OSM9_潮位观测_1幻灯片.ppt

1、基本概念 测站的设置 水准联测 水尺观测潮位 浮筒式水位计观测潮位 其他验潮仪 验潮井设置参数的选取,1,9 潮位观测,9.1 基本概念,潮位定义： 海洋中的自由水面距离固定基面的高度（水位）。 影响潮位的因素： 周期性因素：天体引潮力； 非周期性因素：风、气压、大陆径流等； 潮位站观测到的水位是以上各种变化的综合结果。 潮位的影响： 船舶的进出港口、海洋和海岸工程设计、海军的水雷布设深度、风暴潮汐预报、海涂围垦、潮汐发电等 潮位观测的应用： 确定平均海平面和深度基准面、潮汐表制作、风暴潮预报、海上作战指挥、海底电缆的敷设、地震预报等 潮高观测以厘米(cm)为单位，取整数；潮时观测精确到1分钟

2、(min)。,2,9.1 基本概念,高潮与低潮 高潮与低潮水位 平潮与停潮 高潮时与低潮时 涨潮与落潮 潮高(测站基面到自由水面) 高高潮高与低高潮高、低低潮高与高低潮高 涨潮时与落潮时、潮周期 涨潮潮差与落潮潮差、潮差,3,9.1 基本概念,验潮站站址的选择 代表性 在本海区要有代表性，特别是对港湾及河口附近的验潮站； 风浪、船只的影响 避免风浪、船只航行对水位的影响，以及确保潮位仪的正常运行。对于海岛，往往设在背风侧； 海滩坡度 一般设在大坡度的位置，保证潮位观测资料的准确与完整； 海岸的稳定性 尽量利用现有稳固的码头、防波堤、栈桥等海上建筑物作为观测点。,4,9.1 基本概念,海平面与基

3、准面 海平面 潮位的多年平均值称为海平面。 海平面是测量陆地上人工建筑物和自然物（如山高）高程的一个起算面，也叫做基准面。 解放前无统一的基准面，自1957年开始取青岛验潮站的多年平均海平面作为全国高程系统的基准面。 海图深度基准面：低低潮高的平均值，用于海图中水深的计算。,5,9.1 基本概念,海平面与基准面 平均海面及其变化规律 将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面。平均海平面有日平均海面、月平均海面和年平均海面。每天、每月和每年的平均海面都是变化的。同时不同地点的平均海面也有差异。 1、平均海平面随时间的变化规律 不规则的日变化 天体引潮力所

4、引起的大小潮产生日不等现象、天气状况的影响； 规则的周期变化（月、年、多年） 年内平均海平面的变化主要由海水温度及季风影响； 年际变化主要是由天文因素决定，存在 长周期性(8.85年、18.61年)的变化（取9年、19年资料计算的平均海平面较为理想）； 趋势变化 全球增暖等；,6,9.1 基本概念,海平面与基准面 平均海面及其变化规律 2、平均海平面随地点的变化规律 对于验潮站的长期平均海面，渤海比青岛高0-10cm，东海比青岛高出0-20cm，南海比青岛高出2040cm； 产生原因：海水密度、气象要素、地理条件、海流等； 基准面和水准点与各种潮位的关系 由于潮位是以海面与固定基面的高程表示的

5、，所以在选定观测站之后，就要确定该测站潮位观测的起算面(简称为测站基面)； 测站基面分类：绝对基面、假定基面、冻结基面、海图深度基准面等。 绝对基面：某一测站的多年平均海平面。 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，这种基面称为假定基面。,7,9.1 基本概念,海平面与基准面 基准面和水准点与各种潮位的关系 冻结基面：由于原测站基面的变动，所以以后使用的基面与原测站基面不相同，故原测站基面需要冻结下来，不再使用，即为冻结基面; 验潮零点：(水尺零点)是记录潮高的起算面，其上为正值，其下为负值。一般来讲，验潮零点所在的面称为潮高基准面，

6、该面通常相当于当地的最低低潮面。 深度基准面：是海图水深的起算面。海图深度基准面一般确定在最低低潮面附近，它与每天低潮面的高度是不同的. 目前我国采用的是 “理论深度基准面”作为海图上的深度基准面。即以本站多年潮位资料算出理论上可能的最低水深作为深度基面，这样便于利用海图计算实际水深。,8,9.1 基本概念,海平面与基准面 基准面和水准点与各种潮位的关系 在确定某测站的平均海平面之后，以它作为起算面，然后，通过测量求出平均海平面与永久水准点的关系，再确定理论最高潮面和实际最高潮面，理论最低潮面和实际最低潮面与平均海平面的关系，最后找出该站本身的水位零点、深度基准面与黄海平均海平面的关系等。,9

7、,9.1 基本概念,验潮仪简介 1、水尺： 方法简单方便，不能自记，多用于临时观测站进行潮位观测或永久观测站上的自记水位计的潮位校核； 2、自记水位计： 记录连续、完整、节省人力等优点，普遍采用。 浮筒式 压力式 超音波式 加装无线电发射仪可以做到遥测。,10,9.2 测站的设置,验潮站的设置包括水尺、水准点和验潮井的设置 1、水尺设置及其维护 水尺是验潮站观测的基本设备，其设立方法按型式分别为直立式、倾斜式、矮桩式和悬锤式四种。 直立水尺及其安装 开敞式水域安装方法：将水尺钉在木桩上再打入海底； 有依托物的水尺设置方法：将水尺固定在人造的边壁上； 对于海滩坡度小且潮差又大的地方：设立两根以上

8、的水尺； 倾斜水尺及其安装 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 木桩上面，然后钉上木刻水尺。,11,9.2 测站的设置,1、水尺设置及其维护 短桩式水尺及其安装 适用于有严重流冰、漂浮物、频繁航运的地区，不宜于易淤的地区。 由若干根牢固地打入海中的矮木桩组成。短桩群的连线应垂直于海岸线。矮桩露出地面的高度一般为520cm，并用水准仪测出每根短桩顶之间的高度差。 观测水位时，可将活动水尺放在每个矮桩顶的园头钉上。读取铁钉以上水尺的水位，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。,12,9.2 测站的设置,1、水尺设置及其维护 悬臂式水尺及其安装 适于高水深、石质底

9、、岸壁陡峭的海区。 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(或浮鼓)，直抵水面。安装时应估计最低水位，据此以决定绳索的长度。 观测水位时，先把重锤(或浮鼓)放下，当锤和海水表面接确时，再看指标拉环对在水尺板上的读数,此时的读数就是当时的潮位,13,9.2 测站的设置,2、水准点的设置 水尺设置之后，即可从水尺上读取海面的高度。 这个高度是从水尺零点起算的，一旦水尺被撞倒，那么所观测的潮位资料以及由此计算的平均海面、深度基准面便没有依据。 为了解决这个问题，需要在岸上设立固定水准点(固定在岩石或水泥桩上)，并求出水尺零点和岸上水准点之间相对高度。 由于水

10、准点是长期保存的，即使撤销了水尺，也能够知道水尺零点、平均海面和深度基准面的位置。而且在验潮期间，可以用来经常检查各水尺零点有否变动，即使另设水尺也可以保证前后资料的统一性。 设置固定水准点之后，应与国家水准网的水准点进行联测。求出水尺零点在国家水准网中的绝对高程，而且需要长期保存。 固定水准点应设在测站附近，设置地点要求坚实稳定，潮水不能淹没，不要设置在离铁路、公路太近和土质松软的地方，以及不坚固的建筑物上，以免损坏。,14,9.2 测站的设置,2、水准点的设置 临时校核水准点 由于固定水准点距离水尺远，且为地下，因此需要其他水准点来校验水尺零点。 （1）墙水准点设置 利用适于放置水准尺的建

11、筑物(码头，防波堤等)凸出部分或岩石上，用油漆作上记号，即成为临时墙水准点。或用铆钉(铁制，头部向上弯曲，尾部呈锯齿状，长度应大于15cm)钉在坚实的墙上或岩石上，并在其头部顶上涂上油漆记号，作为临时墙水准点。 (2)木桩水准点的设置: 在土层复盖很厚的地区，可设置木桩作为临时水准点，木桩水准点的顶部做成半菱角形的尺座，尺座上钉以带球形帽的钉作为标点。,15,9.2 测站的设置,3、验潮井的设置及其维护 短期验潮站只需设立水尺，水准点；对长期验潮站来说，还需要设置验潮井。 验潮井是为安装验潮仪而专设的建筑物。验潮井按其建筑结构形式可分岛式和岸式两种。 岛式验潮井 岛式验潮井系由建筑在海面上支架

12、、引桥、仪器室和测井组成。 测井是为了消除海面波动对浮筒的影响而设置的。设置时，可采用钢筋混凝土、铸铁管、钢管、硬质塑料管和玻璃钢等作为井筒材料，内径一般为0.71.0m。不得小于0.5m。为了能观测到极值水位，安装测井时井口应高于历年最高水位1.5m，井底应低于最低水位1.52.0m。,16,9.2 测站的设置,3、验潮井的设置及其维护 岛式验潮井 测井底部开46个99cm大的进水孔，使测井内外水面变化保持一致。 但为了排除波动对水位的影响，测井内必须安设消波器(通常采用漏斗形消波器)。 消波器上口安装高度应在历年最低水位以下0.5m处。 消波器进水管口径不能过小，也不能过大。其口径过小容易

13、被泥沙或其他杂物堵塞，其口径过大则达不到消波作用，在实际工作中，消波器进水管口径一般与测井的截面积成1/500比例。如测井直径为1m，则按上式计算，消波器进水孔直径为4.5cm。,17,9.2 测站的设置,3、验潮井的设置及其维护 岛式验潮井 仪器室是安装验潮仪记录装置的地方。面积约22m左右，建筑要求坚固、隔热、通风、防湿。其顶部最好安装排气装置，以保证验潮仪正常运转。仪器室一般建造在测井之上。 引桥是验潮井与陆岸连结的桥。在不能利用现有海工建筑物安装的验潮井，一般需建引桥。建引桥时，桥面高度应高于历史最高潮2m，宽不小于0.7m，其强度应能抗击该地出现的最大波浪。桥面两侧安装坚实的栏杆。

14、岛式验潮井一般在海岸坡度较缓、而且水深较浅的地方使用。同时在离岸不甚远的陆地上可找到当最高水位时也不被海水淹没的地点。,18,9.2 测站的设置,3、验潮井的设置及其维护 岸式验潮井 验潮井的测井、仪器室是设计在岸上的，而有连通海面的输水管与测井连接。这样设计的测井，称岸式验潮井。 一般情况下，岸式验潮井井口比岛式验潮井高出0.5m，井底低于岛式验潮井1.01.5m。 井径一般为1m，最小不得小于0.8m，并在内壁上安装固定脚蹬。 在测井上端高于最高水位1m处，要开一个直径为20cm左右的排气孔，并用管道连通至仪器室外，以排除井内湿气。,19,9.2 测站的设置,3、验潮井的设置及其维护 岸式

15、验潮井 输水管：连通井外和井内水体的设备，其内端口应在井底上约1m处，向外海倾斜坡度约百分之五。长度通常以不超过20m为宜。输水管在外海一端管口高度应低于最低水位1.01.5m，管口应固着在海底之上但不能触及海底，管口端最好安装用法兰盘相连接的向下弯的直角弯口。另外，管口可用网包着以防泥沙堵塞输入管。 验潮仪所测的潮高的准确性是用校对水尺来检验的。通常设立两根校对水尺，在验潮井外的海边设一根水尺(或水尺组)，称为井外水尺，在验潮井内设一根水尺，称为井内水尺。,20,井内外水尺的设置,H为已知固定点高度，H为带尺量得固定点到水面距离，则：潮高=H-H,井内水尺安装有两种方法： 一是用带形玻璃纤维软尺作为测量标尺，二是用多股铜丝塑料线(或钢丝绳)作为测量标尺。,（1）带形玻璃纤维软尺，具有伸缩小，读数准确方便的优点。滑轮安装位置要求其浮筒和平衡锤不与验潮仪的浮筒和平衡锤相撞的条件，其固定地点可根据仪器室情况放在屋顶墙壁或仪器桌上。,9.2 测站的设置,井内外水尺的设置,读数指针应安装在仪器桌上不妨碍验潮仪换纸并观读方便