GB T 13474-1992 船用潮汐、潮流图表编制方法.pdf
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1、f午)0本标准适用于我国沿海及感潮江河各主要港口和水域圄2 术语2. 1 潮沙Tides由于月球和太阳等天体引潮力的作用产生的海面周期性升降运动。2.2 潮流Tidal stream and tidal current 伴随着潮沙运动,海水在水平方向的周期性流动回2.3 潮高基准面Tidal datum 潮位高度的起算面。2.4 潮高(潮位)The height 01 the tide 任意时刻水面到潮高基准面的垂直距离。2. 5 潮差Tidal range 两相邻高潮和低潮的(潮高)差。2.6 潮振幅(半潮差)Tidal amplitude 相邻高潮和低潮间潮高差的二分之一。2.7 海图深度
2、基准面Chart datum 海图中水深的起算面。2.8 水尺零点(验潮仪零点)Zero of gauge or zero of pole 进行水位观测的水位高度起算点。2.9 平均海面Mean sea level 某一时期(如一日、一月、一年和数年)海面的平均高度。2.10 高低潮时差Time differences 主港与副港出现高(低)潮的时间差。2.11 潮差比Ratio of ranges 半日潮港的副港与主港的平均潮差之比;日潮港的副港与主港的回归潮最大潮差之比。2. 12 改正值Correction 由于主、副港的潮高基准面不一致,所引入的修正量.2.13 潮沙间隙Tidal i
3、nterval 国技术监督局1992-06-04批准1993-03-01实施GB!T 13474-92 月球经过某地子午线至该地发生第一个高(低潮的时间间隔。2.14 平均大潮升Mean spring rise 大潮期间的平均高潮潮高。2.15 平均小潮升Mean neap rise 小潮期间的平均高潮潮高。2.16 潮信Tidal information 反映港口潮沙特性的有关信息回2.17 差比数Ratio 主、副港间潮时差、潮差比和改正值的总称。2.18 正规半日潮Regular semi-diurnal tide 在4个太阴日里(约24h50 min)海水出现两次涨落,且相邻高(低潮的
4、时间间隔约为12h25 min , 两相邻的高(低)潮潮高接近,涨落潮时间约相等回2.19 正规日潮Regular diurnal tide 在半个太阴月中,至少有半的天数每天出现一个高潮和低潮.2.20 不正规半日潮混合潮Irregular mixed semidiurnal tide 在一个太阴目中发生两次高潮和两次低潮,但相邻的高(低潮的潮高差显著不等。2.21 不正规日潮混合潮Irregular mixed diurnal tide 在半个太阴月中每天发生一次高潮和一次低潮的天数少于七天。2.22 回归潮Tropic tide 当月球赤纬最大时,在混合潮区两相邻离(低)潮的潮高不等达到
5、最大的现象。2.23 分点潮Equinoctial tide 当月球位于赤道附近时,在日潮或混合潮区,日潮变得很小,潮沙呈半日潮特征。2.24 大潮和小潮Spring and neap 半日潮港在朔或望及其后的一至三日,由于月球和太阳引力所引起的潮位相合,使潮差很大,称为大潮g在上弦或下弦及其后一至三日两者位相相反,潮差很小,称为小潮。2.25 潮沙表Tide tables 刊载有若干潮沙港口和站点的潮时和潮高预报值的表册。2.26 潮流表Tidal stream tables 刊载有若干潮流站点的流况预报表册。2.27 潮流图Tidal stream charts 以矢量图的形式提供某海区的
6、潮流预报。3 编制潮沙寝时采用验潮资料的技术要求潮位观测资料的质量直接影响到调和分析的结果,经整编的验潮资料必须包括下述内容(按月报表整编资料)。a 时间(年、月、日、时), b. 台站名,经、纬度以n,(吵,(勺表示), 基准面位置(以m为单位), d. 使用时间标准我国沿海台站采用北京标准时(东8时),e. 每天正点潮高,高低潮潮时,潮高(潮高精确到cm,潮时精确到min),f. 以月为单位提供下列统计特征值z最高潮高及对应的日、时、分g最低潮高及对应的日、时、分,平均高潮潮高;平均低潮潮高;月平均海平面。GB/T 13474-92 5 备注z用以记录潮位观测过程中异常情况及技术处理过程,
7、对该潮位观测时段进行质量品评,并记录潮高基面的变动情况.h. 每一份潮沙观测月报表必须标明台站负责人、抄录人、校对者、复核人的姓名。4 潮沙调和分析根据所采用潮位观测资料的时间系列不同,可分为z8. 短期资料E有一天、二天、三天、七天、十五天、三十天等,b. 长期资料=有三百五十五天、三百六十九天或多年资料。4. 1 短期潮位观测资料的调和分析对于一次、二次、二次或三次以上周日观测的潮位观测资料的调和分析方法与短期观测资料的潮流调和分析方法类同(参照7.1条。4.2 长期潮位观测资料的调和分析长期潮位观测资料按最小二乘法进行调和分析(见4.3条。4.3 潮沙最小二乘法调和分析4. 3. 1 潮
8、高方程的建立某时间计算潮高可用式(1)表达2N Hp(t) = ao + fjHjcosC叩+(Vo+u)j-gjJ . .叫1) 式中,Hp(t)一一-时间t的计算潮高,cm,a,一一水尺零点起算的平均海面,cm;J一一分潮序号:N一一分潮总数:fj一-J分潮的交点因数;Hj一-J分潮的平均振帽,cm;J一-J分潮的角速度,rad/s;t一一平太阳时,h;(Vo+U)j-j分潮的天文初位相角,(0) J gj一一1分潮的专用迟角.()。4.3.2 潮沙最小二乘法分析主要步骤潮沙现象是一随时间变化的连续过程,故又可用式(2)表达3Hp(m + nb)冉+主冉叫式中:I MI aj = f凡co
9、s(gj一(V,+内-1nb + ;1e.u. . . . ., ( 3 ) G/T 13474-92 (_ I MI飞鸟=!jHjsin gj - (V, + u)j - nb +l可J. .( 4 ) nb一一实测资料第一个观测值距该年元且零时的小时数,h;T一一1h, m一一自然序数,m=O,1,2,M;M一一实测潮位资料的总个数。对参与分析的M十1个实测资料作平方逼近,使实测潮高与计算潮高间的偏差平方和最小,即zM D = L; HR(m +叫。-Hp(刑十山J二mm. ( 5 ) 式中,HR(m+nb)rJ一一某时间的实测潮高圄根据最小二乘法原理,取z4. 3. 3 关于a冉冉的正规
10、方程.D = 0 0 .D = 0 j .D ohj |PFzpw+巾)a,rJ EbAJZEHM+州。.sin( m子)a,r J 式中Y一表示求和时首尾两项的权系数为t。i = 0 ,1, 2 , ,N 1 = 1,2, ,N , 主主二生p,_J_主主土主主,I Fj = I三二三l 三土立|z芋);1,)二1,2,N- l 1 + r,rj 1 - r,rj J ( 6 ) .( 7) F,产rM+u,q, ,J .( 8 ) 2 l._._ , r ,/O - r 1) 1 - 1, 2 , ,N F=M |G-l(阳)i一(r,盯)/0+ r,r;) - (r, + r)/O +
11、r,r万!i手;i,j= 1,2,.,N 1 I户,q,I G; = 1M一一一一一一一I2 ,/(1-r1)1 t = 1 , 2 , ,N . ( 9 ) GB/T 13474-92 f M F小=叫rJq; =叫芋.,1.叫10) (j) 飞也(jJ ! 飞=tg () 对正规方程的右端项,拟采用watt迭代法,以节省运算时间,按常规算法求解方程。4.3.4 各分潮调和常数计算公式lA=+4A H , = (aj + bjl言/fjgj=叫。b,/a,)+叽+川j+ ( nb + ) j ) . ( 11 ) 式中:A。由潮高基准面起算的平均海面计算值,cm;CA,-水尺零点与潮高摹准面
12、之差,cm。4.3.5 对调和常数检验的要求a. 基本符合测站主要分潮调和常数变化的历史趋势gb. 基本符合所在海区的潮沙变化规律,C. 分析所得调和常数用于实际预报时,在正常情况下,预报误差潮时在2030min以内,潮高在2030 cm以内。4.4 潮沙计算4.4.1 潮沙计算公式zN Hp(t) = A , + ;E,fjHFOSC叩+(V,+川j-g乱J). . . . . . . . 叫12) 4.4.2 正点潮高的计算结合具体计算站点,选定分潮数N及其各分潮的调和常数,确定计算的初始时间(to)及终止时间(t, ) ,增量为1h,应用式(12)计算逐时正点潮高。4.4.3 高低潮潮时
13、、潮高的计算在非单调变化的三个正点潮高所央的两个连续区间中,采用压缩区间二分法逐步逼近求出极值潮日才,或采用拉格朗日插值公式拟合求解极值潮时,再将极值潮时代入式(12)求得相应的极值潮高。5 差比数和潮信5.1 潮沙分类(潮沙性质)采用主要金日分潮(孔,0,)与太阴主要半日分潮(M,)的平均振幅之比值进行分类。式中:HTy一一潮沙类型特征值,HK,-KI分潮平均振幅pHK_ +HQ HTV= l. TY一-一-.言-.I.I.MZ . ( 13 ) HOI-01分潮平均振幅,HM,一M,分潮平均振帽。8. HTY4.0为全日潮。5.2 浅水影响指标以太阴浅水四分之一日分潮(M.)和太阴主要半日
14、分潮(M,)平均振幅之比(HM/HM,)值确定浅水影响的程度。5.3 高(低潮间隙高(低)潮间隙按式(14)计算=8. 半日潮、分点潮平均高潮间隙WIH值计算公式gWIH=(EMz-Vz)/28.98 . .( 14 ) 式中:gM2-M,分潮的专用迟角,()I V,一一半日潮平均高潮间隙浅海改正辅助角,(匀,(计算公式见附录A(补充件门。b. 半日潮,分点潮平均低潮间隙Wh值计算公式gWh = (gM, + 180 - W,)/28. 98. . . ( 15 ) 式中,W,一半日潮,分点潮平均低潮间隙浅海改正辅助角,凹.(计算公式见附录A)。C. 回归潮平均高高潮间隙WITPHH计算公式z
15、WIvm=(gk1+g01)/2-VJ/14.6HHHM-(16 ) 式中sEK2 K1分潮专用迟角,(0) I E01 01分潮专用迟角,(); V,-回归潮平均高潮间隙浅海改正辅助角.(0). (计算公式见附录A)。注g当(gk1+goj/2与gK,或go,之羞超过90时,应减去180,当WIT回事,大于24h50 min时应减去24h50 min. d. 回归潮平均低低潮间隙WITPLL计算公式gWITPLL= (gKI+E01)/2+180 W,J/14.6 . ( 17 ) 式中,W,一一回归潮平均低潮间隙浅海改正辅助角.(). (计算公式见附录A)。注z当求出值大于24h50 mi
16、n时应减去24h50 min. 5.4 平均高(低)潮高(在潮高基准面上)5.4.1 回归潮平均高高潮高HTPHH值计算公式zG/T 13474- 92 HTFHH= ), (dKJJ)2=0. ( 34 ) b 半日分潮最优天文条件的指标量町计算公式g2=(2(DMJa(DszL-cos(dMZL(d呐) 2 S, + 1 2: (DM,);(D叭.sin(dM,), -(d叭)= 0 . ( 35 ) 式中:DM2.Ds2、D町、Do,一一准调和分潮的振幅系数,( ),一一表示第i次周日观测。8.2 潮流观测资料的矢量分解将实测流向、流速资料按直角坐标系分解为北、东分量。(UUJ=w,川肌
17、j)V(i,j) = W(i,j)sin8(i,j) 式巾,W(i ,j) 第2次周日观测第J个记录的流速,m/s;。(i,j)一一第i次周日观测第1个记录的流向,C)J U(i,j)一一第i次周日观测第j个记录的北分量,V(i,j)一一第z次周日观测第J个记录的东分量。8.3 天文变量的计算夭文变量计算见附录A.8.4 汁算潮流调和常数一一方法I8.4.1 计算观测日零时的天文海区参数按下列公式za. 全日分潮l = 1 + g l:iH1cosl:1g - .Htsin6.g1 2 =言2+ a.Htsin.K1 + 4.H1cos.g1 b. 半日分潮b3 = 5 + 7t:JlzcoS
18、.g2 -s.H2sin.g2 b4 = 6 + 1.Hzsin.g2 + s.Hzcos.gz c. 1/4日分潮( 36 ) .( 37 ) ( 38 ) .( 39 ) ( 40 ) GB/T 13474-92 b, = , +豆11D.H4cos!ig4一豆12.H4sin.g 4 ( 41 ) b6 = 10 + ll.Hsin.g4 +豆12DJl4COS.g4( 42 ) 式中,bK一一天文海区参数(K=I,2,6)。8.4.2 计算观测时刻对应的天文海区参数按下列公式:b)! (24) - W (0) 放,=w(O)+ 24 bj(48)十bP(0) - 2hl! (24) .
19、U;、八,j) (t飞i,jJ 24J . ( 43 ) 1 152 式中,hj(O) 当DT=O时第2次观测对应的天文海区参数;W(24) 当DT=l时第2次观测对应的夭文海区参数$W(48)一当D=2时第z次观测对院的天文海区参数。8.4.3 建立矛盾方程组2.; r (i )b)!.j xK +叫i)X1;二r(i)U(i ,j) K胃1. ( 44 ) ,J V + y f + Y &U r 6zh . ( 45 ) r(仆的取值见附录D(参考件)。8.4.4 求解正规方程叫2叫二可旷tititdtti!;飞CK,IX1二UK(K = 1,2, 6 + 5 ,) ( 46 ) CK.,
20、Y, = vK (K = 1,2, 6 + 51) 8.4.5 观测误差的方差及系数按下列公式计算2a 用正规方程的解计算各观测时刻的潮流分量:可+产主XK(i= 1 ,2 ,.,5 ,) K=l . ( 47 ) 护,(i ,j) = Y忡+2.;b豆叮K(j= 1, 2 ,. . . ,n(时川a)K=l b. I算方差G8/T 1347492 AV V + u mw 川VU引勺川寸-n ;可写一一( 48 ) ( 49 ) 汁算误差系数乒=2.56 + 1. 738 ln( n(i) J+ 0.0096 ln(:8nC. 当某组观测敬据满足下列不等式时,8.4.6 . ( 50 ) 则应
21、将对应这组的观调l数据舍去,并以O,(i,j),11,(i,j)代替它们。8.4.7 调和常数和余流的计算将经过处理后的数据重复8.1.3-8.4.4的计算过程。a. I:分量调和常数UCoC值计算公式将求解jf规方程的结果进行代码转换见附录C(参考件门,而后求解七分最i周和常数:CU(i ,j) - 0 , (i, j) + CV(i ,j) - 11 , (;,j)2二主2飞( 51 ) (c二01,Kl ,M2 ,S2 ,M4 .MS,) Ue二CX;十(XYJt若X,二O,XC注。若X,二O,X, O,X注。若X,O,X,OYS+i注。若X6+ OY6+i 1. . . ( 60 )
22、舍去不合理的观测数据,并以,(i ,j) , V , (i ,j)代替它们,然后再按8.5.2求解矛盾方程组。8.5.6 调和常数和余流的计算参照8.4.7的方法,公式中变量作相应的置换回9 潮流分析的调和算法采用本算法可直接推算出七个分潮的潮流调和常数,其中包括两个半日分潮,两个全日分潮和三个浅水分潮。在投入计算前要求将5,个周日非整点观测资料按8.2提供的方程进行矢量分解,然后按三点拉格朗日插值公式,求北分量和东分量的整点值。9. 1 北分量调和常数的汁算某时间潮流北分量的计算值可用下式表达2式中:Up(t) = X:;十二XcosU .- 12 + /,.1 (i)J. +二Y:sinC
23、;一12+ /,.1(川Un - 1,2 , 7 ( 61 ) X:二R:cosff-(nb(l)十125,十dmJ. . ( 62 ) Y:; =R:;sinff - Cnb (l) + 125, + dmJ.l . ( 63 ) R =1. . u. .( 64 ) q(=已(Vo+川.(65 ) /,.1(i)二Ll.nb(i)- 12(5 - 1) - dm ( 66 ) s dm二tzd.( 67 ) d, =0 . ( 68 ) d; =nb(i) - nb(i -1) -24 ,; = 2 , 3 ,5 ,( 69 ) /,.nb(i) =nb(i) -nb(l),i = 1 ,
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