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1、第28卷第1期水道港口Vol128No112007年2月JournalofWaterwayandHarborFebruary,2007中国海域潮汐预报软件Chinatide的应用12李孟国,郑敬云(1.交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;21温州市瓯江口开发建设总指挥部,温州325027)摘要:对中国海域潮汐预报软件Chinatide的理论基础、使用方法进行了简介;使用现场实测资料对Chinatide软件预报结果进行了对比验证;指出了应用Chinatide软件预报潮汐应该注意的问题。对于海岸河口潮流数学模型来说,Chinatide是一个很好的提供
2、开边界条件的软件。关键词:中国海域;潮汐;预报;软件;海岸河口;数学模型中图分类号:TP319:P731123文献标识码:A文章编号:1005-8443(2007)01-0065-04潮流是客观存在于海岸河口地区的周期性的非定常流动,是海岸河口主要水动力因素之一。人类在海岸河口地区从事资源开发的生产活动,如建设港口、开挖航道、修建防波堤、围海造陆、保护滩涂、排污入海、治理河口和海水养殖等,为了使其经济、合理、可行,必须要对潮流场有详细的了解,潮流场问题是海岸河口地区海岸工程、水运水利工程、港口工程等必须要考虑和解决的问题,是研究泥沙运动、水环境等的基础。了解海岸河口潮流场的手段主要是
3、模拟。目前模拟方法主要有2种,即物理模型(试验模拟)和数学模型(数值模拟),这2种方法是模拟潮流成熟、有效的方法,关于物理模型和数学模型已经有了国家行业标[1][2]准,数学模型已经有了Mike21、Delft3D、TK-2D等品牌软件。无论是数学模型还是物理模型都涉及到开边界的确定问题。数学模型和物理模型开边界最好是采用实测资料作为边界条件,但由于财力有限,在多数情况下,物理模型和数学模型的外海开边界没有实测资料。通常的处理方法是:用数学模型为物理模型提供外海开边界条件,用大范围的数学模型为小范围的工程区数学模型提供开边界条件,但大范围的数学模型仍涉及到开边界问题。如何确定外海开边
4、界条件是海岸河口潮流数学模型的一个重要问题。中国海洋大学开发的中国海域潮汐预报软件Chinatide是快速、方便、有效的预报潮汐(潮位)软件,可以为海岸河口潮流数学模型提供外海开边界条件。本文将对Chinatide软件进行介绍,包括其理论基础、使用方法,并使用现场实测资料对Chinatide软件预报结果进行对比验证,同时指出使用该软件应注意的问题。[3～4]1理论基础与潮汐预报软件的生成潮汐预报软件实际上就是用分潮调和常数预报潮汐而编成的软件。111中国海域的主要分潮及其调和常数的获得在中国海域有Q1、P1、01、K1、N2、M2、S2、K2、Sa等9个主要分潮,其中Sa分潮为天文气
5、象分潮。Q1、P1、O1、K1、N2、M2、S2、K2等8个分潮的调和常数采用数值计算通过对模拟计算结果进行调和分析方法得到,计算模式为POM三维潮汐数值模式,计算域的经纬度范围为0°N～41°N,99°E～135°E,包括渤海、黄海、东海、南海和日本海的一部分。空间网格取5′×5′经纬度。使用渤海、黄海、东海和南海沿岸的长期验潮站资料进行计算精度的检测。收稿日期:2006-10-08;修回日期:2006-12-01作者简介:李孟国(1964-),男,天津市人,研究员,博士,主要从事海岸河口水动力与泥沙研究。Biography:LIMeng-guo(1964-),male,resea
6、rcher,doctor166水道港口第28卷第1期在中国海海域,长周期分潮Sa(周期约为1a)具有较大的振幅,通常在10～20cm,因此在潮汐预报时必须使用这一分潮。由于Sa分潮为天文气象分潮,其主要影响因素是长周期的气象因素,不能通过数值计算获得。由于长周期气象因素的空间尺度非常大,因此Sa分潮在空间上的分布也是大尺度变化的。利用沿岸长期验潮站的Sa分潮调和常数,用曲面插值方法计算海域内各网格点的调和常数,可获得整个海域内的Sa分潮调和常数,可以保证潮汐数值预报的精度。112中国海域潮汐预报软件Chinatide的生成通过插值计算和数值计算,可以获得计算域内所有网格点上的9个分潮
7、的调和常数。利用这些调和常数,通过内插,可按下式进行海域内任意点的潮汐预报。nη=6fihicos(σit+υ0i+ui-gi),n=9(1)i=1式中:η为潮位;hi、gi为第i个分潮的调和常数;σi为分潮的角速度;t为时间;fi为分潮的交点因子;υ0i为分潮的天文初位相;ui为分潮的交点订正角。根据式(1),利用FORTRAN语言编制成潮汐预报程序———Chinatide1for,可预报海域内任何地点、任何时间的潮汐水位高度,既可预报又可后报,并可一次
