[发明专利]一种利用高低潮推算乘潮水位的方法

权利要求书

1.一种利用高低潮推算乘潮水位的方法，其特征在于：按以下步骤进行，

1)获取高潮和低潮的潮位和潮时序列；

2)根据步骤1)的数据序列计算落潮历时、涨潮历时和潮差序列，并计算平均涨潮历时、平均落潮历时以及不同累积频率的高潮潮位、低潮潮位和潮差；

3)根据步骤2)的计算结果推导特定累积频率的特征潮位过程函数，并绘制特征潮位过程线；

4)通过潮位过程函数或过程线读取特定时长的乘潮水位，该水位即为该时长保证率的乘潮水位。

2.根据权利要求1所述的利用高低潮推算乘潮水位的方法，其特征在于：在步骤1)，获取港区高潮和低潮的潮位和潮时序列时，某时刻的高水位H和低水位L分别是时间t的函数H(t)和L(t)，二者交叉排列，不同高、低潮数据序列表示为如下式(1)：

高潮：(t₀,H₀),(t₂,H₁),......,(t_2n,H_n)......,(t_2m,H_m)

低潮：(t₁,L₀),(t₃,L₁),......,(t_2n+1,L_n),......,(t_2m+1,L_m)

潮位波动随时间t连续变化，式中t₀＜t₁＜t₂＜t₃......＜t_2n＜t_2n+1......＜t_2m＜t_2m+1，n是任意数，m是高/低潮位组数。

3.根据权利要求2所述的利用高低潮推算乘潮水位的方法，其特征在于：在步骤2)，根据式(1)中相邻时刻的高潮位和低潮位相减得到潮差序列R_i，如下式(2)：

R_i＝H_i-L_i,i＝1…m

高潮位序列H_i、低潮位序列H_i和潮差序列R_i分别按照累积频率法求得不同保证率的高潮位、低潮位和潮差，根据式(1)中所有高潮潮时和低潮潮时，计算平均涨潮历时T_F和平均落潮历时T_E，其中，累积频率即保证率。

4.根据权利要求3所述的利用高低潮推算乘潮水位的方法，其特征在于：在步骤3)，以保证率为90％的乘潮水位为例，具体计算过程如下：

按照式(1)和式(2)计算得到保证率为90％的高潮位、低潮位和潮差数据分别是H_0-90、L_0-90和R₉₀，采用三角函数构造保证率90％的高潮过程特征潮位曲线，该过程曲线的三个特征点如下：

(-T_F,H_0-90-R₉₀),(0,H_0-90),(T_E,H_0-90-R₉₀)

得到潮位H-时间t过程线，上述三个点高/低潮时刻对应于三角函数的极值点，其计算公式如下式(3)：

-T_F≤t≤0涨潮过程

0＜t≤T_E落潮过程

同理，得到低潮过程特征潮位曲线的特征点和函数公式如下式(4)：

(-T_E,L_0-90+R₉₀),(0,L_0-90),(T_F,L_0-90+R₉₀)

-T_E≤t≤0落潮过程

0＜t≤T_F涨潮过程。

5.根据权利要求4所述的利用高低潮推算乘潮水位的方法，其特征在于：在步骤4)，以高潮乘潮水位为例，推算方法如下：

设乘潮历时T_tr对应的高潮乘潮水位为h(T_tr)，在高潮时刻前的历时为在高潮时刻后的历时为将上述两个时间点分别带入到式(3)的涨潮过程和落潮过程公式，可以得到：

涨潮求解：

落潮求解：

通过涨潮过程和落潮过程求得的乘潮水位h(T_tr)表达式相同，同理可以求得乘潮历时T_tr对应的低潮乘潮水位l(T_tr)，两个公式汇总如下：

高潮乘潮水位：

低潮乘潮水位：

即得到乘潮水位的计算公式。