葫芦岛核电站可能最大风暴潮(PMSS)数值模拟研究

核电厂厂址的可能最大风暴潮(Possible Maximum Storm Surege,PMSS)是滨海核电厂厂址重要的设计基准之一。基于ADCIRC风暴潮模式计算葫芦岛地区的风暴潮,同时对网格进行精细化处理,网格分辨率精度较高。首先为检验数值模式的准确性,分别模拟了辽东湾地区发生的6005号、7203号和7303号典型台风风暴潮过程,计算葫芦岛站风暴潮最大增水值并与实测资料进行对比,计算表明本文模拟结果与实测结果吻合良好,验证了本文数值计算模型的准确性,为可能最大风暴潮(PMSS)的计算提供了依据。以渤海典型台风7303号台风为基础,建立多条影响核电站厂址的台风路径,计算得到201条派生路径下核电站厂址的最大风暴增水情况,为核电站厂址选址提供了重要依据。     

海岛核电厂址的设计基准洪水位研究

随着滨海核电厂址的开发利用日趋饱和,选取海岛作为核电厂址成为一种新思路。针对海岛厂址易受台风灾害影响的问题,本文通过对天文高潮位、海平面上升、可能最大风暴潮增水和最大台风浪四个增水因子的研究来确定厂址的设计基准洪水位。结果表明:该区域10%超越概率的天文高潮位为3.14 m,未来80 a海平面上升幅度为0.31 m。基于MIKE21数值模型,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,发现:当台风移动方向为NW向,距离厂址中心左侧0.5R(R为台风最大风速半径)时,风暴潮增水达到最大,增水最大值为2.99 m;当台风移动方向为W向,且距离厂址左侧R处时,台风浪波高达到最大,厂址前沿H_1/100波高最大值达到了8.02 m;岛屿东侧遭受的风暴潮和波浪威胁较其他方向更为严重。各水位影响因子组合叠加后海岛核电厂址设计基准洪水位可达11.25 m。相对于其他滨海厂址,海岛厂址的风暴潮增水相对偏小,但受波浪的影响更为显著。     

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.     

青岛地区风暴潮灾害易损性风险区划建模

风暴潮灾害风险是由风暴潮危险性、承灾体脆弱性、暴露性和防潮减灾能力决定的,其中承灾体脆弱性、暴露性和防潮减灾能力构成了风暴潮灾害的易损性.结合目前国内对风暴潮灾害危险性研究较为深入,而对易损性研究欠缺的现状,以青岛沿海风暴潮为例,建立了风暴潮灾害易损性风险区划模型.模型首先通过风险因子识别建立了风险评价指标体系,然后采用聚类分析将研究区域进行综合分类,再用熵值法、灰色关联分析及模糊综合评价法分别对各地区潮灾风险进行量化,最后应用熵值—灰色—模糊组合方法从主客观角度定性定量进行综合风险区划排名,将青岛九区市划分为4个不同风险等级,揭示了青岛近海地区风暴潮灾害风险的地域差异性,为因地制宜地制定防灾减灾措施与规划提供了科学依据.     

龙口港极端设计水位的组合估计

传统的单因素极端设计水位计算方法忽略了天文潮位与风暴潮增水的联合作用.已经提出的天文潮与风暴潮增水的组合方法,也未能把二者当作相关的事件来考虑.选取龙口港连续25 a风暴潮增水和天文潮位资料,采用二维Log-normal理论分布进行计算,估计了多年一遇风暴潮增水与天文潮位的联合重现值,所得极端水位可供海岸防灾部门作为设计参考.     

台州温岭市风暴潮淹没危险性分析

利用MIKE21FM模块建立了适用于台州温岭市的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,以9711号台风路径为基准,分别以5 km为间隔向两侧平移,构造各种设计台风路径,找到最不利登陆位置进行风暴潮计算,再利用SWAN计算不利路径的堤前台风浪要素,通过经验公式计算越浪量,进行溃堤判断。最后将各路径的淹没计算结果取最大包络,画出6档台风的风暴潮淹没范围图。结果表明:在最高等级的915 h Pa时,由于沿海堤防几乎全溃,因此处于沿海平原区的乡镇基本受淹,随台风强度降低淹没水深及范围逐渐减小,最低等级的965 h Pa时无淹没,其他等级风暴潮淹没介于两者之间。     

风暴潮灾害经济预警指标体系研究

在界定风暴潮灾害经济预警概念的基础上,按照风暴潮灾害经济预警主体性原则、逻辑科学性原则,选取风暴潮灾害经济预警评价指标,采用“目的树”层次分析法,从风暴潮灾害危险度、潜在受灾地区易损脆弱度和防灾减灾能力三个层面,构建了我国风暴潮灾害经济预警指标体系,这将为近海青岛地区风暴潮灾害风险区划,以及相关预警模型的准确有效建立与...     

渤海风暴潮数值预报的个例研究

本文叙述利用风暴潮模式和斜压大气模式耦合进行温带风暴潮预报.应用边界层阻尼定律预报风暴潮模式所需的海面风应力.本文进行了渤海风暴潮的个例研究.预报结果清楚地显示了温带风暴潮的特性.一些个例研究指出,风暴潮模式和计算风应力方案是令人满意的,而风暴潮预报精度非常依赖于气象预报.     

江苏近海风暴潮增水数值模拟研究

为研究江苏近海海域风暴潮的特性以及为该海域风暴潮增水变化机理及后报做铺垫,本文基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)海洋模式和Jelesnianski圆形台风风场模型,建立了江苏近海风暴潮数值模型,并对江苏近海的天文潮以及1109号台风和1210号台风引起的风暴潮进行模拟。结合验潮站水位观测,研究了连云港站和吕泗站的天文潮和风暴潮增水过程。我们将风暴潮与天文潮非线性作用下的风暴潮增水和纯风暴潮增水过程进行对比,讨论了天文潮与1109号和1210号台风风暴潮之间的非线性作用引起的增水特征。结果均表明,在天文潮高潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用可以抑制增水,在天文潮低潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用有利于增水。除了气象因子以及天文潮和风暴潮之间的非线性作用外,该海区的地理环境也对台风风暴潮增水产生影响。因此对江苏近海的海岸线变化和浅滩地形变化进行敏感性试验,结果表明,本文所设计的海岸线变化对该海域的风暴潮增水影响较小,江苏沿海岸线的向外推移使得江苏海域风暴潮的增水略微上涨,而本文所设计的地形的变化对风暴潮增水影响较大。     

南海区高分辨率非线性耦合作用台风风暴潮数值预报试验与研究

本文对适用于南海区多因素影响的二级粗细嵌套网格风暴潮模型进行开发研究,考虑目前计算条件限制和预报实际时效的需要,采用天文潮与风暴潮的非线性相互作用二级模型进行风暴潮潮位实验研究.本文的研究改进现有风暴潮模式中仅考虑风与气压影响增减水的缺陷,考虑了天文潮的非线性影响风暴潮潮位等因素,预报出实时风暴潮潮位,与目前多因素海洋动力耦合模型有相似之处.更好地提高了风暴潮增减水及实时潮位的预报精度,给出直观的近岸海域风暴潮潮位时空分布.     

基于模式识别的台风风暴潮灾情等级评估模型研究

风暴潮灾害每年都给我国沿海地区造成巨大的经济损失。本文在前人研究的基础上,引入风暴潮灾情等级的模式识别思想,运用感知器方法的理论及其算法,并以广东省湛江地区为例,建立了该地区的台风风暴潮灾情等级判别函数,经还原检验和判别预测获得满意的结果,证明该方法用于台风风暴潮灾情等级判别是可行的。这对于实现风暴潮灾情等级的快速评估,为抢险救灾的人力、财力和物力分配提供依据具有重要意义。     

东南沿海台风风暴潮特点及其变化规律

本文收集了1949-1990年的台风及相应验潮站的实测潮位资料，计算分析了连云港至汕头之间沿海港口的热带气旋增水，得出了东南沿海各港口的增水特征。该海域风暴潮强度较大，易形成特大潮灾，各港口最大增水出现时间不一，有的在热带气旋登陆前，有的在热带气旋登陆后，多数在热带气旋登陆前后0-6h。台风及风暴潮易造成舰船、码头等损坪，形成非战斗力减员。     

北印度洋风暴潮特征及其对气候信号的响应研究

北印度洋是我国“海上丝绸之路”的重要通道,其每年热带气旋活动引起的风暴潮等严重威胁着船舶航行安全和沿岸国家人民生命财产安全。分析研究北印度洋风暴潮的特征,对我国经济发展及北印度洋沿岸国家防灾减灾具有重要的现实意义。利用美国联合预警中心(the Joint Typhoon Warning Center, JTWC)公布的1950~2020年热带气旋资料、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)公布的1950~2020年热带气旋资料与1950~2020年的Niño3.4指数、夏威夷大学海平面中心(University of Hawaii Sea Level Center, UHSLC)公布的北印度洋每小时的水位数据进行分析,结果表明:　(1)北印度洋大于1 m的风暴潮主要分布在孟加拉湾北部,少量分布在孟加拉湾其他区域与阿拉伯海; (2)孟加拉湾北部区域的年际最大热带风暴潮(annual maximum tropical cyclone storm surge, AMTSS)与当月Niño3.4指数、南方涛动指数(southern oscillation index, SOI)相关性较高、受厄尔尼诺-南方涛动(EI Niño-Southem Oscillation, ENSO)的影响明显; (3)北印度洋AMTSS月际分布呈现双峰分布,与热带气旋(tropical cyclone, TC)的月际分布基本一致; (4) La Niña期间影响孟加拉湾北部的热带气旋在数量与强度方面均超过El Niño期间影响孟加拉湾的热带气旋,是La Niña期间风暴潮极值大于EI Niño期间风暴潮极值的重要原因。研究表明, AMTSS对ENSO信号的响应可能为AMTSS提供了潜在的可预测性,这对早期预警和减少风暴潮灾害具有重要意义。     

Development of storm surge which led to flooding in St. Bernard Polder during Hurricane Katrina

Hurricane Katrina caused devastating flooding in St. Bernard Parish, Louisiana. Storm surge surrounded the polder that comprises heavily populated sections of the Parish in addition to the Lower 9th Ward section of Orleans Parish. Surge propagated along several pathways to reach levees and walls around the polder's periphery. Extreme water levels led to breaches in the levee/wall system which, along with wave overtopping and steady overflow, led to considerable flood water entering the polder. Generation and evolution of the storm surge as it propagated into the region is examined using results from the SL15 regional application of the ADCIRC storm surge model. Fluxes of water into the region through navigation channels are compared to fluxes which entered through Lake Borgne and over inundated wetlands surrounding the lake. Fluxes through Lake Borgne and adjacent wetlands were found to be the predominant source of water reaching the region. Various sources of flood water along the polder periphery are examined. Flood water primarily entered through the east and west sides of the polder. Different peak surges and hydrograph shapes were experienced along the polder boundaries, and reasons for the spatial variability in surge conditions are discussed.     

厦门风暴潮淹没风险预警系统研究

为提高厦门防御台风风暴潮灾害风险的能力,辅助政府部门开展海洋防灾减灾工作,文章基于风暴潮数值模型开发厦门风暴潮淹没风险预警系统,并以1521号台风为例模拟其淹没风险。研究结果表明：风暴潮数值模型能较好地刻画影响厦门的台风风暴潮过程,满足风暴潮淹没风险分析需求;厦门风暴潮淹没风险预警系统采用按警戒潮位预警和按高程预警2种方法分析风暴潮淹没风险,可对影响程度不同的岸段采取不同的预警和防御措施;基于数值模型的风暴潮淹没范围与实地调查区域的淹没范围基本一致,可对未开展实地调查区域的淹没范围进行补充;今后须进一步完善厦门风暴潮淹没风险预警系统,同时建立厦门风暴潮风险评价体系。     

我国风暴潮灾害及防灾减灾战略

本文在分析了1949-1997的风暴潮及其重大灾害事件后指出，从上世纪九十年代以来，我国风暴潮灾害的经济损失已呈显著上升的趋势，减轻重大台风风暴潮灾害所造成的经济损失，已成为我国风暴潮减灾工作的当务之急。为此提出了减轻重大风暴潮灾害的战略要点：（1）充分利用一切媒体使人民具有预防重大风暴潮灾害的意识；（2）加强对重大风暴潮及其灾害的科研工作；（3）修订全国沿海岸段的防潮工程规划；（4）制订海洋减灾法规和有关规范；（5）建立风暴减灾保险的机制。     

滩涂匡围海堤选线对邻近涵闸排水的影响分析--以条子泥西侧岸滩仓东片匡围为例

淤泥质海岸后方大面积的低地平原主要通过海岸上建设的涵闸排水,潮滩匡围对沿海涵闸排水的影响是围垦工程必须解决的问题。文章以条子泥西侧岸滩仓东片匡围为例,探讨了不同堤线方案下邻近闸下流槽各种落潮水量组成及其维护闸下排水能力的有效性。结果表明,合理的滩涂匡围堤线方案,在平均潮汛及一般大潮汛时对邻近闸下排水能力影响较小,而在风暴潮或秋季大潮汛时有一定影响,但可以通过若干次冲淤保港来解决。     

基于KPCA-RBF模型的风暴潮灾害经济损失预测

作为破坏性最强的海洋灾害,风暴潮灾害每年都给我国沿海地区造成了巨大的经济损失,运用科学的方法模型合理预测风暴潮灾害经济损失对指导沿海地区的防灾减灾工作意义深远。本文基于风暴潮灾害的成灾特点建立了风暴潮灾害直接经济损失预评估指标体系,由于评估指标数据高度非线性,采用核主成分分析（KPCA）对高维非线性数据进行降维优化,并利用径向基函数（RBF）神经网络对降维后的数据进行训练,从而实现对风暴潮灾害直接经济损失的预测。选取广东省1996—2018年的32个风暴潮灾害损失样本对模型进行仿真测试,结果表明,KPCA-RBF预测模型集成了核主成分分析和径向基函数神经网络的优势,预测结果精度高,学习收敛速度快,对风暴潮灾害数据序列有较好的非线性拟合能力。     

Kalman滤波风暴潮数值预报四维同化模式研究进展

本文首先介绍了Kalman滤波在风暴潮数值预报中的应用，特别介绍了近年来国际上发展的一些在实际中可行的次优化Kalman滤波算法。并通过一个稳态Kalman滤波风暴潮数值预报模式的实例表明，使用资料同化可以明显改进风暴潮后报结果；资料同化能够提供更为合理的预报初始场，对风暴潮的短期预报有较明显的改进。一旦没有资料同化到模式中去，预报结果很快接近确定性模式。     

渤海典型温带风暴潮数值模拟及改进实验

分析了2010年渤海两次典型温带风暴潮过程及规律,发现沿岸的最大增水基本由北沿渤海西岸向南传播且各站出现最大增水时间有较稳定的滞后,利用一套基于非结构网格的高分辨率风暴潮模式(ADCirc)和NMEFC温带风暴潮模式(CES)分别对“20101212”强温带风暴潮过程进行数值模拟,对比分析其结果的优劣后提出基于测站风场...