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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,全日潮半日潮混合半日潮,8,状
2、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、验潮站站址的选择,验潮站站址选定后，通过大量观测资
3、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
4、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(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
5、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：
6、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72.2
7、60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。,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
8、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
9、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，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
10、.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
11、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
12、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
13、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
14、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，取平均作为水尺读数,57,进行水尺组观测时，必须掌握时机，选择两支相邻水尺同时进行观测，每次观测的水位应为两支水尺观测结果的平均值水面偶尔落到水尺零点以下时，读数为负值水尺设立后，即对水尺进行编号若观测水尺由于船只碰撞或被大风刮倒，需另设水尺、水尺零点位置有变动时也需重新编号,58,不同水尺的观测资料必须换算至同一水位零点上水位零点一般取离岸最远的水尺零点下1 m左右,2.水位换算,59,60,9.5 利用验潮仪进行潮位观测,61,
