[科普中国]-验潮站

概述

验潮站又称潮位站。验潮站是指在选定的地点，设置自记验潮仪或水尺来记录水位的变化，进而了解海区的潮汐变化规律的观测站。它是为了解当地海水潮汐变化的规律而设置的。能够确定平均海面和建立统一的高程基准，需要在验潮站上长期观测潮位的升降，根据验潮记录求出该验潮站海面的平均位置。

潮汐观测与潮汐预报潮汐观测通常称为水位观测，又称验潮。其目的是为了了解当地的潮汐性质，应用所获得的潮汐观测资料，来计算该地区的潮汐调和常数、平均海平面、深度基准面、潮汐预报以及提供测量不同时刻的水位该正数等，提供给有关军事、交通、水产、盐业、测绘等部门使用。潮汐观测是海洋工程测量、航道测量等工作的重要组成部分。潮汐测量，就是测量某固定点的水位随时间的变化,实际上就是测量该点的水深变化。海道测量所采用的验潮站,分为长期验潮站与短期验潮站、临时验潮站和海上定点验潮站,长期验潮站是测区水位控制的基础,它主要用于计算平均海面和深度基准面,计算平均海面要求有两年以上连续观测的水位资料。短期验潮站用于补充长期验潮站的不足,它与长期验潮站共同推算确定区域的深度基准面,一般要求连续30天的水位观测。临时验潮站在水深测量期间设置,要求最少与长期验潮站或短期验潮站同步观测三天,以便联测平均海面或深度基准面,测深期间用于观测瞬时水位,进行水位改正。海上定点验潮,最少在大潮期间与长期或短期站同步观测三次24h,用以推算平均海面、深度基准面和预报瞬时水位。

主要仪器井式自记验潮仪其主要结构有验潮井、浮筒、记录装置组成。工作原理如下：通过在水面上随井内水面起伏的浮筒带动上面的记录滚筒转动，使得记录针在装有记录纸的记录滚筒上画线，来记录水面的变化情况，达到自动记录潮位的目的。目前，这种通过机械运动获得的潮位的过程可以通过数字记录仪来完成。，其特点是坚固耐用，滤波性能良好，其缺点是联通导管易堵塞，成本高，机动性差。井式自记验潮仪一般包括浮子式与引压钟式验潮仪。

浮子式验潮仪浮子式验潮仪是利用一漂浮于海面的浮子，它随海面而上下浮动，其随动机构将浮子的上下运动转换为记录纸滚轴的旋转，记录笔则在记录纸上留下潮汐变化的曲线。引压钟式验潮仪是将引压钟放置于水底，将海水压力通过管路引到海面以上，由自动记录器进行记录。为了消除波浪的影响，需在水中建立验潮井，即从海底竖一井至海面，其井底留有小孔与井外的海水相通，采用这种“小孔滤波”的方法将滤除海水的波动，这样井外的海水在涌浪的作用下起伏变化，而由于小孔的“阻挡”作用，使井内的海面几乎不受影响，它只随着潮汐而变。井上一般要建屋以保证设备的工作环境。这两种验潮仪由于安装复杂，须打井建站，适用于岸边的长期定点验潮。其特点是精度较高，维护方便，但一次性投入费用较高，不机动灵活，对环境要求高(如供电、防风防雨等)。国内的长期验潮站大多采用这两种设备。

超声波潮汐计超声波潮汐计主要有探头、声管、计算机等部分组成。。其主要特点是利用声学测距原理进行非接触式潮位测量。基本工作原理是通过固定在水位计顶端的声学换能器向下发射声信号，信号遇到声管的校准空和水面分别产生回波，同时记录发射接收的时间差，进而求得水面高度。特点是使用方面，工作量小，滤波性能好，适用测量。

压力式验潮仪压力式验潮仪是一种较新型的验潮设备，目前已逐步成为常用的验潮设备，它是将验潮仪安置于水下固定位置，通过检测海水的压力变化而推算出海面的起伏变化。按结构可以分机械式水压验潮仪和电子式水压眼验潮仪。机械式水压验潮仪主要有水压钟、橡皮管、U型水银管和自动记录装置组成。电子式水压眼验潮仪主要有水下机、水上机、电缆、数据链等部分组成。

声学式验潮仪声学式验潮仪属无井验潮仪，根据其声探头(换能器)安装在空气中或水中而分为两类。探头安置在空气中的声学式验潮仪(如国家海洋局海洋技术研究所生产的声学式验潮仪)是在海面以上固定位置安放一声学发射接收探头，探头定时垂直向下发射超声脉冲，声波通过空气到达海面并经海面反射返回到声学探头，通过检测声波发射与海面回波返回到声探头的历时来计算出探头至海面的距离，从而得到海面随时间的变化。潮汐数据可存放于存贮器内。

GPS验潮GPS验潮是随着差分GPS(DGPS)技术的不断成熟和发展而逐步发展起来的新技术，它是目前GPS技术发展的主攻方向之一，目前尚处于试验阶段。它是应用了GPS实时动态(Real Time Kinematic——RTK)测量技术，是GPS测量技术与数据传输技术相结合，而构成系统。其工作原理是，在基准站安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户机上。GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标。1

类别海道测量用的验潮站，根据对观测精度的要求和观测时间的长短，可分为长期验潮站、短期验潮站、临时验潮站和定点验潮站。

①长期验潮站又称基本验潮站。其观测资料用来计算和确定多年平均海面、深度基准面，以及研究海港的潮汐变化规律等。

②短期验潮站是海道测量工作中补充的验潮站。一般连续观测30天，用来计算该地近似多年平均海面和深度基准面。

③临时验潮站多是为了水深测量、疏浚施工、勘察性验潮，以及转测平均海面和深度基准面等的需要而建立的。观测时间一般为3～5天。

④定点验潮站是指离岸较远的海上验潮站。通常在锚泊的船上用回声测深仪进行一次或三次24小时的水位观测，参照长期验潮站或短期验潮站推算平均海面、深度基准面，计算主要分潮调和常数和进行短期潮汐预报。

选址为了使观测资料能充分反映当地潮汐变化规律，需选好验潮站站址。

长期验潮站，多设在海港内水比较深且有防风浪设施的地点；

短期和临时验潮站，可设在受风浪和泾流影响较小、能充分反映测区潮汐情况的地点；

定点验潮站，可设在能反映测区的潮汐特性、测量船可锚泊的海底平坦且风浪和海流较小的海域。

观测水位观测一般分为水尺观测和自记验潮仪记录两种。

①水尺观测，即在选定的地点设置水尺，一般每小时人工观测一次，但在高潮、低潮、平潮及其前后半小时内每隔10分钟观测一次，记录潮高，并绘制水位曲线。

②自记验潮，将自记验潮仪设置在验潮井和验潮房内自动记录。自记验潮仪的形式多种多样，按工作原理可分为水压式、浮标式、电传式；按记录时间长短可分为日记式、周记式、月记式；按记录装置的样式可分为立式或卧式等。常用的浮标式自记验潮仪的浮筒随潮汐涨落而升降时，记录笔即在记录纸上自动绘出水位变化曲线。

每个验潮站都要确定一个验潮站零点，作为本站各水尺或验潮仪的统一潮位假定起算零点。为了固定验潮站的平均海面和深度基准面，以及检查水尺或验潮仪零点的稳定性，在长期验潮站和临时验潮站附近，均建有水准点。1