海堤生态化建设适宜性评价研究及应用

适宜性评价是开展海堤生态化建设的基础和前提。针对缺少海堤生态化建设适宜性评价指标体系和方法的问题,本研究遵循系统性、代表性和可度量性原则,运用层次分析法从海堤灾害防御能力和海堤周边生态环境两个方面构建评价指标体系;结合德尔菲法确定指标权重;建立指标量化处理标准;引入海堤灾害防御能力指数SDI和海堤周边生态环境指数SEI并进行等级划分;建立防御-生态互斥矩阵,将海堤生态化建设适宜性划分为优先建设、适度建设和维持现状;最后将指标体系应用于平潭岛裕藩海堤,对其灾害防御能力和周边生态环境进行评价。研究结果表明：裕藩海堤灾害防御能力差,海堤周边生态环境一般,属于优先建设类型;构建的指标体系可用于海堤生态化建设适宜性评价。     

基于浙江海堤安全的海洋环境因子变化研究

海堤工程是防御风暴潮侵袭、减轻海洋灾害的重要工程措施。海洋环境科学与工程技术研究不断发展,特别是海洋环境、海岸动力学和海岸地貌学等多学科交叉研究,海洋水文等资料不断积累和工程实践经验的日益丰富,为我国推进海堤抵御风暴潮灾害等安全研究和工程实践提供了有利条件。通过分析历史监测数据研究了浙江海岸滩地高程、年最高潮位、风浪、台风暴潮、海平面上升等海洋环境因子的变化趋势,与浙江省技术规范比较表明,近几十年来这些因子变化幅度不断加大,这种变化趋势说明受海洋环境影响,海堤安全面临挑成。     

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。     

广西北海港石步岭港区项目风暴潮和海浪灾害风险评估

近年来风暴潮等海洋灾害的频发,对沿海大型工程的防御能力提出了更高的要求。本研究结合广西北海港石步岭港区项目海岸防御工程的设计标准及现状,进行风暴潮和海浪灾害的风险性评估,把推算得到的防御工程应达到的理论顶高程与实测高程进行对比,评估该工程项目抵御海洋灾害的能力。研究发现考虑海平面上升之后的极端高潮位评估结果跟设计值相当;无论是设计高潮位还是极端高潮位下的N向波高的理论值均高于设计值;码头及其他防护岸段的实测最低高程均低于考虑波浪爬高影响之后的理论顶高程,存在一定风险,建议项目业主单位立即采取措施以降低海洋灾害风险。     

有居民海岛台风灾害评估指标体系研究

中国沿岸有居民海岛受台风影响极大,综合考虑台风对有居民海岛的各方面影响因素,基于自然灾害风险理论从致灾因素、承灾体脆弱性和防灾减灾能力3个方面选取29个指标,建立有居民海岛台风灾害评估指标体系框架,采用层次分析法确定各个指标的权重,并分析指标体系的特点和应用。通过指标权重的排序明确了影响有居民海岛台风灾害的关键因子,为有居民海岛台风灾害防御奠定了理论基础。     

重现期高潮位在广西全日潮岸段警戒潮位核定等应用中的局限性分析

对广西沿海各验潮站重现期高潮位进行了计算,通过分析传统重现期高潮位计算方法发现该局限性主要为广西全日潮潮汐性质下天文潮与风暴增水叠加概率过低和广西沿海堤防标准普遍偏低所致。根据不同岸线类型,结合海堤实际防御能力、海洋灾害承灾体和风险区划,提出适用于广西的红色警戒潮位核定新方法,对其它全日潮岸段警戒潮位核定和防潮应急管理等提供新的思路。     

台风风暴潮灾害影响下的温州平阳县脆弱性评估

浙江是频繁遭遇台风风暴潮袭击的省份,而温州地区受潮灾尤为严重,为给其防御台风风暴潮提供管理支持,文章以平阳县为例,利用气候变化脆弱性分析框架,分析灾害暴露性、脆弱性特征和适应能力,提出平阳县适应风暴潮灾害的对策。在适应能力评估上,从经济与社会发展、城市基础设施、保护性设施、灾害管理机构能力和机制等4个方面构建沿海城市防御风暴潮灾害能力评价指标体系,采用AHP层次分析法评估平阳防御灾害能力。研究结果表明:(1)平阳具有较高的灾害暴露性。(2)增加脆弱性的主要因素包括围填海新区扩张与城市建设、存在的部分低质量房屋、城市排水管网系统和部分海堤标准较低、基层社区灾害应对能力相对不足等。(3)平阳防御风暴潮灾害能力的评估值为0.796。建议将风暴潮灾害因素纳入国土空间规划考虑;健全灾害管理机构和机制;加固重点堤防,改进城市排水系统;提高农房等建筑的防洪抗台能力;提升基层社区的减灾能力。     

海堤安全风险评估技术研究

我国现行规范体系中,关于堤防工程安全标准的确定,主要根据工程级别确定设计重现期,从而选定工程设计参数。文中提出了依据安全风险评估的结果确定海堤安全风险等级方法。首先,通过对海堤灾害进行风险识别和分析,将洪水灾害和海堤结构自身安全失效作为海堤灾害两种主要形式,建立了海堤灾害故障树。然后,将水文动力条件作为随机变量,从频率分布角度定量计算海堤洪水灾害风险程度和结构安全失效风险,提出了海堤安全风险评价方法。最后,依据规范中关于海堤等级和重现期标准的规定,结合海堤洪灾安全风险和结构自身安全风险的评价结果,确定海堤安全风险等级。文中提出的海堤安全评价技术依据海堤风险定量计算结果,从海堤现状条件满足其设计功能目标有效程度,判定海堤安全等级的级别,是一种相对较新且更科学的方法。该海堤安全风险评估技术为海堤管理和建设提供科学支撑。     

山东沿海的风暴潮灾害及其防御对策研究

山东沿海地区是风暴潮灾害频发区域之一,其中,莱州湾西南部沿岸为我国温带风暴潮最频繁和最严重的地区,历史上曾发生过多次严重的风暴潮灾害。风暴潮灾害已经成为影响乃至制约山东沿海地区经济发展的一个重要因素。文章通过近年来的现场调查并结合历史资料分析,概括性地总结出了山东省沿海风暴潮成因、发生频率和历史风暴潮灾害及其变化规律等,认为随着山东省经济社会的快速发展,风暴潮灾害造成的损失呈逐年增加趋势;在分析了现有防御能力及存在问题等的基础上,结合山东省海洋防灾减灾的实际需要,从工程性和非工程性两个方面提出了具体的防御对策。     

上海市海塘防护能力现状的调查及分析

上海市海塘分布较广、岸线较长,建设历时跨度大,护面结构形式多样,为充分了解海塘的防护标准、现状结构情况和实际防御能力,分区域分段选取具有典型代表性的海塘岸段进行调查与分析。把上海市海塘分为崇明三岛、长江口南岸和杭州湾北侧3个大区域,其中崇明三岛包括崇明岛、长兴岛和横沙岛,长江口南岸包括宝山区、浦东新区和南汇区北侧,杭州湾北侧包括南汇区南侧、奉贤区和金山区。在收集各区段大量一线海塘资料的基础上,对各段海塘的现状结构进行较为系统地总结,对设防标准和实际防御能力进行了探讨,并提出了建议和应对措施。调查与分析表明,1997～2002年上海市海塘达标工程建设基本完成后,海塘的防御能力提高了,海塘的隐患消除了:农村及城乡结合部地区的海塘达到了防御100a一遇高潮位和11级风浪的组合标准;城市化地区及大型企业占用的海塘达到了防御100a一遇高潮位和12级风浪的组合标准,中长期将进一步加强至200a一遇高潮位的防护标准。达标后的海塘,近年历经多次台风的考验未出现缺口、决堤和大面积灾害性损坏的现象。随着上海市逐步向深水筑堤建设,由于缺乏了堤前高滩的消浪作用,加上堤前水深、浪强,在两个因素的综合作用下,超强台风对新建海堤将构成巨大威胁,潜在的风险也许在较长时间才能显现。新围海堤建成后,老海塘如果能够完全保留,或不得以只在局部开缺,或只削掉堤顶超高部分,在遭遇超标准风暴潮时,保留的二线老海塘替代挡潮,新老堤联合作用,必将极大地保障老堤内的防御水平,有效地控制和减少台风致灾范围,达到防灾减灾目的。因此,在有可能的条件下应尽量保留老海塘。     

海堤沉降预警系统的开发与应用

运用现代预测理论,建立了海堤沉降预警系统。经对不同模型拟合结果进行精度评定,实现了对海堤沉降情况的高精度预测。可大量节省对观测数据处理的时间,提高工作效率,为海堤运营管理提供决策依据。     

福建沿海浪潮耦合漫堤风险评估:以台风天兔为例

漫堤是天文潮、风暴潮与海浪等物理要素作用于海堤后海水翻越海堤的物理过程。本文利用天文潮-风暴潮-台风浪耦合模式(ADCIRC+SWAN)、基于非结构三角形网格和高分辨率地理数据(海堤位置和高程、岸线和水深等)构建福建沿海精细化漫堤风险等级评估系统。该系统在近岸网格分辨率最高达50m,可精确刻画福建沿海复杂地形。利用模拟的水位与海浪参数,采用波浪爬高公式计算得到各海堤堤前波浪爬高。按照总水位与波浪爬高之和与海堤高程的对比,将漫堤风险分为五个等级。对2013年的超强台风天兔过程进行后报检验。结果显示,该系统计算的漫堤情况与灾后调查的漫堤实况基本一致,结果准确,说明本研究中采用的漫堤风险评估标准和方法是可行的。在此基础上,设计了4种不同的台风强度等级,对福建沿海206条海堤进行了漫堤风险等级评估,探究台风强度对漫堤风险的影响。结果表明:波浪爬高对漫堤风险的影响高于单纯的风暴潮增水;风暴潮增水随台风强度的增强增量较小,对于漫堤的风险影响较小;福建沿海波浪爬高普遍较高,随着台风强度的增强,波浪爬高会显著增加漫堤的风险等级,且应重视台风浪对海堤造成的冲击所导致的溃堤灾害。本研究可为沿海防灾减灾提供科学依据。     

长江口综合治理历程及思考

长江口地区在我国经济社会中占有重要地位,长江口综合治理与地区经济发展密切相关。首先回顾20世纪50年代以来长江河口以航运、防洪、供水等为主线的综合治理历程和相关工作,包括《长江口综合整治开发规划》制定及实施,江堤、海堤建设及岸线开发利用情况,较为详细地介绍长江口深水航道治理过程,总结长江口综合治理过程中实施的重要工程及其发挥的主要作用。从流域减沙、防洪减灾、供水安全以及河口生态保护等方面分析了长江口目前面临的主要问题,提出长江口治理需统筹规划、实行一体化管理以及加强治理与保护研究等建议。     

Tsunami-like solitary waves impinging and overtopping an impermeable seawall: Experiment and RANS modeling

This study investigates tsunami-like solitary waves impinging and overtopping an impermeable trapezoidal seawall on a 1:20 sloping beach. New laboratory experiments are performed for describing three typical cases: a turbulent bore rushes inland and subsequently impacts and overtops the seawall (Type 1); a wave directly collapses on the seawall and then generates overtopping flow (Type 2); and, a wave straightforwardly overtops the seawall crown and collapses behind the seawall (Type 3). A two-dimensional volume of fluid (VOF) type model called the COBRAS (COrnell BReaking And Structure) model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations and the k–ε turbulence closure solver, is validated by experimental data and then applied to investigate wave dynamics for which laboratory data are unavailable. Additionally, a set of numerical experiments is conducted to examine the dynamic wave acting force due to waves impacting the seawall. Effects of wave nonlinearity and freeboard are elucidated. Special attention is given to a distinct vortex evolutionary behavior behind the seawall, in which the dynamic properties of entrapped air-bubbles are briefly addressed experimentally and numerically.     

基于ERA5再分析资料的中国近海浅水区域风能潜力评估

风能潜力评估是风电场选址工作的基础工作。本文基于欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析数据,采用风功率密度（Wind Power Density,WPD）中值、容量系数（Capacity Factor,CF）以及鲁棒性变异系数（Robust Coefficient of Variation, RCoV）三种指标,对中国近海浅水区域的风能潜力进行评估,研究结果表明:（1）台湾海峡和东海南部风能资源最为丰富并且风能利用率最高,风功率密度中值和容量系数分别为400~900 和0.45~0.7。总体来看,风功率密度中值从渤海到台湾海峡,呈逐渐增加的趋势,从台湾海峡到琼州湾,呈逐渐减小的趋势,容量系数大小分布情况相似。（2）鲁棒性变异系数大小无明显分布规律,广东湛江近岸海域鲁棒性变异系数在0.70~0.75之间,风能发电量最为稳定,但该地区的风能资源丰富程度较低。（3）福州近岸海域不仅有丰富的风能资源和风能利用率,且发电量较为稳定。在不考虑其它因素的影响下,是中国近海浅水区域建设海上风电场的最佳地点。     

海岸带城市洪水淹没风险评价研究——以青岛市为例

目前国内海岸带城市洪水淹没风险领域中较多关注单一致灾因子(风暴潮)导致的淹没,缺乏对导致海岸带洪水发生的其他致灾因子的自然属性和社会属性的综合考量。根据风险的内涵,借鉴国外综合性风险评价理念,将洪水淹没自然机理模型与概念框架模型相结合,选取能表征风险发生概率的自然过程指标以及能表征风险危害性后果的社会经济类指标,构建具有针对性的海岸带型洪水淹没风险评价指标体系,对青岛市洪水淹没风险进行综合评估。研究得出青岛市洪水淹没风险指数值为0.3240,根据我国主要海域自然灾害等级划分(表3),可知其风险等级为3,危险性属于中等水平;确定了青岛市洪水淹没风险的各类致灾体与其影响因素之间的相关性;并得出洪水淹没风险的自然因素和人为可控因素两类关键性控制指标制定短期和长期性的适应策略和行动,充分利用可调节因素,有效加强并提高防范性指标,以期到达最大程度上降低青岛市洪水淹没风险。     

山东南部近海春季大型底栖动物丰度、生物量及群落结构研究

于2007年4月对山东南部近海进行了32个站位的大型底栖动物研究,共发现大型底栖动物170种,其中多毛类87种,软体动物25种,甲壳类47种,棘皮动物7种,其他类群4种。排名前3位的优势种是背蚓虫(Notomastus latericeus)、东方缝栖蛤(Hiatella orientalia)和寡鳃齿吻沙蚕(Nephtys oligobranchia)。研究海域大型底栖动物总平均丰度为1494 ind/m~2,总平均生物量为13.88 g/m~2,生物多样性指数H′、J′和d的平均值分别为:3.856、0.805和4.004。在30%相似度水平上,该海域大型底栖动物可划分为4个群落。综合H′和ABC曲线的结果,山东南部海域底栖生态环境较好。     

黄河口近岸海域鱼卵、仔稚鱼种类组成及群落结构特征

为了解调水调沙期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼群落结构的动态变化,作者分别于2011年和2018年黄河调水调沙期间（6月—7月）,利用大型浮游生物网对该海域的鱼卵、仔稚鱼进行表层水平拖网调查。结果表明：2011年3个航次共采集鱼卵1 280粒,仔稚鱼5 973尾,隶属于7目11科13属;2018年3个航次共采集鱼卵4 104粒,仔稚鱼237尾,隶属于7目11科13属。优势种以斑鰶（Konosirus punctatus）、鳀（Engraulis japonicus）和赤鼻棱鳀（Thryssa kammalensis）等短生命周期、低营养层级的小型中上层鱼类为主。靠近黄河入海口处站位的鱼卵、仔稚鱼密度相对较高,鱼卵、仔稚鱼分布范围向黄河入海口门处集中。鱼卵、仔稚鱼的多样性指数在调水调沙过程中出现波动,过后又恢复至调水调沙前水平。环境因子Pearson相关性分析表明,鱼卵数量与环境因子间无显著相关性（P0.05）,仔稚鱼数量与叶绿素a的含量呈极显著正相关（R=0.870,P<0.01）。两个年度调查结果对比发现,总体来说调查期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼种类数变化不大,在适温类型组成上均以暖温种为主;2018年鱼卵、仔稚鱼采集数量均小于2011年,但是鱼卵、仔稚鱼的均匀度指数（J’）和多样性指数（H’）均大于2011年,除6月上旬航次外,其他两个航次丰富度指数（D）也均大于2011年。本研究补充了黄河口及邻近海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨为黄河口邻近海域及渤海的渔业资源评估和养护提供依据。