安德拉RCM―11型海流计在陆丰海区的应用与研究

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摘 要：随着我国科学技术的发展，海洋水文测验已从传统测验转向数字化现代化测验。安德拉rcm-11型海流计是目前较为先进的流速测量仪器。文章针对广东汕尾陆丰湖东镇海区的水文测验，结合安德拉海流计的使用，对该海区的海流进行观测与研究。

关键词：安德拉海流计；海洋水文测验；技术应用

安德拉RCM-11型海流计是一种轻便、可靠、功耗低的新型数字化测流仪器。仪器设计原理新颖独特，采用矢量平均的测量方法，受波浪影响较小，动态特性好；采用独特新型的多频声学技术，以提高数据质量、读取数据速度和减低电能损耗；采用固态三轴罗盘传感器，对测量水流流速变化有较高的灵敏度；是收集海洋水文测验资料生产和开发的新型测量工具。

1 项目区应用案例

1.1 项目概况

广东汕尾陆丰市湖东镇东侧计划兴建某电厂，电厂规划建设2×1000MW燃煤超临界机组，电厂机组冷却水取自海水，采用海水直流供水系统。因电厂建设需要，须在厂址附近海域开展夏季全潮水文观测专题，为电厂及海工设计单位提供必要的水文参数。

1.2 观测任务与时间

本次夏季全潮水文观测布设3个临时潮位站，5个海流观测站（N22°42′- N22°50′，E115°53′- E116°00′），观测项目有潮水位、流速、流向、风速、风向、海况等。小潮期海流观测时间为2013年8月12日13时～13日14时，中潮期海流观测时间为2013年8月16日12时～17日13时，大潮期海流观测时间为2013年8月20日15时～21日16时。

1.3 海流观测情况

本次海流观测使用RCM-11型安德拉海流计观测流速、流向，采用徕卡差分GPS进行测船位置定位。北京时间每小时正点附近观测一次，采用三点法（表层、0.6d、底层）观测，观测顺序为正点前先测水深，计算并按各层相对水深值，由底层向表层施测，测至0.6d层为正点附近。

仪器流速测量范围：0-300cm/s；流速分辨率：0.1mm/s；精确度：±0.15cm/s。流向测量范围：0-360度；精确度：0.01度。

1.4 海流分析

1.4.1 流速、流向

从表1可以看出，同一垂线各测层的流向变化趋势并不一致，说明本海区存在异层流。

小潮观测期间，各测站测点实测最大流速出现的测层并不一致，其中1#和5#站出现在表层；3#和4#站出现在0.6d层；而2#站则出现在底层。实测测点最大流速为44cm/s，在4#站0.6d层出现；最小流速为1cm/s，在5#站表层出现。

中潮观测期间，测点最大流速均出现在表层。实测测点最大流速为73cm/s，在4#站表层出现；最小流速为1cm/s，在2#站底层，5#的表层出现。

大潮观测期间，测点最大流速均出现在表层。实测测点最大流速为69cm/s，在1#站表层出现；最小流速为1cm/s，在4#站底层出现。

1.4.2 潮流性质

以（W O1+W K1）/W M2的值作为判别潮流性质系数的标准，式中W O1为主要太阴日分潮O1的椭圆长半轴长度，W K1为主要太阴太阳赤纬日分潮K1的椭圆长半轴长度，W M2为主要太阴半日分潮M2的椭圆长半轴长度，若（W O1+W K1）/W M2小于0.5，则潮流性质为正规半日潮；（W O1+W K1）/W M2大于或等于0.5且小于2.0时，属不正规半日潮；大于或等于2.0且小于4.0时，为不正规全日潮；大于或等于4.0时，为正规全日潮。

从潮流性质系数表（见表2）中可以看出，观测期间该海区大部分垂线平均的潮流性质系数K值均大于0.5小于2，说明潮流以不正规半日潮为主。

观测3#站表层的K值大于2，为不正规全日潮； 5#站0.6d层和2#站底层K值小于0.5，分别为0.40和0.35，潮流性质为正规半日潮。其余各站各测层的K值在0.67～1.47之间，潮流性质为不正规半日潮。

1.4.3 潮流的运动形式

潮流的运动形式一般分为往复流和旋转流两种。潮流的运动形式通常以K值的大小来判断。通过计算分潮流的椭圆要素，给出各站各测层的分潮潮流椭圆旋转率（K）表（表3）。

K=0，为典型的往复流，│K│=1，为典型的旋转流。│K│值介于0～1之间，│K│值越大，旋转流的形式越显著，│K│值越小，往复流的形式越显著。此次观测主要为不正规半日潮流类型，M2分潮流在潮流中起着绝对的控制作用，故主要以M2分潮流的椭圆旋转率（K）的变化情况来阐述本测区潮流运动形式。

由表3中看出，观测M2分潮流│K│值在0.01～0.31之间，潮流呈现以往复流为主结合弱旋转流的运动形式。

潮流的旋D方向，与地球的自转、地区所在的位置和地形密切相关，北半球一般为顺时针（右旋）方向旋转，旋转率K0为左旋。

2 结束语

通过对3个潮位站同步资料分析，本海域属不正规混合半日周潮，在朔望期间发生大潮，潮差增大，涨潮历时大于落潮历时。观测时3个站的最大涨潮潮差均大于最大落潮潮差。经过对10个潮流观测站资料分析，本海区属于正规或不正规半日潮流。潮流椭圆率大多小于0.2，该海域潮流以往复流为主，潮流流速基本上自表及底逐层递减。流向较不稳定，同一垂线各测层的流向变化趋势并不一致，说明本海区存在异层流。观测期间本海区潮流性质以不正规半日潮为主。潮流呈现以往复流为主结合弱旋转流的运动形式。本项目区的研究分析是基于安德拉RCM-11型海流计的应用。本仪器的一个较大优势是采用了新型的多频技术，可在使用过程中克服海洋的复杂多变性，提高动态数据的准确度。从本项目区实际使用情况来看，安德拉RCM-11型海流计准确测验并保存了原始数据，测量结果较好地反映了该海区的潮汐、潮流的实际情况，表明本仪器在受风浪影响较大的表层海流的测量中和垂直流的测量中具有非常明显的优势。