OSM9潮位观测3

1、基本概念基本概念测站的设置测站的设置水准联测水准联测水尺潮位观测水尺潮位观测浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测其他验潮仪其他验潮仪验潮井设置参数的选取验潮井设置参数的选取9 9 潮位观测潮位观测19 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测自记式水位计有多种，目前国外多用浮筒式和压力式水位计，国内主要使用浮筒式水位计。浮筒式水位计是历史上应用最长久的一种水位计，其感应系统通过机械传动作浮筒式水位计是历史上应用最长久的一种水位计，其感应系统通过机械传动作用于记录系统。用于记录系统。优点：结构简单、坚固耐用、能满足观测精度要求、维护费用小等；优点：结构简单、坚固耐用、能满足观

2、测精度要求、维护费用小等；缺点：安装时必须建造测井，建造费用大；缺点：安装时必须建造测井，建造费用大；（以国产HCJ1-2型验潮仪为例，介绍浮筒式水位计的原理及使用方法）1 1、结构及工作原理、结构及工作原理结构：浮动系统纪录装置结构：浮动系统纪录装置浮动系统：浮子自重与拉力相平衡；浮动系统：浮子自重与拉力相平衡；纪录装置：机械式、电子式纪录装置：机械式、电子式 通过绳轮转动纪录水位变化。通过绳轮转动纪录水位变化。29 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测1 1、结构及工作原理、结构及工作原理机械式纪录装置机械式纪录装置：钟表部分纪录部分：钟表部分纪录部分钟表部分钟表部分：

3、匀速卷动纪录筒；：匀速卷动纪录筒；纪录部分纪录部分：纪录笔纪录纸机械传动装置：纪录笔纪录纸机械传动装置纪录笔纪录笔：在纪录纸上纪录潮位随时间的变化；：在纪录纸上纪录潮位随时间的变化；机械传动装置机械传动装置：将绳轮转动转化为纪录笔的左右运动；：将绳轮转动转化为纪录笔的左右运动；纪录纸纪录纸：横坐标为潮位，纵坐标为时间，纪录潮位随时间的变化曲线；：横坐标为潮位，纵坐标为时间，纪录潮位随时间的变化曲线； 在纪录纸上可以读取任一时刻的潮位。在纪录纸上可以读取任一时刻的潮位。HCJ1-2HCJ1-2型验潮仪型验潮仪：测量范围为测量范围为0 08m8m，最大误差为，最大误差为16mm16mm，时间纪录误

4、差为，时间纪录误差为2 2分钟天，连续纪录分钟天，连续纪录2424小时小时（或更长时间）。（或更长时间）。纪录纸长（潮位轴）纪录纸长（潮位轴）500mm500mm，水位纪录最小分辨率为，水位纪录最小分辨率为2mm2mm，宽（时间轴），宽（时间轴）390mm390mm，时间纪录，时间纪录最小分辨率为最小分辨率为4 4分钟。分钟。39 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测2 2、仪器安装与使用（、仪器安装与使用（HCJ1-2HCJ1-2型验潮仪型验潮仪）（1） 在测井上固定仪器，保持水平；（2） 安放浮筒及其平衡作用的重锤；（3） 加注墨水；（4） 安放纪录纸（调整时间及潮位位

5、置）；（5） 时间校准（换纪录纸时）。49 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测3 3、纪录（、纪录（HCJ1-2HCJ1-2型验潮仪型验潮仪）纪录的观测步骤纪录的观测步骤（1 1）初始时根据水尺潮位观测值调整验潮仪纪录位置）初始时根据水尺潮位观测值调整验潮仪纪录位置;(;(测站基面测站基面) )（2 2）上自记钟发条；）上自记钟发条；（3 3）每日每日8 8时整点在纪录纸上作标记，并根据井内水尺潮位在纪录纸上作纪录；时整点在纪录纸上作标记，并根据井内水尺潮位在纪录纸上作纪录；（4 4）更换自记纸时，如遇平潮时间，可适当延迟换纸，并在纪录纸上作纪录；）更换自记纸时，如遇平潮

6、时间，可适当延迟换纸，并在纪录纸上作纪录；（5 5）按井内水尺观测的水位及正确时间，调整自记笔调整到新换记录纸上相应位置，并）按井内水尺观测的水位及正确时间，调整自记笔调整到新换记录纸上相应位置，并在记录纸上标记潮高和时间。在记录纸上标记潮高和时间。 （6 6）检查自记笔尖墨水是否充足，如因缺墨造成缺测，可根据自记笔迹判别记录曲线，）检查自记笔尖墨水是否充足，如因缺墨造成缺测，可根据自记笔迹判别记录曲线，然后摘读潮位作为正式记录，并在自记纸上注明情况；然后摘读潮位作为正式记录，并在自记纸上注明情况；（7 7）井内外水尺校测时，高、中、低潮位都应进行，当井内外水尺校测读数平均相差）井内外水尺校测

7、时，高、中、低潮位都应进行，当井内外水尺校测读数平均相差1cm1cm以上时，应认真、全面地进行检查，找出原因，合理订正资料以上时，应认真、全面地进行检查，找出原因，合理订正资料；（8 8）观察仪器的运行状态。）观察仪器的运行状态。59 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测3 3、纪录（、纪录（HCJ1-2HCJ1-2型验潮仪型验潮仪）纪录的整理纪录的整理（1 1）检查与修正纪录曲线）检查与修正纪录曲线 （修匀处理修匀处理） 更换纪录纸前后曲线是否衔接；更换纪录纸前后曲线是否衔接； 纪录曲线是否中断（根据情况补注，三小时以内，可参考补齐）；纪录曲线是否中断（根据情况补注，三小

8、时以内，可参考补齐）； 纪录曲线是否平滑（测井消波导致短周期变化，平滑处理）；纪录曲线是否平滑（测井消波导致短周期变化，平滑处理）；（2 2）潮时订正）潮时订正 （1212小时订正一次：小时订正一次：8 8时、时、2020时时）如实际时间与纪录时间差大于如实际时间与纪录时间差大于1 1分钟，应作潮时订正。分钟，应作潮时订正。订正方法：根据时差向前均匀订正。（表订正方法：根据时差向前均匀订正。（表9 93 3）6如时间校核记号与时间坐标差值如时间校核记号与时间坐标差值1 1分钟，则应进行潮时订正。由于验分钟，则应进行潮时订正。由于验潮仪记录观测是每隔潮仪记录观测是每隔1212小时校测一次的。故其

9、记录小时校测一次的。故其记录 潮时订正潮时订正 的时间的时间间隔为间隔为1212小时，订正值按下式小时，订正值按下式: :K=K-订正值，快为负、慢为正。订正值，快为负、慢为正。n-自记钟快自记钟快(或慢或慢)部分数的绝对值。部分数的绝对值。-由校测时间算起的小时数，如第一小时为由校测时间算起的小时数，如第一小时为1，第，第2小时为小时为2第第12小时为小时为12。 例如:在08点00分笔尖准确地落在08点上，而在20点00分时间，校核记号落在20点06分处。可算出18点是05，15点时04。9 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测浮筒式水位计潮位观测79 9. .5 5 浮筒式水位计潮位观测

10、浮筒式水位计潮位观测3 3、纪录（、纪录（HCJ1-2HCJ1-2型验潮仪型验潮仪）纪录的整理纪录的整理（3 3） 潮高订正潮高订正如校核水尺潮位与潮位仪纪录不符，应根据潮时订正的方法对逐时潮位进行订正。如校核水尺潮位与潮位仪纪录不符，应根据潮时订正的方法对逐时潮位进行订正。（4 4） 高、低潮的确定高、低潮的确定 直接在修匀后的曲线上确定高、低潮的潮高与潮时；直接在修匀后的曲线上确定高、低潮的潮高与潮时； 对高、低潮的潮高潮时进行订正；对高、低潮的潮高潮时进行订正； 对于复杂潮区，只要潮差大于对于复杂潮区，只要潮差大于1010厘米，且维持时间大于厘米，且维持时间大于2 2小时，就应确定为高、

11、低潮；小时，就应确定为高、低潮； 平潮时出现短周期波动情况下，取最值为高、低潮。平潮时出现短周期波动情况下，取最值为高、低潮。89 9. .6 6 其他验潮仪其他验潮仪两种无井验潮仪：安德拉水位计（压力）、声学水位计两种无井验潮仪：安德拉水位计（压力）、声学水位计安德拉水位计安德拉水位计 （应用广泛应用广泛）原理原理：根据测量的压力、温度、盐度计算水位。：根据测量的压力、温度、盐度计算水位。特点特点：水中测量：水中测量、性能稳定、抗干扰能力强、记录时间长、自记、可与其他仪器合并适性能稳定、抗干扰能力强、记录时间长、自记、可与其他仪器合并适用用适用范围适用范围：海洋工程设计所需的短期资料采集、大

12、洋：海洋工程设计所需的短期资料采集、大洋构成构成：压力传感器时钟数据存储单元电池电子线路板等：压力传感器时钟数据存储单元电池电子线路板等最大工作水深最大工作水深：可达：可达4 4, ,000000m m精度精度：满量程的：满量程的0 0.01%.01%滤波滤波：4040秒时间平均秒时间平均99 9. .6 6 其他验潮仪其他验潮仪声学水位计声学水位计原理原理：应用：应用空气声学回声测距原理空气声学回声测距原理在声管中对水位进行观测。在声管中对水位进行观测。特点特点：体积小、便挟、自记：体积小、便挟、自记、高精度高精度适用范围适用范围：临时观测、验潮站观测：临时观测、验潮站观测10验潮井是提供长

13、期定点验潮的固定、可靠设施验潮井是提供长期定点验潮的固定、可靠设施。衡量验潮井的优劣标准通常用衡量验潮井的优劣标准通常用消波性消波性和和随潮性随潮性来判别。对于整个验潮来判别。对于整个验潮井来说，与消波性和随波性直接关系的是验潮井的进水孔。井来说，与消波性和随波性直接关系的是验潮井的进水孔。 若进水孔设计得过大，则滤波性能差，自记曲线将出现很宽的带状记若进水孔设计得过大，则滤波性能差，自记曲线将出现很宽的带状记录，这样观测下来的潮位值既不准确，又给资料的整理带来了困雉；录，这样观测下来的潮位值既不准确，又给资料的整理带来了困雉；反之，若进水孔设计得过小，滤波性能是增强了，但因滤掉了一些不反之，

14、若进水孔设计得过小，滤波性能是增强了，但因滤掉了一些不应滤掉的波动，虽则记录曲线平滑，但记录的潮时出现滞后现象，造应滤掉的波动，虽则记录曲线平滑，但记录的潮时出现滞后现象，造成井内外潮位明显的不一致。成井内外潮位明显的不一致。 因此，进水孔的设计关系到整个验潮井随潮性，滤波性的优因此，进水孔的设计关系到整个验潮井随潮性，滤波性的优劣，关系到观测资料的质量和可信程度。劣，关系到观测资料的质量和可信程度。 9 9.7.7 验潮井设置参数的选取验潮井设置参数的选取11根据流体静力学原理，单位时间内流入或流出进水孔的流量为：根据流体静力学原理，单位时间内流入或流出进水孔的流量为： 式中，式中，Q Q为

15、流量；为流量；S S1 1为进水孔截面积；为进水孔截面积；v v进水孔流速；进水孔流速；流量系数。流量系数。( 1)涨（落）潮期间，井外潮位高（低）于井内，其差值用涨（落）潮期间，井外潮位高（低）于井内，其差值用 表示。表示。因海流对进水孔流入或流出水量的贡献不大，因此，进水孔的流因海流对进水孔流入或流出水量的贡献不大，因此，进水孔的流速仅是由井内外水位差的势能转换为动能所提供的。即：速仅是由井内外水位差的势能转换为动能所提供的。即：（2）在在 时间内井内水位变化时间内井内水位变化 ，同时，同时，设设 时间内井水位变化了时间内井水位变化了 ，将上两式合，将上两式合并便有：并便有： 9 9.7.

16、7 验潮井设置参数的选取验潮井设置参数的选取12( 1)（2）（3）式中，式中， 是井筒截面积，是井筒截面积， 是潮位变化率，是潮位变化率，即涨落潮率，它是个随时间变化的变量。即涨落潮率，它是个随时间变化的变量。 通常在接近高、低潮时刻绝对值较小，而在半潮面附近通常在接近高、低潮时刻绝对值较小，而在半潮面附近绝对值较大。为了确保验潮仪井水暢流，避免阻塞造成绝对值较大。为了确保验潮仪井水暢流，避免阻塞造成井内潮位滞后，井内潮位滞后， 应取最大涨落潮率。即应取最大涨落潮率。即 。按照验潮观测技术要求，井内外潮位差不得大于按照验潮观测技术要求，井内外潮位差不得大于1cm。因此，因此，( 3)式中式中

17、 1cm。当井壁光滑时，。当井壁光滑时， =。则有：则有： h9 9.7.7 验潮井设置参数的选取验潮井设置参数的选取13(1)（2）（3）(4)若最大涨落潮率、验潮井筒直径确定后，则进水孔若最大涨落潮率、验潮井筒直径确定后，则进水孔的内径可用的内径可用( 4)式确定下来式确定下来 根据吴依林等人试验，厦门站验潮井筒直径是根据吴依林等人试验，厦门站验潮井筒直径是80cm。厦门观测到的最大涨落潮率是厦门观测到的最大涨落潮率是0.045cms。分别取。分别取（消波器）进水孔直径为（消波器）进水孔直径为2cm和和2.5cm进行井内外对比进行井内外对比观测，而直径观测，而直径25cm对应的大潮率是对应的大潮率是0.043cm/s最好。最好。从观测和偏差分析的结果可以看出，直径从观测和偏差分析的结果可以看出，直径2cm的在半潮的在半潮期井内潮位滞后现象很明显，个别误差达期井内潮位滞后现象很明显，个别误差达45cm，其，其均方差达均方差达1.68cm，超出了规定的要求。而直径，超出了规定