越南沿海潮汐性质分布及极值天文潮位

2014-04-07团文征李建成裴氏坚贞

测绘通报 2014年2期

团文征，李建成，裴氏坚贞

（1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430072；2.水利大学，越南河内）

一、引言

越南位于中南半岛东部，是一个沿海国家。越南的人口、大城市、重要经济区域都集中在沿海地区，而这些地区潮汐现象又很显著，因此研究潮汐性质及其特征对越南科学、经济、社会发展有着非常重要的意义。对于南海海洋潮汐，迄今已有很多科学家进行了一系列研究并得到了大量的成果，如丁文兰利用验潮站的调和常数数据给出了南海的潮汐性质；暴景阳等［1］和吴自库等［2］利用 Topex/Poseidon卫星测高数据研究了南中国海潮汐，给出了南海11个分潮的潮汐调和常数；魏志强等［3］利用短期观测资料通过T_tide软件给出了越南中部沿岸8个主要分潮的调和常数，也指出了越南中部潮汐的特征。本文利用越南沿岸的33个潮站长期观测资料进行潮汐调和分析得到各站的调和常数，并结合相关资料指出越南沿海地区各潮汐类型的分布特点、潮汐变迁特征；此外，因为天文潮汐极值潮位在很多科学及实践领域有着广泛应用，本文还利用越南沿海的12个验潮站所具有的长期观测资料进行了调和分析得到各站的114个分潮调和常数，最后推算出各站的最高和最低天文潮位。

二、潮汐调和分析理论

在t时刻的高潮位是许多分潮的组合，即

式中，A0为平均海面；（V0+u）i、fi为天文变量；Hi、gi为各分潮的潮汐调和常数；qi为各分潮角速度；r为分潮个数。

令ai=ficos［qit+（V0+u）i］，bi=fisin［qit+（V0+u）i］，Xi=Hicosgi，Yi=Hisingi，则式（1）为

采用最小二乘法求解式（2），即

如果有n个潮高，可以组成n个含有2r+1个未知数A0，Xi，Yi（i=1，2，…，r，即从M2到W分潮）的方程组，写成矩阵形式为

由Xi，Yi的最优解可求得各分潮的调和常数为

关于潮汐调和分析的精度，本文按照均方根m指数来估计，即

三、结果分析

1.越南沿海潮汐调和分析结果

本文选取了33个验潮站的长期观测资料，其中最短是5年的观测资料（共有13站），另外20站具有20多年的观测资料，其中最长是HONDAU站，具有53年间的每小时的潮位观测资料，该数据集由越南国家气象水文局提供。各站的位置和观测时间见表1。

表1 越南沿海各验潮站的位置和V指数

按上述方法进行潮汐调和分析得到各站的调和常数，因各站观测时间跨度不同，可解算确定的分潮个数也不同，最少是30个分潮，最多是114个分潮。潮汐分析结果优良，均方根都小于10 cm。利用各站的调和常数进行潮汐预算得到较好的结果，振幅和相位吻合较好，如图1所示。

图1 VUNGTAU站的计算值与实测值过程曲线（2000年8月）

2.越南沿海潮汐性质及其分布

根据各站的调和常数计算结果，按上述公式计算各站的V指数，由此判断越南各个沿海地区的潮汐性质及其分布特点。V指数曲线如图2所示，从V指数曲线大致可以看出越南沿海潮汐性质及其分布很复杂，特别在越南中部。

图2 越南沿海各个验潮站的V指数曲线

下面给出几个代表站的潮汐过程曲线，HONDAU站代表越南北部从广宁省（Quang Ninh Province）到清化省（Thanh Hoa Province）。由该沿海9个潮站长期观测数据计算的V指数表明其总体潮汐性质表现为正规全日潮，约25～26日属日潮，4～5日属半日潮，每天都有一次满潮（高潮）和一次干潮（低潮），潮汐振幅是2.5～4.5 m，如图3所示。

图3 HONDAU站潮汐过程（2007年12月）

HONNGU站位于越南义安省（Nghe An Province），该站代表越南中部海岸地区从义安省到广治省（Quang Tri Province）。该海岸地区的V指数变化不大，范围在3.5～3.7，因此该地区的潮汐性质属于不正规日潮潮汐性质，每个月都有10天左右属日潮；根据长期观测数据表明该沿海地区的潮汐振幅没有超过3.0 m。潮位过程线如图4所示。

图4 HONNGU站潮汐过程（2007年12月）

DANANG站代表越南中南部沿海地区从广平省（Quang Binh Province）到广南省（Quang Nam Province），该海岸段的潮汐性质表现为不正规半日潮，约20～25日属半日潮，5～10日属日潮，如图5所示。从表1和图2可见越南中南部沿海地区从HIENLUONG验潮站（广平省）到PHUQUY验潮站（平顺省，Binh Thuan Province）潮汐过程演变很复杂，潮汐性质多样，有不正规日潮、不正规半日潮和正规日潮。长期实际观测资料表明CUAVIET站和DANANG站为不正规半日潮潮汐，振幅为0.5～1 m；QUYNHON站和HOIAN站为不正规日潮，潮汐振幅为2.0 m左右；而TUYHOA站和PHUQUY站潮汐性质为正规日潮，振幅为1.5～2.0 m。

VUNGTAU站代表越南南部沿海地区从巴地头顿省（Ba Ria-Vung Tau Province）到金瓯省（Ca Mau Province），该沿海地区潮汐为不正规半日潮，潮汐振幅是3.0～4.0 m。如图6所示。

图5 DANANG站潮汐过程（2007年12月）

图6 VUNGTAU站潮汐过程（2007年12月）

RACHGIA站代表越南西南部沿海地区从金瓯省到迪石省（Kien Giang Province），该地区潮汐性现为不正规日潮，潮汐振幅大约是1.0～2.0 m，如图7所示。

图7 RACHGIA站潮汐过程（2007年12月）

3.越南沿海天文潮极值潮位

天文潮汐极值潮位包括最高天文潮位和最低天文潮位，它们在很多科学及实践领域有着广泛应用。本文从所用33个验潮站中选取12个代表验潮站，这些潮站潮的观测时间较长，潮高数据序列较稳定，按上述方法首先对各站的观测资料进行潮汐调和分析，得到各站的114个分潮的潮汐调和常数，再根据各站的调和常数采用潮汐预算法推算出各站的20年间（1987—2007）的天文潮位序列，最后从各站的天文潮位系列中取出各站的最低、最高天文潮位，结果见表2。

表2中列出了各站的全观测期间的最高水位和最低水位。进行计算各站的最高天文潮位与最高实测水位的差距列于表2的第6列，最低天文潮位与最低实测水位的差距列于表2的第9列。从表2可以看出，最低天文潮位与最低实测水位的差距变化不大（-0.75～0.03 m），但是最高天文潮位与最高实测水位的差距有很大的变化（0.05～1.28 m），HOANGTAN站是1.28 m，CONCO站是0.85 m。如果潮汐调和分析的精度是10 cm左右，那么可以得出结论在CONCO站和HOANGTAN站观测水位受到风暴增水的影响，也可初步认为在越南中部极易发生风暴和洪水灾害，该结论与实际情况基本吻合。