大亚湾海域潮位“双峰”现象生成机制研究❋

刁希梁， 丁 扬， 鲍献文❋❋

(1.中国海洋大学海洋与大气学院，山东 青岛 266100; 2.中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

大亚湾海域潮位“双峰”现象生成机制研究❋

刁希梁1,2， 丁 扬2， 鲍献文1,2❋❋

(1.中国海洋大学海洋与大气学院，山东 青岛 266100; 2.中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

大亚湾海域的潮位观测数据呈现出明显的“双峰”现象，在调和分析并选用分潮重构的过程中发现M6分潮的异常增长是引起大亚湾内部出现该现象的主要原因，并且在湾口至湾顶两个测站之间M6分潮增长了自身的近两倍。本文首先分析构建的FVCOM数值模型得到的M6同潮图，发现M6分潮在计算海域存在两个无潮点，一个位于湾外开边界附近，另一个位于东侧的陆地上，这与矩形等深渠道共振理论中在1/4，3/4处出现无潮点的理论是相符的，只是实际情况中由于浅水效应的影响，湾口处的无潮点被迫转移到陆地上。进一步进行了三组数值实验：改变水深和湾长后，大亚湾内的共振条件被破坏，M6潮高均显著减小，证明共振效应确实是引起该分潮增大的原因；能量来源实验表明：M6分潮的成长72%来源于自身成长，4.6%来源于M2分潮非线性转化，23.4%来源于M2和M4分潮相互作用转化；若除去二次底摩擦，M6分潮就不能通过各种非线性作用攫取能量，共振放大作用也就发挥不了任何作用。

大亚湾； M6分潮； 潮汐共振； FVCOM； 数值实验

大亚湾是一个半封闭的亚热带海湾，位于珠江口东侧，面积约为600 km2，水深5～18 m。湾内岛屿众多，并在海湾中部形成一条岛链，将海湾分成东西两部分，区位条件优越，是广东省的重点开发区域。目前已有许多学者开展了对大亚湾海域潮汐潮流以及水动力的研究工作。杨国标等[1]运用实测数据较为详尽的分析了大亚湾内的潮汐潮流及余流特征，但是仅关注了1/4分潮，并没有对1/6分潮进行讨论；周巧菊[2]在研究大亚湾温排水交换过程中建了的11个天文分潮驱动的潮汐潮流POM模型，对该海域的潮汐进行比较精细的模拟；王聪等[3]在研究水交换的结论中指出，大亚湾内水质交换能力受潮致余流流场的支配；吴仁豪等[4]建立了8个天文分潮驱动的HAMSOM模型，分析了潮汐和余流特性，但并没有用实测数据进行验证；袁春光等[5]在芒洲岛码头工程潮流泥沙数值模拟中注意到大亚湾内潮波变形很大，反映出湾内浅水分潮的效应较大，但是并未对该现象进行深入的探讨和机制解释。

潮汐“双峰”现象指的是：在潮位观测曲线中观测到的双高水位和双低水位现象，一般是由于高阶分潮(M4，M6)叠加在天文分潮之上所形成。当天文潮波从外海传播到近岸并进入河口或海湾的过程中会激发出浅水分潮和复合分潮(比如M4, M6等)，非线性物理过程是产生倍潮波和复合潮波的主要原因[6]。由于这些分潮的产生，并以特定的相位叠加在天文分朝上时，潮流和水位被从它们的正弦曲线形式所扭曲，从而导致了潮汐不对称[7]，潮汐不对称在泥沙输运和海湾地形变化方面起着非常重要的作用[8-9]。

本文研究大亚湾内潮位“双峰”现象主要分为以下几步：(1)运用大亚湾实测数据分析讨论潮位曲线的“双峰”现象；(2)用调和分析并重构的方法分析产生该现象的原因；(3)进一步建立高精度数值模型来模拟重现出这种“双峰”的形态，分析大亚湾内整个潮汐、流场的特性，并为后文探究其机制做准备；(4)在数值模型的基础上，进行一系列的数值实验：破坏掉共振条件来探究其对M6分潮成长的影响；分析其能量来源及机制；探究二次底摩擦项在M6分潮产生过程中的作用。

1 观测分析

1.1 潮汐观测

设置2个潮位观测站，T1站和T2站，分别位于湾口和湾顶，6个潮流观测站，C1～C6(见图1)。2个潮位站的潮位观测时间为2015年4月18日—5月19日，持续1个月，时间间隔2 min一次。潮流站分别在大潮期间2015年4月19日 13时—20日 15时，和小潮期间4月27日10时—28日 12时,27 h连续观测，其中C2站为座底式ADCP(600 Hz)2 min一次连续观测，其余5个站位用电磁海流计每小时观测一次。

(C1～C6代表海流观测站；T1～T2代表潮位观测站。

MATLAB中的T-tide 程序被用于潮位站的潮汐调和分析。由于有限的数据长度，P1和K2只能通过差比关系分别用K1和S2推断出来。而K1和S2的差比关系是由潮汐表中大亚湾附近一个长期观测站的一年的数据集获得(114°32′E，22°36′N),调和结果如表1所示。

表1 T1、T2站潮位调和常数对比

潮位原始数据用t_tide 程序调和之后，并用得到的所有调和常数重新构建得到的潮位曲线中，十分显著的现象是水位的“双峰”现象，即由于浅水分潮叠加在天文分潮上导致出现的潮位曲线中双高水位和双低水位现象，该“双峰”现象在大潮和小潮期间均十分显著(见图2)。

为了分析是哪一个浅水分潮主导这种“双峰”现象的出现，在用调和常数重构潮位曲线的过程中，采取了逐步去掉某个分潮，然后重构的方法来试探哪些分潮在该过程中起到主导作用，经过大量尝试，本文发现1/4分潮和1/6分潮在其中起主导作用。

图2 所有分潮重构水位曲线

因此，在此处逐步去掉1/4分潮、1/6分潮的影响，并画图分析如下:

如图3所示，在去掉M4+MS4的1/4分潮组合后，湾顶T1测站部分区域的“双峰”的强度有所减弱，但现象仍然十分明显，表明大亚湾内部“双峰”现象不止是四分潮浅水分潮的影响，还有其它分潮的强烈作用；而湾口处的测站T2“双峰”现象基本被除去，表明在湾口处的潮汐扭曲的“双峰”现象则主要由1/4分潮主导。

图3 去掉1/4分潮重构潮位曲线

进一步如图4所示在除去掉M4+MS4+M6+2MS6的1/4分潮和1/6分潮的浅水分潮组合之后，“双峰”现象特别是湾顶测站的“双峰”现象基本消失。这表明了大亚湾湾内，特别是湾顶区域的潮汐扭曲的“双峰”现象主要是由1/6分潮强烈作用所引起，这种现象与在大亚湾湾口处1/4分潮作用占主导完全不同，在潮波传播至大亚湾湾顶处是以1/6分潮作用占主导，引起这种现象的机制则需要进一步的探索分析。

T1、T2 2个潮位观测站的实测调和常数(见表2)表明，从潮位站T2传播到潮位站T1的过程中，各个分潮的潮差增长情况分别是M2增长9.3%，S2增长7.4%；1/4分潮增长相对较大，其中M4增长46.7%，MS4分潮增长49.7%；1/6分潮的增长则更大，M6增长近一倍，达到了183.4%，2MS6增长182.8%；与此相对的是，全日潮基本保持不变，在大亚湾中增长了大约1%。值得注意的是，1/6分潮振幅增长到与MS4相当，达到了M4分潮的75%，几乎达到M2分潮的30%。这表明在大亚湾内部潮汐扭曲是以六分潮的强烈增长占主导的。

另外，如果半封闭海湾的本征频率与开边界驱动的某一分潮的频率相接近就会激发出潮汐共振现象[10-14]。比如：芬迪湾内的本征频率与半日分潮相近[12]；加利福尼亚湾的本征频率与全日分潮相近[13]；国内浙江的象山湾的本征频率与M4分潮的相近[15-18]。这些海湾内都有相应分潮共振效应的产生，湾顶的共振分潮的潮高相对于湾口有了非常明显的增大。

图4 去掉1/4和1/6分潮重构潮位曲线

分潮Tidal实测振幅Observation/cm模拟Simulated/cm误差Error百分比Percent/%实测迟角Angle/(°)模拟Simulated/(°)误差Error百分比Percent/%O127．2827．03-0．250．9244．09245．25-1．160．48K132．9333．470．541．6294．03294．600．570．19M233．5833．37-0．210．6254．00257．163．161．24S213．7713．540．231．7283．65288．304．651．64M48．988．700．283．11280．11282．772．660．95MS47．226．400．8211．3333．33335．662．330．7M63．834．340．5113．389．89100．9711．0812．32MS63．783．810．030．8159．24167．678．435．29

为了深入探究M6分潮在大亚湾内增长的机制，本文构建一个高精度的FVCOM数值模型来研究M6分潮的作用。

2 模型设置及验证

2.1 网格配置

FVCOM是一个三维自由表面的原始方程模式。FVCOM在水平方向上运用了无结构三角网格来更好地贴合弯曲的海湾水道和陆地边界，垂直方向上应用sigma坐标[19]。大亚湾数值模式网格点20 252个，数值网格30 275个，重点区域进行加密，最小处不足50m(见图5)，一共运用了12个分潮作为开边界，分别是Q1,O1，P1,K1，N2，M2，S2，K2，M4，MS4，M6, 2Ms6。其中Q1,O1，P1,K1，N2，M2，S2，K2，M4这9个调和常数取自TMD中的中国近海模型，MS4，M6, 2MS63个调和常数的初始值取自南海北部模型结果[20]，并根据T1站的调和常数反复调整，然后用T2站的调和常数做粗略验证。为了避免由于初始条件的剧烈变化引起的数值不稳定，潮汐驱动是在两个M2周期内从0增加到它的全值的。由于关注的是浅水潮汐产生机制的过程，密度场在所有的试验中均是恒定的。垂直方向sigma层分7层。

图5 大亚湾网格设置

2.2 潮位潮流验证

模拟的数据经调和分析后，与原始数据进行比对。由于是以T2站为参照标准进行调整开边界，所以T2站的调和常数精确度较高，同时以T1站进行初步验证，结果如表2、3所示。模拟准确性较高，天文分潮的误差控制在2%左右；浅水分潮略粗，但是仍保持在10%左右。考虑到浅水分潮量值较小，影响因素较多，调整比较困难，同时对比前人的工作[1-5]，本次模拟考虑的分潮个数以及精度都有了极大的提高。潮高曲线对比图表明，模型已经能够很好的重现“双峰”现象的基本形态。

因此，潮汐潮流验证结果表明，该模型的潮汐模拟效果可信度很高，可以很好地将“双峰”水位现象重现，可以运用本模型来做一些数值实验来研究M6分潮异常成长的机制。

表3 T2站潮位模拟性能分析

图6 潮流曲线对比(蓝色实测，红色模拟)

在模式验证良好的基础之上，重点分析M6分潮潮波在大亚湾内的传播特性，在对所有点的模式数据进行调和分析之后，画出M6分潮的同潮图(见图7)。

图7 模拟M6同潮图

如图7所示，M6同潮图中的一个非常明显的现象是在外海形成一个无潮点，并且M6分潮在湾外成长缓慢，在湾口等高线变得密集，潮高在短距离内出现比较快的增长，在湾内传至范和港内M6分潮出现比较集中的第二次更为显著的增长，这与之前估测的共振距离相符。M6传播至此，在共振作用下，自身迅速增长。在画图过程中，注意到在大亚湾湾口附近右侧的陆地区域上还存在另外一个无潮点(见图8)。这个现象也是合理的，可以用等深矩形海湾模型来解释和理解。在等深海湾发生共振的条件下，会在1/4波长和3/4波长处产生无潮点。根据经典的四分之一波长理论来粗略的估算海湾的共振周期 ，大亚湾25 km的长度使湾口正好位于M6分潮的1/4波长处，但在大亚湾的实际情况中可能是由于浅水作用和地形的汇聚作用，使湾口处的无潮点被迫移动到右侧的陆地上。为了验证这个想法，设计了一个全部水深均为6 m 的浅水理想实验来消除浅水效应的影响，希望将两个无潮点均模拟出来(见图9)。湾口处出现类似无潮点的一条振幅为0的条带状区域，湾外的无潮点以及范和港内分共振效应仍然十分明显。证实了上述猜想，同时该实验也非常有力的说明了大亚湾海域M6分潮共振效应是确实存在的。

图8 模拟M6同潮图(显示无潮点)

图9 模拟M6潮流椭圆图(全部6 m)

3 数值实验

为了从机制上来研究M6分潮从外海传入海湾并发生共振的过程以及M6分潮增长的能量来源以及分潮控制方程中各项在此过程中的作用，进行了一系列的数值实验来深入探讨其机制，实验说明及结果如表3所示。

3.1 数值实验的结果分析与讨论

实验3是在其它条件不变的基础上，水深均匀减小3m。水深的减小会引发多方面的变化：一方面会增强海湾的幅聚作用，使潮波振幅有增大的趋势；另一方面也增强了底边界的耗散作用，使潮波振幅有减小的趋势。水深的减小会引起这两种相反的结果。由于水深的减小，ST1站已经成为干点。仅关注ST2点的变化，发现M2、M4分潮的振幅分别增加了3和1cm，说明此时是海湾的幅聚作用占优，会引起潮波振幅的增大；但是，此时M6分潮的振幅却在此处却减少了一半，从基准试验的4.34cm减小到2.2cm，这与M2、M4分潮的增长趋势截然相反，不升反降，且降低为原来的一半。说明了M6分潮在湾内的共振条件被破坏，不再发生共振而减小。

表4 数值实验结果

Note: ①Experimental illustration; ②Observed; ③Standard experiment; ④Depth +3; ⑤Depth -3; ⑥Bay length halved; ⑦Linear bottom friction.

NaN 表示露出陆地，成为干点。NaN repxesent the land was revealed,and became dry point.

实验2中的水深增加3 m实验，在其它条件不变的基础上，水深均匀地增加3 m引起的效应也是两方面的：一方面使潮高相对于总水深的比值变小，摩擦作用变小，会减小各分潮能量之间的转移；同时水深+3 m,会使得潮滩全部被海水所覆盖，潮滩上的干湿过程消失，潮滩的消失又会促进M2分潮向浅水分潮M4、M6传递能量。水深+3 m 对湾口处的ST2站的M2、M4分潮影响不大，说明在湾口处二者的作用基本是抵消的。但M6分潮M6分潮大约减少了自身的1/3，说明原来的共振作用引起的潮位增长被减弱。在湾顶处的ST1站，M2、M4、M6均有了不同程度的减小。M2减小了约0.03 m, M4, M6减小了约0.04 m, 这是由于水深的加大，大亚湾内的纳潮量增大，由于能量守恒，与标准实验相比，由湾口传入的天文潮波能量是一定的，纳潮量增大的条件下，天文分潮M2必然减小； 同时在湾内底摩擦减小产生的效果要强于潮滩消失产生的影响，导致M4、M6减小，但是注意到此时M6减少了约自身的40%，M6如此大幅度减小的原因之一也是共振条件被破坏。实验4半长海湾实验中，M2分潮的振幅增加了1 cm, M4分潮的振幅减小了1 cm, 而M6分潮则迅速减小到只有0.1 cm。 湾长减半改变大亚湾的本征频率，M6分潮在波长内可引起共振的长度条件完全被破坏，只是由于在传播过程中二次底摩擦等非线性作用从其它潮波转化而来[6]，因此迅速减小到0.1 cm，这也说明了M6分潮异常增长的最主要的原因就是M6潮发生共振。

上述三个实验共同证明了共振效应是大亚湾内M6分潮快速成长的重要原因。破坏掉其共振条件之后，M6分潮的成长会受到很大的制约。

3.1.2 验证M6增长的能量来源于何处 分别设计了实验5、实验6、实验7三个实验，分别采用M2，M2+M4，M2+M4+M6三个开边界驱动条件来观察M6分潮的成长情况。

在实验5中，在M2驱动的情况OCE5，根据经典二次底摩擦理论[1]，M2分潮在二次底摩擦的作用下可以形成奇数次的高阶分潮(如M6)，此时二次底摩擦项是产生M6的最重要的途径，可以看到从M2向M4，M6分潮转移的能量还是很有限的。分别为湾口处的0.2和0.3 cm和湾顶处的0.55 和0.66 cm，分别增长为自身的两倍。但此时的潮高与标准实验相比它们只有标准实验的5%左右。

在M2+M4驱动的情况下，M6分潮的相对于只有M2驱动的情况，增长为1.6和3.63 cm。相比较于单独M2，M2+M4两分潮的共同作用下，增长有了较为明显的增大，这是由于根据谐波的叠加公式，M6分潮也可以由M2和M4这两个分潮叠加所产生。但是相对于实测值，在开边界上M2+M4这两个开边界所产生的M6分潮依然很小，与标准实验相比，相当于基准实验的25%左右。

在M2+M4+M6三分潮的共同驱动下，M6分潮的成长才有了较为明显的成长，甚至超过了标准实验，达到基准实验的120%左右。对比实验5中，M6潮高0.6 cm 和实验7中潮高12.93 cm，发现经过非线性作用转化为的M6仅占总M6的4.6%；对比实验6中的M6潮高3.63 cm和实验7中的12.93 cm，经计算得到由M2和M4之间的相互作用生成的M6占比例为23.4%；因此可以得出，在大亚湾内M6分潮的增长主要是其自身从外海向湾顶传播过程中的自身成长，占比例为72.0%。

另外需要提及的是在调整整个模型的开边界的过程中，本文注意到从外海传入很微小的M6就可以在湾顶产生大的振幅，例如：在31个开边界点上，选取离岸距离最远的第15点，开边界上M6的量值在该点仅设为0.62 cm，传播到湾口的T2站时M6的量值已经增大到3.83 cm，增长了自身的6.17倍。随着潮波的继续深入，M6在湾顶的T1站继续增大，达到10.80 cm，增长为自身的17.4倍。此时的大小已经与M4分潮的13.17 cm同量级。从前面的分析可知M6的成长超过70%的部分来源于自身的成长，所以如果在开边界上不加入这个微小的M6项，T1站的M6分潮增长是很小的，很难模拟准确。

M6分潮向内传播的过程中M6三部分能量的变化情况可以用对比三组实验中湾口T2与湾顶T1站M6的大小的方法来刻画，只有M2驱动的情况可以发现完全由非线性转化来的M6增长了自身的2倍，从0.3 cm增长到了0.6 cm；而M2+M4驱动的情况中抛去M2单独产生的，可以得到M2与M4分潮相互作用生成的M6在从湾口向湾顶传播的过程中增长了自身的2.33倍；而M2+M4+M6三个分潮的共同驱动的条件下抛去前两种情况，M6自身的成长达到了2.51倍。这三部分的能量在从湾口至湾顶的传播中均增长了自身的2～2.5倍。说明M6分潮三部分的来源均发生共振作用。

3.1.3 将二次底摩擦转为线性底摩擦 在一维线性理论中二次底摩擦项是生成M6分潮的很重要的机制，本文参照徐鹏博士论文的方法[21]利用傅里叶展开得到的公式k=8cdA/3π，将二次底摩擦转化为线性底摩擦， 其中：k和cd分别表示线性和二次底拖曳系数；A代表潮流振幅。并且使用此公式进行转换，可以保证线性摩擦和二次底摩擦在大亚湾内的潮能耗散基本一致。在这里潮流振幅取0.1 m/s, 将FVCOM源代码中的二次底摩擦系数置为一次，同时将二次底摩擦公式转化为一次形式，在其它条件不变的条件下，重新计算。实验8结果显示M2、M4分潮潮高有了小幅度的变化，不是特别明显，而M6分潮的潮高却发生了显著的变化，在湾口处变为1.09 cm，占标准实验的25.1%。在湾顶处潮高仅有2.43 cm, 占标准实验的的23.2%左右。该数值实验表明，二次底摩擦项在M6异常增长的过程中作用是很关键的，说明M6分潮在大亚湾内的共振放大作用离不非线性二次底摩擦的作用。若除去二次底摩擦，M6分潮在潮波传播过程中就不能通过各种非线性作用攫取能量，共振放大作用也就发挥不了任何作用。二次底摩擦项是其它各主要分潮向M6分潮转移能量的基本的机制。

在这里需要着重说明一下二次底摩擦和共振效应在此处的区别：二次底摩擦项是能量转移的最基本机制，而分潮在大亚湾的共振决定了它能成长到多大的程度，在没有共振发生的海域M6分潮也是存在的，但是量值相比1/4分潮很微小。

另外，在该模型的基础上还进行了非线性对流项以及潮滩等可能影响到M6分潮机制的因素的实验，但是因为大亚湾海域内潮滩面积较小，对结果的影响不大，同时非线性对流项对M6分潮共振的影响不大，在这里不多做讨论。

4 结语

实测数据表明M6分潮的异常增长是导致大亚湾内潮汐“双峰”现象的最主要原因。并且在两个测站之间M6增长达到了183.4%，2MS6增长182.8%。这种异常增长是比较罕见的。构建的FVCOM数值模型中的M6同潮图可知，在计算海域，M6存在两个无潮点，一个位于湾外开边界附近，一个位于右侧的陆地上，这与矩形等深渠道共振理论中在1/4，3/4处出现无潮点的理论是相符的，只是大亚湾的实际情况是由于浅水效应的显著影响，导致湾口处的无潮点被迫转移到陆地上。实验2、3、4三个破坏性数值实验的结果表明，在破坏掉大亚湾内的共振条件后，M6潮高均显著减小，证明共振效应确实是引起该分潮增大的原因。能量来源实验5、6、7数值实验表明，M6分潮共振成长主要能量来源来自自身的成长，占到了72.0%；经过非线性作用转化的M6仅占总M6的4.6%；由M2和M4之间的相互作用生成的M6占比例为23.4%，说明M6本身的共振状态是攫取能量的最重要的途径。实验8 线性底摩擦实验中，将二次底摩擦置为一次，M6的成长很小，表明二次底摩擦在M6成长的过程中也是十分关键的，分潮在大亚湾内的共振放大作用离不开潮波传播过程中的非线性二次底摩擦的作用。若除去二次底摩擦，M6分潮就不能通过各种非线性作用攫取能量，共振放大作用也就发挥不了任何作用。这里需要重点说明的是二次底摩擦项与共振效应在M6成长中的不同作用：二次底摩擦项应是M6分潮生成和增长的最根本原因和最基本的控制因子。潮波在传播过程中主要通过非线性底摩擦效应进行潮波间的相互作用并向M6分潮进行能量转移。湾内的M6分潮共振现象对M6分潮起到了重要的放大作用，特别是在大亚湾湾顶，M6分潮的共振放大作用特别明显，达到与M4分潮同量级。但是共振本身需要通过潮波传播过程中的非线性底摩擦作用获取所需能量，离开了潮波传播过程中的非线性底摩擦作用就不会存在共振放大作用。

[1] 杨国标. 大亚湾海区潮流运动特征[J]. 人民长江, 2001, 1: 30-32. Yang Guobiao. Characteristics of tidal current in Dayawan Sea area[J]. Yangtze River， 2001, 1: 30-32.

[2] 周巧菊. 大亚湾海域温排水三维数值模拟[J]. 海洋湖沼通报, 2007(4): 38-46. Zhou Qiaoju. A three-dimensional numerical simulation of thermal discharge in Daya Bay[J]. Transactions of Oceanology and Limnology, 2007(4): 38-46.

[3] 王聪， 林军， 陈培茂, 等. 年平均风场作用下大亚湾水交换的数值模拟[J]. 上海海洋大学学报, 2009, 18(3): 351-358. Wang Cong, Lin Jun, Chen Pi-mao, et al. Numerical simulation of annual average wind’s impact on water exchange in Daya Bay[J]. Journal of Shanghai Fisheries University. 2009, 18(3): 351-358.

[4] 吴仁豪， 蔡树群， 王盛安, 等. 大亚湾海域潮流和余流的三维数值模拟[J]. 热带海洋学报, 2007, 26(3): 18-23. Wu Renhao, Cai Shuqun, Wang Shengan, et al. Three dimensional numerical simulation of tidal current and residual current at Daya Bay[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2007, 26(3): 18-23.

[5] 袁春光， 王义刚， 黄惠明, 等. 大亚湾芒洲岛码头工程潮流泥沙数值模拟[C].// [s. l]: 第十六届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集, 2013, 8: 851-859. Yuan Chunguang, Wang Yigang, Huang Huiming, et al. Numerical simulation of tidal current and sediment in Daya Bay Mangzhou Island Wharf Project[C].//[s. l]: Proceedings of the Sixteenth China Ocean (Shore) Symposium, 2013(8): 851-859.

[6] Parke B B. The Relative Importance of the Various Non-Linear Mechanisms in A Wide Range of Tidal Interactions(Review) [M]. New York: Tidal Hydrodynamics, John Wiley&Sons, 1991: 237-268.

[7] Huang Haosheng, Chen Changsheng, Jackson O Blanton, et al. A numerical study of tidal asymmetry in Okatee Creek, South Carolina[J]. Estuarine, Costal and Shelf Science, 2008(78): 190-202.

[8] Dronkers J. Tidal asymmetry and estuarine morphology[J]. Netherlands Journal of Sea Research, 1986(20): 117-131.

[9] Aldridge J N. Hydrodynamic model predictions of tidal asymmetry and observed sediment transport paths in Morecambe Bay[J]. Estyarine, Coastal and Shelf Science, 1997(44): 39-56.

[10] Friedrichs C T, Aubrey D G. Non-linear tidal distortion in shallow well-mixed estuaries: a synthesis, Estuarine[J]. Coastal and Shelf Science, 1988(27)： 521-545.

[11] Airy G B. On the laws of individual tides at Southampton and at Ipswich, Philosophical[J]. Transactions of the Royal Society of London, 1997, 1843(133): 45-54.

[12] Garrett C. Tidal reaonance in the Bay of Fundy and Gulf of Marine[J]. Nature, 1972(238): 441-443.

[13] Carbajal N, Backhaus J O. Simulation of tides, residual flow and energy budget in the Gulf of California[J]. Oceanologica Acta, 1998(21): 429-446.

[14] Zhong L, Li M, Foreman M G G. Resonance and sea level variability in Chesapeake Bay[J]. Continental Shelf Research, 2008(28): 2565-2573.

[15] 董礼先， 苏纪兰. 象山港潮波响应和变形研究：1 观测和分析[J]. 海洋学报， 1999a, 21(1): 1-10. Dong Lixian, Su Jilan. Tide response and wave distortion in Xiangshan Bay. 1 Observation and analysis[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1999a, 21(1): 1-10.

[16] 董礼先， 苏纪兰. 象山港潮波响应和变形研究：2 象山港潮波数值研究[J]. 海洋学报， 1999b, 21(2): 1-8. Dong Lixian, Su Jilan. Tide response and wave distortion in Xiangshan Bay. 2. Numerical modeling study in the Xiangshan Bay[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1999b, 21(2): 1-8.

[17] 董礼先， 苏纪兰, 王丽娅. 象山港潮波响应和变形研究：3 潮滩位置和平流效应对M4分潮的作用[J]. 海洋学报， 1999c, 21(3): 1-6. Dong Lixian, Su Jilan, Wang liya. Tide response and wave distortion in Xiangshan Bay. 3. Numerical modeling study in a ideal rectangular bay[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1999b, 21(2): 1-8.

[18] 董礼先， 苏纪兰. 象山港盐度分布和水体混合：1 盐度分布和环流结构[J]. 海洋与湖沼， 2000a, 31(2): 151-158. Dong Lixian, Su Jilan. Salinity distribution and mixing in xiangshan bay, 1, salinity distribution and circulation pattern[J]. Oceanologia et Limnologia Sinca, 2000a, 31(2): 151-158.

[19] Chen C, Liu H, Beardsley R C. An unstructured grid, finite volume, three-dimensional, primitive equations ocean model: Application to coastal ocean and estuaries[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 2003, 20(1): 159-186.

[20] Ding Y X, Bao Z, Yao C, et al. A modeling study of the characteristics and mechanism of the westward coastal current during summer in the Northwestern South China Sea[J]. Ocean Science Journal, 2016.

[21] 徐鹏. 象山港潮及其余流的数值模拟研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2013. Xu Peng. A Model Study of Tide and Its Redidual Current in Xiangshan Bay, East China Sea [D]. Qingdao: Ocean University of China, 2013.

Abstract： The observation data in the Daya Bay shows the double peak tide phenomenon, and the harmonic analysis reveals that M6tide′s significant growth is the main cause of this phenomenon and it doubles itself between the two observation stations. According to the M6cotidal chart, which is based on the established FVCOM model in Daya Bay, we can find that there are two amphidromic points in this area, one is near the open boundary and the other is located on the land of the right side of the estuary. This can be explain by the resonance effect happened in a straight channel with constant water depth, the amphidromic points will located to the 1/4 and 3/4 of the wave length. But as the shoaling effect in the reality, the first point is forced to move onto the land. Three group of numerical experiments have been done: after the depth and length of the bay are changed, the resonance condition will be changed, and the result is M6tide’s height decrease significantly, which proves that the resonance effect is the main cause of the M6abnormal growth. And the energy distribution of the M6growth: 72% come from it own amplification, while 4.6% come from nonlinear effect and 23.4% come from the M2and M4mutual effect. When the quarter bottom friction transformed in to linear form, the M6tide can not get energy from other tides through the nonlinear effect and then the resonance effect could not function as well.

Key words： Daya Bay; M6tide; tide resonance; FVCOM; numerical experiment

责任编辑 庞 旻

The Generation Mechanism of the Double Peak Tidal Elevation in Daya Bay

DIAO Xi-Liang1,2， DING Yang2， BAO Xian-Wen1,2

(1.College of Ocean and Atmosphere，Ocean University of China，Qingdao 266100，China; 2. The Key Lab of Physical Oceanography，Ministry of Education，Ocean University of China, Qingdao 266100，China)

国家重点基础研究发展计划项目(2015CB452900)资助 Supported by the National Key Basic Research and Development Program (2015CB452900)

2016-08-21；

2016-11-29

刁希梁(1989-)， 男， 硕士生。 E-mail:xiliangdiao@163.com

❋❋ 通讯作者： E-mail：xianwenbao@126.com

P595

A

1672-5174(2017)09-001-10

10.16441/j.cnki.hdxb.20160291

刁希梁， 丁扬， 鲍献文. 大亚湾海域潮位“双峰”现象生成机制研究[J].中国海洋大学学报(自然科学版), 2017, 47(9): 1-10.

DIAO Xi-Liang， DING Yang， BAO Xian-Wen.The generation mechanism of the double peak tidal elevation in Daya Bay[J].Periodical of Ocean University of China, 2017, 47(9): 1-10.