潮汐调和分析

《潮汐调和分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、面向二十一世纪的泥沙研究成都2(X)0潮汐调和常数计算方法及其应用梁国亭李文学张晨霞(黄委员黄河水利科学研究院郑州450003)(黄委会黄河水利技术学院475001)摘要在潮位预测中磁本的工作，首先就是计算潮汐调和常欽札文在前人研究的基础上，开发了短期勉廿秫和30天观妙斜附潮汐调和常数计算及潮汐预洌糕型，为深入研究黃河口的治理规肌是供重要工头题词潮汐分潮调和常数潮位预测1前言潮汐是河口最重要的海洋动力之一。山于它周而复始的作用于河口、海岸的冲淤变化和入海泥沙等物质的扩散运移，直接影响着河口防洪安全、河口航运事、11<^展和川门的口常生活。关丁•定点潮汐现彖的预测研究，主要是根据实测

2、资料通过调和分析，把复杂的潮汐曲线分解成许多调和项，即许多分潮，然后再根据调和常数和天文要素的变化推算潮汐。所以调和常数是潮汐推算和进行潮波分布数值让算不可缺少的数据血。河口泥沙数学模型除了具有般泥沙数学模型的特点外，还必须解决数学模型的卜辿界条件，即河口开边界的潮位过程线。因此研究潮汐调和常数的计算方法是研制河口泥沙数的一项基础性研就作。2潮汐调和常数潮汐变化取决于地球、月球和太阳相对位置的变化。根据力•有引力定律，潮高的表达式，经过分解可得到月球平衡潮如下形式：3Ma3「1322(―)(—)3a[(---Sin®(--2Sin-8)4ED2234-Sin2(pSin28CosT

3、)4Cos2(pCos28Cos2Ti](1)式中，M、E分别为刀球和地球的质量，a〜地球平均半径，D〜地、刀中心距，申〜地理纬度，§〜刀球赤纬，T]〜月球时角。对⑴式中的变量，赤纬用经度、刀球时介用太阳时替换，并引进辅助春分点，展开后略去4次方项,得到许多主要的调和项，即称分潮。由于系数决定着潮差，相角决定着分潮周期。在实际的海洋中，由于水淤运动存在惯性、摩擦等缘故，天体在天顶时刻潮位并非发牛最高，往往要落后一段时间才出现高潮，因此，通过对式⑴进行简化，可得：^=fHCos(nt+Vo+u-K)⑵式中的H为平均振幅，K为地方迟角。由于H、K是由地理位置决定的，对固定的地点近似为恒

4、屋，因此称为分潮的调和常数。3潮汐调和常数的计算分潮一般^g=Acosot+Bsinot(3)由于A=RcosO{),B=Rsin0(),R=a/a2+B2,tge(F—H=—,K=tg,(v()+u・B()),可以看出，Af求分潮调和常数，转换成主要是根据天文变量求A,B系数。鉴于在海边获得长序列潮位资料很困难，除I谜潮汐调和分析方法外，还研究了短期资料淮调和分析方法。不过潮汐观测资料长度•般不应小于两天，否则需借助附近港口调和常数进行类比计算。此类方法，丄要是对半日潮和全日潮进行计算。如M?,S2,KP0】，4个上要分潮的潮高表达式可以写成：h=(HD)M2Cos[c>M2t-

5、(d+gXiJ+(HD)S2COS[QS2t-(d+g)s2】+(HD)KiCos[bKit-(d+g)Ki]+(HD)oiCosfcoit-(d+g)oi]=ZHDCos[crt-(d+g)]⑷由⑷式nJ见，求潮汐调和常数，变成计算潮位观测开始日期天文变量D,d和潮汐推算专用(相对于格林威治吋间)迟角go3.130(或15)天观测资料法如果能收集到一个月逐吋潮位^测资料。潮汐调和常数计算的基木方法，对同一分潮系瞬吋潮位表鱼：Yt=A()+RpCos(pGt-0P)⑸式屮，Ao〜海水面与基准而间的距离；Rp〜分潮振幅；p=l,2,—n是一个分潮日内的分潮周期数；g〜分潮角速率；§〜

6、分潮位相；t〜时间。Ri=B]Csc0i,R2=B2CSC02，Rn=BnCscOn⑹cIBgtg亍,AXB.02=人2-恠A：(7)Ao=丄(Y()+Y

7、+tY23)⑻将(5)式展开，经过三角函数变换得到：24式中％E，—弘所在的象限根据A、B的正、负符号确定。对A、B计算是，根据(5)式可得到24个方程，从而得到12A尸工^YtCospot,12B尸YtSinpct⑼由式⑼对知，对于某•个分潮，p、凶礎确定的，根据时间t就町以计算岀12A和12B,由⑺式得到初位相9()和振幅(10)和观测中间LI期的交点因数f,然后,町求得分潮调和常数:平城幅H二%和迟角k=(v0+u)+e

8、0o式中f'是补正系数，对于半口潮f=1-0115,对太阳分潮系f'=l。根据天文变最计算出格林威治初位相Vo+u分潮的振幅，对固左地点，各分潮间冇一定的关系，即同群分潮各分潮振幅的大小，一般儿乎与潮汐理论值成比例，其迟角差近似和两者的角速率差成比例。对同群分潮H(B)=(I)]H(A),H(C)=①2昭)，(11)c-aK(C)=K(A)+——[K(B)-K(A)J(12)b-a式中的H(A)、H(B)、H(c)为A、B、C三个分潮的振幅，①是系数，其中®是B分潮平