李輝

摘 要：潮流圖表是海圖中的重要組成部分，通過潮流圖表，人們能夠準確了解到某海域海水的具體流動情況，并以此作為重要依據(jù)，在最合適的地方設置港口碼頭，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，需要對其進行科學繪制。以我國某海域為例，利用觀測所得水文數(shù)據(jù)，結合潮流圖表的基本算法，對海圖潮流圖表的具體繪制技術進行了詳細分析。

關鍵詞：潮流圖表；繪制技術；潮流性質；潮流預報

中圖分類號：U675.81 文獻標識碼：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，能夠為海洋航行提供最為精準、可靠的信息和資料，對于保證航海安全具有重要意義，在海上航行和軍事方面應用廣泛。世界每年有很多艦船觸礁、相撞等航海事故，都是因海圖繪制細小誤差造成的，所以為了充分發(fā)揮海圖的應用價值，保證海上航行安全，在繪制海圖時就需要保證其精準度，采取科學的方法繪制高精準度的海圖潮流圖表，確保標示誤差不超過1 mm，為海上航行提供更加可靠的資料。

1 潮流的簡介

潮流的本質含義是海水的水平流動方向，隨著引潮力的改變而發(fā)生的周期性變化。潮流的分類標準有很多，主要有潮流變化形式、潮流流動方向和潮流變化周期等幾種。潮流的變化形式有往復形和旋轉形兩種，所以對應的潮流也分為往復流和旋轉流，同時，根據(jù)潮流流動方向的不同，還可以將其分為漲潮流和落潮流，兩種潮流的流動方向分別為由外海經(jīng)內海向港灣流動，以及由港灣向外海流動。以潮流變化周期為分類標準，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

在對潮流圖表進行計算時，首先要得到該海域的潮流的流速和流向，依據(jù)相關公式，將兩者分解成北分量和東分量，分別對北分量和東分量的差值和平均值進行計算，然后再對余流的北分量和東分量進行計算。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，便可以計算出高潮前后幾小時內的潮流流速和流向。

3 海圖潮流圖表的繪制技術分析

3.1 海域海流觀測介紹

以某海域40萬噸海上航線為觀測區(qū)域，采用定點觀測法，分別在2016-05-19—2016-05-20，2016-05-25—2016-05-26，即海域的大潮時間段和小潮時間段對潮流情況進行觀測，得到具體的水文數(shù)據(jù)。在實際觀測時，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為觀測周期，連續(xù)30 h分別對六個層次進行觀測并記錄，得到30組具體數(shù)據(jù)。

3.2 潮流性質分析

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，不同觀測點和觀測層之間的比例系數(shù)都在0.5以下，所以可判定該海域潮流性質為正規(guī)半日潮流。在觀測中，發(fā)現(xiàn)漲潮和落潮時潮流變化周期、強度和流速都是不一樣的，其中，漲潮時潮流變化周期較長，強度較大、流速較快。同時，漲潮流和落潮流強度與觀測點深度成反比，落潮流最大流速也會隨著觀測點深度的加深而減小。經(jīng)分析后，決定以距離海岸線最近觀測點的0.2層為標準，利用觀測所得水文數(shù)據(jù)，對該點、該層大潮時的潮流流速和流向進行計算，結合計算結果繪制潮流圖表。

3.3 計算潮流流速和流向

在對該海域潮流流速和流向進行計算時，可以不考慮日潮流，將計算方法進行簡化，得到半日潮流圖表。在對算法進行簡化時，觀測時間一般為25 h，保證觀測時間大于13 h。

在對潮流流速和流向進行計算時，首先對兩者的北分量和東分量進行計算：

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

將觀測所得數(shù)據(jù)代入公式進行計算。從觀測所得數(shù)據(jù)可知，2016-05-25兩次高潮之間時間間隔13 h15 min，將其平均劃分為12個時刻，分別為高潮時1個、高潮前5個、高潮后6個，然后對北、東分量差值進行計算，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個時刻的北分量和第二次高潮前5個時刻的北分流速，對高潮前5個時刻的的平均北分量進行計算。按照此方法，再對其他時刻的平均北、東分量進行計算，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行觀測，當流向不變時，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作為潮流表時間間隔周期標準的。

3.4 潮流圖表繪制

利用計算所得的潮流數(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數(shù)字標示的矢量和羅馬數(shù)字標示的矢量來表示，而矢量的長短則表示流速大小。

3.5 潮流變化推算

利用潮流圖表中的數(shù)據(jù)、余流，結合潮汐表中的高潮信息，可以對潮流未來變化進行科學推算，并向海上艦船發(fā)出信息預報。具體過程為：①利用潮汐表中的具體高潮信息，對距離該時刻最

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

合公式 ，對待求時

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

4 結束語

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

參考文獻

[1]郭晉寧，吳俊彥，李愛峰，等.海圖潮流圖表的繪制方法與航海應用[J].天津航海，2011（3）.

[2]帥樹敏.海圖作業(yè)標繪臺關鍵技術研究與設計實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2013.

〔編輯：王霞〕