第3章-海洋水文要素觀測(cè)-資料下載頁(yè)
2025-08-15 23:16本頁(yè)面
【正文】 水層的平均動(dòng)量減少。 正是由于海水的渦動(dòng)摩擦，風(fēng)才把能量傳遞給海水的表層及其以下各層，從而使海水沿著一定方向流動(dòng)。 3． 7． 2 潮流 潮流：海水質(zhì)點(diǎn)隨潮汐垂直運(yùn)動(dòng)的同時(shí)所做水平運(yùn)動(dòng)即潮流。 在局部有混合作用的河口中，潮流比非潮流至少要強(qiáng) 10倍；然而，在大洋中，潮流流速只有 2— 3cm／ s左右； 潮流的成因： 月亮和太陽(yáng)的引力。即引力作用海面使得海水升降的同時(shí)使得海水進(jìn)行堆積和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 潮流的幾種典型形式： 往復(fù)式潮流 往復(fù)式潮流又稱直線式潮流，在海峽、水道、河口或狹窄港灣內(nèi)的潮流，受地形限制，潮流一般為往復(fù)式交換。在外海某些海區(qū)，若處于右回旋式或左回旋式潮流的交界處，也會(huì)出現(xiàn)往復(fù)式潮流。 特點(diǎn) ：流向只有兩個(gè)，流速是變化的。 回轉(zhuǎn)式潮流 回轉(zhuǎn)式潮流又稱八卦流，若海區(qū)內(nèi)同時(shí)有幾個(gè)潮波存在時(shí)，便可產(chǎn)生相互干擾作用，因此可形成回轉(zhuǎn)式潮流。 有兩個(gè)往復(fù)式潮流成斜交時(shí)，此時(shí)潮流可形成回轉(zhuǎn)式潮流。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象是由于地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的結(jié)果。 例如我國(guó)長(zhǎng)江口的潮流，屬于回轉(zhuǎn)式潮流，流向也是順時(shí)針?lè)较蜃儎?dòng)，流速較大，對(duì)船只航行很有影響。 ADCP（ Acoustic Doppler Current Profiler，聲學(xué)多普勒流速剖面儀）據(jù)多普勒原理，利用矢量合成法，測(cè)量水流的垂直剖面分布。 相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)流方法， ADCP具有： ? 測(cè)量速度快，可進(jìn)行斷面同步測(cè)量； ? 能體現(xiàn)三維流速和流向的特性； ? 能自動(dòng)消除各種外界因素的影響，對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行評(píng)判； ? 在測(cè)量中對(duì)流層無(wú)破壞作用； ? 測(cè)量范圍廣、線性好； ? 無(wú)需定期進(jìn)行水槽率定特點(diǎn) ADCP的工作方式主要有三種： ? 船載式 ? 直讀式 ? 自容式 3． 8 ADCP及流速流向測(cè)量 3． 8． 1 ADCP測(cè)流原理 基本原理：采用四個(gè)換能器斜正交配置的 ADCP系統(tǒng)，通過(guò)四個(gè)換能器波束所測(cè)流速的相互關(guān)系即可確定沿水深各深度單元水體相對(duì)于 ADCP（即測(cè)船）的三維（垂向、東 /西、南/北）流速。 四個(gè)換能器斜正交配置的 ADCP系統(tǒng) 在 ADCP坐標(biāo)系下，每一個(gè)換能器波束方向上每一深度層上的水體的流速分量可以根據(jù)在該深度層水體上測(cè)得的聲學(xué)多普勒頻移來(lái)計(jì)算： /2dsV c F F??V 為相對(duì)于測(cè)船的水體流速，即 WUV ?? 其中 為船速， 為流速。 UW為聲波脈沖在水中的傳播速度。 dF? 為聲學(xué)多普勒頻移； Fs為發(fā)射聲波脈沖頻率； c ADCP流量測(cè)量盲區(qū) 對(duì)于 ADCP的三種工作方式，均存在上、下測(cè)驗(yàn)盲區(qū)以及近岸無(wú)法測(cè)量的問(wèn)題 。 水面附近的信號(hào)傳播盲區(qū)的形成是由于在換能器由發(fā)射轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)時(shí)，需要一個(gè)時(shí)段而在該時(shí)段內(nèi)，換能器面附近水域的背向散射信號(hào)已經(jīng)返回，但換能器沒(méi)來(lái)得及接收這些信息，因而形成了該盲區(qū)。 下盲區(qū)是由于受來(lái)自水域邊界強(qiáng)背向散射體的強(qiáng)背向散射信號(hào)的影響，使這部分水域的反射信號(hào)失真而形成的。 近岸盲區(qū)的形成是由于兩岸的水深較淺，導(dǎo)致 ADCP測(cè)船不能靠近或不能獲得有效深度單元的測(cè)量數(shù)據(jù)。 船載式 ADCP測(cè)流計(jì)算 通常用“流速 面積”法計(jì)算流量，計(jì)算公式為： 是計(jì)算兩岸間橫斷面上每一條垂線上的流量。 tfSQ V n d s????fVn式中： Qt為總流量； S為河流斷面面積； ds為河流斷面上的微元面積； 為測(cè)船航跡上的單位法線矢量。 為河流斷面上某點(diǎn)處平均流速矢量； 這種流量計(jì)算的方法，其實(shí)質(zhì)是河流斷面橫向的積寬和垂向的積深，其測(cè)驗(yàn)精度與測(cè)船的航跡無(wú)關(guān)，只要從河面的一側(cè)測(cè)至另一側(cè)，無(wú)需測(cè)船保持直航，即能采集到精確的流量數(shù)據(jù)。 該法在計(jì)算流量前，應(yīng)首先確定表層、底層及中間層的尺寸。表層、底層及中間層的邊界如下： 123 / 2 / 2 t o t a l L G a t o t a l t o p a t o t a lZ D D D Z D D D Z D? ? ? ? ? ? ?表層厚度： 中間層厚度： 底層厚度： 32TopD Z Z??21M id d leD Z Z??1B o tt o mDZ?由于 ADCP存在上下兩個(gè)盲區(qū)，故垂線平均流速按表層、中間層和底層三部分計(jì)算。 3． 8． 2 ADCP誤差控制 ADCP的測(cè)量精度主要受海況、水質(zhì)、噪音及船速等幾方面的影響。 可以采取以下措施控制船載式 ADCP流量測(cè)驗(yàn)誤差： 測(cè)驗(yàn)前需對(duì) ADCP進(jìn)行定點(diǎn)比測(cè)； 控制適宜的船速，使測(cè)船盡可能保持勻速航行； 水深測(cè)量應(yīng)準(zhǔn)確可靠； 采用差分 GPS進(jìn)行定位，間隔一定時(shí)間進(jìn)行 ADCP與 GPS的時(shí)間校驗(yàn)；控制測(cè)船偏航距離小于 10m 掌握測(cè)驗(yàn)河段垂線流速分布規(guī)律，還應(yīng)嚴(yán)格控制盲區(qū)范圍； 選擇適宜的深度單元； 為降低高含沙水流對(duì) ADCP流量測(cè)驗(yàn)的影響 ，對(duì)高含沙量的河流，宜選用頻率較低的 ADCP系統(tǒng)。 采用 GPS系統(tǒng)測(cè)定船速，對(duì)于近岸水面寬度的確定，應(yīng)用GPS定位或激光測(cè)距儀；對(duì)提供 ADCP航向的電羅經(jīng)進(jìn)行疊標(biāo)校正； 3． 8． 3 ADCP測(cè)驗(yàn)成果輸出格式 主要格式：反映流速大小的彩色斷面圖、反映測(cè)船航行的測(cè)船航線圖、記錄測(cè)量數(shù)據(jù)的文本文件等圖表及文件 格式名稱 內(nèi) 容 備 注 剖 面 圖 各種測(cè)量參數(shù)的單線圖 包含流速大小、方向，流量等 流速彩色圖 由四個(gè)換能器測(cè)得的相對(duì)地球的速度組成 東 /西、南 /北、垂向三個(gè)方向及速度誤差 測(cè)船航線圖 ADCP的水平方向行進(jìn)速度 參考系為河床或 GPS 時(shí)間序列圖 與時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù) 包含航向、流速、船速等 文本文件 所有深度層的深度、流速、流向及流量 輸出格式固定 常用 ADCP測(cè)驗(yàn)成果輸出格式 ADCP流速彩色圖 ADCP測(cè)船航跡圖 思考題 ? 與海洋聲速相關(guān)的海洋水文要素有那些？ 簡(jiǎn)述其測(cè)量原理 ? 潮汐的定義、類型？ 簡(jiǎn)述一種海洋潮汐測(cè)量的傳統(tǒng)方法。 ? 簡(jiǎn)述在航潮位測(cè)量的基本思想。 ? 簡(jiǎn)述海洋波動(dòng)的類型及其特點(diǎn)。 ? 簡(jiǎn)述海流的類型及其特點(diǎn)。
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