潮水量又称纳潮量,是指水面由于
潮汐涨落所造成的某一水域(如港池、海湾、河段)内水体体积的变化量。其大小和变化对该水域的
泥沙运动和地貌变化,特别是港池、海湾口门附近的水流状态和泥沙运动有很大影响。
潮水量是一个水域可以接纳的潮水的体积,是表征半封闭海湾生存能力的重要指标。其大小直接影响到海湾与外海的交换强度和
污染物的
迁移扩散,从而制约着海湾的
自净能力和
环境容量,它对维持海湾的良好生态环境至关重要。此外,潮水量变化还可能会破坏水动力条件与海湾形态之间的
动态平衡,使海湾潮汐汊道随之进行调整,从而影响海湾的寿命。
其中,Pm为平均潮差条件下潮水量,H1为
平均低潮位,H2为平均高潮位,S(l)为与水位对应的海湾岸线 l 所圈定的水域面积。由于
潮间带形态和水域边线的复杂性,S(l)的值不太容易确定。
第二种,根据定义,可以根据详细的水深地形数据,求取平均低潮位和平均高潮位之间的体积,即可获得海湾潮水量。但是,这种方法对数据质量要求较高,很难广泛使用。传统算法是假定平均高、低潮位之间的潮滩为坡度均匀的斜面,由此进行推算:
其中,H2-H1为平均潮差,S为平均高潮位面积和平均高潮位面积的平均值。但当潮间带出现围堤后,水域面积随潮位的变化就变为非线形关系。杨世伦等(2003)提出梯形算法来计算S的值,结果显示考虑海堤的存在与否,所得结果差异较大。
第三种是通过测量海湾口门最窄处断面的面积和通过断面的
平均流速,直接求得潮水量,亦称潮通量。这种方法从动力角度考虑,结果比较准确,但通过断面的流速较难测量。采取第三种方法计算
胶州湾的潮水量。其中,胶州湾口门(
团岛一
薛家岛)断面面积自1935年有记载以来,几乎没有变化,为79875m2(刘学先和李秀亭,1986)。各年份湾口断面的流速可由相应模型获得。
20世纪40年代以前,由河口等注入的泥沙及少量的
工业三废等物质,通过涨落潮、水体交换,几乎全部携带到湾外,胶州湾基本处于稳定平衡状态。
1935年胶州湾潮水量为11.822亿立方米,1963年为10.133亿立方米,1985年为9.144亿立方米,现潮水量只有7亿多立方米。潮水量减少了4亿多立方米,仅为原潮水量的40%左右。
潮水量逐渐降低,导致自净能力不断减弱。专家指出,如果胶州湾海域面积继续缩小,未来
青岛港将因为泥沙淤积而成为死港。