2017 
潮汐是月球、太阳等天体对地球各处引力不同所引起的海水运动，也是一种长周期波动现象。它在竖直方向上表现为潮位的升降，在水平方向上表现为潮位的涨落。潮汐对海洋工程的影响及海岸线的塑造时刻进行，因此对潮汐数据进行同步比较分析意义显著[1-2]。
长江口是中国最大的河口，属于中等强度的潮汐河口。该地区的潮汐运动对杭州湾的涨落潮有较大影响[3-4]。钱塘江河口和杭州湾是世界著名的强潮河口，海域来沙丰富[5-6]。为了动态掌握浙江沿海海洋动力变化规律，在浙江沿海及长江口布设潮位站31处。本文根据北自长江口徐六泾到浙江最南边的霞关临时潮位站，以及沿岸的长期潮位站，共31个潮位站, 观测时间为2014-01-01T00:00:00/01-15T23:00:00的同步潮位数据，对涨落潮历时和高低潮位变化进行分析。
1 潮位站位置分析区共布置31个潮位观测站。其中，在杭州湾大桥南岸、海黄山、大陈岛、松门、东矶岛、泽山岛、披山岛、打水湾、坎门、琵琶门、南麂岛、琅矶山、霞关设置临时潮位站，进行连续同期半个月潮位观测；同时抄录徐六泾、鸡骨礁、吴淞、芦潮港、金山、乍浦、澉浦、镇海、定海、岱山、小洋山、绿华山、大目涂、健跳、海门、龙湾、瑞安、洞头长期站同期半个月的潮位资料。
为便于比较分析，潮位站划为4块海域，分别为长江口、浙北沿海、浙中沿海、浙南沿海，各海域及潮位站位置见表 1和图 1。
|
表 1 各潮位站位置 Table 1 Positions of tide stations |
|
图 1 潮位站布设 Figure 1 Layout of tide stations |
各潮位站的观测、抄录潮高均统一至1985国家高程基准(85二期，下称85高程)。同时，在泽山岛、东矶岛、大陈岛、披山岛、南麂岛等布设了5个临时潮位站。由于目前大陆水准尚难引测至这些岛，故此5站潮高基准面的确立，宜均按国家标准《海道测量规范》[7]或《水运工程测量规范》[8]中的“海面同步改正法”或“同步观测法”予以确定。具体来说，5个海岛临时潮位站与洞头长期潮位站同步观测15 d，潮高基面都由洞头站潮高推算，即该5个海岛临时潮位站平均海平面和洞头站同期平均海平面一致。
2.2 实测潮汐变化由潮位过程曲线(见图 2)可知，浙江沿海各站的潮汐变化有着较好的一致性和明显的规律，即在半个月的潮汐周期中出现1次大潮和1次小潮，而在1个太阴日当中，出现2次高潮和2次低潮，潮汐变化过程呈现出半日潮特征。
|
图 2 1个太阴日潮汐变化 Figure 2 Tidal variation in a lunar day |
各站的实测潮位特征值见表 2。
|
|
表 2 各站同步实测潮汐特征值统计 Table 2 Statistics of synchronously measured tidal characteristic values of 31 stations |
大洋潮波沿着大陆架进入浅海后，由于水深、地形的不断变化，又受到径流的作用，其形态及结构必然产生很大变化。根据各潮位站所处地貌单元及潮波结构与形态的不同，大致可分为2个水域：①近岸浅海区，即鸡骨礁、绿华山、小洋山、岱山、定海、大目涂、东矶岛、大陈岛、松门、披山岛、坎门、洞头、南麂岛、琵琶门和霞关站；②河口区，即长江口(吴淞、徐六泾站)、杭州湾(芦潮港、金山、乍浦、澉浦、镇海、海黄山站、杭州湾大桥潮位站)、三门湾(泽山岛、健跳站)、乐清湾(打水湾站)、瓯江(龙湾站)、飞云江(瑞安站)。下面分别对各个水域实测潮汐特征加以分析。
(1) 涨、落潮历时。涨、落潮历时的长短，既可反映潮汐变化的某些特性，也可作为地形或径流对潮波影响的一项标志。从表 2中平均涨、落潮历时两栏可以看出：在近岸浅海区，长江口至浙中沿海的大目涂站，表现为落潮历时长于涨潮历时。如观测期间的平均涨潮历时为5 h 47 min~5 h 58 min，而平均落潮历时为6 h 28 min~6 h 39 min，两者相差30~52 min；向南至浙中沿海的东矶岛、大陈岛站涨、落潮历时基本相等，如月平均涨潮历时为6 h 12 min~6 h 13 min、平均落潮历时为6 h14 min，两者仅相差1~2 min；总的来说浙南沿海松门、披山岛、坎门、洞头站涨潮历时略长于落潮历时，如平均涨潮历时为6 h14 min~ 6 h18 min，平均落潮历时则为6 h 8 min~6 h 11 min，平均涨潮历时长于落潮历时3~10 min；而南麂岛、琵琶门和霞关站又以落潮历时略长于涨潮历时为特征，如平均涨潮历时为5 h59 min~6 h11 min，而平均落潮历时则为6 h16 min~6 h27 min，落潮历时长于涨潮历时5~28 min。
在河口区，共同的规律是落潮历时长于涨潮历时，且由河口口门向上游，落潮历时差越来越长，以杭州湾为例，湾口芦潮港站平均落潮历时长于平均涨潮历时1 h，至湾顶的澉浦站则达3 h5 min。
(2) 潮差。潮差是潮汐强弱的重要标志之一。从表 2可见：在近岸浅海区，潮差分布总的趋势由北向南增大。如长江口至浙中沿海的大目涂站平均潮差为2.19~3.01 m，向南至浙中沿海的东矶岛、大陈岛、浙南沿海的松门、披山岛一线增大至3.50~3.88 m，向南至洞头、南麂岛、琵琶门和霞关站则增至4.03~4.54 m，足见浙南沿海的强潮特征。这和陈倩等[9-10]的研究成果一致。
在河口区，潮差分布总的趋势由河口向上游逐渐增大。湾口芦潮港站平均潮差为3.48 m，沿北岸向西经金山、乍浦至澉浦站，平均潮差分别为4.56，5.21和5.96 m。同样，最小潮差和最大潮差亦有相似的演变规律。
(3) 高、低潮位。在近岸浅海区，最高潮位和平均高潮位由北向南增大。如长江口至浙中沿海的大目涂站平均高潮位为1.18~1.72 m，向南至浙中沿海的东矶岛、大陈岛、浙南沿海的松门、披山岛一线增大至1.95~2.13 m，向南至洞头、南麂岛、琵琶门和霞关站则增至2.19~2.48 m。
在河口区，最高潮位和平均高潮位由河口向上游逐渐增大。湾口芦潮港站平均高潮位为1.89 m，沿北岸向西经金山、乍浦至澉浦站，平均高潮位分别为2.41，2.77和3.28 m。
最低潮位和平均低潮位的分布特征则恰好相反，在近岸浅海区由北向南逐渐降低。如长江口至浙中沿海的大目涂站平均低潮位为-1.39~-0.97 m，向南至浙中沿海的东矶岛、大陈岛、浙南沿海的松门、披山岛一线降至-1.76~-1.56 m，向南至洞头、南麂岛、琵琶门和霞关站则降至-2.09~-1.85 m。
在河口区，最低潮位和平均低潮位亦由河口向上游逐渐降低。以杭州湾为例，湾口芦潮港站平均低潮位为-1.63 m，沿北岸向西经金山、乍浦至澉浦站，平均低潮位分别降低-2.16，-2.42和-2.68 m。
2.3.3 区域潮位特征值分析将31个测站按其所在位置分成几个区域或水域(见表 1)，对其区域潮位特征分别进行分析。
(1) 长江口各站实测潮位特征值分析。由表 2所列的各项潮位特征值，可知如下规律：①从外海鸡骨礁站往西北经长江口吴淞(高桥)站至长江内徐六泾站，潮差(最大、平均潮差)呈逐渐减小趋势。②最高潮位与平均高潮位，以鸡骨礁最大，经长江口吴淞(高桥)站减小，至长江内徐六泾则又增大。而最低潮位和平均低潮位则表现为逐渐增大的特征。地势抬升对潮位的影响非常明显，从平均潮位特征栏也可看出，鸡骨礁站平均潮位0.17 m，吴淞站0.23 m，徐六泾0.41 m。③三站明显表现为平均落潮历时长于平均涨潮历时，且受长江径流影响，由长江口外海至长江口内呈现落潮历时越来越长的特征，如鸡骨礁站平均落潮时间长于平均涨潮时间45 min，吴淞(高桥)站为3 h，徐六泾站则为3 h21 min。
(2) 浙北沿海及杭州湾各站实测潮位特征值分析。从表 2可见，浙北沿海及杭州湾湾口，潮差(含最大、最小和平均潮差)由南向北逐渐增大。如南部的镇海、定海和岱山，最大潮差3.77~3.97 m，向北经小洋山增至4.69 m，至北岸的芦潮港达5.13 m；在杭州湾至钱塘江河口一带，潮差由杭州湾口向湾顶逐渐增大，如杭州湾口北岸芦潮港最大潮差为5.13 m，沿北岸向西经金山、乍浦至湾顶澉浦站，最大潮差分别为6.25, 7.07和7.92 m；而南岸镇海－海皇山一线变化特征也是如此。
与潮差相关联，浙北沿海及杭州湾湾口，最高潮位和平均高潮位由南向北逐渐递增，如南部各站(镇海、定海、岱山)最高潮位1.96~2.14 m，向北经小洋山至芦潮港分别增至2.54和2.80 m；而最低潮位和平均低潮位则由南向北逐渐递减，如南部各站最低潮位-1.90~-1.77 m，小洋山为-2.19 m，芦潮港为-2.34 m。在杭州湾至钱塘江河口一带，受地势抬升影响，最高潮位和平均高潮位由杭州湾口向钱塘江河口递增，如芦潮港与上游乍浦相比，最高潮位抬升1.77 m，平均高潮位抬升2.42 m；而最低潮位和平均低潮位则由湾口向湾顶逐渐降低，同样以芦潮港与乍浦为例，最低潮位降低了1.06 m。
(3) 浙中沿海各站实测潮位特征值分析。浙中沿海各站潮差总体上由东向西逐渐呈增大趋势，东侧海岛站(披山岛、东矶岛、大陈岛)潮差较小，西侧湾内及江口(键跳、海门、坎门、打水湾)潮差较大。如披山岛、坎门、打水湾三站相比，东侧海岛站披山岛站潮差(最大潮差、最小潮差、平均潮差)最小，坎门站次之，西侧的打水湾站最大；大陈岛、松门、琅矶山三站相比也有类似特征。就浙中沿海各站而言，以大目涂站潮差最小(3.01 m)，打水湾站潮差最大(4.86 m)，二者差值为1.85 m。
与潮差的分布相关，浙中沿海最高潮位、平均高潮位的横向分布也是由东向西逐渐增大，海岛站潮位较小，西侧湾内及江口潮位较大；而最低潮位、平均低潮位则由东向西逐渐减小，海岛站潮位较大，西侧湾内及江口潮位较小。同样以披山岛、坎门、打水湾一线为例，披山岛最高潮位为3.01 m，坎门站为3.22 m，打水湾站则为3.75 m；而最低潮位、平均低潮位的变化特征与此相反。总体上看，浙中沿海各站东西跨度较小，其各站潮位差值与北部长江口、杭州湾及浙南沿海瓯江、飞云江口各站差值相比偏小。从浙中沿海平均潮位也可看出，最高平均潮位0.20 m，最低0.17 m，差值仅0.03 m。
从表 2中平均涨、落潮历时统计可以看出，总体上除北部的大目涂站、椒江口门的海门站平均落潮历时明显大于平均涨潮历时外，其他各站平均涨、落潮历时较为接近，差值最大为21 min(打水湾站)，反映了该区域整个潮汐变化过程半日潮特征较为规则。
(4) 浙南沿海各站实测潮位特征值分析。从表 2可见，从外海站(南麂岛、洞头)至沿岸站(琵琶门、霞关)，潮差逐渐增大，至江道站(龙湾、瑞安)进一步增大。以平均潮差为例，南麂岛、洞头站为4.03~4.17 m，霞关、琵琶门站增大至4.31~4.54 m，至龙湾、瑞安站达4.48~4.71 m；其中最大潮差出现在琵琶门站，达7.09 m。
与潮差相关，最高潮位、平均高潮位从(南麂岛、洞头)至沿岸站(琵琶门、霞关)，潮差逐渐增大，至江道站(龙湾、瑞安)进一步增大。以平均高潮位为例，南麂岛、洞头站为2.19~2.29 m，霞关、琵琶门站增大至2.36~2.48 m，至龙湾、瑞安站达2.55~2.63 m。最低潮位、平均低潮位的变化规律与此相反，而平均潮位的变化规律与之类似。
从表 2中平均涨、落潮历时统计可知，南麂岛、洞头及霞关三站平均涨、落潮历时较为接近，而琵琶门、龙湾、瑞安三站则表现为平均落潮历时长于平均涨潮历时的特征，历时差介于28 min~2 h24 min。
3 结语基于浙江沿海及长江口31个测站，观测时间为2014-01-01T00:00:00/01-15T23:00:00的同步潮位数据，对该区域潮汐规律、涨落潮历时和潮位变化进行了分析。分析表明，浙江沿海各站潮汐变化呈现明显的半日潮特征。①河口区落潮历时大于涨潮历时，且由河口口门向上游，落潮历时、最高和平均高潮位逐渐增大，涨潮历时、最低和平均低潮位趋势相反。②近岸浅海区因南北位置不同，潮汐特征变化相差较大。对于涨落潮历时，长江口至大目涂站，浙南南麂岛、琵琶门和霞关站落潮历时大于涨潮历时；浙中东矶岛和大陈岛站涨落潮历时基本相等；浙南松门、披山岛、坎门、洞头站涨潮历时略长于落潮历时。潮差、最高潮位和平均高潮由长江口往南到霞关逐渐增大，最低和平均低潮位则相反。
针对浙江省沿海及长江口潮位数据进行分析比较，未考虑海平面上升对各潮位站潮位数据的影响。文献[11]和[12]中给出了不同的海平面上升模型，结合这些模型，可对各潮位数据进行长期的趋势分析。
| [1] |
邱大洪. 工程水文学[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000. ( QIU Dahong. Engineering hydrology[M]. Beijing: China Communication Press, 2000. (in Chinese))
|
| [2] |
董胜, 孔令双. 海洋工程环境概论[M]. 青岛: 中国海洋大学出版社, 2005. ( DONG Sheng, KONG Lingshuang. An introduction to ocean engineering environment[M]. Qingdao: Ocean University of China Press, 2005. (in Chinese))
|
| [3] |
杨正东, 朱建荣, 王彪, 等. 长江河口潮位站潮汐特征分析[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2012(3): 111-119. ( YANG Zhengdong, ZHU Jianrong, WANG Biao, et al. Analysis of tidal characteristics of the tide gauges in the Changjiang estuary[J]. Journal of East China Normal University(Natural Science), 2012(3): 111-119. (in Chinese)) |
| [4] |
王彪, 朱建荣, 李路. 长江河口涨落潮不对称性动力成因分析[J]. 海洋学报(中文版), 2011, 33(3): 19-27. ( WANG Biao, ZHU Jianrong, LI Lu. A study on the dynamics of the asymmetry between flood and ebb in the Changjiang estuary[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2011, 33(3): 19-27. (in Chinese)) |
| [5] |
潘存鸿, 曾剑, 唐子文, 等. 钱塘江河口泥沙特性及河床冲淤研究[J]. 水利水运工程学报, 2013(1): 1-7. ( PAN Cunhong, ZENG Jian, TANG Ziwen, et al. A study of sediment characteristics and riverbed erosion/deposition in Qiantang estuary[J]. Hydro-Science and Engineering, 2013(1): 1-7. (in Chinese)) |
| [6] |
吴明阳, 许家帅, 冯玉林. 杭州湾湾口水体含沙量的时空分布[J]. 泥沙研究, 2011(1): 33-37. ( WU Mingyang, XU Jiashuai, FENG Yulin. Spacial-temporal distribution of suspended sediment concentration in Hangzhou bay[J]. Journal of Sediment Research, 2011(1): 33-37. (in Chinese)) |
| [7] |
GB/T 12327—1998海道测量规范[S]. (GB/T 12327—1998 Specifications for hydrographic survey[S]. (in Chinese))
|
| [8] |
JTS 131—2012水运工程测量规范[S]. (JTS 131—2012 Specifications for port and engineering survey[S]. (in Chinese))
|
| [9] |
陈倩, 黄大吉, 章本照, 等. 浙江近海潮流和余流的特征[J]. 东海海洋, 2003, 21(4): 1-14. ( CHEN Qian, HUANG Daji, ZHANG Benzhao, et al. Characteristics of the tidal current and residual current in the seas adjacent to Zhejiang[J]. Donghai Marine Science, 2003, 21(4): 1-14. (in Chinese)) |
| [10] |
杨成浩, 廖光洪, 罗锋, 等. 乐清湾的潮位、潮流和余流特征[J]. 海洋学研究, 2010, 28(2): 1-13. ( YANG Chenghao, LIAO Guanghong, LUO Feng, et al. Features of the tidal level, tidal currents and residual currents in Yueqingwan bay[J]. Journal of Marine Sciences, 2010, 28(2): 1-13. (in Chinese)) |
| [11] |
伍远康, 汪邦道. 浙江省沿海海平面上升及预测[J]. 浙江水利科技, 2003(2): 1-4. ( WU Yuankang, WANG Bangdao. Rise of coastal sea level and its prediction in Zhejiang[J]. Zhejiang Hydrotechnics, 2003(2): 1-4. (in Chinese)) |
| [12] |
周冲, 薛东升. 气候变暖背景下海洋工程设计中几个方面的新提法[J]. 水利与建筑工程学报, 2011, 9(1): 152-155. ( ZHOU Chong, XUE Dongsheng. Several new formulations in marine engineering design under climate warming[J]. Journal of Water Resources and Architectural Engineering, 2011, 9(1): 152-155. (in Chinese)) |