珠江河口对外海潮波响应的固有频率研究——采用系统控制论方法.pdfVIP

第33卷第4期 海 洋 学 报 VoI．33，No．4 SINICA 2011 2011年7月 ACTAOCEANOLOGICA July 珠江河口对外海潮波响应的固有频率研究 ——采用系统控制论方法 胡德礼1，吴超羽1，贾良文¨ (1．中山大学近岸海洋科学与技术研究中心，广东广州510115) 摘要：采用受控的自回归滑动平均模型(CARMA)分别研究了珠江河口洪、枯季对外海潮波响应 的固有频率。枯季采用单输入单输出模型，洪季采用双输入单输出模型，通过验证、检验表明，模型 (CARMA)可用于寻求复杂网河对外海潮波响应的固有频率，方法可靠，易操作。通过频率增益响 h之间，枯季 应分析，发现枯季珠江河口的固有频率以浅水分潮频段为主，对应周期介于6～10．0 固有频率未出现在全日潮波对应的频段。洪季珠江河口的固有频率也以浅水分潮频段为主，珠江 河口对浅水分潮的系统增益响应幅值最大。固有频率接近浅水分潮频段的站点，枯季较洪季固有 频率减小，对应周期延长。 关键词：珠江河口；潮波；频率增益响应；固有频率 中图分类号：P731．23 文献标志码：A 文章缩号：0253—4193(2011)04—0029—09 发生变化的重要机制，基于河口固有频率而引起 1 引言 的对某一或者某些分潮波的共振响应现象就是一 河口处于海陆交汇地带，是径流动力和海洋 个重要的影响因素[2_4]。因此，河口以及海湾对潮 动力相互作用的水域。河口的受水地形主要包括 波响应的固有频率是河口动力研究的重要问题。 河道和河口湾两部分，因为河口受水地形的容积 不少学者就如何寻找河口以及海湾对潮波响应的 和大洋相比为一小量，受天体引潮力影响而引起 固有频率进行了探索，较为经典的计算河口海湾 的独立潮比较小，其潮波有两种机制：一种是大洋 或外海向河口或海湾传来的潮波，迫使河口海湾 中r为固有周期，Z为河口海湾长度，h为水深，挖 的水体协同一致地振动，即潮波的受迫振动响应 为波数)IS]。这一公式是基于规则的狭窄矩形状 (协振潮)，另一种是共振响应[1]。潮波在传人河的、等深的半封闭河口海湾，对一些规则的、开阔 口以后波形往往会发生畸变，突出的表现为不同， 的河口海湾可以适用，如加拿大芬地湾的固有周 河口对传入潮波的响应不尽相同，而且同一河口 期接近与半日潮波，引起对传人的半日潮波的共 对不同分潮波的响应也不一样，这些变化并不是 振，使芬地湾潮差增大。我国的北部湾则是由于 完全由地形摩擦、潮波反射和径流影响等因素所 其固有周期为23．Ih，接近K。分潮波的周期，引起 控制，可能存在其他的控制潮波变形和潮汐特征 K。分潮波发生共振现象，表现出全日潮占优势[1]。 收稿日期：2010—01·27；修订日期：2010-05—20。 基金项目：973项目(2002CB412407)；国家自然科学基金项目40331007I 资助。 126．com 30 海洋学报33卷 但这一个公式在地形复杂的河口海湾则不能很好 横，地形条件复杂，这些水域是否存在潮波响应的 的应用[2]，特别是在复杂的珠江河口，应