李紅云

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.04.005

近年來南戴河海域淺海養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，淺海筏式養(yǎng)殖規(guī)模已達750萬籠，建設(shè)人工魚礁800 hm2，投入礁體50萬空立方，底播養(yǎng)殖底棲貝類233 hm2。分別進行了海灣扇貝、刺參、魁蚶增養(yǎng)殖開發(fā)，由于上述增養(yǎng)殖品種都依靠海區(qū)天然餌料生長，而海域流場作為水體交換重要因素之一，決定著能否為養(yǎng)殖品種提供充足天然餌料，從而決定著本海區(qū)養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖規(guī)模、放養(yǎng)密度等。為了做好本海域養(yǎng)殖規(guī)劃，合理利用養(yǎng)殖水面，避免盲目開發(fā)造成經(jīng)濟損失，我們會同秦皇島海洋環(huán)境檢測站一起對南戴河海域流場進行調(diào)查分析，以便了解海域流場情況，為漁業(yè)項目海域使用開發(fā)提供依據(jù)。

為了解項目所在海域的流場情況，我們利用2012年9月4日在仙螺島周圍獲得的三個測流站N#（39°47′16″N、119°26′03″E）、E#（39°47′16″N、119°26′10″E）、W#（39°47′10″N、 119°25′12″E）的海流觀測資料進行了統(tǒng)計分析，同時利用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的潮流流場和拉格朗日余流場。

1 實測海流資料統(tǒng)計分析

根據(jù)實測海流資料統(tǒng)計了各向海流頻率、平均速度（Vav）及最大流速（Vma），結(jié)果列于表1、表2、表3。

表1 N#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 7 7 23 7 7 23 15 7

Vav/cm?s-1 13 14 19 14 16 22 21 18

Vma/cm?s-1 10 14 26 14 16 29 24 18

表2 E#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 7 15 7 15 7 23 7

Vav/cm?s-1 9 12 13 10 15 17 19 6

Vma/cm?s-1 10 12 13 10 15 17 22 6

表3 W#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 15 15 7 7 15 7 7 7

Vav/cm?s-1 13 17 16 18 16 14 16 14 14

Vma/cm?s-1 14 20 20 18 16 14 16 14 14

表1表明，N#測站海流頻率SW～W向最大，各向之和為45%；NNE～ENE向次之，各向之和為37%，各向最大流速出現(xiàn)在SW向，其值為29 cm/s，ENE向次之，為26 cm/s。

表2表明，E#測站各向海流出現(xiàn)頻率E～SSE向最大，各向頻率之和為44%；SSW～W向次之，各向之和為37%，最大流速出現(xiàn)在WSW向，其值為22 cm/s。

表3表明，W#測站各向海流出現(xiàn)頻率NNE～ENE向最大，各向頻率之和為45%，ESE～SSE向次之，各向之和為29%，最大流速出現(xiàn)在NE、ENE向，其值為20 cm/s。

以上分析表明，本海區(qū)海流以潮流為主，并呈往復(fù)流運動形式，N#站漲潮流為SW～W向，落潮流為NNE～ENE向。E#站漲潮流為SSW～W向，落潮流為E～SSE向。W#站漲潮流為ESE～SSE向，落潮流為NNE～NE向。

2 潮流分析

2.1 潮流性質(zhì)

潮流性質(zhì)可分為規(guī)則、不規(guī)則半日潮流和規(guī)則、不規(guī)則全日潮流，其判別標準如下：

（Wo1+Wk1）/WM2 ≤0.5規(guī)則半日潮流

0.5＜（Wo1+Wk1）/WM2≤2.0不規(guī)則半日潮流

2.0＜（Wo1+Wk1）/WM2≤4.0 不規(guī)則全日潮流

4.0＜（Wo1+Wk1）/WM2規(guī)則全日潮流

Wo1、Wk1、WM2分別為主要太陰日分潮流、太陰太陽赤緯日分潮流、主要太陰半日分潮流的橢圓長軸長主（ cm/s）。

由于本次調(diào)查所獲資料較少（半周日），無法計算調(diào)和常數(shù)，故本文引用了1964年全國海洋普查結(jié)果，本海區(qū)的（Wo1+Wk1）/WM2小于0.5，屬正規(guī)半日潮流。

2.2 平均漲、落潮流速及歷時

表4 各測站漲落潮流速（cm/s）及歷時（時:分）

站號 Vav Vav漲 Vma漲 Tav漲 Vav落 Vma落 Tav落

N# 18 20 29 6：06 16 26 6:18

E# 13 15 22 6：10 11 13 6:14

W# 15 15 16 6：14 16 20 6:16

表4列出了各測站平均流速（Vav）、平均漲落潮流速（Vav漲、Vav落）、最大漲落潮流速（Vma漲、Vma落）、平均漲落潮歷時（Tav漲、Tav落）。由表4可知，N#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；E#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；W#站的Vav漲＜Vav落，Vma漲＜Vma落，Tav漲＜Tav落。并且N#站的平均流速大于EN#站和W#站。

2.3 潮流數(shù)值模擬

我們采用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的流場。

基本方程和定解條件：

二維潮流數(shù)學模型的微分方程如下：

ut+uux+vuy-fv+gζX+guu2+v2C2(H+ζ)=0

vt+uvx+vvy+fu+gζY+gvu2+v2C2(H+ζ)=0

ζt+x[(H+ζ)u]+y[(H+ζ)v]=0

其中， u、v—流速的x、y方向分量；

H—從海平面起處的水深；

ζ—從海平面起算的水位；

C—謝才系數(shù)；

f—柯氏系數(shù)

g—重力加速度

空間步長：50 m

計算范圍和邊界條件：

閉邊界以海圖零米等深線為準，Vn=0，為了得到開邊界上的計算參數(shù)，我們采用了大（10 km）、中（2 500 m）、?。?0 m）網(wǎng)格嵌套的辦法。渤海是一個大封閉海區(qū)，只有渤海海峽與外海相通。所以，大網(wǎng)格區(qū)域的開邊界取在渤海海峽進行潮流場數(shù)值模擬，并將結(jié)果進行檢驗，結(jié)果較滿意。然后，結(jié)果作為中網(wǎng)格開邊界值，模擬出中網(wǎng)格區(qū)域的潮流場，最后模擬出本工程數(shù)值模擬所需的潮流場及拉格朗日余流場。

3 余流

由于本次調(diào)查所獲資料僅為半周日，無法計算余流，故僅從理論上對本區(qū)余流加以分析。

本區(qū)域余流主要由風海流、潮汐余流組成。潮汐余流較弱，一般在1 cm/s左右，并呈偏東方向流動。風海流的大小和方向主要取決于海面風的大小和方向。本海區(qū)全年以S—W風占優(yōu)勢，NE和ENE向次之，多年平均風速為3.7 m/s，最大風速為24.0 m/s。根據(jù)《港口工程技術(shù)規(guī)范》提供的近岸海區(qū)風海流估算方法進行估算，本區(qū)平均風海流為10 cm/s，歷年最大為 48 cm/s。可見本區(qū)余流以風海流為主。

（收稿日期：2014-02-18；修回日期：2014-03-04）

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.04.005

近年來南戴河海域淺海養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，淺海筏式養(yǎng)殖規(guī)模已達750萬籠，建設(shè)人工魚礁800 hm2，投入礁體50萬空立方，底播養(yǎng)殖底棲貝類233 hm2。分別進行了海灣扇貝、刺參、魁蚶增養(yǎng)殖開發(fā)，由于上述增養(yǎng)殖品種都依靠海區(qū)天然餌料生長，而海域流場作為水體交換重要因素之一，決定著能否為養(yǎng)殖品種提供充足天然餌料，從而決定著本海區(qū)養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖規(guī)模、放養(yǎng)密度等。為了做好本海域養(yǎng)殖規(guī)劃，合理利用養(yǎng)殖水面，避免盲目開發(fā)造成經(jīng)濟損失，我們會同秦皇島海洋環(huán)境檢測站一起對南戴河海域流場進行調(diào)查分析，以便了解海域流場情況，為漁業(yè)項目海域使用開發(fā)提供依據(jù)。

為了解項目所在海域的流場情況，我們利用2012年9月4日在仙螺島周圍獲得的三個測流站N#（39°47′16″N、119°26′03″E）、E#（39°47′16″N、119°26′10″E）、W#（39°47′10″N、 119°25′12″E）的海流觀測資料進行了統(tǒng)計分析，同時利用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的潮流流場和拉格朗日余流場。

1 實測海流資料統(tǒng)計分析

根據(jù)實測海流資料統(tǒng)計了各向海流頻率、平均速度（Vav）及最大流速（Vma），結(jié)果列于表1、表2、表3。

表1 N#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 7 7 23 7 7 23 15 7

Vav/cm?s-1 13 14 19 14 16 22 21 18

Vma/cm?s-1 10 14 26 14 16 29 24 18

表2 E#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 7 15 7 15 7 23 7

Vav/cm?s-1 9 12 13 10 15 17 19 6

Vma/cm?s-1 10 12 13 10 15 17 22 6

表3 W#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 15 15 7 7 15 7 7 7

Vav/cm?s-1 13 17 16 18 16 14 16 14 14

Vma/cm?s-1 14 20 20 18 16 14 16 14 14

表1表明，N#測站海流頻率SW～W向最大，各向之和為45%；NNE～ENE向次之，各向之和為37%，各向最大流速出現(xiàn)在SW向，其值為29 cm/s，ENE向次之，為26 cm/s。

表2表明，E#測站各向海流出現(xiàn)頻率E～SSE向最大，各向頻率之和為44%；SSW～W向次之，各向之和為37%，最大流速出現(xiàn)在WSW向，其值為22 cm/s。

表3表明，W#測站各向海流出現(xiàn)頻率NNE～ENE向最大，各向頻率之和為45%，ESE～SSE向次之，各向之和為29%，最大流速出現(xiàn)在NE、ENE向，其值為20 cm/s。

以上分析表明，本海區(qū)海流以潮流為主，并呈往復(fù)流運動形式，N#站漲潮流為SW～W向，落潮流為NNE～ENE向。E#站漲潮流為SSW～W向，落潮流為E～SSE向。W#站漲潮流為ESE～SSE向，落潮流為NNE～NE向。

2 潮流分析

2.1 潮流性質(zhì)

潮流性質(zhì)可分為規(guī)則、不規(guī)則半日潮流和規(guī)則、不規(guī)則全日潮流，其判別標準如下：

（Wo1+Wk1）/WM2 ≤0.5規(guī)則半日潮流

0.5＜（Wo1+Wk1）/WM2≤2.0不規(guī)則半日潮流

2.0＜（Wo1+Wk1）/WM2≤4.0 不規(guī)則全日潮流

4.0＜（Wo1+Wk1）/WM2規(guī)則全日潮流

Wo1、Wk1、WM2分別為主要太陰日分潮流、太陰太陽赤緯日分潮流、主要太陰半日分潮流的橢圓長軸長主（ cm/s）。

由于本次調(diào)查所獲資料較少（半周日），無法計算調(diào)和常數(shù)，故本文引用了1964年全國海洋普查結(jié)果，本海區(qū)的（Wo1+Wk1）/WM2小于0.5，屬正規(guī)半日潮流。

2.2 平均漲、落潮流速及歷時

表4 各測站漲落潮流速（cm/s）及歷時（時:分）

站號 Vav Vav漲 Vma漲 Tav漲 Vav落 Vma落 Tav落

N# 18 20 29 6：06 16 26 6:18

E# 13 15 22 6：10 11 13 6:14

W# 15 15 16 6：14 16 20 6:16

表4列出了各測站平均流速（Vav）、平均漲落潮流速（Vav漲、Vav落）、最大漲落潮流速（Vma漲、Vma落）、平均漲落潮歷時（Tav漲、Tav落）。由表4可知，N#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；E#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；W#站的Vav漲＜Vav落，Vma漲＜Vma落，Tav漲＜Tav落。并且N#站的平均流速大于EN#站和W#站。

2.3 潮流數(shù)值模擬

我們采用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的流場。

基本方程和定解條件：

二維潮流數(shù)學模型的微分方程如下：

ut+uux+vuy-fv+gζX+guu2+v2C2(H+ζ)=0

vt+uvx+vvy+fu+gζY+gvu2+v2C2(H+ζ)=0

ζt+x[(H+ζ)u]+y[(H+ζ)v]=0

其中， u、v—流速的x、y方向分量；

H—從海平面起處的水深；

ζ—從海平面起算的水位；

C—謝才系數(shù)；

f—柯氏系數(shù)

g—重力加速度

空間步長：50 m

計算范圍和邊界條件：

閉邊界以海圖零米等深線為準，Vn=0，為了得到開邊界上的計算參數(shù)，我們采用了大（10 km）、中（2 500 m）、?。?0 m）網(wǎng)格嵌套的辦法。渤海是一個大封閉海區(qū)，只有渤海海峽與外海相通。所以，大網(wǎng)格區(qū)域的開邊界取在渤海海峽進行潮流場數(shù)值模擬，并將結(jié)果進行檢驗，結(jié)果較滿意。然后，結(jié)果作為中網(wǎng)格開邊界值，模擬出中網(wǎng)格區(qū)域的潮流場，最后模擬出本工程數(shù)值模擬所需的潮流場及拉格朗日余流場。

3 余流

由于本次調(diào)查所獲資料僅為半周日，無法計算余流，故僅從理論上對本區(qū)余流加以分析。

本區(qū)域余流主要由風海流、潮汐余流組成。潮汐余流較弱，一般在1 cm/s左右，并呈偏東方向流動。風海流的大小和方向主要取決于海面風的大小和方向。本海區(qū)全年以S—W風占優(yōu)勢，NE和ENE向次之，多年平均風速為3.7 m/s，最大風速為24.0 m/s。根據(jù)《港口工程技術(shù)規(guī)范》提供的近岸海區(qū)風海流估算方法進行估算，本區(qū)平均風海流為10 cm/s，歷年最大為 48 cm/s?？梢姳緟^(qū)余流以風海流為主。

（收稿日期：2014-02-18；修回日期：2014-03-04）

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.04.005

近年來南戴河海域淺海養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，淺海筏式養(yǎng)殖規(guī)模已達750萬籠，建設(shè)人工魚礁800 hm2，投入礁體50萬空立方，底播養(yǎng)殖底棲貝類233 hm2。分別進行了海灣扇貝、刺參、魁蚶增養(yǎng)殖開發(fā)，由于上述增養(yǎng)殖品種都依靠海區(qū)天然餌料生長，而海域流場作為水體交換重要因素之一，決定著能否為養(yǎng)殖品種提供充足天然餌料，從而決定著本海區(qū)養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖規(guī)模、放養(yǎng)密度等。為了做好本海域養(yǎng)殖規(guī)劃，合理利用養(yǎng)殖水面，避免盲目開發(fā)造成經(jīng)濟損失，我們會同秦皇島海洋環(huán)境檢測站一起對南戴河海域流場進行調(diào)查分析，以便了解海域流場情況，為漁業(yè)項目海域使用開發(fā)提供依據(jù)。

為了解項目所在海域的流場情況，我們利用2012年9月4日在仙螺島周圍獲得的三個測流站N#（39°47′16″N、119°26′03″E）、E#（39°47′16″N、119°26′10″E）、W#（39°47′10″N、 119°25′12″E）的海流觀測資料進行了統(tǒng)計分析，同時利用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的潮流流場和拉格朗日余流場。

1 實測海流資料統(tǒng)計分析

根據(jù)實測海流資料統(tǒng)計了各向海流頻率、平均速度（Vav）及最大流速（Vma），結(jié)果列于表1、表2、表3。

表1 N#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 7 7 23 7 7 23 15 7

Vav/cm?s-1 13 14 19 14 16 22 21 18

Vma/cm?s-1 10 14 26 14 16 29 24 18

表2 E#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 7 15 7 15 7 23 7

Vav/cm?s-1 9 12 13 10 15 17 19 6

Vma/cm?s-1 10 12 13 10 15 17 22 6

表3 W#站表層海流出現(xiàn)頻率、平均流速及最大流速

方向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

頻率/% 15 15 15 7 7 15 7 7 7

Vav/cm?s-1 13 17 16 18 16 14 16 14 14

Vma/cm?s-1 14 20 20 18 16 14 16 14 14

表1表明，N#測站海流頻率SW～W向最大，各向之和為45%；NNE～ENE向次之，各向之和為37%，各向最大流速出現(xiàn)在SW向，其值為29 cm/s，ENE向次之，為26 cm/s。

表2表明，E#測站各向海流出現(xiàn)頻率E～SSE向最大，各向頻率之和為44%；SSW～W向次之，各向之和為37%，最大流速出現(xiàn)在WSW向，其值為22 cm/s。

表3表明，W#測站各向海流出現(xiàn)頻率NNE～ENE向最大，各向頻率之和為45%，ESE～SSE向次之，各向之和為29%，最大流速出現(xiàn)在NE、ENE向，其值為20 cm/s。

以上分析表明，本海區(qū)海流以潮流為主，并呈往復(fù)流運動形式，N#站漲潮流為SW～W向，落潮流為NNE～ENE向。E#站漲潮流為SSW～W向，落潮流為E～SSE向。W#站漲潮流為ESE～SSE向，落潮流為NNE～NE向。

2 潮流分析

2.1 潮流性質(zhì)

潮流性質(zhì)可分為規(guī)則、不規(guī)則半日潮流和規(guī)則、不規(guī)則全日潮流，其判別標準如下：

（Wo1+Wk1）/WM2 ≤0.5規(guī)則半日潮流

0.5＜（Wo1+Wk1）/WM2≤2.0不規(guī)則半日潮流

2.0＜（Wo1+Wk1）/WM2≤4.0 不規(guī)則全日潮流

4.0＜（Wo1+Wk1）/WM2規(guī)則全日潮流

Wo1、Wk1、WM2分別為主要太陰日分潮流、太陰太陽赤緯日分潮流、主要太陰半日分潮流的橢圓長軸長主（ cm/s）。

由于本次調(diào)查所獲資料較少（半周日），無法計算調(diào)和常數(shù)，故本文引用了1964年全國海洋普查結(jié)果，本海區(qū)的（Wo1+Wk1）/WM2小于0.5，屬正規(guī)半日潮流。

2.2 平均漲、落潮流速及歷時

表4 各測站漲落潮流速（cm/s）及歷時（時:分）

站號 Vav Vav漲 Vma漲 Tav漲 Vav落 Vma落 Tav落

N# 18 20 29 6：06 16 26 6:18

E# 13 15 22 6：10 11 13 6:14

W# 15 15 16 6：14 16 20 6:16

表4列出了各測站平均流速（Vav）、平均漲落潮流速（Vav漲、Vav落）、最大漲落潮流速（Vma漲、Vma落）、平均漲落潮歷時（Tav漲、Tav落）。由表4可知，N#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；E#站的Vav漲＞Vav落，Vma漲＞Vma落，Tav漲＜Tav落；W#站的Vav漲＜Vav落，Vma漲＜Vma落，Tav漲＜Tav落。并且N#站的平均流速大于EN#站和W#站。

2.3 潮流數(shù)值模擬

我們采用二維潮流數(shù)值模型和比較通用的ADI方法計算了該海區(qū)的流場。

基本方程和定解條件：

二維潮流數(shù)學模型的微分方程如下：

ut+uux+vuy-fv+gζX+guu2+v2C2(H+ζ)=0

vt+uvx+vvy+fu+gζY+gvu2+v2C2(H+ζ)=0

ζt+x[(H+ζ)u]+y[(H+ζ)v]=0

其中， u、v—流速的x、y方向分量；

H—從海平面起處的水深；

ζ—從海平面起算的水位；

C—謝才系數(shù)；

f—柯氏系數(shù)

g—重力加速度

空間步長：50 m

計算范圍和邊界條件：

閉邊界以海圖零米等深線為準，Vn=0，為了得到開邊界上的計算參數(shù)，我們采用了大（10 km）、中（2 500 m）、?。?0 m）網(wǎng)格嵌套的辦法。渤海是一個大封閉海區(qū)，只有渤海海峽與外海相通。所以，大網(wǎng)格區(qū)域的開邊界取在渤海海峽進行潮流場數(shù)值模擬，并將結(jié)果進行檢驗，結(jié)果較滿意。然后，結(jié)果作為中網(wǎng)格開邊界值，模擬出中網(wǎng)格區(qū)域的潮流場，最后模擬出本工程數(shù)值模擬所需的潮流場及拉格朗日余流場。

3 余流

由于本次調(diào)查所獲資料僅為半周日，無法計算余流，故僅從理論上對本區(qū)余流加以分析。

本區(qū)域余流主要由風海流、潮汐余流組成。潮汐余流較弱，一般在1 cm/s左右，并呈偏東方向流動。風海流的大小和方向主要取決于海面風的大小和方向。本海區(qū)全年以S—W風占優(yōu)勢，NE和ENE向次之，多年平均風速為3.7 m/s，最大風速為24.0 m/s。根據(jù)《港口工程技術(shù)規(guī)范》提供的近岸海區(qū)風海流估算方法進行估算，本區(qū)平均風海流為10 cm/s，歷年最大為 48 cm/s?？梢姳緟^(qū)余流以風海流為主。

（收稿日期：2014-02-18；修回日期：2014-03-04）