不同方式的纳潮量计算比较——以胶州湾2006年秋季小潮为例

以胶州湾为例,分别通过纳潮量常用算法和走航ADCP直接测流资料计算了2006年秋季小湖期间3个不同潮对段的纳湖量.结果表明,根据纳潮量常用算法得到的纳潮量变化范围大干采用测流资料计算得到的纳潮量范围.在平均意义上,两种算法的平均值分别为6.303×108m3和6.480×108m3,仅相差O.177×108m3.这既验证了通过海流计算纳潮量的精确性,也体现了通过纳潮量算法计算纳潮量在平均意义上的有效性.     

半封闭海湾纳潮量的一种直接观测方法

文章推荐了一种半封闭海湾纳潮量的直接观测方法,主要利用ADCP在封闭湾口的观测断面上进行周期性的往还式周日连续走航观测,通过观测到的湾口流量变化序列直接计算海湾的纳潮量。文中提供了较为系统的观测方案以供借鉴。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料, 成功构建了沿走航断面的10 个站点的连续海流序列, 并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明, 沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流, 涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层, 涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流, M₂ 和S₂ 分潮流流速较大, 倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2 层结构, 10m 以浅基本为东南向余流流出湾口, 核心位于湾口断面南侧。10m 以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明, 通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×10⁸m³。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。     

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25 h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M₂分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M₄振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20 m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20 m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

基于船载ADCP观测对半封闭海湾湾口断面潮流及余流的分析（英文）

基于对罗源湾可门水道的25小时连续走航ADCP观测,本文成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内潮流为往复流,水道南部M2分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M4振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×10^8m^3。     

船载ADCP资料处理

通过对大量走航ADCP观测资料的分析,提出一整套的ADCP资料质量控制和预处理方法,并对提出的ADCP"基准流速控制"的处理方法与传统的"选取参考层法"进行了比较,证明此方法不但可有效提高ADCP资料的处理精度,并可提高资料的处理效率,减少人为的干预因素。     

南大洋走航ADCP测流中的问题分析

在全面收集"雪龙船"走航ADCP数据的基础上,结合国内外对影响船载ADCP海流测量准确度因素的一般认识,通过对我国南大洋走航ADCP资料的处理分析,发现了影响海流信息提取的若干问题。指出了其具体原因、影响方式和程度以及可以采取的相应补救措施等,对今后的极地考察船走航ADCP海流观测具有参考和指导意义。     

走航ADCP原理及误差分析

文章介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理,重点对船载ADCP测流误差的主要来源和校正方法进行了分析。     

应用走航式ADCP测量分析与验证金塘水道的高悬沙浓度

在金塘水道西口门2006年冬季和2007年夏季大、小潮期间应用美国RDI公司生产的300 kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)进行25 h的走航式断面观测,同步采集水样过滤获得悬沙浓度.实测断面流速、流向表明:落潮时流向为东南向,涨潮时分两股,靠近北仑为西南向,靠近金塘岛为西北向;夏季大潮最大流速为260 cm/s,大于冬季大潮;观测期间断面悬沙浓度为0.4～1.5 g/L,冬季大于夏季约0.3～0.5 g/L;ADCP后向散射强度冬季大于夏季约5 dB.应用实测CTD数据进行声吸收系数校正,通过计算,断面后向散射强度分布趋势基本不变.后向散射强度与悬沙浓度成正比,与水深成正比,垂向分布与潮时有关,冬季小潮水深增大时,后向散射强度反而减小.回归ADCP后向散射强度与水样悬沙浓度之间半经验半理论统计关系,发现冬季不成线性关系,夏季成线性关系,且相关性较好,相关系数为0.7,说明夏季较高浓度下后向散射强度可以表示悬沙浓度的大小.夏季大、小潮期间高分辨率的悬沙浓度断面数据分析表明,反演后的悬沙浓度值与流速成正比;近岸悬沙浓度大于断面中部;涨急和落急时同一水深高低含沙量值错落分布,涨憩和落憩则分层明显;大潮悬沙浓度大于小潮流约0.05 g/L.断面两端点反演后的悬沙浓度与实测值比较,呈现半日潮含沙量双峰特征,夏季大潮反演后的悬沙浓度与实测值分布一致,实测值大于0.9 g/L时,两者量值相差大,小潮则拟合很好.因此,应用走航式ADCP测量高悬沙浓度是可行的,它可大大提高测量效率,为获取现场悬沙浓度提供了一种新方法.     

Tidal Currents in the Tsushima Straits Estimated from ADCP Data by Ferryboat

Tidal currents in the Tsushima Straits have been analyzed using measurements obtained since February 1997 by an acoustic Doppler current profiler (ADCP) mounted on the ferryboat Camellia. Tidal current constituents (M ₂, S ₂, K ₁, O ₁) are dominant among the ten tidal current constituents (Q ₁, O ₁, P ₁, K ₁, N ₂, M ₂, S ₂, K ₂, MSf, Mf), and generally 1.4–2.1 times stronger at the western channel of the straits than those at the eastern channel. The ratio between amplitude of M ₂, S ₂, K ₁ and O ₁ averaged along the ferryboat track is 1:0.45:0.59:0.51. The major axis directions of tidal current ellipses are generally SW to NE, exceptionally in the vicinity of the Tsushima Islands. Approaching the Tsushima Islands from the Korean Peninsula side, the major axis gradually rotates clockwise. At the western channel, the M ₂ and K ₁ constituents change the rotation direction of current vectors from clockwise to counterclockwise at about 90–130 m depth. The contributions of the tidal currents to the mean kinetic energy and the mean eddy kinetic energy along the ferryboat track are, on average, 0.56 and 0.71, respectively. This suggests that tidal current activities are generally more dominant than the mean current activities and much more dominant than eddy activities. The only region where the eddy activities are comparable to the tidal current activities is located on the east side of the Tsushima Islands. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

ADCP measurements of suspended sediment flux at the entrance to Jiaozhou Bay, western Yellow Sea

The purpose of the present contribution is to explore the technique to use Acoustic Doppler Current Pro- filers （ADCPs） for suspended sediment flux measurements, which may be applied to coastal embayment environments such as estuaries and tidal inlets for sediment exchange and budget studies. Based on tidal cycle measurements from the entrance of ]iaozhou Bay, Shandong Peninsula, eastern China, statistical rela- tionships between the suspended sediment concentration （SSC） and ADCP echo intensity output are estab- lished. Echo intensity data obtained during an ADCP survey along two cross-sections during a spring tidal phase were transformed into SSC data. The ADCP current velocity and SSC data were then used to calculate the flux of fine-grained sediment. The results show that net sediment transport at the entrance is directed towards the open sea, with an order of magnitude of 103 t per spring tidal cycle; hence, although Jiaozhou Bay is a low SSC environment, the tidally induced suspended sediment transport can be intense.     

船载ADCP资料的潮流分离技术

潮流分离技术是对船载ＡＤＣＰ资料进行分析、研究的一种方法, 着广泛的应用前景。本文综合介绍了目前已有的几种船载ＡＤＣＰ资料的潮流分离技术以及它们的效果,并通过各种方法的比较阐述了它们的适用性。     

浅水区抗拖网ADCP海床基的研制

搭载声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的海床基是实现浅水区水文环境长期监测的有效装置。针对现有ADCP海床基不能避免渔业拖网破坏的缺陷,对海床基的结构、功能进行了全新设计,成功研制了新型抗拖网ADCP海床基,并设计了合理有效的布放回收方法。海上应用表明,抗拖网ADCP海床基能够在浅海渔业捕捞区完成水文数据的采集,可实现对海洋环境的长期有效监测。     

CODAS系统在厦门湾走航ADCP观测资料质量控制中的应用

CODAS系统搭配相应质量控制参数,用以识别ADCP在复杂测流环境下测得的可疑或错误流速单元和剖面.通过水跟踪和底跟踪,CODAS系统可有效获取仪器自带数据处理软件vmdas、winriver无法修正的系统误差.本研究采用该系统对厦门湾走航ADCP测量数据做后续质量控制,所得相应系统误差如下：旋转角度偏差ΔФ=3.2°,幅值修正因子β=0.98.此外,以底跟踪测得流速为准确值,参考GPS数据经过系统误差订正后,流速精度显著提高,平均误差订正前后分别为28.9cm/s和11.6 cm/s.最后,结合现场数据采集工作与数据质量控制过程,总结数据质量问题一般特征并提出改进建议.     

Diurnal Cycle of Sound Scatterers and Measurements of Turbidity Using ADCP in Beppu Bay

From September 20 to 22 in 1994, the vertical profiles of echo intensity and three-component velocities were measured with a bottom-mounted 300 kHz broadband acoustic Doppler current profiler (ADCP) in Beppu Bay in the Seto Inland Sea of Japan. A very strong thermocline was observed from 50 to 60 m. A pronounced diurnal cycle of backscatter strength (BS) was found above the thermocline. However, it was not found under the thermocline where there was a lack of dissolved oxygen. We suggest that the diurnal cycle of BS is caused by the vertical migration of zooplankton. The downward and upward migration occurred in early morning and late afternoon, respectively. The migration speeds estimated from BS isopleth displacements were about 1 cm s^–1. Further, the contribution of turbidity (Tur) to BS was examined by separating out the effect of migrating zooplankton. There was a significant correlation between BS and turbidity under the thermocline. The maximum contributions of the Tur, migrating zooplankton and non-migrating plankton on BS were estimated at 3, 12, 25 dB, respectively. These data suggest that when using an ADCP to estimate Tur, it is very important to consider carefully the backscatter signal from zooplankton.     

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面（五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡）一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×10^6m3,净潮通量为69.591×10^6m3,相对偏差小于8.6%.     

黄河清水沟流路大嘴的形成对莱州湾潮流场影响的数值研究

黄河口于1976年改道清水沟流路入海,入海河沙淤进致使莱州湾西岸局部岸线向海推进约21 km,在0,5,10 m等深线处分别向海推进21,17,16 km。按黄河口改道清水沟流路前和改道后的莱州湾岸线和海底地形分别建立模型,计算了黄河口改道前后的莱州湾潮流场。结果表明,黄河大嘴的形成,致使其两侧涨落急计算流速减小了40 cm/s之多,其东侧形成一个东西宽约8 km、南北长6 km的流速增大区,该流速增大区涨落急时刻计算流速较改道前增大30 cm/s以上;莱州湾西部海域计算主流向偏转,偏转量在27°~108°之间;清水沟流路大嘴形成前后,莱州湾东部潮流场变化不明显。