[科普中國(guó)]-潮汐觀測(cè)

潮汐觀測(cè)歷史

潮汐觀測(cè)是了解海潮現(xiàn)象，掌握海潮變化規(guī)律的一項(xiàng)最基本的工作。我國(guó)沿海勞動(dòng)人民很早就利用海中自然的標(biāo)志作過觀測(cè)。

唐代竇叔蒙、封演，北宋的燕肅、余靖等人都對(duì)潮汐現(xiàn)象作過認(rèn)真的觀測(cè)。北宋（1075年）建成的福建木蘭陂，設(shè)有許多“水則”，以便觀察水位的高低；而《鄞縣志》也記載說，在公元1253－1258年間，在縣西南平橋下，設(shè)立“水則”，并指定專人看管，按觀測(cè)潮水的高低，定時(shí)開閉閘門。這是當(dāng)時(shí)由于農(nóng)田水利的需要而設(shè)置的。

在明朝《吳江考》中，刻有水則碑的圖案。它分左右二碑，其中左碑碑面橫七道，每道一則?！八谝粍t，則高低田俱無恙。過二則，則極低地渰過。三則稍低田渰過。四則下中田渰過。五則上中田渰過。六則稍高田渰過。七則極高田俱渰。如某年水至某則為災(zāi)，即于本則刻曰：‘某年水至此?！薄?/p>

隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，海洋潮汐的觀測(cè)方法也得到不斷發(fā)展，海洋潮汐觀測(cè)精度日益提高，自記儀器代替了人工的目測(cè)方法。但是由于需要不同，大體上可以應(yīng)用下述方法進(jìn)行海洋潮位和潮流的觀測(cè)工作。1

潮汐觀測(cè)方法為了了解我國(guó)沿海的潮位變化，各地一般設(shè)有驗(yàn)潮站，進(jìn)行長(zhǎng)期的潮位觀測(cè)。如果工程地點(diǎn)沒有這些資料可以利用，則必須進(jìn)行短期的潮位觀測(cè)，將其與鄰近觀測(cè)站的長(zhǎng)期資料進(jìn)行對(duì)比分析，找出相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而推斷出工程地點(diǎn)的潮位變化。

潮位的觀測(cè)主要利用自記驗(yàn)潮儀和水尺進(jìn)行。為了便于校測(cè)潮高以及檢查井內(nèi)、外潮位是否一致。必須設(shè)立井內(nèi)、外水尺。

自記驗(yàn)潮儀在進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)的驗(yàn)潮站，一般采用自記驗(yàn)潮儀。在與外海通暢、風(fēng)浪不直接沖擊、最低低潮時(shí)有1m以上水深和底質(zhì)堅(jiān)實(shí)平坦的地方設(shè)置驗(yàn)潮井。驗(yàn)潮井常選在碼頭、防波堤和棧橋等隱蔽處，自記驗(yàn)潮儀設(shè)于其中，以避免風(fēng)浪對(duì)潮位觀測(cè)值的影響。驗(yàn)潮儀由浮子、平衡錘、懸索、傳動(dòng)輪組成的浮子系統(tǒng)和記錄裝置兩個(gè)基本部分組成。利用放在驗(yàn)潮井內(nèi)的浮子隨水位的升降，通過懸索帶動(dòng)傳動(dòng)輪和記錄筒轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)潮高的記錄；同時(shí)，由時(shí)鐘控制記錄筆尖做水平勻速移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)潮時(shí)記錄。

井內(nèi)水尺井內(nèi)水尺通常采用帶形玻璃纖維軟尺。潮高H1由井內(nèi)水尺讀取，讀數(shù)指針到潮高基準(zhǔn)面的距離為H，讀數(shù)指針到水面的距離為H2，則有

井內(nèi)水尺的浮子系統(tǒng)要避免與驗(yàn)潮儀的浮子系統(tǒng)相碰撞。安裝完畢后，按照國(guó)家4等水準(zhǔn)測(cè)量要求與校核水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，確定指針的高程，以后每隔半年復(fù)測(cè)一次。

井外水尺井外水尺通常分為木質(zhì)水尺和搪瓷水尺兩種。木質(zhì)水尺一般采用形變小、不易伸縮的杉木或其他堅(jiān)硬木材制成，厚為5～10cm，寬為10～15cm，尺面涂有白色油漆，其上用紅、藍(lán)油漆標(biāo)有刻度和數(shù)值。搪瓷水尺具有刻度清晰、不易附著海洋生物及便于清洗、維護(hù)、更換的優(yōu)點(diǎn)，一般采用木螺絲固定于木質(zhì)尺樁上。

安裝水尺要求垂直、牢固、安全和觀測(cè)方便。尺頂要高出可能最高潮位1m，尺底低于可能最低潮位0.5～1．0m。測(cè)點(diǎn)若設(shè)在有護(hù)木的碼頭上，可將水尺直接固定在護(hù)木上，也可在建筑物或巖壁上打眼，再用混凝土將金屬構(gòu)件進(jìn)行固定，最后用螺絲將水尺裝在金屬構(gòu)件上。測(cè)點(diǎn)底質(zhì)松軟時(shí)，可將尺樁打人海底。若底質(zhì)堅(jiān)硬，可打洞固定尺樁或在預(yù)制的}昆凝土墩上留孔將尺樁插入孔內(nèi)，用鉛絲固定，最后將水尺固定在尺樁上。

若潮間帶坡度小、寬度大，一根水尺難以觀測(cè)，應(yīng)設(shè)立水尺組。水尺組相鄰的兩根水尺刻度交叉重復(fù)部分不得小于0.2m，并對(duì)水尺組中的各水尺統(tǒng)一編號(hào)。

水尺安裝完畢，應(yīng)用水準(zhǔn)儀根據(jù)岸上的水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)出水尺零點(diǎn)的高程。觀測(cè)海水面與水尺相交的刻度值－水尺讀數(shù)，采用下式計(jì)算當(dāng)時(shí)的水位。

潮位=水尺讀數(shù)+水尺零點(diǎn)高程

觀測(cè)時(shí)，水尺讀數(shù)應(yīng)精確到1cm，潮時(shí)要精確到1min。海面有波動(dòng)，要連續(xù)3次讀取水尺讀數(shù)（每次讀取海浪經(jīng)過水尺的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的中間值），取其平均作為觀測(cè)值。

一般潮位觀測(cè)應(yīng)晝夜24h連續(xù)進(jìn)行，每小時(shí)觀測(cè)一次，在接近滿潮和枯潮時(shí)，觀測(cè)的時(shí)間間隔應(yīng)縮短，每10 min測(cè)讀一次，以免漏測(cè)高、低潮位及其相應(yīng)的出現(xiàn)時(shí)間。2

還有其他方法不予以一一介紹。

驗(yàn)潮站站址的選擇潮汐的變化規(guī)律與地球、月球的視運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系。然而，地—月的視運(yùn)動(dòng)所引起的潮汐的變化又因地而異（即不同的地點(diǎn)因地形、地貌等因素的影響其潮汐的變化是不同的）。所以在進(jìn)行潮位測(cè)量以前，首先要對(duì)驗(yàn)潮站的站址進(jìn)行選擇。驗(yàn)潮站站址選擇的條件如下。

1.驗(yàn)潮站的潮汐情況在本海區(qū)必須具有代表性，這是選擇驗(yàn)潮站的主要條件。例如，有的港灣，灣內(nèi)面積比較大，但與灣外連通的口子很小，海水不能自由通流，因此灣內(nèi)外的潮汐特性相差很大：灣內(nèi)的潮差小，而灣外的潮差大。如海南島的一些瀉湖海灣，曾出現(xiàn)灣外潮差3m多、灣內(nèi)潮差卻只有0.3m左右的情況。在這種情況下，為了掌握灣外的潮汐規(guī)律，就不能在灣內(nèi)設(shè)站；反之，為了掌握灣內(nèi)的潮汐漲落，也不能在灣外設(shè)站。此外，灣內(nèi)、灣外漲落潮時(shí)也有很大差別。

又如，在河口地區(qū)，通常有攔門沙，甚至低潮時(shí)能冒出水面。如果在設(shè)站時(shí)不很好地了解當(dāng)?shù)氐某毕闆r。圖方便將驗(yàn)潮站選在河口里面，結(jié)果低潮時(shí)沒有水；實(shí)際海面在一個(gè)位置上停止很長(zhǎng)一段時(shí)間，看起來好像已經(jīng)發(fā)生了低潮，而此時(shí)外海海面卻繼續(xù)下降，經(jīng)過一段時(shí)間后才真正發(fā)生低潮。這樣，把驗(yàn)潮站選在河口里面就不具有代表性。有的海區(qū)，雖然不是河口，但由于海底地形的影響也會(huì)發(fā)生類似的情況?？傊?，在設(shè)站時(shí)，必須到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查，虛心地向當(dāng)?shù)氐臐O民了解設(shè)站地點(diǎn)的潮汐及海區(qū)水深情況，從而達(dá)到合理地選擇站址的目的。

2.選擇風(fēng)浪較小、來往船只較少的地方，這樣有利于提高觀測(cè)的準(zhǔn)確度，也能避免水尺被風(fēng)浪刮倒，被船只撞倒，給工作帶來不便。若海區(qū)內(nèi)有島嶼，一般選在島嶼的背面避風(fēng)處。

3.選擇在海灘坡度大的地方，使水尺位置便于由岸上進(jìn)行觀測(cè)。如果海灘坡度很小，海水在灘涂漲落距離很遠(yuǎn)。為了觀測(cè)潮位之升降，就需要設(shè)立十幾根水尺，甚至數(shù)十根水尺才能進(jìn)行潮汐觀測(cè)，這樣很不方便。若必須在這樣的地點(diǎn)設(shè)站時(shí)，可以另想辦法。

4.應(yīng)盡量利用現(xiàn)有碼頭、防波堤、棧橋等海上建筑物作為觀測(cè)點(diǎn)，而且應(yīng)避開沖刷、淤積、崩坍等使海岸變形迅速的地方。3