舟山岙山岛西南侧海域潮汐潮流特征分析

侯伟芬，潘玉英，冯心妍

（浙江海洋大学水产学院，浙江舟山 316022）

岙山岛面积约5.4 km2，位于舟山本岛南翼，北临长峙岛，通过岙山大桥与长峙岛、舟山本岛相连，西与宁波北仑港隔海相望，属亚热带海洋性季风气候区，全年温暖湿润，四季分明。岙山岛是我国重要的原油、成品油中转储存基地及国家战备物资的储备储运基地，战略意义重大。岙山海域水深浪平，是江海联运最便捷、最理想的通道之一，是长三角及长江流域的开放门户。

舟山海域的潮振动主要是由太平洋潮波引起的协振动[1]，半日潮波从东南—西北方向、全日潮波主要从东北—西南方向传入舟山海域，是以月球半日分潮为主的前进波系统。在靠岸线处，由于受到海底摩擦和岛屿地形的反射作用，潮波的驻波性质逐渐突出[2]，多数表现为前进波和驻波性质兼有，波形和波速因浅水分潮、复合分潮等发生变化。李卫丁等[3]利用2018 年4 月9 个站点的同步连续观测，分析了舟山本岛南部附近海域潮汐潮流特征。张雨豪等[4]根据舟山海域4 个潮位站2017 年1 个月实时潮位以及7 个临时测站的大潮、小潮短期逐时潮位资料，分析了舟山群岛海域潮波传播变形和不对称性探讨。袁震洲等[5]针对舟山马迹山附近海域的潮汐潮流进行了观测和分析。本文拟利用2020 年冬季的观测资料，对岙山岛附近海域的潮汐潮流进行实测数据分析，了解该海域潮汐潮流动力状况，可以对岙山岛附近工程、航道、海域使用、环境保护等提供一定的科学依据。

1 资料来源

调查海域位于舟山市定海区岙山岛西南侧附近海域（图1 蓝色标注区），共布设4 个水文测站，于2020 年1 月对4 个测站进行大、小潮连续26 h 同步观测。同时布设1 处临时潮位站，进行约15 个周日的临时潮位观测[6]，对应坐标见表1。

图1 调查海域地理位置图Fig.1 Geographic position of the survey sea area

表1 观测站位经纬度Tab.1 The longitude and latitude of stations

2 潮汐特征

2.1 潮位过程线

根据临时潮位站2019 年12月28 日12:00—2020 年1 月12日12:00 约15 个周日的潮位资料，绘制潮位过程曲线如图2，可以看出，由于月球赤纬变化，大潮汛时潮位明显大于小潮汛时潮位，且该处潮位有明显日不等现象，每日第1 次高潮（低潮）与第2次高潮（低潮）潮高普遍不相等。

图2 潮位过程曲线图Fig.2 Tidal level process

2.2 实测潮汐特征

为进一步了解测验海区的潮位变化特征，根据临时潮位站测得的实测潮位资料，统计得到该海区的实测潮汐特征，结果如表2 所示。总体而论，测区临时潮位站潮差较大，落潮历时大于涨潮历时。

表2 调查海区同步实测潮汐特征值列表Tab.2 Actual tide characteristics of the survey area

2.3 潮汐类型

由长期观测得知，潮汐是由一系列谐和振动组成的，每一谐和振动称之为一个分潮，每个分潮可用下列公式来表示：

式中：ζ 为分潮的潮高，m；f、u 分别为交点因子和交点订正角，°；H 为分潮的振幅，m；σ 为分潮的角速率，rad·s-1；V0+u 表示格林威治的理论初相角，°；G 为由于海底摩擦、惯性力等引起的高潮时落后于月中天时刻的位相角，称为迟角，°。

潮汐调和分析旨在根据实测水位观测资料分析计算出各个分潮的调和常数（振幅H 和迟角G），从而进一步了解观测海域的潮汐一般特性[8]。基于MATLAB 软件的t_tide 程序包，对临时潮位站实测潮位资料进行了调和分析，计算得到临时潮位站4 个主要分潮和2 个主要浅水分潮的潮汐调和常数（表3）。可见，调查海区的潮汐以M2分潮为主，M2分潮振幅为78.6 cm，其次是S2分潮，其振幅为28.7 cm，表明该海区由半日潮占主导，且主要全日分潮与主太阴分潮振幅之比（HK1+HO1）/HM2约为0.49，略小于0.5，根据潮汐类型判别式可知该区潮汐主要表现为规则半日潮；且HM4/HM2的值为0.06，略大于0.04，表明该处浅海分潮所占比例较大[7]。

表3 测区临时潮位站的潮汐调和常数列表Tab.3 Tidal harmonic constant of temporary tide station

3 潮流特征

3.1 涨落潮路径

东海潮波以前进波的形式，由东南向西北方向传播进入舟山海域。调查海区位于舟山市岙山岛西南侧附近海域，该海区分布着多座岛屿，受地形影响，海区涨潮流流向多为西北或西北偏西方向，落潮流流向多为东南或东南偏东方向，或受岛屿岸线影响，涨、落潮流沿岸线流动[9]。

3.2 潮流分析

本次调查于2020 年1 月大、小潮汛期间，对4 个测站进行连续26 h 的潮流观测[10]，根据实测数据绘制了大小潮流矢图（图3 和图4）及统计得到的各潮汛期间的平均流速（表4），最大流速（表5），3 h 平均最大流速（表6），涨落潮历时统计表（表7），月球半日分潮流M2的椭圆率K 值统计表（表8）[11]。分析结果发现，受地形影响，海区潮流较复杂，存在明显回流现象，潮流运动形式以旋转流为主。与一般规律不同的是，海区存在小潮流速大于大潮流速、底层流速较大的情况，且每个测站在大、小潮期间的流向也较为不一致。总体上看，调查海区流速普遍不大，且因回流影响导致该处落潮流速普遍大于涨潮流速，但实测最大落潮流速普遍出现在潮位涨潮时间段。海区4 个测站的潮流在大潮汛时均表现为涨潮流历时大于落潮流历时，而在小潮汛时则均表现为落潮流历时略大于涨潮流历时[12]。

表4 大、小潮期间各定点测站平均流速、流向统计表（cm·s-1、°）Tab.4 Average velocity and direction of stations during spring tide and neap tide

表5 大、小潮期间各定点测站最大流速、流向统计表（cm·s-1、°）Tab.5 Maximum velocity and direction of stations during spring tide and neap tide

表6 各定点测站3 h 平均最大流速、流向统计表（cm·s-1、°）Tab.6 Three hours' rapid average maximum velocity and direction of stations

表7 各测站大、小潮垂线平均涨、落潮流历时统计表Tab.7 Vertical average duration time of spring tide and neap tide

表8 M2 分潮流K 值统计表Tab.8 K value of M2 partial tide current

图3 大潮垂线平均流速矢量图Fig.3 Current velocity of spring tide

图4 小潮垂线平均流速矢量图Fig.4 Current velocity of neap tide

4 结论

4.1 潮汐特征

（1）平均海平面：临时潮位站的短期（约15 个周日）平均海平面均为224.03 cm（岙山理论最低潮面）。

（2）潮差：调查海区潮差较大，测验期间临时潮位站最大潮差为287.84 cm，最小潮差为72.86 cm，平均潮差160.48 cm。

（3）涨落潮历时：临时潮位站平均涨潮历时为5 h 46 min，平均落潮历时为6 h 38 min，落潮历时大于涨潮历时。

（4）潮汐性质：调查海区潮波以M2分潮占主导，其次依次为S2、K1、O1分潮，潮汐性质主要表现为规则半日潮，且潮汐浅海作用相对较大。

4.2 潮流特征

（1）最大流速：调查海区流速普遍不大，实测最大涨潮流速为50 cm·s-1，实测最大落潮流速为97 cm·s-1；垂线平均的最大涨潮流速为42 cm·s-1，垂线平均的最大落潮流速为82 cm·s-1。

（2）潮流的时间分布特征：因受回流影响，调查海区各测站潮流流速随潮汛的减弱而减小的特征并不显著，尤其是1#、3#测站的涨潮流和2#测站的落潮流主要表现为小潮汛时潮流流速大于大潮汛时。

（3）潮流的空间分布特征：从潮流的平面变化特征来看，调查海区3#、4#测站的落潮流速相对较大，普遍接近100 cm·s-1，而1#、2#测站流速较小，另外，4 个测站的涨潮流速因受回流影响均普遍较小。从潮流的垂向变化特征来看，最大流速一般出现在海域中层或上层，底层流速相对较小，同时，因该处地形、转流等因素影响，也存在下层水域流速较大的情况。

（4）潮流的涨落潮特征：就涨、落潮流流速而言，在本次调查期间，调查海区普遍表现为落潮流速大于涨潮流速，就涨、落潮流历时而言，大潮汛时表现为涨潮流历时大于落潮流历时，小潮汛时表现为落潮流历时略大于涨潮流历时。

（5）涨、落潮平均流向：就涨潮流流向而言，1#测站涨潮流流向在大潮汛时以东北偏北向为主，小潮汛时的上层水域以西北偏西向为主，下层水域以西北向为主；2#测站大潮汛时的上层水域以北向为主，下层水域以西北偏北向为主，小潮汛时以北向为主；3#测站大潮汛时以东北偏东为主，小潮汛时以东北偏北向为主；4#测站大潮汛时以东北偏北向为主，小潮汛时以北向为主。就落潮流流而言，1#、2#测站在大潮汛时以南向为主，小潮汛时以东南偏南向为主；3#、4#测站在大潮汛时以东南偏东向为主，小潮汛时以南向为主。同时，因受地形变化、潮流流速大小等因素影响，各个测站不同时刻、不同水层的涨、落潮流流向会略有不同。

（6）潮流性质和运动形式：调查海区潮流性质以不规则半日浅海潮流为主，同时，测区潮流受浅海分潮的影响十分显著，潮流运动形式在1#、3#、4#测站处表现为逆时针旋转的旋转流，而在2#测站处表现为往复流。