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行研究，總結(jié)出如下幾點(diǎn):

1）越南沿海潮汐性質(zhì)及其分布比較復(fù)雜，特別是在越南中部沿海地區(qū)，但在此地區(qū)潮汐數(shù)據(jù)較少，建議今后注重和增強(qiáng)對(duì)該地區(qū)潮汐的觀測(cè)和研究。

2）在計(jì)算極值天文潮位過(guò)程中所選各站的數(shù)據(jù)觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)又很穩(wěn)定，潮汐調(diào)和分析精度較高，給出的越南沿海極值天文潮位計(jì)算結(jié)果可靠性較高，可作為航道測(cè)量中確定區(qū)域理論最低潮面和其他科學(xué)研究的參考。

3）經(jīng)過(guò)比較和分析極值天文潮位和實(shí)測(cè)觀測(cè)水位的差距，可得出越南中部沿海地區(qū)極易發(fā)生風(fēng)暴和洪水災(zāi)害的結(jié)論，這一認(rèn)識(shí)基本符合實(shí)際情況。極值天文潮位與實(shí)測(cè)水位的差距也反映了各站觀測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，建議在長(zhǎng)期海平面變化計(jì)算中考慮這一因素。

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