1、*黄海高程系翁克勤2016 年 7 月*黄海高程系1，潮汐现象与海平面1.1，潮汐现象潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。古人把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。这是潮汐的名称的由来。图 1 月光下的潮汐由于海潮现象十分明显，并且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐（tide ）一词狭义地理解为海洋潮汐。日球、月球引潮力作用下引起的海面周期性的升降与海水的流动，称海洋潮汐，简称海潮。图 2 潮汐示意图1.2，潮汐类型按照涨落次数和潮高
2、，一般将潮汐分为：半日潮、混合潮（含不规则半日潮和不规则日潮）、日潮。半日潮型：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，前一次高潮的潮高与后一次高潮的潮高大致相近，涨潮历时和落潮历时的时间也比较接近，约 6 小时 12 分钟。一年内大约出现 705 个潮次。一个太阴日指月球绕地球一周的时间，约 24 小时 50 分钟。在我国渤海、黄海与东海沿岸，一般每日涨落两次，潮高比较接近，称为半日潮。比如天津大沽、青岛、厦门等。日潮型：一个太阴日内经常只出现一次高潮和一次低潮，出现半日潮的天数相对比较少。比如在广西北部湾沿岸的北海港、龙门港，是世界上比较典型的全日潮海区。混合潮型：细分为不规则半日潮与不规则日
3、潮两类。前者为一月内经常出现两次高潮和两次低潮，但两次高潮和低潮的潮差相差较大，涨潮历时和落潮历时也有长有短；后者为一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮，又有些日子出现一次高潮和一次低潮。我国南海地区多数属于 型。比如海口属于不规则日潮（F = 3.92），一年内 全日潮 天数约 200 天，其余约 160 天出现不规则半日潮，1980 年时全年出现 518 个潮次。湛江港（ F = 0.82 ） 属于不规则半日潮。潮汐研究中发现：潮波可以分解成很多半日分潮与日分潮之和，其中最主要的半日分潮为 HM2，日分潮为 HK1和 HO1。定义：F = （H K1+HO1）/H M2 ），F 为潮汐形态
4、数。上式中，F 是日分潮与半日分潮的潮高（振幅）之比值，（H K1+HO1）值较小，F 值也较小，以半日潮为主；反之亦然。我国采用苏联杜瓦宁的潮汐分类意见，按照每日潮水涨落的次数及其潮高变化，并计算潮汐形态数 F，各潮型分别为：F 0.5 半日潮0.5 F 2 不规则半日潮2 F 4 不规则日潮4 F 日潮不论哪一种潮汐类型，都在农历的每月初一、十五以后两三天内，发生潮差最大的大潮，那时潮水位涨得最高，落得最低。每逢农历每月初八、廿三以后两三天内，发生潮差最小的小潮，届时潮水涨得不太高，落得也不太低。故农谚中有“初一十五涨大潮，初八廿三见海滩”之说。每年的“中秋节”后的两三天，一般发生年内最高
5、的天文大潮。钱塘潮是最壮观的海潮。有诗云:“钱塘一望浪波连，顷刻狂澜横眼前；看似平常江水里，蕴藏能量可惊天。 ” 当潮头初临时，江面闪现出一条白线，伴之以隆隆的声响，潮头由远而近，飞驰而来，潮头推拥，鸣声如雷，顷刻之间，潮峰耸起形成一面三四米高的水墙，直立于江面，喷珠溅玉，势如万马奔腾。图 3 钱塘潮1.3，验潮站为观测研究潮汐现象，在海边设立验潮站。通常站内有一个直立的大井筒，称为验潮井，井壁下方开一个进水孔，既能让海水通畅地进出，又能屏蔽海边波浪引起的井筒内的水面波动。井内水面上有浮块，系上测绳，连到井口的滚轮上。浮块可以随着潮水涨落、上下升降，测绳带动滚轮转动，再通过齿轮组接到记录笔和纸
6、上。为了便于校核，在井筒外另设固定水尺。测站旁设固定水准点。图4 为青岛验潮站示意图（此图中应将进水口降低，最低潮位时也能进水） 。图 4 青岛验潮站示意图图 5 海洋站图 6 广东闸坡验潮站近年来，验潮站普遍采用自计仪器连续记录。但报表采用月报表，逐时记录方式。1.4，平均海平面 平均海平面是在多年潮位观测资料中，取每小时潮位记录数的平均值，也称平均海面。海洋学中称为：平均海水面。按照计算时段的长短，可以是日平均海平面，月平均海平面，或者年平均海平面。在工程建设中最关心的是年平均海平面。记录完整时，一天 24小时，一年 365 天，一年内 24*365 = 86400 个潮位之和的算术平均值
7、，为年平均海平面。分析中，可以将潮位分解为天文潮与气象潮之和。天文潮是日球、月球等天体的引力造成的，其变化非常有规律。海洋局情报所每年发布的潮汐预报表由调和常数计算得来，主要是考虑天文潮，潮位预报可以达到很满意的准确度。太阳系内日月地球运动有18.6 年的长周期，所以最好用 19 年的潮位资料来计算年平均海平面。气象潮包含大气压强、海水温度、风、海流等诸因素，往往是常态发生和偶然变化的作用，其异常情况下产生的潮位变化是很难预测的。但是在大数据情况下，采用算术平均数，正负相消，反而成为零和，或者成为一个常量。因此，一般年平均海平面非常稳定。已有的大量的计算结果说明：若取不同年份的一整年的验潮资料
8、计算，各年的年平均海平面在其多年平均值上下微小地升降，年际的变幅一般在 23 cm 之内。1.5，理论深度基准面（后改称 理论最低潮面）图 7 理论深度基准面验潮时，要求水尺零点相对比较低，这样验潮时潮位都高于零点，读数为正值；当然水尺零点不宜太低，不必富裕过多。所以世界各国的海图上都倾向于采用比较低的潮面为深度基准面。但是各国略有些小差别。比如：平均低低潮面： 美国大潮平均低潮面： 英国（后改为最低天文潮面） 、意大利、委内瑞拉、秘鲁等略最低低潮面： 日本、印度、巴西、伊朗等理论最低潮面： 苏联、中国、越南、印尼、澳大利亚等最低低潮面（观测的最低潮面）：法国、毛里塔尼亚、莫桑比克等上世纪 5
9、0 年代初，我国“一边倒”地学习苏联，往往采用苏联的一些规定。1956 年时，中、苏、朝、越四国的专家在北京召开海道测量会议，会上决定共同采用理论最低潮面作为深度基准面。此规定沿用至今，我国刊印的海图都以理论深度基准面起算水深，可以看作海图的零点。理论最低潮面是苏联专家弗拉基米尔创立的，用潮汐调和常数来计算当地可能形成的最低潮面。让当地的实测潮位都在这个基准面之上，在使用中将带来很大的便利。比如当船舶驶近一个港口时，只要将港口发布的潮位值加上船舶所在位置的海图水深，就是当时实际的水深，使用中非常简便。在海图上都标明当地的理论最低潮面在年平均海面以下的值，便于使用。但理论深度基准面与当地潮差有关
10、，潮差越大，此基准面越低。相邻水域的潮差不同时，深度基准面也不相同，所以这个基面的数值只用于特定的海域。各个海域的理论深度基准面的数值各不相同，都是通过各自的调和常数计算得来的。 1978 年，中科院海洋所和海洋局情报所曾提出“近最低潮面” ，可以从实测的潮位累积频率曲线上读取超值频率 0.14% （或者累积频率 99.86%）的潮位值，即为当地的“ 近最低潮面” ，使用方便。不过这个建议未被海洋管理部门采纳。港工规范上规定的设计低水位为潮位累积频率 98% 的潮位，若用作深度基面，相对偏高。 “近最低潮面”为潮位累积频率 99.86% 的潮位，相对比较适中。理论深度基准面，或称“理论最低潮面” ， 估计其潮位累积频率大于 99.95% ，与“近最低潮面”
