吳清松，施偉勇，許雪峰，宋澤坤

（國(guó)家海洋局第二海洋研究所 工程海洋學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012）

象山港水域位于浙江省北部沿海，北靠杭州灣，南臨三門灣，東側(cè)為舟山群島。象山港由象山港狹灣、牛鼻山水道和佛渡水道三部分組成，灣口的六橫島把象山灣口外區(qū)域分成了東南的牛鼻山水道和東北的佛渡水道，象山港水域主要通過(guò)這兩個(gè)水道同東海進(jìn)行水交換。

狹灣呈窄長(zhǎng)形狀，狹灣內(nèi)的潮波變化特征較為單一，且由于灣內(nèi)調(diào)查資料較多，灣內(nèi)的潮波及其變化特征已經(jīng)比較清晰（曹欣中等，1995；董禮先等，1999a；董禮先 等，1999b；韓松林 等，2014；吳曉燕等，2009；周鴻權(quán)等，2014；朱軍政，2009）：潮差由口門向?yàn)硟?nèi)逐漸增大，在灣口為漲落潮歷時(shí)相當(dāng)，由灣口向?yàn)硟?nèi)漲潮歷時(shí)逐漸增大，落潮歷時(shí)逐漸縮短；灣內(nèi)漲、落潮流向基本與岸線平行，從灣口到灣頂，漲落潮流歷時(shí)不對(duì)稱性的變化趨勢(shì)與漲落潮歷時(shí)相似。

象山港東北通過(guò)佛渡水道、青龍門水道、雙嶼門水道與舟山海域毗鄰；東南通過(guò)牛鼻山水道與大目洋相通（曾相明等，2011）。牛鼻山水道和佛渡水道周邊島嶼眾多、水道交錯(cuò)，潮波變化特征較為復(fù)雜。特別是佛渡水道，水深地形變化劇烈，西側(cè)經(jīng)過(guò)青龍門水道、雙嶼門水道與象山港、牛鼻山水道相連，東側(cè)通過(guò)條帚門水道、蝦峙水道、清滋門水道、老鼠門水道連接外海，東北側(cè)為崎頭洋，漲落潮流在這些水道間的此消彼長(zhǎng)造成了舟山群島南側(cè)各峽道（包括佛渡水道）復(fù)雜的潮波特征（馮沈科等，2013；黃惠明等，2009；蔣國(guó)俊，2001）。

牛鼻山水道和佛渡水道潮波及其變化特征目前還不清晰，狹灣、牛鼻山水道和佛渡水道潮流的強(qiáng)弱及相互影響關(guān)系還不清楚。此外，在佛度水道、普沈水道等特殊水道，其水道走向?yàn)闁|北-西南向，與寧波-舟山內(nèi)海域漲落潮流的整體走向（東南-西北向）幾乎垂直，這些水道的漲落潮流方向目前還不明確。舟山群島南側(cè)各水道犬牙交錯(cuò)，峽道之間潮波互有影響，盡管舟山群島峽道潮流受地形的影響主要呈往復(fù)流運(yùn)動(dòng)形式，然而在峽道交匯處（如崎頭洋），潮波及其變化較為復(fù)雜。本文對(duì)狹灣、牛鼻山水道和佛渡水道及其交匯區(qū)潮波及其變化的研究，有助于舟山群島南側(cè)峽道及交匯區(qū)潮波的研究，可為峽道及匯合區(qū)潮波的研究提供參考。

1 資料收集與研究方法

為研究象山港水動(dòng)力特征，同時(shí)為數(shù)值模型模擬、動(dòng)力沉積、灘槽沖淤演變、環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)及生態(tài)驅(qū)動(dòng)等專題研究提供基礎(chǔ)資料，國(guó)家海洋局第二海洋研究所于2012年2月-3月在象山港進(jìn)行了為期1 個(gè)月的潮位觀測(cè)和大小潮周日連續(xù)站潮流觀測(cè)。其中在狹灣口、牛鼻山水道、雙嶼門水道和佛渡水道布放了一個(gè)臨時(shí)潮位測(cè)站，進(jìn)行一個(gè)月的潮位觀測(cè)；在狹灣口、牛鼻山水道和佛渡水道均布設(shè)了3 個(gè)潮流連續(xù)站，每3 個(gè)測(cè)站為一組形成了橫跨各個(gè)水道的觀測(cè)斷面（圖1）。潮位觀測(cè)時(shí)間為2012年2月13日-3月12日，采樣間隔為10 分鐘；大潮連續(xù)站觀測(cè)時(shí)間為2012年2月22日15 ∶00-2012年2月23日16 ∶00，小潮連續(xù)站觀測(cè)時(shí)間為2012年2月16日9 ∶00-2012年2月17日10 ∶00，潮流采樣間隔同樣為10 min。

本文首先根據(jù)潮位和潮流觀測(cè)資料，分析了狹灣口、牛鼻山水道和佛渡水道的潮汐和潮流特征及其差異；為了解狹灣口、牛鼻山水道和佛渡水道潮波的相互影響關(guān)系及交匯水域潮波的變化特征，開展了二維潮波數(shù)值計(jì)算，計(jì)算了2012年2月11日-3月12日狹灣口、牛鼻山水道和佛渡水道及其交匯處的流場(chǎng)分布。

采用MIKE21 模式，建立三角形網(wǎng)格下的二維潮流數(shù)值模型。模型計(jì)算采用有限元解法，計(jì)算條件如下：閉邊界條件下取岸線法向流速為零，露灘采用“干濕”判別法進(jìn)行處理，利用22 個(gè)分潮（2N2，MF，P1，SSA，M2，MKS2，Q1，J1，M3，MM，N2，K1，M4，MN4，K2，M6，MS4，S2，L2，M8，O1，S4）的調(diào)和常數(shù)計(jì)算并給定開邊界條件，以驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)算。模型計(jì)算時(shí)間為2012年2月11日-3月12日，待計(jì)算穩(wěn)定后，取2012年2月13日-3月12日的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

2 觀測(cè)資料分析

2.1 各水道潮汐特征比較

便于比較分析，僅顯示大潮期間佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口潮位過(guò)程曲線（圖2）?？梢钥闯?，到達(dá)高潮位的時(shí)間順序分別為佛渡水道（大岙里）、牛鼻山水道（長(zhǎng)沙村）和狹灣口（蒲門）潮位站，到達(dá)低潮位的時(shí)間順序正好相反。根據(jù)2012年2月11日-3月12日的實(shí)測(cè)潮位資料，到達(dá)高低潮位的平均時(shí)間差：佛渡水道到達(dá)高潮位的時(shí)間比牛鼻山水道提前8 min，牛鼻山水道比狹灣口提前6 min；到達(dá)低潮位的時(shí)間，佛渡水道比牛鼻山水道延遲32 min，牛鼻山水道比狹灣口延遲11 min。佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口平均漲潮歷時(shí)分別為5 時(shí)31 分、6 時(shí)11 分和6 時(shí)28 分，平均落潮歷時(shí)分別為6 時(shí)54 分、6 時(shí)14 分和5 時(shí)57 分。佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口平均高潮位分別為1.26 m、1.50 m 和1.61 m，平均低潮位分別為-1.25 m、-1.34 m 和-1.37 m，平均高潮位依次逐漸升高，平均低潮位依次逐漸降低，平均潮差分別為2.51 m、2.82 m 和2.96 m。

圖1 研究區(qū)域（上圖）與水文測(cè)站分布圖（下圖）

圖2 大潮期間佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口潮位過(guò)程曲線

2.2 各水道潮流特征比較

S2、S5 和S8 潮流測(cè)站分別位于牛鼻山水道、佛渡水道和狹灣口3 個(gè)觀測(cè)斷面中部，圖3 為大潮期間S2、S5 和S8 測(cè)站流速流向過(guò)程線及六橫輪渡同步潮位過(guò)程線。

到達(dá)漲急時(shí)刻的時(shí)間順序依次為佛渡水道（S5）、狹灣口（S8）和牛鼻山水道（S2）測(cè)站，到達(dá)落急時(shí)刻的時(shí)間順序也是一樣。狹灣口漲落急發(fā)生在中潮位附近，轉(zhuǎn)流發(fā)生在平潮時(shí)刻，為駐波；佛渡水道漲落急發(fā)生在平潮附近，轉(zhuǎn)流發(fā)生在中潮位附近，為前進(jìn)波；牛鼻山水道的漲、落急分別發(fā)生在高、低平潮前約2 h 左右，潮波為變形前進(jìn)波。大潮期間牛鼻山水道、佛渡水道和狹灣口平均漲潮流歷時(shí)分別為5 時(shí)53 分、6 時(shí)11 分和6 時(shí)27分，平均落潮流歷時(shí)分別為6 時(shí)25 分、6 時(shí)5 分和5 時(shí)36 分。當(dāng)佛渡水道處于漲落急時(shí)刻，狹灣口處在轉(zhuǎn)流期間；當(dāng)狹灣口為漲落急時(shí)，佛渡水道處于轉(zhuǎn)流期間；牛鼻山水道漲、落潮流的起止時(shí)刻相比狹灣口延遲1～2 h。

受峽道地形影響，狹灣內(nèi)潮流往復(fù)流特征明顯（圖4）。牛鼻山水道和佛渡水道潮流以往復(fù)流為主，位于水道中央的S2 和S5 測(cè)站具有一定的旋轉(zhuǎn)流特征（圖4-圖5），這從圖3 中的流速流向過(guò)程線也可以看出。狹灣內(nèi)的S8 和S9 測(cè)站潮流旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，牛鼻山水道和佛渡水道的S1～S6測(cè)站潮流均為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。牛鼻山水道和狹灣口漲潮流大于落潮流（圖5），牛鼻山水道S2 測(cè)站最大漲、落潮流速分別為1.13 m/s、0.92 m/s，狹灣口S8測(cè)站最大漲、落潮流速分別為1.48 m/s、1.28 m/s；佛渡水道東北向流大于西南向流，最大東北向流速為1.35 m/s，最大西南向流速為1.10 m/s。

圖3 大潮期間佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口流速流向過(guò)程曲線

圖4 各潮流測(cè)站潮流橢圓分布

圖5 大潮期間佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口潮流玫瑰圖

3 模擬結(jié)果分析

從觀測(cè)結(jié)果來(lái)看，狹灣口、牛鼻山水道和佛渡水道的潮波特別是潮流特征差異較大。為了解各水道潮流差異的動(dòng)力機(jī)制及水道交匯區(qū)流場(chǎng)的分布變化特征，開展了二維潮波數(shù)值計(jì)算。

3.1 模式驗(yàn)證

長(zhǎng)沙村潮位站位于牛鼻山水道和狹灣口之間，具有較好的代表性。根據(jù)潮位數(shù)值計(jì)算結(jié)果，計(jì)算的長(zhǎng)沙村高低潮位及其時(shí)刻與實(shí)測(cè)均符合較好（圖6）。S2、S5 和S8 測(cè)站分別位于牛鼻山水道、佛渡水道和狹灣口斷面中部，雖然實(shí)際流場(chǎng)在地形和氣象條件的影響下比模擬的流場(chǎng)復(fù)雜得多，從計(jì)算結(jié)果可以看出（圖7-圖9），模擬的潮流流速及漲落急時(shí)刻與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合，S2 和S5 測(cè)站潮流的旋轉(zhuǎn)特征也得到了較好的反映。

從觀測(cè)結(jié)果已知，到達(dá)漲急和落急時(shí)刻的時(shí)間順序依次為佛渡水道（S5）、狹灣口（S8）和牛鼻山水道（S2）測(cè)站。根據(jù)2012年2月13日-3月12日的潮流數(shù)值計(jì)算結(jié)果，到達(dá)漲落急時(shí)刻的平均時(shí)間差：佛渡水道（S5）到達(dá)漲急的時(shí)間比狹灣口（S8）提前232 min，狹灣口到達(dá)漲急的時(shí)間比牛鼻山水道（S2）提前48 min；佛渡水道到達(dá)落急的時(shí)間比狹灣口提前94 min，狹灣口到達(dá)落急的時(shí)間比牛鼻山水道提前139 min。

3.2 區(qū)域漲落潮流特征

為了解佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣匯合區(qū)的流場(chǎng)變化特征，以及各水道漲落潮流相互影響和此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，給出了大潮期間一個(gè)潮周期內(nèi)每隔一個(gè)小時(shí)的流場(chǎng)分布（圖10）。佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口斷面面積分別為141 931 m2、215 841 m2和107 775 m2，大潮期間3 個(gè)通道的流量時(shí)間序列見圖11。

3.2.1 狹灣口

狹灣口開始漲潮流時(shí)，潮流主要來(lái)自崎頭洋經(jīng)佛渡水道的落潮流（17 ∶00-18 ∶00），此時(shí)外海（大目洋）漲潮流較弱；隨著外海漲潮流增強(qiáng)，與崎頭洋下泄的落潮流相抵消，崎頭洋經(jīng)佛渡水道的落潮流逐漸減弱，牛鼻山水道和條帚門水道由落潮流轉(zhuǎn)為漲潮流，牛鼻山水道進(jìn)入狹灣的漲潮流逐漸增強(qiáng)；在20 ∶00 時(shí)刻，狹灣口達(dá)到漲急。由于狹灣的斷面面積小于牛鼻山水道且狹灣最大流量小于牛鼻山水道，因此狹灣達(dá)到漲急時(shí)，牛鼻山水道漲潮流較大但未達(dá)到漲急；隨著牛鼻山水道的漲潮流繼續(xù)增強(qiáng)，部分漲潮流流入佛渡水道，從而佛渡水道轉(zhuǎn)為東北向流（21 ∶00）。此后，狹灣內(nèi)的納潮量逐漸趨于飽和，灣內(nèi)漲潮流逐漸減弱，進(jìn)入牛鼻山水道的漲潮流轉(zhuǎn)而大量流入佛渡水道，崎頭洋漲潮流逐漸增強(qiáng)，至23 ∶00 時(shí)刻狹灣內(nèi)潮流轉(zhuǎn)為落潮流，此時(shí)外海為轉(zhuǎn)流時(shí)刻，經(jīng)佛渡水道進(jìn)入崎頭洋的漲潮流主要由狹灣口的落潮流支撐。隨著外海轉(zhuǎn)為落潮流，牛鼻山水道的落潮流逐漸增強(qiáng)（0 ∶00-1 ∶00），狹灣內(nèi)的納潮量釋放速度加快，狹灣口很快達(dá)到落急，此時(shí)狹灣的落潮流主要進(jìn)入牛鼻山水道，進(jìn)入佛渡水道的潮流很弱。外海落潮流繼續(xù)增強(qiáng)，狹灣口的落潮流不足以支撐牛鼻山水道的落潮流，崎頭洋轉(zhuǎn)為落潮流，經(jīng)佛渡水道進(jìn)入牛鼻山水道（2 ∶00-3 ∶00）；隨著崎頭洋落潮流的增強(qiáng)，通過(guò)佛渡水道進(jìn)入牛鼻山水道的西南向流也逐漸增強(qiáng)，并對(duì)狹灣的落潮流形成了一定的阻滯作用，而外海落潮流開始減弱，狹灣口落潮流也逐漸減弱（4 ∶00）。外海落潮流繼續(xù)減弱至轉(zhuǎn)流時(shí)刻，在崎頭洋經(jīng)佛渡水道的西南向流推動(dòng)下，狹灣口逐漸達(dá)到轉(zhuǎn)流時(shí)刻直至轉(zhuǎn)為漲潮流。

圖6 長(zhǎng)沙村潮位站潮位驗(yàn)證

圖7 牛鼻山水道S2 測(cè)站流速流向驗(yàn)證

圖8 佛渡水道S5 測(cè)站流速流向驗(yàn)證

圖9 狹灣口S8 測(cè)站流速流向驗(yàn)證

3.2.2 牛鼻山水道

牛鼻山水道外接大目洋，斷面面積與最大漲落潮流流量在3 個(gè)斷面中均為最大。根據(jù)前面狹灣口斷面潮流特征的分析結(jié)果可知，牛鼻山水道潮流場(chǎng)的變化略滯后于大目洋水域，其漲落潮流主要受外海潮流的控制。

3.2.3 佛渡水道

崎頭洋是舟山島南側(cè)連接杭州灣和外海的唯一通道，受到杭州灣潮波的影響，其漲落潮流時(shí)刻與象山港截然不同。佛渡水道是崎頭洋與外海及象山港水體交換的一個(gè)通道，崎頭洋落潮流與外海漲潮流在佛渡水道的交替變化，決定了佛渡水道漲落潮流的方向。從圖10 可以看出，在外海漲潮流逐漸增強(qiáng)過(guò)程中（19 ∶00-21 ∶00），佛渡水道由西南向流轉(zhuǎn)為東北向流；在崎頭洋落潮流逐漸增強(qiáng)過(guò)程中（1 ∶00-3 ∶00），佛渡水道由東北向流轉(zhuǎn)為西南向流。

●交匯區(qū)

在佛渡水道、狹灣口和牛鼻山水道漲落潮流的相互作用下，交匯區(qū)的潮流具有一定的旋轉(zhuǎn)流特征（圖12），潮流為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。佛渡水道東側(cè)同樣受到螺頭水道、蝦峙門水道、條叟門水道和佛渡水道潮流的相互作用，交匯區(qū)的潮流同樣具有一定的旋轉(zhuǎn)流特征，潮流同樣為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

圖10 大潮期間各水道及其交匯區(qū)一個(gè)潮周期的流場(chǎng)分布

圖11 大潮期間佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口斷面流量過(guò)程曲線

圖12 各水道及其交匯區(qū)潮流橢圓分布

4 討論

4.1 佛渡水道漲、落潮流方向

佛渡水道是梅山保稅港區(qū)進(jìn)出口貨物的主要海上運(yùn)輸通道，水道漲落潮流方向的變化關(guān)系到船舶的進(jìn)港與出港。隨著近年來(lái)梅山保稅港區(qū)、六橫大橋等項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)，佛渡水道漲落潮流方向經(jīng)過(guò)專家們?cè)诙啻螘?huì)議上的討論，至今未有定論。佛渡水道西南通過(guò)青龍門、雙嶼門、牛鼻山水道與大目洋相連，同時(shí)其東北通過(guò)蝦峙門、條帚門也與大目洋連通，當(dāng)大目洋漲潮流時(shí)，傳播至西南口和東北口的漲潮流方向完全相反。單以象山港為中心來(lái)看，佛渡水道西南向流與狹灣漲潮流方向較為一致，佛渡水道東北向流來(lái)自狹灣的落潮流，這就容易造成假象：佛渡水道漲潮流為西南向，落潮流為東北向。

從前面章節(jié)的分析已知，只有在狹灣漲落潮流的初始階段，佛渡水道漲落潮流與狹灣內(nèi)潮流方向一致；當(dāng)狹灣內(nèi)為漲急時(shí)，佛渡水道為轉(zhuǎn)流時(shí)刻，當(dāng)狹灣內(nèi)為落急時(shí)，佛渡水道東北向流速較弱。當(dāng)外海（牛鼻山水道、條帚門水道）為漲急時(shí)，佛渡水道為東北向流，為外海與崎頭洋水交換的重要通道；當(dāng)外海為落急時(shí)，崎頭洋落潮流也較大，此時(shí)佛渡水道為西南向流。此外，佛渡水道斷面面積及最大流量與象山港狹灣斷面面積及最大流量接近，而象山港狹灣內(nèi)漲落潮流主要與牛鼻山水道進(jìn)行水交換，象山港狹灣內(nèi)的漲落潮流對(duì)佛渡水道潮波不可能起到主要作用。

因此，佛渡水道漲落潮流主要受崎頭洋與外海及象山港漲落潮流水交換的影響，其漲潮流方向?yàn)闁|北向，落潮流方向?yàn)槲髂舷颉?/p>

4.2 象山港潮波與周邊海域潮波的關(guān)系

象山港位于寧波-舟山內(nèi)海域南側(cè)，杭州灣位于寧波-舟山內(nèi)海域北側(cè)。從寧波-舟山內(nèi)海域北側(cè)，即杭州灣的灰鱉洋開始，水體主要通過(guò)金塘水道及冊(cè)子水道再經(jīng)螺頭水道進(jìn)入群島內(nèi)部水域崎頭洋。崎頭洋位于眾多水道的交匯處，漲落潮過(guò)程中，內(nèi)外海域的水交換主要通過(guò)清滋門、蝦峙門、條帚門、老鼠門、青龍門和雙嶼門水道進(jìn)行，其中流經(jīng)佛渡水道及青龍門水道的部分水體還參與象山港附近海域水體的交換。

象山港狹灣在漲急和落急時(shí)刻，灣內(nèi)的潮流主要通過(guò)牛鼻山水道；而在漲潮的初始階段，灣內(nèi)的潮流主要來(lái)自崎頭洋流經(jīng)佛渡水道的落潮流；在落潮的初始階段，崎頭洋水域?yàn)闈q急，灣內(nèi)落潮流經(jīng)過(guò)佛渡水道進(jìn)入崎頭洋。狹灣為半封閉的狹長(zhǎng)型海灣，轉(zhuǎn)流發(fā)生在平潮時(shí)刻，灣內(nèi)潮波為駐波性質(zhì)；牛鼻山水道斷面面積和斷面最大流量均大于狹灣口斷面，牛鼻山水道漲落潮流一部分與象山港灣內(nèi)水體交換，一部分還通過(guò)佛渡水道與崎頭洋水體進(jìn)行交換，其潮波為變形前進(jìn)波性質(zhì)；佛渡水道為崎頭洋與象山港及外海海水交換的通道，漲落急發(fā)生在平潮附近，轉(zhuǎn)流發(fā)生在中潮位附近，其潮波為前進(jìn)波性質(zhì)。

5 結(jié)論

利用2012年冬季象山港佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口的實(shí)測(cè)水文資料，對(duì)3 個(gè)水道潮波特征及其差異性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，佛渡水道、牛鼻山水道和狹灣口潮差依次增大，漲潮歷時(shí)和漲落潮流歷時(shí)依次增加，落潮歷時(shí)和落潮流歷時(shí)依次縮短。受峽道地形影響，各水道潮流以往復(fù)流運(yùn)動(dòng)形式為主。

建立該海域的二維潮流模型，計(jì)算了研究區(qū)域與實(shí)測(cè)潮位同期一個(gè)月的潮位和潮流分布。狹灣內(nèi)的漲落潮流主要經(jīng)過(guò)牛鼻山水道受外海潮波的影響，僅在漲落潮流的起始階段通過(guò)佛渡水道受崎頭洋潮波的作用；牛鼻山水道漲落潮流主要受外海潮波的控制；崎頭洋落潮流與外海漲潮流在佛渡水道的交替變化，決定了佛渡水道漲落潮流的方向。

根據(jù)對(duì)實(shí)測(cè)觀測(cè)資料和數(shù)模計(jì)算結(jié)果的綜合分析，佛渡水道漲潮流為東北向，落潮流為西南向。杭州灣通過(guò)寧波-舟山內(nèi)水域與象山港進(jìn)行水體交換，象山港主要潮汐通道特別是佛渡水道潮汐和潮流特征較為復(fù)雜。本文的相關(guān)研究有助于對(duì)舟山群島南側(cè)潮波的了解，未來(lái)還需在更為全面的舟山島以南海域?qū)崪y(cè)資料的基礎(chǔ)上，從整體上把握舟山群島附近海域潮波特征及其對(duì)象山港的影響。

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