張靜，王忠良，湯保貴，周暉，張健東，陳剛

（1. 廣東海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524025；2. 廣東海洋大學(xué)南海水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物增養(yǎng)殖廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524025）

后水灣（19°50′00″-19°56′20″N，109°19′00″-109°34′20″E） 位于海南島西北部，瓊州海峽西口，介于洋浦灣與澄邁灣之間，灣口中央有鄰昌礁和頭排為天然屏障，避風(fēng)條件良好，是一個(gè)具有一定開發(fā)價(jià)值的天然海灣。全灣總面積127 km2，其中，0 m 等深線以深水域面積約83 km2，海灘面積36 km2，島礁面積8 km2。海灣成東西向展布，東西長(zhǎng)約27 km，南北寬約11.5 km，海灣大陸岸線長(zhǎng)約75.4 km，基本上屬基巖港灣海岸。鄰昌礁是個(gè)獨(dú)特的島嶼，漲潮時(shí)，整個(gè)島嶼被淹沒；退潮時(shí)，整個(gè)礁盤露出水，面積約3～4 km2，鄰昌礁及頭排將海灣口門分為東西兩個(gè)出口，東口寬約4.1 km，西口寬約8.2 km（中國(guó)海灣志編纂委員會(huì)，1999）。后水灣灣內(nèi)港闊水深，巖礁遍布，生物資源密集，具有發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)多樣化的良好基礎(chǔ)；后水灣建港條件優(yōu)越，由于鄰昌礁的存在，避風(fēng)條件良好，建有多處錨地，適宜建設(shè)中、小型漁港；同時(shí)由于自然環(huán)境條件優(yōu)越，是發(fā)展旅游業(yè)的理想選址。

后水灣海洋水文資料十分貧乏，無波浪、海流的觀測(cè)資料，唯有一個(gè)新盈潮位站。本文利用后水灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)五測(cè)站的兩周日觀測(cè)資料，對(duì)后水灣的潮流進(jìn)行準(zhǔn)調(diào)和分析，以便進(jìn)一步得出該海區(qū)潮流的一些特征，為后水灣的港口建設(shè)、深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖及旅游發(fā)展提供基礎(chǔ)資料。

1 觀測(cè)資料及處理方法

本文采用2012年7月和8月廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院對(duì)后水灣5 個(gè)站位進(jìn)行的兩周日連續(xù)25 h海流觀測(cè)資料（取樣時(shí)間1 h）。根據(jù)潮流調(diào)和分析原理，能夠互相分離的分潮之間的最小頻率間隔與觀測(cè)時(shí)段的長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)分潮之間的會(huì)合周期顯著大于觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度時(shí)，必須引入已知的關(guān)系（陳宗鏞，1980）。在準(zhǔn)調(diào)和分析中，可以有兩種辦法，一種是進(jìn)行兩次以上周日觀測(cè)，以便得到4 個(gè)以上的求解方程——不引入差比關(guān)系方法；另一種辦法是進(jìn)行一次周日觀測(cè)，同時(shí)在兩個(gè)分潮流之間引入某種關(guān)系（差比關(guān)系） 以獲得求解的方程——引入差比關(guān)系方法（方國(guó)洪等，1986）。本文采用的是兩周日的觀測(cè)，因此通過不引入差比數(shù)的方法計(jì)算各站位表層（水面下0.5 m）、中層（0.6 H，H 為瞬時(shí)水深）、底層（海底上1.0 m） 的O1、 K1、M2、 S2、 M4、 MS46 個(gè)主要分潮流的調(diào)和常數(shù)、橢圓要素、余流。后水灣地形圖、潮汐預(yù)報(bào)點(diǎn)及測(cè)站站位如圖1 所示。

圖1 后水灣站位圖

2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.1 調(diào)和常數(shù)

對(duì)上述海流觀測(cè)資料進(jìn)行潮流準(zhǔn)調(diào)和分析，可得到O1、K1、M2、S2、M4、MS46 個(gè)主要分潮流的調(diào)和常數(shù)和觀測(cè)期間的余流值如表1 所示。

表1 5 個(gè)站位調(diào)和常數(shù)和余流

站位F1 表、中、底層均為全日潮流起主要作用，而半日潮流的作用要弱于全日潮流；在全日潮流中，K1為主要全日潮流，且其北分量均大于東分量；在半日潮流中，M2為主要半日潮流，且其北、東分量量值相當(dāng)；而淺水潮流M4和MS4的作用相當(dāng)且作用不大。站位F2 表、中、底層各分潮的作用變化規(guī)律不明顯，但基本上在北分量上是以全日潮流起主要作用且以為主要全日潮流，而在東分量上是以半日潮流起主要作用且以為主要半日潮流；除分潮外，分潮的作用與分潮的作用相當(dāng)；而淺水潮流和的作用相當(dāng)且作用不大。站位F3 表、中、底層在北分量上基本以全日潮流起主要作用且以為主要全日潮流，而在東分量上基本上以全日潮流和半日潮流為主，分潮作用較分潮略弱；F3 站位表層北分量的主要全日和半日潮流振幅均比F1和F2 站位減小近一半。F4 站位表、中、底層各分潮的作用差異較大，北分量在表層以淺水分潮的作用最大，其次是半日分潮，而全日分潮的作用很??；在中層以全日分潮的作用最大，其次是淺水分潮，而半日分潮的作用很??；在底層又以半日分潮的作用最大，其次是淺水分潮，而全日分潮的作用很小，因此，F(xiàn)4 站位的北分量上淺水分潮的作用明顯加強(qiáng)了；而在東分量上，基本保持著以全日潮流占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而半日分潮次之，淺水分潮最小。F5 站位各層在北分量上基本以全日潮流為主，半日潮流次之；而在東分量上基本以半日潮流為主，全日潮流次之?？偟膩碚f，從F1 到F5 站位，各分潮北分量基本以全日潮流為主，其次為全日潮流和半日潮流；從灣口到灣內(nèi)，主要分潮的振幅逐漸降低；且越靠近灣內(nèi)，淺水分潮的作用越大。各分潮東分量仍以全日潮流為主，但半日潮流的作用增大，可以達(dá)到與全日潮流相當(dāng)?shù)淖饔?；而淺水分潮的作用很??；且F4 和F5 站位的主要分潮振幅明顯大于F1、F2 和F3 站位。從北、東分量的振幅變化來看，顯然與口門處鄰昌礁的存在而形成的地形有關(guān)。

2.2 觀測(cè)期間的余流

從表1 可見，5 個(gè)站位觀測(cè)期間的余流值在表、中、底層的分布并不一致，但基本以中層的余流值最大，在實(shí)測(cè)中我們也發(fā)現(xiàn)，各站位最大流速往往不是出現(xiàn)在表層，而是出現(xiàn)在中層，一方面可能是由于口門處鄰昌礁的存在而引起，另一方面可能由于后水灣水深較深，空氣對(duì)海面的摩擦引起的（鄭斌鑫等，2009）。最小余流值因站位不同表、底層均出現(xiàn)過。由于F2、F3 和F4 站位是在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)測(cè)得的，受地形、風(fēng)向風(fēng)速及網(wǎng)箱的影響，在大、小潮期間余流值大小無一定的變化規(guī)律；但處于兩個(gè)開邊界的F1 和F5 站位的余流值明顯大于其它站位。大、小潮期間，各站位的表層余流基本指向西北-北-東北向，即朝向?yàn)惩?；而中、底層余流基本指向西?南-東南向，即朝向?yàn)硟?nèi)，但在F4、F5 站位這個(gè)朝向使海水向避風(fēng)錨地一側(cè)流動(dòng)，最終通過口門的西口流向?yàn)惩猓虼?，通過上、下層海水的運(yùn)動(dòng)，海區(qū)內(nèi)物質(zhì)最終可以向?yàn)惩廨斶\(yùn)。

2.3 潮流橢圓要素

為了進(jìn)一步分析潮流的一些特性，通過分潮流的調(diào)和常數(shù)分別計(jì)算出6 個(gè)主要分潮流的潮流橢圓要素（表2） 和潮流性質(zhì)（表3）。

2.3.1 潮流性質(zhì)

潮流的性質(zhì)，可根據(jù)潮流系數(shù)F=（WK1+WK1）/WM21的大小來判斷：規(guī)則半日潮流F≤0.5；不規(guī)則半日潮流0.5＜F≤2.0；不規(guī)則全日潮流2.0＜F≤4.0；規(guī)則全日潮流4.0＜F（交通部第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院，2004）。由表3 可知，整個(gè)海區(qū)以不規(guī)則全日潮流為主，從最北的海區(qū)邊緣站位F1 向?yàn)硟?nèi)靠近避風(fēng)錨地的站位F5，潮流性質(zhì)由不規(guī)則全日潮流變?yōu)椴灰?guī)則半日潮流，表明灣內(nèi)半日潮流的作用進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.3.2 可能最大流速

2.3.3 各分潮流最大流速的垂直分布特征

由表2 中各站位各分潮的最大流速、最大流速的發(fā)生時(shí)間可以看出，5 個(gè)站位各個(gè)分潮的最大流速基本上都是中層最大，而由于受到海面空氣摩擦和海底地形摩擦的影響，最大流速在表層和底層均較小，與前文分析的余流流速垂直分布特征相似。全日潮流的最大流速在F1 和F2 站位最先發(fā)生在底層，而后是中層和表層；在F3、F4 和F5 站位逐漸過渡到最先發(fā)生在表層，而后是中層和底層。全日潮流的最大流速在五個(gè)站位基本都是最先發(fā)生

在表層，而后是底層和中層。半日潮流的最大流速在5 個(gè)站位基本都是最先發(fā)生在底層，而后是中層和表層。對(duì)于全日潮流、和半日潮流來說，它們的最大流速發(fā)生時(shí)間間隔均較短，最大不超過1.5 h；而對(duì)于半日潮流和淺水潮流，它們的最大流速發(fā)生時(shí)間在垂向上并無一定的規(guī)律，但表、中、底層的最大流速發(fā)生時(shí)間間隔明顯變化較大，最大可相差5.6 h。

表2 5 個(gè)站位橢圓要素

表3 5 個(gè)站位潮流性質(zhì)

2.3.4 潮流運(yùn)動(dòng)形式

由于海區(qū)的潮流性質(zhì)為全日潮流，所以潮流的運(yùn)動(dòng)形式一般以分潮的潮流橢圓來表示（見圖2）。結(jié)合表3 的旋轉(zhuǎn)率值（為正表明潮流逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，為負(fù)表明潮流順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） 可以看出，站位F1 表層呈現(xiàn)出逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流性質(zhì)，而中、底層是明顯的往復(fù)流性質(zhì)；站位F2 和F3 表層呈現(xiàn)出逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流性質(zhì)，中層已經(jīng)呈現(xiàn)出往復(fù)流的性質(zhì)，到了底層已是明顯的往復(fù)流了；站位F4 表、中、底層均呈現(xiàn)出明顯的往復(fù)流性質(zhì)；站位F5 表、中、底層均呈現(xiàn)出往復(fù)流的性質(zhì)，但表、中層略帶有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流的性質(zhì)，到了底層變成了略帶有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流的性質(zhì)?？偟膩碚f，后水灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)表層海水由于鄰昌礁的時(shí)沒時(shí)出，基本呈現(xiàn)出逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流的性質(zhì)，從灣口站位F1 至灣內(nèi)站位F4，表層海水由旋轉(zhuǎn)流過渡到往復(fù)流而后在灣內(nèi)另一個(gè)開邊界站位F5 處，表層海水由往復(fù)流又變?yōu)槁詭D(zhuǎn)流性質(zhì)的往復(fù)流；而中、底層海水由于一直受到鄰昌礁的約束，基本呈現(xiàn)出明顯的往復(fù)流性質(zhì)。

圖2 5 個(gè)站位表、中、底層K1 潮流橢圓示意圖

3 結(jié)語

由后水灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)五測(cè)站兩周日海流觀測(cè)資料的分析可知，后水灣主要為全日潮流海區(qū)，從最北的海區(qū)邊緣向?yàn)硟?nèi)靠近避風(fēng)錨地，潮流性質(zhì)由不規(guī)則全日潮流變?yōu)椴灰?guī)則半日潮流，表明灣內(nèi)半日潮流的作用進(jìn)一步加強(qiáng)。從灣口到灣內(nèi)，各分潮北分量基本以全日潮流為主，其次為全日潮流和半日潮流，主要分潮的振幅逐漸降低，且越靠近灣內(nèi)，淺水分潮的作用越大；各分潮東分量仍以全日潮流為主，但半日潮流的作用增大，可以達(dá)到與全日潮流相當(dāng)?shù)淖饔?，而淺水分潮的作用很小。在觀測(cè)的大、小潮期間，最大余流值基本出現(xiàn)在中層，且處于兩個(gè)開邊界的F1 和F5 站位的余流值明顯大于其它站位；各站位的表層余流基本指向西北-北-東北向，即朝向?yàn)惩?；而中、底層余流基本指向西?南-東南向，即朝向?yàn)硟?nèi)，通過上、下層海水的運(yùn)動(dòng)，海區(qū)內(nèi)物質(zhì)最終可以向?yàn)惩廨斶\(yùn)。整個(gè)海區(qū)可能最大流速表層在29～70 cm/s 之間；中層在43～62 cm/s 之間；底層在30～47 cm/s 之間。表層海水基本為逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)流運(yùn)動(dòng)；而中、底層海水由于一直受到鄰昌礁的約束，基本為往復(fù)流運(yùn)動(dòng)。

本文所得結(jié)果有助于加深對(duì)后水灣潮流特性的進(jìn)一步了解，并為潮流數(shù)值模擬提供校驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步進(jìn)行海區(qū)內(nèi)污染物環(huán)境容量研究提供依據(jù)。

陳宗鏞，1980.潮汐學(xué).北京：科學(xué)出版社，161-192.

方國(guó)洪，鄭文振，陳宗鏞，等，1986.潮汐和潮流的分析和預(yù)報(bào).北京：海洋出版社，98-131.

交通部第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院，2004.海港水文規(guī)范.北京：人民交通出版社，105-108.

鄭斌鑫，廖康明，曾志，等，2009.東山灣潮流動(dòng)力特征研究.臺(tái)灣海峽，28（4）：546-552.

中國(guó)海灣志編纂委員會(huì)，1999.中國(guó)海灣志第十一分冊(cè)（海南省海灣）.北京：海洋出版社，277-306.