1、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，高程测量和水深测量的起算面（零面）称为基准面。 1.平均海平面基准面与特征潮位全国统一采用“黄海平均海平面”作为陆地高程起算面，它是青岛验潮站多年（19 年）的每小时潮位观测记录的平均潮平面。 随着观测资料的积累，重新核算的“1985 国家高程基准”比“1956黄海高程基准”高0.0389m。 2.海图深度基准面由于潮位的升降，实际海面大约有一半时间低于平均海平面，如果以平均海平面作为深度起算面，那么实际水深将有影响，在北半球偏于风向的右方，在南半球偏于左方。 通过海水的摩擦力作用使得表层海水运动的能量逐渐向深层海水传递。 3.波浪流由于海底摩擦、渗透及海水涡动等造成能量损耗，使得波浪从深海传播到浅水区域时波浪发生破碎，引起波浪能量的重新分布。 波浪作用引起的近岸流系主要由3 部分组成：向岸的水体质量输移；平行岸边的沿岸流；流向外海的裂流亦称离岸流二、海流观测与资料分析1.海流的观测方法（1）单站或单船定点连续观测（2）多站或多船同步连续观测（3）大面流路观测2.海流观测仪器艾克曼海流计轭架螺旋桨计数器流向盒。
2、一半左右时间小于海图中标出的水深。 为了保证航海安全，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，海图深度基准面即潮汐可能到达的最低潮面，3.潮高基准面 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，在 潮汐表 中都有注明，它与海图深度基准面不一定一致，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 潮汐表 上的潮位预报值。 4.筑港零点在附近地区已经建有港口时，由于这些港口建设初期刻矢量端点所形成的曲线称为潮流椭圆。 在一个潮周期内流向改变，而流速均不为零的潮流称为旋转流，（2）往复流 又称直线式潮流，出现在河口、海峡或狭窄港湾内的潮流，由于受地形条件的限制，往往造成往复式潮流。 典型的往复流在一个潮周期中，其潮流矢量的变化在其流向范围较狭窄，只是在正、反两个方向上作周期性的交换变化；其最大流速与最小流速相差很大，有两次流速接近于零。 在流向转换成反方向时，将出现最小流速，当流速接近或等于零时，称之为转流或憩流。 2.漂流漂流是风和水面摩擦作用所引起的，其流向由于地球自转惯性力的。
3、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，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、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、平均小潮高潮位和平均小潮低潮位。 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。 如在多年潮位资料中，取每年最高潮位和最低潮位的多年平均值，即为平均最高潮位和平均最低潮位；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）高潮位和平均大潮（小潮）低潮位。 3.井外水尺木质涨潮时，海水的流动称为涨潮流；落潮时，海水的流动称为落潮流。 潮流不仅流速具有周期性，流向也具有周期性。 按照流向来分，潮流有两种运动形式：旋转流和往复流。 （1）旋转流 亦称为八卦流，多出现在外诲或广阔的海域以及江河入海口以外海域，后者多因两个往复式潮流成斜交而形成旋转式潮流。 旋转流的方向和速度，不断随时间而改变，一般在北半球潮流大部分是按顺时针方向旋转，而在南半球潮流则多按逆时针方向旋转。 以测流点为原点，把一个潮周期内逐时观测的潮流矢量（以方向表示潮流流向，长短表示流速大小）绘在平面图上，连接各时。
4、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，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，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，可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”，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。 分潮种类 l）天文分潮完全由天文因素产生。 等。 2）浅水分潮潮波自深水传至海岸后，由于水深同的台风，所引起同一台站的增水值，仅与台风中心气压示度成正比。 可借助于历史上观测到的移行路径、移速以及尺度相似的台风及其逐时增水值作为依据，预报实际台风逐时增水值（cm）。 2.动力数值计算法(1）开敞海岸台风风暴潮推算图解法（2）半封闭海渤海台风风暴潮推算图解法（3）五区块模式（4）国家海洋预报中心模式6.4 海流一、近岸海流概述（1）潮流（2）漂流（3）气压梯度流（4）密度梯度流（5）补偿流近岸特有：（l）河川泄流（2）波浪流1.潮流2.分类：规则半日潮流；不规则半日潮流不规则日潮流规则日潮流。
5、变浅，潮波前坡变陡，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，其周期可采用等于原来周期的、，组成各种分潮叠加而成。 因此，每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、气压等影响。 对于这类变化的考虑，主要采用以年为周期的分潮分潮的一般形式h分潮的潮高分潮平均振幅（半潮差）；分潮振幅的一个修正因子；分潮的角速度，平均地方时；分潮的相角，为从某年、月、日子夜零时算起的相角，已列成天文相角表备查。 分潮迟角，是由于海底摩擦、运行速度接近当地的重力长波的波速时，会发生共振现象，共振的结果是导致异常的高水位，波阵面非常陡峭，极易成灾。 灾难表现(l）工程设施的破坏(2）海岸湿地生态系统的破坏(3）盐水入侵(4）海滩侵蚀三、风暴潮的推算1.经验统计法依据历史资料，利用回归分析和统计相关，建立气象因子（如风、气压）与特定地区风暴增水之问的直接关系，用之推算单站增水极值与增水过程。 我国海洋预报中心业务预报中较常用以下几个公式（1）台风风暴单站增水极值推算式（2）台风风暴单站增水过程推算公式该法假定，移行路径、移动速度以及尺度相。
6、海水惯性等引起的高潮时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：调和常数展开则最小二乘法实测潮位过程与预报潮位间的离差平方和潮型系数规则半日潮不规则半日潮不规则日潮规则日潮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、不规则日潮和不规则半日潮都有。 四、潮位预报1.潮汐表的内容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、使用的标准时和潮高基准面。 潮汐表中还刊印了潮汐“形缓坡地影响，能量迅速集中，风暴潮也就迅速发展起来。 发展阶段第一阶段，“先兆波”，初振阶段；第二阶段，主振阶段；第三阶段，余振阶段。 典型的风暴潮过程曲线二、风暴潮的成灾机制和方式（1）在风暴潮的主振阶段，若天文大潮和台风风暴潮及短周期海浪叠加，极易造成沿海地区的风暴增水值超过当地警戒水位，形成严重灾害。 （2）风暴潮的余振阶段最危险的情形在于它的高峰恰与天文潮高潮相遇，此时形成的实际水位完全有可能超过当地的警戒水位，从而再次泛滥成灾。 由于这种情况往往出乎意料，更要特别警惕。 （3）当风暴携带风暴潮的。
7、差比数和潮信表”。 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，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、大（小）潮升2.推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时的计算法3.利用“潮汐差比数和潮信表”推求潮时和潮高例：已知港（主港）的潮位参数，求B港（副港）来年某日的高潮与低潮的潮时与潮高。 查潮汐表，知A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0.47；A港的平均海平面高程+4.7m，B港的平均海平面高程为+2.3m；A、频率曲线的绘制步骤，绘出持续时间为t的高潮乘潮潮位累积频率曲线。 3.按照设计要求，从上述曲线上读取累积频率为p的潮位数值。 6.3 风暴潮一、风暴潮的形成过程海面受局部低气压的作用，以及深层流继而辐合所形成的部分海面隆起，似一个孤立波随着风暴的移动而传播，在传播过程中形成了由风暴中心向四面八方传播出去的自由长波，因而领先到达海岸。 传播到陡峭的岸边会被反射。 当传播到大陆架浅水区域时，特别是风暴所携带的强迫风暴潮爬上大陆架浅水域，或进入边缘浅海、海湾或江河口的时候，由于水变浅，在加上强风的直接作用和地。
8、B港平均海平面高程的季节改正数均为0.2m。 则A、B港经季节改正后的海平面高程分别为+4.5m和+2.1m。 来年某日A港的潮时和潮高见表主港副港潮时副港潮高6.2 海岸工程设计潮位推算设计潮位通常包括：设计高水位、设计低水位；极端高水位、极端低水位等。 一、设计高、低水位的推算设计高、低水位是指海工建筑物在正常使用条件下的高、低水位。 1.设计潮位的标准对于海岸港和潮汐作用明显的河口港，设计高水位应采用高潮累积频率10%的潮位，简称高潮10%；设计低潮位应采用低潮累积率90%的潮位，简称低潮90%值的处理，主要是调查确定及其重现期N。 按照下式计算T年（）一遇的极端高、低潮位：特大潮位的量值2.极值同步差比法对于有不少于连续 5 年的最高潮位或最低潮位资料的港口，极端高、低潮位可与附有不少于连续 20 年资料的港口或验潮站进行同步相关分析，计算相当于 50 年一遇年极值高潮位或低潮位，此法称为极值同步差比法。 3.其他近似计算方法对于不能用极值同步差比法进行计算的港口，三、乘潮潮位1.在潮位过程线上，量取各次潮峰上历时为 t 小时的潮位，统计其在不同潮位级内的出现次数。 2.其余步骤同高潮累积。
9、如已有历时累积频率统计资料，其设计高、低水位也可分别采用历时累积频率1%和98%的潮位。 对子汛期潮汐作用不明显的河口港，设计高、低水位应分别采用多年历时1%和98%的潮位。 海港水文规范2.资料年限多年的实测潮位资料或至少完整一年逐日每小时的实测潮位资料3.设计潮位的推算方法（1）潮位历时累积频率曲线确定全部资料中的最高和最低潮位，给出潮位变动幅度。 在最高和最低潮位之间划分间隔，一般可取 10cm或20cm。 由高至低逐级统计累积出现的次数。 设累积次数为 m，总次数为 n，则高于该间隔下限的潮位累积性质相似；地理位置邻近：受河流径流包括讯期径流的影响相似。 （4）设计潮位的近似计算方法当有短期验潮资料时，设计高、低潮位按下式计算：当有工程地点的平均大潮升 时二、极端高、低潮位港口建筑物在非正常工作条件下的高、低潮位。 1.频率分析法依据建筑物的等级和重要性，按照国家规范推求一定频率的高、低潮位通常要推求重现期50年一遇的高、低潮位，应有不少于连续20年的年最高潮位或最低潮位实测资料，并应调查历史上出现的特殊潮位。 若在 n 年验潮资料之内或之外出现过历史特高或特低潮位，在计算极端潮位时应进行特大。
10、频率为取潮位为纵坐标，累积频率 p 为横坐标，并将不同的 p 所对应的潮位绘在坐标纸上，把各点连成光滑的曲线，即为历时潮位累积频率曲线，如图所示。 根据 海港水文规范 规定，对于一般港口应选用历时累积频率为1的潮位作为设计高潮位，98的潮位作为设计低潮位。 潮位累积频率曲线（2）高潮或低潮的累积频率曲线以每日 2 次高潮和 2 次低潮的潮位值作为统计数据而绘制的累积频率曲线。 其绘制方法与历时累积频率曲线绘制方法相同根据对我国沿海20多个港口和验潮站的部分潮位资料进行统计对比，对于海岸港和潮汐作用明显的河口港，高潮10%和低潮90与历时1和历时98%的潮位很接近，其差值一般在10cm之内。 对于汛期潮位作用不明显的河口港，讯期洪峰水位可能连续几天高于一般高潮位，若按高、低潮位进行统计是不合理的，应采用多年历时1和历时98的水位值作为设计高、低潮位。 （3）短期同步差比法在新建港口的初步设计阶段，潮位观测资料不足l年时，可与附近有1 年以上验潮资料的港口或验潮站进行同步相关分析，计算相当于高潮 10%或低潮90%的数值，此法称为短期同步差比法。 进行差比计算时，要求两个港口或验潮站之间符合条件：潮汐。
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