舟山本島南部附近海域潮汐潮流特征分析

李衛(wèi)丁 王燕妮

摘要：文章基于沈家門長(zhǎng)期潮位站、長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站的觀測(cè)資料和對(duì)舟山本島南部海域多個(gè)站位實(shí)測(cè)的潮流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用調(diào)和分析法對(duì)潮汐潮流進(jìn)行特征分析。舟山本島南部附近海域潮汐類型屬于規(guī)則半日潮，潮差變化和日不等現(xiàn)象明顯，有一定的潮汐淺海作用。潮流類型屬于以往復(fù)流為主的規(guī)則半日淺海潮流，實(shí)測(cè)潮流中漲落潮流速不等、歷時(shí)不等現(xiàn)象顯著，最大流速、平均流速均是大潮大于小潮，漲潮流歷時(shí)長(zhǎng)于落潮流歷時(shí)，潮流變化主要受協(xié)振波所控制，流向在漲落潮方向波動(dòng)。

關(guān)鍵詞：舟山;潮汐;潮流;調(diào)和;特征

中圖分類號(hào)：P717文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）03-0064-05

The Characteristics of Tidal Currents near the Southern Coast of Zhoushan Island

LI Weiding，WANG Yanni

（Zhoushan marine workstation，East China Sea Branch，Ministry of Natural Resources，Zhoushan 316021，China）

Abstract：The characteristics of the tidal currents were analyzed by the method of harmonic analysis based on the observation information of longterm tidal level station at Shenjiamen，temporary tidal level station at Changzhi Island and basic data of several stations in the southern coast of Zhoushan Island.The tidal type in the sea near the southern coast of Zhoushan Island is regular semidiurnal tide，which has obvious variation of tidal range and diurnal variation，in addition，there is a certain tidal shallow sea effect.The current type is the regular halfday shallow sea trend with reciprocating flow.The measured tidal currents have different tidal current velocities and diachronic phenomena.The maximum flow velocity and average velocity of spring tide both surpass the neap tide.The duration of flood is longer than that of ebb tide.The phenomenon of fluctuating tidal current varying in velocity and duration is remarkable in the observed tidal current.The variation of the tidal current is mainly controlled by the cooscillation wave and the direction of the flow fluctuates in the direction of the ebb and flow.

Key words：Zhoushan，Tides，Tidal currents，Harmonization，Characteristic

舟山群島位于浙江省東北部，地處中國東部黃金海岸線與長(zhǎng)江黃金水道的交匯處，是東部沿海和長(zhǎng)江流域走向世界的主要海上門戶。舟山群島島礁眾多，星羅棋布，是中國第一大群島，相當(dāng)于我國海島總數(shù)的20%，分布海域面積22 000 km2，陸域面積1 371 km2。其中1 km2以上的島嶼58個(gè)，占該群島總面積的969%，舟山本島最大，面積為50265 km2，為我國第四大島。

隨著舟山群島新區(qū)和自貿(mào)區(qū)的獲批設(shè)立，研究舟山附近海域的潮汐潮流特征，對(duì)舟山的海洋開發(fā)與安全生產(chǎn)具有重要意義。2018年4月對(duì)舟山本島南部海域9個(gè)站位的大、小潮潮流進(jìn)行調(diào)查，分析各要素的時(shí)空分布特征及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律，旨在為該海域的海洋開發(fā)可持續(xù)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

1資料收集及處理

11站位布設(shè)

2018年4月，對(duì)舟山本島南部海域9個(gè)站位的潮流進(jìn)行了調(diào)查，同時(shí)在長(zhǎng)峙島布設(shè)一個(gè)臨時(shí)潮位站，并引用沈家門長(zhǎng)期潮位站的同步潮位資料。

12調(diào)查方法

按照《海濱觀測(cè)規(guī)范》（GBT14914—2006）[1]和《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GBT12898—2009）[2]對(duì)臨時(shí)潮位站采用TGR-2050潮位儀觀測(cè)及EL03數(shù)字水準(zhǔn)儀聯(lián)測(cè)高程，同時(shí)引用沈家門長(zhǎng)期潮位站的同步潮位資料。潮流以《港口與航道水文規(guī)范》（JTS145—2015）[3]、《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB127632—2007）[4]和《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》（JTS131—2012）[5]等為依據(jù)，采用SLC9-2型直讀海流儀在大、小潮期間對(duì)9個(gè)定點(diǎn)測(cè)站同步進(jìn)行全潮26 h觀測(cè)，水深大于3 m時(shí)，潮流垂向觀測(cè)采用六點(diǎn)法（表層、02H、04H、06H、08H、底層，H為測(cè)站相對(duì)水深），水深不足3 m時(shí)，則采用三點(diǎn)法（表層、06H、底層，H為測(cè)站相對(duì)水深）。

13指標(biāo)計(jì)算

131潮汐類型與淺海效應(yīng)

判別潮汐類型，通常用主要分潮的平均振幅之比值作為劃分的依據(jù)[6]。落潮時(shí)間與漲潮時(shí)間的差別用太陰14日分潮與主要太陰半日分潮振幅之比值來計(jì)算，其差值大小直接反映了潮汐受淺海影響的程度，比值為004漲落潮歷時(shí)差30 min左右，比值為008漲落潮歷時(shí)差1 h左右，比值為02漲落潮歷時(shí)差2 h左右[7]。

132潮流計(jì)算

六點(diǎn)法按下式計(jì)算出垂向平均流速：

133潮流調(diào)和分析

利用實(shí)測(cè)的兩個(gè)周日的逐時(shí)潮流進(jìn)行短期調(diào)和分析。按《海洋調(diào)查規(guī)范-海洋調(diào)查資料處理》（GB12763—2007）中潮流觀測(cè)的準(zhǔn)調(diào)和分析方法，采用引入差比法，引入附近海域的差比數(shù)，依據(jù)各個(gè)測(cè)站的實(shí)測(cè)潮流資料進(jìn)行分析計(jì)算，獲取了各個(gè)測(cè)站的潮流調(diào)和常數(shù)、潮流橢圓要素，最終推算出站位各層次“潮流的可能最大流速”計(jì)算垂向平均值。

2潮汐特征

21潮位過程線

利用兩個(gè)潮位站（沈家門長(zhǎng)期潮位站、長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站）2018年3月30日00時(shí)至4月13日23時(shí)共15個(gè)周日的潮位資料，繪制了潮位過程曲線（圖1），其中基準(zhǔn)面為1985國家高程基準(zhǔn)。從圖1潮位過程曲線可以看出：兩個(gè)潮位過程線幾乎重合，兩個(gè)潮位站觀測(cè)的潮位數(shù)據(jù)均有日不等現(xiàn)象，由月球赤緯變化引起的每日第一次高潮（低潮）與第二次高潮（低潮）潮高不相等。

22潮汐變化特征

由表1可知，調(diào)查海域沈家門長(zhǎng)期潮位站的短期平均海平面9 cm;長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站的短期平均海平面8 cm。沈家門長(zhǎng)期潮位站最大潮差358 cm，最小潮差62 cm，平均潮差233 cm;長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站最大潮差352 cm，最小潮差60 cm，平均潮差229 cm。沈家門長(zhǎng)期潮位站平均漲潮歷時(shí)為5 h 50 min，平均落潮歷時(shí)為6 h 33 min;長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站平均漲潮歷時(shí)為5 h 41 min，平均落潮歷時(shí)為6 h 42 min。總體而論，調(diào)查海域兩個(gè)潮位站的潮汐特征值接近，潮差均較大，平均落潮歷時(shí)長(zhǎng)于漲潮歷時(shí)。

23潮汐性質(zhì)

根據(jù)兩個(gè)潮位站的逐時(shí)資料進(jìn)行短期調(diào)和分析，計(jì)算主要的6個(gè)分潮的潮汐調(diào)和常數(shù)，調(diào)查海域的潮汐以M2分潮為主。沈家門長(zhǎng)期潮位站主要日分潮與主太陰分潮之比：（HK1+HO1）HM2=037<05，根據(jù)潮汐類型判別可知調(diào)查海域?yàn)橐?guī)則半日潮海區(qū);且HM4HM2=0057>004，可見有一定的潮汐淺海作用。長(zhǎng)峙島臨時(shí)潮位站主要日分潮與主太陰分潮之比：（HK1+HO1）HM2=038<05，根據(jù)潮汐類型判別可知調(diào)查海域?yàn)橐?guī)則半日潮海區(qū);且HM4HM2=0070>004，可見有一定的潮汐淺海作用。顯然調(diào)查海域的潮汐性質(zhì)為規(guī)則半日潮，兩個(gè)潮位站M2分潮所占比重均較大，且有一定的潮汐淺海作用。

3潮流特征

31實(shí)測(cè)潮流特征

潮流矢量圖是反映出海區(qū)一個(gè)潮周期內(nèi)潮流運(yùn)動(dòng)方向與流速強(qiáng)弱變化最直觀的表現(xiàn)形式之一。從實(shí)測(cè)潮流矢量圖可清晰看出：調(diào)查海域9個(gè)測(cè)站的海流運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流;從潮汛來看，大潮期的流速較大，小潮期的流速較小;受地形影響，除H測(cè)站外的8個(gè)測(cè)站漲潮流方向?yàn)镹W、落潮流方向?yàn)镾E，而H測(cè)站漲潮流方向?yàn)镹E、落潮流方向?yàn)镾W，位于開闊海域的D、E、F、G 4個(gè)測(cè)站的流速較大，位于長(zhǎng)峙島、小干島與舟山本島之間的A、B、C 3個(gè)測(cè)站的流速次之，位于螞蟻島附近的I測(cè)站流速較小，位于水道口的H站漲潮流流速較大。

如前所述，調(diào)查海域的潮流為往復(fù)流特征，為進(jìn)一步分析潮流隨漲、落潮的變化，統(tǒng)計(jì)、計(jì)算了各測(cè)站垂向平均最大漲、落潮流速及其潮流歷時(shí)（表2），結(jié)果顯示：實(shí)測(cè)潮流中漲、落潮流速不等，歷時(shí)不等現(xiàn)象顯著，即最大流速、平均流速均是大潮大于小潮，漲潮流歷時(shí)長(zhǎng)于落潮流歷時(shí)。

32潮流的調(diào)和分析

根據(jù)實(shí)測(cè)潮流資料，按表層、02層、04層……及垂向平均進(jìn)行了調(diào)和分析、計(jì)算，求得其包括O1、K1、M2、S2、M4、MS4等主要分潮流東、北分量的調(diào)和常數(shù)。潮流類型以主要全日分潮流與半日分潮流橢圓長(zhǎng)軸的比值F=（WO1+WK1）WM2來判別[8]。有時(shí)，為了考察調(diào)查海域淺海分潮流的大小與作用，往往又將主要淺海分潮流M4橢圓長(zhǎng)半軸WM4與WM2之比G=WM4WM2作為判據(jù)，進(jìn)行分析。

由實(shí)測(cè)資料表明，各測(cè)站除I站及A站部分層次，各層的（WO1+WK1）WM2比值在013～050之間，均小于05，說明這7個(gè)測(cè)站半日潮流占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，潮流流向和流速具有明顯的半日周期變化，屬于規(guī)則半日潮流（表3）。各測(cè)站W(wǎng)M4WM2的值基本在003～034范圍內(nèi)，大于004的站位層次比較多，亦說明調(diào)查海域受一定淺海分潮的影響。因此，總體而論，該海域的潮流性質(zhì)屬于規(guī)則半日淺海潮流。

33潮流的可能最大流速

潮流可能最大流速按《港口與航道水文規(guī)范》（JTS145-2015）計(jì)算，對(duì)規(guī)則半日潮流海區(qū)按照以下公式計(jì)算。

潮流可能最大流速的垂向平均計(jì)算結(jié)果如表4所示。F測(cè)站的潮流可能最大流速最大，垂向平均值為135 cms，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?90°;H測(cè)站的潮流可能最大流速最小，垂向平均值14 cms，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?42°;調(diào)查海域9個(gè)測(cè)站各層次潮流可能最大流速的方向在漲落潮方向波動(dòng)。

4潮流與潮汐的關(guān)系

為了對(duì)調(diào)查海域的潮流和潮位關(guān)系有進(jìn)一步了解，選擇流速較大的F測(cè)站垂向平均流速繪制潮位同步過程線進(jìn)行比較（圖2和圖3）。

從潮汐特征分析中可知，東海潮波到達(dá)舟山本島南部附近海域時(shí)，為規(guī)則半日潮。通常當(dāng)潮波進(jìn)入港灣時(shí)，由于受到底摩擦和島嶼地形的反射作用，產(chǎn)生駐波振動(dòng)，使得潮流漲、落急流速不是出現(xiàn)在最高（最低）潮位附近，而是在中潮位附近;潮流漲、落憩流速出現(xiàn)在最高（最低）潮位附近，這一現(xiàn)象的潮波通常稱之為協(xié)振潮[9]。由圖5和圖6可以看出，調(diào)查海域漲、落急流速多出現(xiàn)在中潮位附近，漲、落憩流速發(fā)生在高、低平潮附近。因此，在東海前進(jìn)波傳播過程到舟山本島南部附近海域后，由于受到底摩擦和島嶼地形的反射作用，以協(xié)振波為主。從圖4和圖5不難發(fā)現(xiàn)流向偏轉(zhuǎn)時(shí)間（即通常所說的轉(zhuǎn)流時(shí)刻）多發(fā)生在高、低潮位附近。因此，調(diào)查海域潮流變化主要受協(xié)振波所控制。

5結(jié)論

根據(jù)2018年4月開展全潮綜合水文測(cè)驗(yàn)采集的潮位和潮流資料，分析和研究了舟山本島南部附近海域的潮汐潮流特征，結(jié)果顯示：

（1）舟山本島南部附近海域的潮汐性質(zhì)屬規(guī)則半日潮，潮差變化和日不等現(xiàn)象較為顯著，表現(xiàn)為落潮歷時(shí)長(zhǎng)于漲潮歷時(shí)，且有一定的潮汐淺海作用。

（2）舟山本島南部附近海域的潮流運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流，潮流性質(zhì)屬于規(guī)則半日淺海潮流，由于淺海分潮具有較大比重，實(shí)測(cè)潮流中漲、落潮流速不等，歷時(shí)不等現(xiàn)象顯著，最大流速、平均流速均是大潮大于小潮，漲潮流歷時(shí)長(zhǎng)于落潮流歷時(shí)，且潮流可能最大流速的垂向平均值為135 cms，流向在漲落潮方向波動(dòng)。

（3）舟山本島南部附近海域潮流變化主要受協(xié)振波所控制，漲、落急流速多出現(xiàn)在中潮位附近，漲、落憩流速則發(fā)生在高、低平潮附近。

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