潮汐原理与计算PDF电子书下载

第1章 潮汐、潮流现象 1

§1.1 绪言 1

目录 1

§1.2 潮汐现象 3

1.2.1 验潮概况 3

1.2.2 潮汐名词 4

§1.3 潮汐类型 5

§1.4 潮汐随月相和赤纬的变化 7

1.4.1 大潮和小潮 7

1.4.2 回归潮和分点潮 7

§1.5 中国沿海的潮汐特点 8

1.5.1 潮汐类型的分布 8

1.5.2 高潮间隙的变化 8

1.5.4 江河口潮汐 9

1.5.3 潮差分布 9

§1.6 潮流现象 11

1.6.1 旋转式潮流 11

1.6.2 往复式潮流 12

1.6.3 高、低潮与转流和最大潮流的关系 12

1.6.4 潮流类型 13

第2章 引潮力 16

§2.1 天文常识 16

2.1.1 天球、黄道和白道 16

2.1.2 赤道坐标系与黄道坐标系 18

2.1.3 年 18

2.1.4 月 18

2.1.6 时 19

2.1.5 日 19

2.1.7 地平视差 20

§2.2 日、月运行轨道参量的计算 21

2.2.1 s,h,p,N,pS的计算 21

2.2.2 太阳和月球的余赤纬及陆地东经的计算 23

2.2.3 ？，？的计算 26

§2.3 引潮力 26

2.3.1 引潮力的产生原因 26

2.3.2 引潮力的公式 28

§2.4 垂直引潮力的球函数展开及计算 30

第3章 引潮势和平衡潮 33

§3.1 引潮势 33

§3.2 平衡潮 36

§3.3 平衡潮的达尔文展开 37

§3.4 引潮势的杜德逊展开 45

§3.5 引潮势的精密展开 51

§3.6 分潮及f,u的计算公式 53

3.6.1 达尔文展开的分潮 54

3.6.2 杜德逊展开的分潮 58

§3.7 引潮势的准调和分潮展开 63

3.7.1 实际分潮的合并 63

3.7.2 平衡潮分潮的合并 64

3.7.3 O1,K1,M2,S2准调和分潮 65

3.7.4 M4,MS4准调和分潮 71

3.7.5 实际的潮高公式 71

§3.8 太阳辐射势展开 72

§3.9 浅水分潮 74

§4.1 傅氏变换 77

4.1.1 傅氏分潮 77

第4章 潮汐谱分析 77

4.1.2 傅氏变换 78

§4.2 线谱 78

4.2.1 δ函数 78

4.2.2 线谱 79

§4.3 折叠谱 79

4.3.1 取样的时间间隔△t 79

4.3.2 折叠谱 80

4.4.1 有限频带函数的截断 81

4.4.2 分辨两条谱线的雷利准则 81

§4.4 两条谱线的分辨极限 81

§4.5 理想滤波 83

4.5.1 理想滤波器 83

4.5.2 卷积滤波 83

4.5.3 吉布斯现象 84

§4.6 低通滤波与平滑 84

4.6.1 低通滤波 84

4.6.2 平滑 87

§4.7 带通滤波及窗函数 87

§4.8 杜德逊滤波器 89

§4.9 功率谱与互谱 92

4.9.1 功率谱 92

4.9.2 互谱 93

§4.10 快速傅氏变换 94

第5章 潮汐、潮流分析和预报 100

§5.1 潮汐调和常数 101

§5.2 一年潮汐分析的最小二乘法（1） 103

5.2.1 分潮的选取 104

5.2.2 求解A,B的线性方程组 104

5.2.3 右端项Ci,Di的计算 106

5.2.4 赛德尔迭代求解Ai,Bi 108

5.2.5 f，（V0+u）的计算 109

5.2.6 对缺测资料的处理 110

§5.3 一年潮汐分析的最小二乘法（2） 110

§5.4 浅水港口潮汐分析和预报的一个方法 112

§5.5 高低潮数据的调和分析 116

§5.6 一个月潮汐资料的分析方法 118

5.6.2 线性方程组的建立 119

5.6.1 分潮的选取 119

5.6.3 次要分潮的订正 124

5.6.4 次要分潮调和常数的计算 125

5.6.5 σ,f,V0,u的计算 127

§5.7 潮汐“波面”分析法 127

5.7.1 潮汐“波面” 127

5.7.2 非整点潮高值的摘取 128

5.7.3 分潮族及分潮的分离 131

§5.8 潮汐预报 133

5.8.1 逐时潮位的计算 133

5.8.2 优选法计算高、低潮 134

§5.9 19年潮汐分析及潮汐分析的稳定性 135

5.9.1 19年潮汐资料的总体分析 135

5.9.2 潮汐分析的稳定性 137

5.9.3 极潮 140

§5.10 单周日潮汐、潮流资料的准调和分析 141

5.10.1 计算原理 141

5.10.2 良好天文观测日期的选择 145

§5.11 潮流椭圆要素及潮流频率统计 146

5.11.1 潮流椭圆要素 146

5.11.2 潮流频率统计 147

第6章 潮汐响应分析 151

§6.1 引力潮 151

6.1.1 引潮势的球函数展开 151

6.1.2 卷积滤波 154

6.1.3 天文变量的计算 155

§6.2 太阳辐射潮 156

§6.3 非线性潮 159

6.3.1 线性天文变量的组合 160

6.3.2 一级预报水位的组合 162

§6.4 响应权函数 162

§6.5 潮汐导纳 165

第7章 潮波数值计算 167

§7.1 潮波数值计算的ADI法 168

7.1.1 运动方程和连续方程 168

7.1.2 差分 170

7.1.3 前半时间步长ζ,u,v的计算 173

7.1.4 后半时间步长ζ,v,u的计算 174

7.1.5 潮波数值计算的边界条件 176

7.1.6 计算参量 179

7.1.7 计算结果分析 179

7.2.1 三维潮波微分方程 181

§7.2 Leendertse三维非线性潮波数值模式 181

7.2.2 差分 185

7.2.3 切应力的计算 187

7.2.4 边界条件 188

7.2.5 计算参量 188

§7.3 Backhaus三维非线性潮波数值模式 189

7.3.1 控制方程 189

7.3.2 层积分方程 190

7.3.3 运动方程的差分 193

7.3.4 连续方程的差分及水位ζ的求解 195

7.3.5 垂直隐式系统求解Un+1,Vm+1 197

7.3.6 垂直流速w 198

7.3.7 边界条件的处理 198

7.4.1 方法1 199

7.3.8 计算参量 199

§7.4 潮流数值预报 199

7.4.2 方法2 200

§7.5 海洋潮波 201

7.5.1 中国近海潮波的分布状况 202

7.5.2 长方形海湾的旋转潮波 205

7.5.3 摩擦对海湾无潮点的影响 208

7.5.4 M2无潮点处的潮汐、潮流类型 209

7.5.5 大洋潮波 209

§7.6 烟台海域潮汐、潮流类型相异的原因 210

§7.7 渤海潮波系统的变迁 211

§7.8 潮汐岬角锋 212

§7.9 东海沿岸潮致上升流 214

§8.1 平均海面和国家高程基准 216

第8章 海平面和海图基准面 216

8.1.1 黄海平均海水面 217

8.1.2 1985国家高程基准 217

§8.2 海平面高度的分布 220

§8.3 太阳辐射潮对月平均海面变化的影响 221

8.3.1 中国沿岸潮汐的低频振动 221

8.3.2 零族潮位的响应分析 221

§8.4 海平面的长期变化 224

8.4.1 平均海面的长周期变化 224

8.4.2 海平面的上升趋势 225

8.5.1 水准联测法 227

8.5.2 同步改正法 227

§8.5 短期验潮站年平均海面的确定 227

§8.6 海图基准面 228

8.6.1 概况 229

8.6.2 理论深度基准面 229

8.6.3 浅水分潮订正 232

8.6.4 平均海面季节订正 232

第9章 工程潮位 233

§9.1 潮汐特征值 233

9.1.1 潮汐类型 233

9.1.2 潮龄 233

9.1.3 涨潮时间与落潮时间 234

9.1.4 潮信表 235

9.1.5 从实测资料中统计潮汐特征值 236

9.2.1 长期站设计高、低水位的计算方法 237

§9.2 设计高、低水位 237

9.2.2 短期站设计高、低水位的计算方法 239

§9.3 多年一遇的高、低水位 239

9.3.1 长期站多年一遇高、低水位的计算 239

9.3.2 短期站多年一遇高、低水位的计算 244

§9.4 乘潮水位 244

第10章 固体潮 246

§10.1 倾斜潮汐分析及海潮负荷效应 246

10.1.1 零点漂移 246

10.1.2 倾斜潮的调和分析 247

10.1.3 倾斜潮的响应分析 249

§10.2 LOVE数及负荷LOVE数 252

10.2.1 LOVE数 252

10.2.2 负荷LOVE数 253

§10.3 重力潮 255

10.3.1 重力潮理论值的计算方法 255

10.3.2 重力固体潮的分析 256

§10.4 海潮对固体潮的负荷影响 258

10.4.1 格林函数 258

10.4.2 海潮对倾斜、重力潮的影响 260

§10.5 考虑到固体潮、平衡潮的潮波数值计算 261

§10.6 潮汐触发地震 263

§10.7 黏性潮汐形变在地球自转长期减速中的作用 264

附表 266

附表1 杜德逊的引潮势展开式 266

附表2 一年潮汐分析的170个分潮一览表 278

参考文献 287