海圖潮流圖表的繪制技術(shù)分析

李輝

摘 要：潮流圖表是海圖中的重要組成部分，通過(guò)潮流圖表，人們能夠準(zhǔn)確了解到某海域海水的具體流動(dòng)情況，并以此作為重要依據(jù)，在最合適的地方設(shè)置港口碼頭，并開辟更加合理、安全的海上航道?；诔绷鲌D表在航海事業(yè)中所發(fā)揮的重要所用，需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)繪制。以我國(guó)某海域?yàn)槔糜^測(cè)所得水文數(shù)據(jù)，結(jié)合潮流圖表的基本算法，對(duì)海圖潮流圖表的具體繪制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：潮流圖表；繪制技術(shù)；潮流性質(zhì)；潮流預(yù)報(bào)

中圖分類號(hào)：U675.81 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.073

海圖作為反映海洋現(xiàn)象的重要圖表，能夠?yàn)楹Ｑ蠛叫刑峁┳顬榫珳?zhǔn)、可靠的信息和資料，對(duì)于保證航海安全具有重要意義，在海上航行和軍事方面應(yīng)用廣泛。世界每年有很多艦船觸礁、相撞等航海事故，都是因海圖繪制細(xì)小誤差造成的，所以為了充分發(fā)揮海圖的應(yīng)用價(jià)值，保證海上航行安全，在繪制海圖時(shí)就需要保證其精準(zhǔn)度，采取科學(xué)的方法繪制高精準(zhǔn)度的海圖潮流圖表，確保標(biāo)示誤差不超過(guò)1 mm，為海上航行提供更加可靠的資料。

1 潮流的簡(jiǎn)介

潮流的本質(zhì)含義是海水的水平流動(dòng)方向，隨著引潮力的改變而發(fā)生的周期性變化。潮流的分類標(biāo)準(zhǔn)有很多，主要有潮流變化形式、潮流流動(dòng)方向和潮流變化周期等幾種。潮流的變化形式有往復(fù)形和旋轉(zhuǎn)形兩種，所以對(duì)應(yīng)的潮流也分為往復(fù)流和旋轉(zhuǎn)流，同時(shí)，根據(jù)潮流流動(dòng)方向的不同，還可以將其分為漲潮流和落潮流，兩種潮流的流動(dòng)方向分別為由外海經(jīng)內(nèi)海向港灣流動(dòng)，以及由港灣向外海流動(dòng)。以潮流變化周期為分類標(biāo)準(zhǔn)，則潮流可以分為正規(guī)半日潮流、非正規(guī)半日潮流、正規(guī)日潮流和非正規(guī)日潮流四種。

2 潮流圖表的基本算法

在對(duì)潮流圖表進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先要得到該海域的潮流的流速和流向，依據(jù)相關(guān)公式，將兩者分解成北分量和東分量，分別對(duì)北分量和東分量的差值和平均值進(jìn)行計(jì)算，然后再對(duì)余流的北分量和東分量進(jìn)行計(jì)算。各分量平均流速與余流之間的差值便是潮流分量的純天文數(shù)值。最后采用流速合成法，便可以計(jì)算出高潮前后幾小時(shí)內(nèi)的潮流流速和流向。

3 海圖潮流圖表的繪制技術(shù)分析

3.1 海域海流觀測(cè)介紹

以某海域40萬(wàn)噸海上航線為觀測(cè)區(qū)域，采用定點(diǎn)觀測(cè)法，分別在2016-05-19—2016-05-20，2016-05-25—2016-05-26，即海域的大潮時(shí)間段和小潮時(shí)間段對(duì)潮流情況進(jìn)行觀測(cè)，得到具體的水文數(shù)據(jù)。在實(shí)際觀測(cè)時(shí)，根據(jù)潮流深度的不同，將其分為六層，分別為距海面1 m處、水深0.2倍處、水深0.4倍處、水深0.6倍處、水深0.8倍處以及距海底1 m處，以1 h為觀測(cè)周期，連續(xù)30 h分別對(duì)六個(gè)層次進(jìn)行觀測(cè)并記錄，得到30組具體數(shù)據(jù)。

3.2 潮流性質(zhì)分析

該海域最大和最小潮差分別為502 m和421 m，高潮和低潮之間間隔5 h58 min，漲落潮周期近似為6 h，并且，不同觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)層之間的比例系數(shù)都在0.5以下，所以可判定該海域潮流性質(zhì)為正規(guī)半日潮流。在觀測(cè)中，發(fā)現(xiàn)漲潮和落潮時(shí)潮流變化周期、強(qiáng)度和流速都是不一樣的，其中，漲潮時(shí)潮流變化周期較長(zhǎng)，強(qiáng)度較大、流速較快。同時(shí)，漲潮流和落潮流強(qiáng)度與觀測(cè)點(diǎn)深度成反比，落潮流最大流速也會(huì)隨著觀測(cè)點(diǎn)深度的加深而減小。經(jīng)分析后，決定以距離海岸線最近觀測(cè)點(diǎn)的0.2層為標(biāo)準(zhǔn)，利用觀測(cè)所得水文數(shù)據(jù)，對(duì)該點(diǎn)、該層大潮時(shí)的潮流流速和流向進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合計(jì)算結(jié)果繪制潮流圖表。

3.3 計(jì)算潮流流速和流向

在對(duì)該海域潮流流速和流向進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以不考慮日潮流，將計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到半日潮流圖表。在對(duì)算法進(jìn)行簡(jiǎn)化時(shí)，觀測(cè)時(shí)間一般為25 h，保證觀測(cè)時(shí)間大于13 h。

在對(duì)潮流流速和流向進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先對(duì)兩者的北分量和東分量進(jìn)行計(jì)算：

式（1）中：Wi，Ui，Vi分別為第i小時(shí)的流速矢量、北分量以及東分量；θi為第i小時(shí)流向。

將觀測(cè)所得數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算。從觀測(cè)所得數(shù)據(jù)可知，2016-05-25兩次高潮之間時(shí)間間隔13 h15 min，將其平均劃分為12個(gè)時(shí)刻，分別為高潮時(shí)1個(gè)、高潮前5個(gè)、高潮后6個(gè)，然后對(duì)北、東分量差值進(jìn)行計(jì)算，得出具體數(shù)值。在得到分量差值之后，采用算數(shù)平均法，利用第一次高潮前5個(gè)時(shí)刻的北分量和第二次高潮前5個(gè)時(shí)刻的北分流速，對(duì)高潮前5個(gè)時(shí)刻的的平均北分量進(jìn)行計(jì)算。按照此方法，再對(duì)其他時(shí)刻的平均北、東分量進(jìn)行計(jì)算，再利用平均分量得余流的北、東分量。最后用各分量平均流速減去余流，兩

者之間的差值便是潮流分量的純天文數(shù)值，可直接作為潮流表成果。如果不是在大潮期間進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)流向不變時(shí)，可以利用

，這一公式得到大潮

期間的流速。一般情況下，都是以1 h作為潮流表時(shí)間間隔周期標(biāo)準(zhǔn)的。

3.4 潮流圖表繪制

利用計(jì)算所得的潮流數(shù)據(jù)，將其繪制成圖表，使潮流變化情況更加清楚、直觀。在繪制潮流圖表的時(shí)候，高潮前1～5 h的流速和流向以及高潮后1～6 h的流速和流向可以分別用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)示的矢量和羅馬數(shù)字標(biāo)示的矢量來(lái)表示，而矢量的長(zhǎng)短則表示流速大小。

3.5 潮流變化推算

利用潮流圖表中的數(shù)據(jù)、余流，結(jié)合潮汐表中的高潮信息，可以對(duì)潮流未來(lái)變化進(jìn)行科學(xué)推算，并向海上艦船發(fā)出信息預(yù)報(bào)。具體過(guò)程為：①利用潮汐表中的具體高潮信息，對(duì)距離該時(shí)刻最

近的下次高潮時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行推算，得到兩次高潮之間的時(shí)間間隔；②利用得到的時(shí)間間隔，對(duì)照潮流表，查詢得到下次高潮時(shí)刻的流速和流向，所得到的流向便是待求時(shí)刻潮流流向的純天文數(shù)字；③利用潮汐表，對(duì)當(dāng)日潮落和大潮潮落的進(jìn)行查詢，并結(jié)

合公式 ，對(duì)待求時(shí)

刻的潮流流速純天文數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；④利用上述所得流速和流向，再加上余流，便可以得到待求時(shí)刻的流速和流向的最終結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

在繪制海圖潮流圖的時(shí)候，便可以參照上述方法，如果需要計(jì)算的數(shù)據(jù)較多，可以采用平均法，提高潮流表中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免因偶然因素造成的數(shù)據(jù)誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性造成較大影響。利用計(jì)算、繪制得到的海圖潮流圖表可以對(duì)潮流變化情況進(jìn)行推算，并將推算結(jié)果告知于該海域活動(dòng)的船只，幫助船只制訂更加科學(xué)的航行計(jì)劃，在提高海上航行安全系數(shù)的同時(shí)，還能選擇最為合適、節(jié)約的航線，對(duì)于促進(jìn)海上交通事業(yè)的良好發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕