第九章-潮位观测ppt课件

1、第九章 潮位观测,主要内容 潮位观测的基本概念 测站的设置 水准联测 利用水尺进行潮位观测,1,概述,天体引潮力导致的周期性垂直涨落,2,水体的自由表面距离固定基面的高度统称水位,海洋中的水位又称潮位,风、气压、大陆径流等因素引起的非周期变化,船舶进出港口、海洋和海岸工程设计 海军水雷布设深度、风暴潮和潮汐预报 海涂围垦、潮汐发电 确定平均海平面和深度基准面、潮汐表制作 海上作战指挥、海底电缆的敷设,3,潮位观测的重要性,潮高观测以厘米为单位，取整数，潮时观测精确到1分钟,4,潮汐发电,5,6,9.1 潮位观测的基本概念,一、潮汐的基本要素,7,潮汐的涨落现象以一定时间重复出现,全日潮 半日潮

2、 混合半日潮,8,状态：高潮、低潮 过程：涨潮、落潮,潮高：测站基面到自由水面的垂直距离 半日潮：高高潮高、低高潮高、低低潮高、高低潮高,状态：平潮、高潮时、高潮水位 状态：停潮、低潮时、低潮水位,测站基面,9,涨潮时、落潮时、潮周期 涨潮潮差、落潮潮差、潮差,验潮站的潮汐情况在本海区必须具有代表性 选择验潮站的主要条件 风浪较小、来往船只较少的地方，能提高观测准确度，避免水尺被风浪刮倒、船只撞倒 选择海滩坡度大的地方，便于岸上观测水尺位置：坡度小，潮位升降不易观测 应尽量利用现有码头、防波堤、栈桥等海上建筑物作为观测点，且应避开冲刷、淤积、崩坍等使海岸变形迅速的地方,10,二、验潮站站址的选

3、择,验潮站站址选定后，通过大量观测资料可确定该区域海平面 测量陆地上人工建筑物和自然物高程的一个起算面，也叫基准面，通过大地测量水准网相对固定 又称绝对基准面 解放前我国没有统一高程起算零点 1957年起，以青岛验潮站多年的平均海平面作为全国高程系统的基准面 其他国家也有其各自的高程起算面,11,三、海平面与基准面,1. 海平面,某测站测得任意时段的每小时的潮高取其平均值，称为某测站的、在某一段时间的平均海平面 日平均海平面、月平均海平面、年平均海平面 平均海平面是变化的 随季节变化 随地点变化 地理条件、气象因素、海水密度不同导致 全球变暖使得海平面整体呈上升趋势,12,2. 平均海平面及其

4、变化,潮位是以海面到固定基面的高程表示的 选定观测站后，要确定该测站潮位观测的起算面（测站基面） 绝对基面、假定基面、冻结基面、海图深度基面 水准点：国家高程网的控制点,13,四、基准面和水准点与各种潮位的关系,14,为什么要起算面,一般以某一测站的多年平均海平面作为高程零点,15,1. 绝对基面,黄海高程基准：青岛大港19501956年验潮资料平均海平面，也称56基面，已废止 1985国家高程基准：青岛大港19521979年验潮资料平均海平面，也称85基面,青岛零点(基面)、吴淞零点(基面)、 大沽零点(基面) 、珠江零点(基面)、 废黄河口零点(基面) 、 坎门零点(基面) 、罗星塔零点(

5、基面,16,我国高程基准面间关系,17,问题：平均海平面怎么来的,某测站测得任意时段的每小时的潮高取其平均值，称为某测站的、在某一段时间的平均海平面,潮高,测站基面到自由水面的垂直距离,测站基面,绝对基面：多年平均海平面,2. 假定基面 某测站附近没有国家水准点，测站的高程无法与国家某一水准点联接时，可自行假定一个测站基面，称为假定基面,18,3. 冻结基面 原测站基面变动，不再使用，将其冻结，称为 可保持历史资料的连续性,验潮站水位起算面 验潮零点所在面称为潮高基准面，通常相当于当地的最低低潮面,19,4. 验潮零点,验潮零点是确定所有基准面的基础！ （最原始的测站基面,海图水深的起算面 一

6、般确定在最低低潮面附近 各国不同 英国：最低天文潮面 美国、瑞典、荷兰：平均低潮面 中国、俄罗斯：理论深度基准面 日本：略低低潮面,20,5. 深度基准面,验潮零点也在最低低潮面附近,21,潮高（m,时间（h,平均海面,大潮高潮,小潮高潮,大潮低潮,小潮低潮,大潮潮差,小潮潮差,大潮高潮高,小潮高潮高,大潮低潮高,小潮低潮高,大潮高潮面,小潮高潮面高,大潮低潮面,小潮低潮面,潮高基准面（海图基准面,海图水深,22,选定观测站后，要确定该测站潮位观测的起算面（测站基面,绝对基面,海图深度基面（验潮零点,水位,水位,可统一到1985国家高程基面,23,黄海高程基准面(56基面)和1985国家高程基

7、面,水准点、水准原点,24,同时，还在青岛观象山上设置了水准原点，高出黄海平均海平面72.260米，用特殊材料做成，极为稳定，在青岛市区建立若干副点，组成水准原点网，中国的高程测量起算零点就这样建立起来了,青岛为稳定的花岗岩地质结构，海军一号码头验潮站，验潮时间长，资料连续，通过复杂的科学计算出可靠的多年平均海平面黄海平均海平面,25,中华人民共和国水准原点,这座小石屋全部由崂山花岗岩砌成，顶部中央及四角各竖一石柱，雕凿精细，玲珑别致，室内墙壁上镶一块刻有“中华人民共和国水准原点”的黑色大理石碑，室中有一约2米深的旱井，水袋玛瑙位于旱井底中。小石屋建筑面积8平方米，俄式建筑风格，1954年建成

8、,26,27,9.2 测站的设置,一、水尺设置,28,验潮站设置主要涉及到水尺、水准点和验潮井 水尺是验潮站观测的基本设备,29,水尺零点是记录海面高度的起算面, 其上为正, 下为负,30,直立式倾斜式矮桩式悬锤式,31,海底底质为泥沙等，将水尺钉在木桩上，再打入海底约1米，在四周拉上铅丝固定 海底底质坚硬地区，可在大石块中间打一孔插入水尺，或用水泥、沙、石浇成水泥沉石，将木桩浇在中间，再将水尺固定在木桩上，放入海中，同时用铅丝加固,1. 直立式水尺安装,开敞式水域安装方法,32,有依托物的安装方法,对于海滩坡度小而潮差大的地方，需设立多根水尺，每相邻两根水尺间需重合0.5 m左右，保证潮汐的

9、连续观测,若设站地点有码头、堤坝、栈桥、平台、灯塔等海上建筑物，则可依照具体地形、地势，将水尺固定在这些人造物的边壁上,33,34,在设置直立水尺有困难的地区 由上而下每隔一定距离，用混凝土做成稳定基础或打下木桩，再用粗木条固定在基础或木桩上，然后固定上水尺 用水准仪测量每米水位标记线的位置，再把相邻两条水位标记线中间的斜距离等分为10或100份,2. 倾斜式水尺安装,35,36,适用于有严重流冰或漂浮物以及有频繁航运的地方，但不宜用于易淤地区 由若干根牢固地打入海中的矮桩组成，矮桩群的连线应垂直于海岸线 矮桩露出地面的高度一般为520 cm，并用水准仪测出每根矮桩顶之间的高度差 观测水位时，

10、可将活动水尺放在矮桩顶的圆头钉上，读取铁钉以上水尺水位，再经过矮桩顶上水尺之间的换算，即得水位在水尺上的高程,3. 矮桩式水尺安装,37,38,适用于水很深、石质底、岸壁陡峭地区 将水尺固定在横木上，绳索绕过滑轮，上端伸向水尺板并装有拉环作为指标，下端吊有重锤，直抵水面 安装时应估计最低水位，以决定绳索长度,4. 悬锤式水尺安装,39,观测水位时，先把重锤放下，当锤和水面接触时，再看指标拉环在水尺板上的读数，即为潮位,40,从水尺零点起算，读取海面的高度 一旦水尺被撞倒，所有资料将失去依据 需在岸上设立固定水准点，并求出水尺零点和水准点之间的相对高度 水准点是长期保存的 设置固定水准点之后，应

11、与国家水准网进行联测，求出水尺零点在国家水准网中的绝对高程 为了方便，有时在水尺附近设立临时校准水准点,二、水准点的设置,41,短期验潮站只需设立水尺和水准点，而长期验潮站则要设置验潮井 验潮井是为安装验潮仪而专设的建筑物，按其建筑结构可分为岛式和岸式,三、验潮井的设置,42,由海面上的支架、引桥、仪器室和测井组成 测井：为消除海面波动对浮筒影响，安装消波器 一般在海岸坡度较缓、水较浅的地方使用,1. 岛式验潮井,43,连云港海洋站岛式验潮井,44,井外水尺,45,验潮井的测井、仪器室是在岸上的，有连通海面的输水管与测井连接,2. 岸式验潮井,46,岛式和岸式验潮井，在建井同时，应设立井外校核

12、水尺和井内参证水尺，以便经常检验验潮仪记录的准确性 井外水尺：设立方法与直立式水尺相同，通过水准测量确定水尺零点相对水准点的距离 井内水尺：以带尺量取高度为已知的某固定点到水面的距离来测得潮高,潮高=H-H,四、井内外水尺的设置,47,9.3 水准联测,48,如果水尺零点不与国家水准网(基准面)联测，不求出水尺零点相对于国家标准高程网中的高度，那么这个零点就没有任何意义，观测的资料很难使用,要进行验潮，首先要解决水尺零点的高程问题,49,为什么要起算面,50,来源：上海市水务局网站-实时水位,51,水准联测目的：求出水尺零点、水尺旁边临时水准点、岸上固定水准点与国家标准基准面之间的高度关系，以

13、保证获得统一的水位观测资料,水准联测：用水准测量的方法，测出水尺零点相对国家标准基准面中的高程，从而固定了水位零点、平均海面及深度基准面的相对关系，也保证了潮位资料的统一性,水准测量：用水准仪和水准标尺测量两点之间的高程差的方法,52,主要由望远镜、水准器、脚架等构成 水准器：使望远镜处于水平视线上进行准确读数 脚架：固定水准仪，并能调整其高度,一、水准仪的主要结构,53,原理 地面上A点高程为A点与黄海平均海面的垂直距离,二、测量基本原理和方法,欲测出B点对于A点的高差，则需在A、B两点上竖立水准标尺，并在其中间安置水准仪 当视线水平时，读出两标尺上的读数，差值即为A、B两点的高差,54,B对A的高差： C对B的高差： C对A的高差,后视标尺,前视标尺,55,9.4 利用水尺进行潮位观测,56,临时观测站和没有自记验潮仪的观测站 一、观测与记录 水位观测一般于整点每小时观测一次 高、低潮前后半小时内，每隔10分钟观测一次 水位变化不正常时，继续10分钟间隔观测直至正常为止 读取水尺读数时视线应尽可能接近水面 有波浪时，抓紧时机，在小浪时连续读取三个波峰和三个波谷通过水尺时的读数，取平均作为水