二、潮汐与潮流作用

潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性运动,它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流动,前者称为潮汐,后者称为潮流。图 8-12 是一条理想的潮汐曲线。在潮汐现象中,海面上涨到最高的位置叫高潮,下降到最低的位置叫低潮。海面从低潮上升到高潮称涨潮,由高潮下降到低潮称落潮。涨潮时向岸流动的海水叫涨潮流,落潮时离岸流动的海水叫落潮流。高潮和低潮海面通常要持续一段时间(约 20~30 分钟),分别称为平潮和停潮。低潮到高潮的时间间隔称涨潮历时,高潮到低潮的时间间隔称落潮历时。相邻高低潮位之差称潮差。

潮汐现象主要是在月球、太阳等天体引力作用下产生的,其中以月球引潮力作用为主。月球引潮力包括月球引力和地月系统旋转产生的离心力的向量和。如果在 1 个太阳日(24 小时 51 分)中,出现二次高潮和二次低潮, 而且相邻高潮或低潮的海面高度及涨落潮历时几乎相等,这种潮汐称正规半日潮;如果其中一次高潮和低潮减弱,出现高高潮、高低潮、低高潮和低低潮,叫做不正规半日潮;如果在一个太阳日中只出现一次高潮和一次低潮, 称为全日潮。

地球表面的潮汐现象虽以月球引潮力为主,但太阳引潮力起着一定的作用,朔望时,月球引潮力和太阳引潮力相互叠加,形成高潮特高、低潮特低的大潮;上下弦时,月球和太阳引潮力相互抵消,形成小潮。

根据潮汐引起的水位变化,可把海岸带划分为潮上带、潮间带和潮下带。位于平均高

潮面以上的地带称潮上带,它经常出露水面,仅在大潮和特大高潮时才受到海水影响。平均低潮面以下的地带称潮下带,除大潮低潮时其上部间隙地出露外,经常受到涨、落潮流和波浪的作用。位于平均高潮面和低潮面之间的地带称潮间带,它涨潮时受淹,落潮时出露,间断地受潮流和波浪作用,其下部受作用时间较长,强度较大。

潮流是海水的水平运动,其流速具有波动性。在平潮和停潮时,潮流流速为零,称憩流期。开始涨潮或落潮时流速很小,此后流速渐增,达最大值后又逐渐减小,直到憩流期又减至接近零。潮流的流向具有双向性、多向性和回转性的特点。在海峡、水道、湾口、河口以及缩窄的港湾内,潮流受地形的限制,形成双向的往复流。由于受地转偏向力的影响,在北半球受潮汐影响的内海,潮波系统产生逆时针方向的旋转,使潮流流向也随之发生偏转。这种潮波系统称为旋转潮波系统,由此形成的潮流称回转潮流。

潮汐和潮流在海岸地貌发育中起的作用是很重要的。首先,潮汐引起的海平面周期性变动直接影响到波浪的有效作用,它使波浪作用带和破碎带的位置随时间的推移而不断变动,从而使波浪作用带范围增宽,但同时也相对减弱了波浪的有效能量。在一般情况下,潮差小的海岸带,波浪作用占主导地位;潮差大的地区,波浪有效作用相对降低,潮差与潮流作用显著。波浪与潮差还存在复杂的反馈关系。小的波浪在潮差小的地区比潮差中等或强潮地区更能显示其作用;小的潮差在波浪小的地区比波浪中等或强浪地区更能产生潮汐作用所形成的地貌。例如美国的西佛罗里达湾平均潮差仅 70~80厘米,但波浪作用很弱,这种条件下形成了一个以潮汐作用为主的海岸带。潮差大小影响到海岸地貌的发育。潮差在大洋中部是很小的,约 0.5 米

左右。但在浅水区,特别是在海湾和港湾地区会显著增大。戴维斯(Davies, 1964)将海岸分为弱潮海岸(潮差<2 米),中潮海岸(潮差 2~4 米)和强潮海岸(潮差>4 米)。图 8-13 是世界三种潮差海岸的分布图,并标示了有堡岛和潟湖分布的海岸。不同潮差的海岸各自具有不同的地貌组合类型,如河流三角洲与堡岛在溺潮海岸发育最好,潮滩(坪)和盐沼在强潮海岸发育最广。图 8-14 反映了河流三角洲、堡岛、潮汐三角洲、长条状沙脊(滨外线状沙坝)、潮汐通道、潮滩和盐沼等七种地貌类型在不同潮差海岸地区的发育程度。

潮流也是影响海岸地貌发育的重要因素之一。海岸轮廓变化和潮差大小是影响潮流流

速大小的主要因素。如当潮流自开阔的水域进入狭窄的海峡或喇叭形港湾时,流速明显增大。如我国杭州湾是典型的喇叭形河口湾,当外海潮波传播到澉浦段时,由于水域变狭(由湾口宽达 100 千米缩小至宽仅 20 千米),能量迅速集中,流速骤增,最大可达 8~10 米/秒(16~20 节),与此同时, 潮差也相应增大,造成汹涌的钱塘江涌潮,潮头可达 3 米高。在亚马逊河, 涌潮逆流上溯时,潮头增至 5~9 米高。

潮流流速达到一定数值时、可以掀动并搬运泥沙,尤其在沙质、淤泥质

海岸,这种作用更明显。例如当潮流流速为 7~12 厘米/秒时,可掀起淤泥; 流速达 18~20 厘米/秒时可掀动沙子。在海岸带 40~100 厘米/秒的潮流流速是常见的。在水深较小的海岸带,涨潮流速大于退潮流速。因此,涨潮时带到海岸的泥沙不能被退潮全部带走,使潮间带不断淤宽;另一方面,在径流强的河口海岸,退潮时由于退潮流与径流叠加在一起,流速增大,使河口发生侵蚀。如南美洲亚马逊河口深槽是在退潮流速很高的情况下形成的。