舟山岙山島西南側(cè)海域潮汐潮流特征分析

侯偉芬，潘玉英，馮心妍

（浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山 316022）

岙山島面積約5.4 km2，位于舟山本島南翼，北臨長峙島，通過岙山大橋與長峙島、舟山本島相連，西與寧波北侖港隔海相望，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，全年溫暖濕潤，四季分明。岙山島是我國重要的原油、成品油中轉(zhuǎn)儲存基地及國家戰(zhàn)備物資的儲備儲運(yùn)基地，戰(zhàn)略意義重大。岙山海域水深浪平，是江海聯(lián)運(yùn)最便捷、最理想的通道之一，是長三角及長江流域的開放門戶。

舟山海域的潮振動主要是由太平洋潮波引起的協(xié)振動[1]，半日潮波從東南—西北方向、全日潮波主要從東北—西南方向傳入舟山海域，是以月球半日分潮為主的前進(jìn)波系統(tǒng)。在靠岸線處，由于受到海底摩擦和島嶼地形的反射作用，潮波的駐波性質(zhì)逐漸突出[2]，多數(shù)表現(xiàn)為前進(jìn)波和駐波性質(zhì)兼有，波形和波速因淺水分潮、復(fù)合分潮等發(fā)生變化。李衛(wèi)丁等[3]利用2018 年4 月9 個站點(diǎn)的同步連續(xù)觀測，分析了舟山本島南部附近海域潮汐潮流特征。張雨豪等[4]根據(jù)舟山海域4 個潮位站2017 年1 個月實(shí)時潮位以及7 個臨時測站的大潮、小潮短期逐時潮位資料，分析了舟山群島海域潮波傳播變形和不對稱性探討。袁震洲等[5]針對舟山馬跡山附近海域的潮汐潮流進(jìn)行了觀測和分析。本文擬利用2020 年冬季的觀測資料，對岙山島附近海域的潮汐潮流進(jìn)行實(shí)測數(shù)據(jù)分析，了解該海域潮汐潮流動力狀況，可以對岙山島附近工程、航道、海域使用、環(huán)境保護(hù)等提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 資料來源

調(diào)查海域位于舟山市定海區(qū)岙山島西南側(cè)附近海域（圖1 藍(lán)色標(biāo)注區(qū)），共布設(shè)4 個水文測站，于2020 年1 月對4 個測站進(jìn)行大、小潮連續(xù)26 h 同步觀測。同時布設(shè)1 處臨時潮位站，進(jìn)行約15 個周日的臨時潮位觀測[6]，對應(yīng)坐標(biāo)見表1。

圖1 調(diào)查海域地理位置圖Fig.1 Geographic position of the survey sea area

表1 觀測站位經(jīng)緯度Tab.1 The longitude and latitude of stations

2 潮汐特征

2.1 潮位過程線

根據(jù)臨時潮位站2019 年12月28 日12:00—2020 年1 月12日12:00 約15 個周日的潮位資料，繪制潮位過程曲線如圖2，可以看出，由于月球赤緯變化，大潮汛時潮位明顯大于小潮汛時潮位，且該處潮位有明顯日不等現(xiàn)象，每日第1 次高潮（低潮）與第2次高潮（低潮）潮高普遍不相等。

圖2 潮位過程曲線圖Fig.2 Tidal level process

2.2 實(shí)測潮汐特征

為進(jìn)一步了解測驗(yàn)海區(qū)的潮位變化特征，根據(jù)臨時潮位站測得的實(shí)測潮位資料，統(tǒng)計(jì)得到該海區(qū)的實(shí)測潮汐特征，結(jié)果如表2 所示?？傮w而論，測區(qū)臨時潮位站潮差較大，落潮歷時大于漲潮歷時。

表2 調(diào)查海區(qū)同步實(shí)測潮汐特征值列表Tab.2 Actual tide characteristics of the survey area

2.3 潮汐類型

由長期觀測得知，潮汐是由一系列諧和振動組成的，每一諧和振動稱之為一個分潮，每個分潮可用下列公式來表示：

式中：ζ 為分潮的潮高，m；f、u 分別為交點(diǎn)因子和交點(diǎn)訂正角，°；H 為分潮的振幅，m；σ 為分潮的角速率，rad·s-1；V0+u 表示格林威治的理論初相角，°；G 為由于海底摩擦、慣性力等引起的高潮時落后于月中天時刻的位相角，稱為遲角，°。

潮汐調(diào)和分析旨在根據(jù)實(shí)測水位觀測資料分析計(jì)算出各個分潮的調(diào)和常數(shù)（振幅H 和遲角G），從而進(jìn)一步了解觀測海域的潮汐一般特性[8]。基于MATLAB 軟件的t_tide 程序包，對臨時潮位站實(shí)測潮位資料進(jìn)行了調(diào)和分析，計(jì)算得到臨時潮位站4 個主要分潮和2 個主要淺水分潮的潮汐調(diào)和常數(shù)（表3）?？梢姡{(diào)查海區(qū)的潮汐以M2分潮為主，M2分潮振幅為78.6 cm，其次是S2分潮，其振幅為28.7 cm，表明該海區(qū)由半日潮占主導(dǎo)，且主要全日分潮與主太陰分潮振幅之比（HK1+HO1）/HM2約為0.49，略小于0.5，根據(jù)潮汐類型判別式可知該區(qū)潮汐主要表現(xiàn)為規(guī)則半日潮；且HM4/HM2的值為0.06，略大于0.04，表明該處淺海分潮所占比例較大[7]。

表3 測區(qū)臨時潮位站的潮汐調(diào)和常數(shù)列表Tab.3 Tidal harmonic constant of temporary tide station

3 潮流特征

3.1 漲落潮路徑

東海潮波以前進(jìn)波的形式，由東南向西北方向傳播進(jìn)入舟山海域。調(diào)查海區(qū)位于舟山市岙山島西南側(cè)附近海域，該海區(qū)分布著多座島嶼，受地形影響，海區(qū)漲潮流流向多為西北或西北偏西方向，落潮流流向多為東南或東南偏東方向，或受島嶼岸線影響，漲、落潮流沿岸線流動[9]。

3.2 潮流分析

本次調(diào)查于2020 年1 月大、小潮汛期間，對4 個測站進(jìn)行連續(xù)26 h 的潮流觀測[10]，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制了大小潮流矢圖（圖3 和圖4）及統(tǒng)計(jì)得到的各潮汛期間的平均流速（表4），最大流速（表5），3 h 平均最大流速（表6），漲落潮歷時統(tǒng)計(jì)表（表7），月球半日分潮流M2的橢圓率K 值統(tǒng)計(jì)表（表8）[11]。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受地形影響，海區(qū)潮流較復(fù)雜，存在明顯回流現(xiàn)象，潮流運(yùn)動形式以旋轉(zhuǎn)流為主。與一般規(guī)律不同的是，海區(qū)存在小潮流速大于大潮流速、底層流速較大的情況，且每個測站在大、小潮期間的流向也較為不一致?？傮w上看，調(diào)查海區(qū)流速普遍不大，且因回流影響導(dǎo)致該處落潮流速普遍大于漲潮流速，但實(shí)測最大落潮流速普遍出現(xiàn)在潮位漲潮時間段。海區(qū)4 個測站的潮流在大潮汛時均表現(xiàn)為漲潮流歷時大于落潮流歷時，而在小潮汛時則均表現(xiàn)為落潮流歷時略大于漲潮流歷時[12]。

表4 大、小潮期間各定點(diǎn)測站平均流速、流向統(tǒng)計(jì)表（cm·s-1、°）Tab.4 Average velocity and direction of stations during spring tide and neap tide

表5 大、小潮期間各定點(diǎn)測站最大流速、流向統(tǒng)計(jì)表（cm·s-1、°）Tab.5 Maximum velocity and direction of stations during spring tide and neap tide

表6 各定點(diǎn)測站3 h 平均最大流速、流向統(tǒng)計(jì)表（cm·s-1、°）Tab.6 Three hours' rapid average maximum velocity and direction of stations

表7 各測站大、小潮垂線平均漲、落潮流歷時統(tǒng)計(jì)表Tab.7 Vertical average duration time of spring tide and neap tide

表8 M2 分潮流K 值統(tǒng)計(jì)表Tab.8 K value of M2 partial tide current

圖3 大潮垂線平均流速矢量圖Fig.3 Current velocity of spring tide

圖4 小潮垂線平均流速矢量圖Fig.4 Current velocity of neap tide

4 結(jié)論

4.1 潮汐特征

（1）平均海平面：臨時潮位站的短期（約15 個周日）平均海平面均為224.03 cm（岙山理論最低潮面）。

（2）潮差：調(diào)查海區(qū)潮差較大，測驗(yàn)期間臨時潮位站最大潮差為287.84 cm，最小潮差為72.86 cm，平均潮差160.48 cm。

（3）漲落潮歷時：臨時潮位站平均漲潮歷時為5 h 46 min，平均落潮歷時為6 h 38 min，落潮歷時大于漲潮歷時。

（4）潮汐性質(zhì)：調(diào)查海區(qū)潮波以M2分潮占主導(dǎo)，其次依次為S2、K1、O1分潮，潮汐性質(zhì)主要表現(xiàn)為規(guī)則半日潮，且潮汐淺海作用相對較大。

4.2 潮流特征

（1）最大流速：調(diào)查海區(qū)流速普遍不大，實(shí)測最大漲潮流速為50 cm·s-1，實(shí)測最大落潮流速為97 cm·s-1；垂線平均的最大漲潮流速為42 cm·s-1，垂線平均的最大落潮流速為82 cm·s-1。

（2）潮流的時間分布特征：因受回流影響，調(diào)查海區(qū)各測站潮流流速隨潮汛的減弱而減小的特征并不顯著，尤其是1#、3#測站的漲潮流和2#測站的落潮流主要表現(xiàn)為小潮汛時潮流流速大于大潮汛時。

（3）潮流的空間分布特征：從潮流的平面變化特征來看，調(diào)查海區(qū)3#、4#測站的落潮流速相對較大，普遍接近100 cm·s-1，而1#、2#測站流速較小，另外，4 個測站的漲潮流速因受回流影響均普遍較小。從潮流的垂向變化特征來看，最大流速一般出現(xiàn)在海域中層或上層，底層流速相對較小，同時，因該處地形、轉(zhuǎn)流等因素影響，也存在下層水域流速較大的情況。

（4）潮流的漲落潮特征：就漲、落潮流流速而言，在本次調(diào)查期間，調(diào)查海區(qū)普遍表現(xiàn)為落潮流速大于漲潮流速，就漲、落潮流歷時而言，大潮汛時表現(xiàn)為漲潮流歷時大于落潮流歷時，小潮汛時表現(xiàn)為落潮流歷時略大于漲潮流歷時。

（5）漲、落潮平均流向：就漲潮流流向而言，1#測站漲潮流流向在大潮汛時以東北偏北向?yàn)橹?，小潮汛時的上層水域以西北偏西向?yàn)橹鳎聦铀蛞晕鞅毕驗(yàn)橹鳎?#測站大潮汛時的上層水域以北向?yàn)橹?，下層水域以西北偏北向?yàn)橹?，小潮汛時以北向?yàn)橹鳎?#測站大潮汛時以東北偏東為主，小潮汛時以東北偏北向?yàn)橹鳎?#測站大潮汛時以東北偏北向?yàn)橹?，小潮汛時以北向?yàn)橹?。就落潮流流而言?#、2#測站在大潮汛時以南向?yàn)橹鳎〕毖磿r以東南偏南向?yàn)橹鳎?#、4#測站在大潮汛時以東南偏東向?yàn)橹?，小潮汛時以南向?yàn)橹?。同時，因受地形變化、潮流流速大小等因素影響，各個測站不同時刻、不同水層的漲、落潮流流向會略有不同。

（6）潮流性質(zhì)和運(yùn)動形式：調(diào)查海區(qū)潮流性質(zhì)以不規(guī)則半日淺海潮流為主，同時，測區(qū)潮流受淺海分潮的影響十分顯著，潮流運(yùn)動形式在1#、3#、4#測站處表現(xiàn)為逆時針旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)流，而在2#測站處表現(xiàn)為往復(fù)流。