福建沿岸天文潮-风暴潮-台风浪耦合漫堤预警系统

基于SWAN模式和MATLAB GUI软件建立了福建沿岸天文潮-风暴潮-台风浪耦合漫堤预警系统。该系统包含天文潮-风暴潮-台风浪耦合计算模式和海堤预警显示两部分:天文潮-风暴潮-海浪耦合水位计算采用自主研发的FETSWCM模式(Finite Element Tide-Storm Surge-Wave Coupled Model),台风浪计算采用SWAN模式(Simulation WAve Nearshore),耦合计算时FETSWCM为SWAN提供风场、水位场及流场,SWAN为FETSWCM提供波浪辐射应力;海堤预警显示基于MATLAB GUI软件交互界面,根据模式计算波浪爬高所及高程结果(天文潮-风暴潮耦合水位与波浪爬高的和)对福建沿岸海堤进行可视化预警报。使用该系统进行两场台风过程福建省沿岸的漫堤后报检验,结果表明:1312号台风过程7条海堤及1319号台风过程东山县8条海堤漫堤预警准确率为87%。     

黄河三角洲沿岸海浪风暴潮耦合作用漫堤风险评估研究

海浪、风暴潮是重要的海洋灾害因子,过去人们主要对这些灾害因子本身进行研究,而对它们作用的承灾体研究甚少。实际上,只有它们作用的承灾体遭到破坏,才产生海洋灾害。本研究的目的就是要针对海浪风暴潮漫堤灾害,提出漫堤灾害的风险评估标准及风险评估方法和程式,为沿海防灾减灾提供科学依据。针对黄河三角洲示范区,根据漫堤程度,提出了漫堤灾害风险等级标准,并基于建立的海浪和风暴潮潮汐数值模式及长期预测结果,提出了风险评估方法和程式步骤。对黄河三角洲近岸海域主要堤段进行了多年一遇和典型台风过程漫堤灾害的风险评估。得到的结果是:该区沿岸海堤在风暴潮水位下一般都不能发生水位漫堤现象,只有加上波浪作用时,才会出现海水漫堤;当发生五十年一遇的风暴潮、浪时,多数的海堤的风暴潮、浪漫堤灾害风险在3—4级,即有效波高的浪已爬上或接近爬到堤顶;9216和9711号台风所产生的风暴潮、浪灾害约为150—200年一遇的情况。从实际情况看,本研究中提出的漫堤风险评估标准、评估方法是可行的,评估结果为有效防减海浪风暴潮漫堤灾害造成的损失提供了参考。     

深圳机场两次海水漫堤事件的气象水文分析

分析了深圳机场在１９９１年７月和１９９３年３月两次海水漫过防护堤时，机场附近水面的气象水文记录；认为这两次事件是由于在台风影响期间，岸边水位在风暴潮和天文大潮的配合下增高，致使该处在风浪因水深而发展成大浪，波浪越过防护韩而漫堤。并认为沿海工程在设计水位高程推地应综合考虑潮汐、风暴潮、波浪增水和爬高及海平面上升等因素的相互影响和共同作用。     

普陀沿海风暴潮淹没危险性评估

基于ADCIRC模型,建立了1套适用于舟山市普陀区的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,对历史上影响该海域最严重的台风——9711号"维尼"进行风暴潮过程模拟,结果与实测吻合良好。以9711号台风路径为基础,构造了对普陀区沿海最有利增水的台风路径,并设定了5个不同强度的天气系统,充分考虑海堤对风暴潮淹没的影响,模拟得到了不同强度等级下普陀沿海风暴潮的最大可能淹没范围。结果表明,将风暴增水叠加到当地的天文高潮位上时,普陀区本岛区域和六横岛地区都存在着风暴潮淹没风险,水位均超过了当地的警戒潮位线,由于其近岸区海堤内的高程普遍较低,一旦出现海水漫堤的情况,将在普陀主城镇区发生大面积的淹没,淹没水深最大达2.5m左右,淹没面积达到26km2。     

江苏沿海台风暴潮过程中的波浪增水分布研究

基于浅水方程和第三代波浪模型,构建了江苏沿海的风暴潮和台风浪耦合模型,并通过对天文潮、风暴潮和台风浪的模拟对模型进行验证.通过比较6场典型台风过程中江苏沿海的波浪增水特征,剖析了江苏沿海波浪增水的量级及空间分布特征.研究表明:受岸滩地形控制,不同台风暴潮期间江苏沿海最大波浪增水分布呈现类似特征,总体上,江苏中部和南部沿...     

深圳香港海域浪潮耦合模型的建立及其应用

以河口海岸海洋模型ECOM和第三代海浪模型SWAN为基础,以全球天文潮预报模式TPXO6.2和台风参数模型风场及气压场作为驱动,采用海洋-陆架区-海岸三重嵌套网格,建立了适用于深圳香港水域天文潮-风暴潮-台风浪耦合模型。以0814号台风"黑格比"为算例,进行了耦合模拟计算,计算结果显示,天文潮、风暴潮位和浪高与实测值符合良好,天文潮的均方根误差小于0.15 m,有效波高误差0.9 m,风暴高潮位平均误差0.23 m;并分析了风暴潮位和波浪的相互影响,以及深港水域波浪场的分布,4 m水深考虑风暴潮位影响有效波高提高0.40 m,沿岸波浪增水在0.20 m以内。     

胶州湾高分辨率三维风暴潮漫滩数值模拟

基于海表气压项改进的FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)海洋模式,研发胶州湾高分辨率三维风暴潮漫滩数值模式(JS-FVCOM).利用 JS-FVCOM 模式通过对天文潮、台风强度和径流3要素的不同组合,共设计了5个试验,分别进行风暴潮漫滩模拟实验.分析各试验结果得到如下结论:(1)随着台风最大风速的增加,风暴潮增水迅速增加,当综合水位超过防潮堤高程后增水速度明显减慢.海水淹没范围和淹没深度受综合水位超防潮堤高程时间影响明显.(2)在入海河流的河口区,当洪水位与高潮位相遇时,由于高潮位的顶托作用,洪水下泄不畅,造成综合水位上升明显,极易发生海水漫溢现象.JS-FVCOM 的模拟结果清楚地再现了海水漫堤的淹没过程,可为紧急情况下的人员疏散提供科学的基础数据.     

超强台风作用下钱塘江河口的台风浪计算

基于SWAN波浪传播模型建立包含风暴潮与天文潮耦合传播的台风浪数值模型,将1949年以来登陆我国大陆沿海最强的5612#台风作为典型的超强台风,计算了超强台风沿中线和北线路径登陆遭遇天文潮高潮位时产生的沿海波高过程。结果显示:河口波高总体分布下游大于上游,北岸大于南岸,两岸代表断面堤前最大有效波高可达5.5 m;中线路径生成的近岸台风浪波高为单峰过程,北线路径时北岸的波高出现双峰过程,波高峰值与风暴高潮位并非总是同步出现,两者时间差最大为4 h;根据频率曲线分析,中线、北线路径超强台风作用下乍浦站台风浪的重现期分别为135 a和350 a;中潮时的近岸台风浪波高比大潮降低0.1~0.2 m,小潮时再比中潮降低同样幅度。这些结论对海堤工程设计和防灾减灾具有重要意义。     

浪流耦合数值模式在苏北辐射沙洲海域的应用研究

采用三角形网格海洋模式ADCIRC-2DDI和海浪模式SWAN双向耦合模式,建立了苏北辐射沙洲海域高精度水动力模型,用以研究该海域天文潮-风暴潮-海浪相互作用。以2012年15号台风"布拉万"为例,分别采用WRF气象模型后报风场和台风模型风场进行台风期间水位和波浪场的数值模拟,与实测资料的对比结果显示模型较准确地模拟出了"布拉万"台风期间的风暴增水与海浪过程,但模拟的极值增水和二次增水时间较实测资料提前了3 h左右。对"布拉万"台风期间模拟结果的分析表明:在浅滩及浅滩前沿水域,水位和海流对海浪模拟结果具有显著影响,是否耦合计算的有效波高差异可达1 m以上;波浪对水位的影响具有空间差异,在水深大于15 m的区域,波浪引起的水位变化小于5 cm,在浅滩区域,波浪引起的水位变化在4～10 cm,是否考虑波浪耦合对漫滩区域的模拟结果影响较大,进行浅滩及浅滩前沿的水动力计算,有必要考虑浪流耦合过程。     

考虑溢流条件下的核电厂址风暴潮模拟与研究

基于ADCIRC建立了三门湾风暴潮模型,模型模拟结果与实测数据吻合较好。以可能最大热带气旋参数为基础构建了多种假想台风路径来计算三门核电厂址处的可能最大风暴潮增水。结果表明,NW向登陆且距离核电厂址左侧为R(最大风速半径)时的假想台风使得三门核电厂址处的增水达到最大,风暴潮增水最大值为4.58 m。将可能最大风暴潮增水叠加天文高潮位进行计算,厂址前沿处水位达到了7.75 m,而三门湾顶附近的最高水位已经达到9 m,超出了三门湾沿岸海堤高程。将三门湾沿岸陆地依照高程概化为计算区域进行漫堤计算,当天文高潮位叠加可能最大风暴潮水位时,三门湾沿岸会发生漫堤溢流现象,淹没范围最严重的区域出现在湾顶处,最大淹没面积达到了120 km2。此时厂址前沿最高潮位为7.25 m,与不溢流相比下降了0.50 m。本研究可为三门核电厂址的安全防护提供科学依据。     

风暴潮灾与月相

本文以实测资料为依据,统计分析了风暴潮灾、风暴潮、登陆台风、天文高潮等与月相的关系。统计资料表明,登陆台风和台风风暴潮发生在大(小)潮期的次数相对较多,略大于平均数,但它们与月相没有明显的因果关系,它们相对于月相的分布大致上是随机的,如果台风在天文大潮期间登陆,台风引起的暴潮与天文潮叠加后成灾的概率明显增大,但也不一定成灾;成了灾的,往往是风暴潮峰值适逢当日的天文高潮所致。     

广东沿海台风风暴潮可视化预报系统

广东省地处南海北部,风暴潮灾害严重。为快速准确做好风暴潮预报并将预报结果应用于防灾减灾中,根据南海预报中心多年来在风暴潮数值预报、经验统计方法预报和潮汐预报的实践,研制了可视化软件。此软件可显示广东省28个沿海主要港口的逐时风暴增水与天文潮位的综合潮位曲线与数值,以动态或静态显示广东沿海海面的增水等值线图,成为业务化预报软件。多年的风暴潮数值预报的实践证明,国家海洋环境预报中心王喜年等在八·五攻关项目中推广应用的台风风暴潮模式,在广东沿岸的风暴潮数值预报中效果较好,可视化预报软件采用这一模式是合适的。     

福建沿海风暴潮特征的分析

通过普查1960-2001年正面登陆我国东南沿海的台风,分析了福建沿海风暴潮的特征及其可能原因。台湾海峡特殊地形对福建沿海风暴潮的时空分布有明显影响,登陆岸段不同,台湾海峡对风暴潮的影响作用也不同,导致福建沿海风暴潮出现明显不同的分布和变化特征。当台风位于台湾海峡时,其大风区位置利范围不同,会影响福建沿海各地风暴增水的幅度。台风横穿台湾海峡时,易使福建沿海台风大风区中心岸段出现双增水峰现象,第一个增水峰出现在台风离开台湾岛进入台湾海峡后,第二个增水峰出现在台风登陆福建沿海前后。台风横穿台湾海峡有时会引起台湾海峡北部出现奇异增水现象,风暴潮与天文潮之间的相互作用可能是其重要原因。奇异增水峰往往出现在天文潮低潮附近,此时实际潮位并不高。     

台州沿海地区台风风暴潮淹没风险分析

台州市是我国遭受台风风暴潮灾害最为严重的地区之一,对台州地区进行风暴潮淹没风险分析对于该区域的海洋防灾减灾工作有着十分重要的意义。找出对整个评估区域各控制点均能产生较大增水的台风路径作为淹没风险分析的基础路径,同时为保守起见,保证每次台风过程的最大增水均叠加在当地天文高潮上,根据台风强度不同分为6个等级对应风暴潮的不同强度,评估分析六个不同等级的台风风暴潮叠加到台州当地天文高潮所产生的风暴潮灾害。评估中还充分考虑了实际一维海堤等对评估结果的影响,评估结果更加合理。从分析的结果来看,由于台州市区高程普遍偏低,一旦出现海水漫堤的情况,将会在评估区域内造成大面积的淹没,受灾程度视淹没深度和范围不同而不同。     

派比安台风对上海黄浦江潮位的影响及成因探讨

2000年派比安台风产生的历史第二高潮位对上海的防汛带来严重影响。本文通过比较历史上的风暴潮，从动力机制、天文高潮与增水极值相碰头，潮波共振和水利工程的影响等四个方面分析了这次风暴潮造成的高水位，及台风余振期边缘波的影响，并用SLOSH（Sea,Lake,Overland Surge from Hurricanes)模式模拟了这次风暴潮，为防台减灾的正确决策提供了理论依据。     

浙江沿海超强台风作用下的台风浪波高

基于 SWAN 波浪传播模型建立包含风暴潮与天文潮耦合传播的台风浪数值模型,通过多次台风引起的波浪模拟,证实该模型可适用于浙江沿海.将1949年以来登陆我国大陆沿海最强的“5612”号台风作为典型的超强台风,计算了超强台风在浙北至浙南3个不同地点登陆遭遇天文潮高潮位时产生的沿海波高过程.结果显示,在开敞海区,登陆点南侧附近及其以北沿海,台风登陆时过程最大有效波高与风暴高潮位基本同时出现,而在登陆点以南远区的沿海海域,最大有效波高出现在登陆前的一个高潮位附近;超强台风作用下浙江陆域沿海离岸近1 km 范围内有效波高可达4耀6 m.这些结论对海堤工程设计和防灾减灾具有重要意义.     

浙江沿海超强台风作用下风暴潮增水数值分析

基于河口海岸水动力二维数值模型,建立风暴潮与天文潮耦合作用的数值模式,通过三次强台风和二次超强台风引起的风暴潮增水模拟和分析,证实该模式可用于浙江沿海增水预测.以1949年以来登陆我国大陆沿海最强的"5612"号台风作为典型的超强台风,利用本模式计算分析了超强台风在浙北至浙南5个不同地点登陆遭遇大潮时可能出现的风暴潮增水过程和最大增水,该结果对于海岸工程的防护具有实际的意义.     

温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划研究

文章选取对温岭市最不利的台风路径,采用SWAN和MIKE21模型计算台风风暴潮淹没深度,对淹没深度进行分类并划分危险性等级;根据温岭市土地利用类型进行脆弱性等级划分;建立台风风暴潮和承灾体致灾因子指标体系,得出风险水平等级区划。结果表明,温岭市台风风暴潮灾害风险最大的区域在东部产业聚集区、松门镇沿海、乐清湾温峤镇西南角和坞根镇西北角,其次在隘顽湾顶部分区域,再次在滨海镇和松门镇部分区域,其他地区风险相对较小。     

东南沿海台风风暴潮增水过程中非线性机制和地形的作用研究:以1509号台风"灿鸿"为例

本文基于FVCOM（Finite Volume Community Ocean Model）构建了一个覆盖中国渤海、黄海和东海的数值模型，采用NCEP-CFSR风场数据对1509号台风“灿鸿”产生的风暴潮进行模拟，与实测水位数据的对比表明该模型可靠、模拟结果合理。基于此模型，本文对非线性作用和地形在风暴潮增水过程中的作用进行了研究。首先，重点分析了增水过程中潮汐与风暴潮的非线性作用，结果表明：高潮时非线性作用使增水值降低；低潮时非线性作用使增水值升高。另外，开边界处分别只添加M₂、S₂和K₁分潮，分析天文潮的潮高和周期对非线性作用的影响，结果表明：潮高越高，非线性作用越明显；半日潮的非线性作用较全日潮更明显；并且，增水极值附近出现的半日周期的波动也与非线性作用有关。其次，除了非线性作用，地形对风暴潮的增水也有一定影响，本文改变地形的实验结果表明：坡度越大，增水极值越小。琉球群岛的存在使得东南沿海出现风暴潮增水的面积减小，但使得风暴潮增水的高值区域扩大。