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1、. . . 省沿海风暴潮灾害的风险评估华东地球化学勘查与海洋地质调查研究院二九年十月. . 1 前言1.1 项目概况项目来源：省发展与改革委员会项目名称：省沿海风暴潮灾害的风险评估承担单位：省地球化学勘查与海洋地质调查研究院起止时间：2009年11月2010年11月1.2 研究目的和任务（1）目的我国是世界上受风暴潮危害最严重的3个国家之一，省拥有管辖海域4万km2，毗邻黄海与东海，也是我国风暴潮灾害时常发生的几个省份之一。沿海的风暴潮灾害不仅给沿海地区的人民生命财产造成严重的损失, 而且对渔业、交通、海洋工程、能源设施和海洋资源开发也造成严重的影响。尤其随着沿海经济的发展，沿海地带人口稠密，
2、社会财富密集，工矿企业和海上生产活动日益增多，灾害造成的损失总体上呈明显的上升趋势。为了有效防治风暴潮灾害，合理修筑防护工程，对沿海地区进行风暴潮灾害风险评估是当前亟需解决的问题。（2）任务应用统计学和数学模型方法，计算了不同重现期的极值高水位、组合高水位、可能最大风暴潮，确定了沿海漫滩风险估计值。通过收集历史风暴潮资料，对沿海各地的地理环境、不同强度台风登陆的概率、社会经济发展状况、基础设施及防护措施建设情况、承受风暴潮灾害以及灾后恢复的能力等有关因素进行实地调研和分类评估，建立一个沿海风暴潮风险评估的模型，并在此基础上研究制定省沿海地区风暴潮灾害风险区划图，为防灾减灾1.3 研究意义风暴潮
3、是指由强烈的大气扰动，如台风、温带气旋和热带气旋引起的海面异常升高现象，它是造成沿海潮灾的最常见原因。它引起的灾害对印度次大陆和中国的海岸最为严重，在其他地方也不罕见。西北太平洋是台风最易生成的海区，全球台风有1/3左右是发生在这个海区，强度也是最大的；在西北太平洋的沿岸国家中，我国是受台风袭击最多的国家。每年登陆中国或在中国近海经过的台风总在10个以上，所产生的风暴潮也在10次以上。中国是世界上受风暴潮危害最严重的3个国家之一，每年带来严重的经济损失与人员伤亡，威胁到沿海的区域可持续发展。从历史资料看，几乎每隔三四年就会发生一次特大的风暴潮灾。1922年8月2日，一次强台风风暴潮袭击地区，造
4、成特大风暴潮灾害，有7万余人丧生，无数的人流离失所，这是20世纪以来，我国死亡人数最多的一次风暴潮灾害，当时台风强度超过12级，造成增水达3.5米。1956年8月2日，正值朔望大潮期间，在湾引发特大风暴潮，在乍浦站测得最大增水值达4.57米，创全球风暴潮的最大增水值记录。1990年4月5日发生在渤海的一次温带风暴潮，海水涌入陆近30公里，为建国以来渤海沿岸最大的一次潮灾。影响沿海的风暴潮主要是由台风引起的台风风暴潮。据海岸带调查资料，在近31年(19501981年)，影响的台风计99次，其中93次影响沿海地区。有重大影响的台风，市段出现8次，市段出现6次，市段5次。由于台风是一个中心气压极低的
5、涡旋系统，在台风中心区局部海面会被抬高数米之多。加之浅海区的地形，往往会引发风暴潮，造成海面升高，海水入侵。据、射阳河口、吕四等7个站的资料, 19711981 年中, 造成1.5m 以上增水的台风13次，增水2m以上的有6站次，11.5m 增水的有20次。表1-1沿海地区近年来风暴潮发生造成的损失年份受灾人口/104农作物受灾/万hm2海洋养殖受灾/hm2损毁船只/艘死亡失踪人数/人直接经济损失/亿元2000640.722.35853356.12004186190.2120054.20.0338220241.6据2000年省海洋统计年报的统计, 1998年省海洋产业创造的总产值就已经为228
6、,019,312万元。可见, 沿海经济已成为经济新的增长点。但是海洋环境条件复杂多变, 经常会导致海洋灾害的频繁发生。这些海洋灾害不仅给沿海地区的人民生命财产造成严重的损失,（如表1-1），而且对渔业、交通、海洋工程、能源设施和海洋资源开发也造成严重的影响。尤其随着沿海经济的发展, 沿海地带人口稠密, 社会财富密集, 工矿企业和海上生产活动日益增多, 一次海洋灾害造成的损失总体上呈明显的上升趋势。在影响沿海的海洋灾害中, 以台风引起的台风风暴潮灾害为主, 其发生次数之多、影响围之广、造成损失之大已引起了各部门的重视。“开展全国自然灾害的风险分析急需开展重要经济开发区的自然灾害风险综合分析和城市
7、重大自然灾害的风险分析”中国21世纪议程：中国21世纪人口、环境与发展白皮书。1.4 研究区概况1.4.1 位置及围海域位于3137N3508之间，大部属南黄海，长江口以东属于东海。沿海地区，包括、和三市，陆域面积3.25万平方公里，大陆岸线北起鲁交界的绣针河口、南抵长江口北支沪交界点，总长953.9km（含7.9km长江口北支水域）。图1-1 研究区地理位置图1.4.2 地质地貌沿海地区地质构造，大致以响水口断裂为界，以北属华北地台区，以南属扬子准地台区。第三纪以来，北部主要表现为断块上升，并发育了一系列东北西南向断裂，南部自中生代以来主要表现为沉降过程，形成一系列隆起和盆地，上覆巨厚的沉积
8、层。沿海地区，除赣榆的石桥、山岛等地出露太古界地层，云台山的东西连岛等地出露元古界地层外，其他地区皆为第四纪和第三纪沉积物所覆盖。第三纪地层全部埋于地下，厚l040 m不等，临洪河附近最厚达55 m。第四纪地层覆于其上，以射阳、大丰、东台沿海为最厚，达300400 m；而海州湾山区丘陵因遭风化剥蚀近乎缺失，仅在河谷或山前有些分布，厚度不过50 m。沿岸陆地分为六个地貌区：(1) 海州湾北部剥蚀海积平原，位子兴庄河以北，地势西北高东南低；(2)海州湾淤泥质海积平原，即兴庄河以南，灌河以北，云台山周围的海湾平原；(3)云台山变质岩山地；(4)废黄河三角洲平原；(5) 中部海积平原；(6)长江三角洲
9、平原，位于北凌河与长江口之间。1.4.3 气候条件沿海地区位处北亚热带与暖温带之间，兼受海洋性、大陆性气候双重影响，气候类型以灌溉总渠为界，渠南属北亚热带季风气候，渠北属暖温带季风气候。太阳总辐射，渠北为493.9503.3 kJcm-2a-1，渠南为460.4493.9 kJcm-2a-1，全年总辐射量的60集中在5月中旬至9月中旬，利于盐业生产。年均气温北低南高，北1314 ，渠南1415 ，受海洋调节，气温年、日变化较地小，冬半年偏暖，夏半年偏凉，春季回暖迟，秋季降温慢。沿海因受季风气候影响，降水较多，暴雨频繁。年均降水量，渠北8501000 mm，渠南 l000l080 mm。降水年、
10、年际变化较大。夏季降水可达全年4060，冬季仅510；而多雨年（1965年2030 mm）与少雨年（1978年507 mm）相比，相差3倍左右。1.4.4 海洋水文条件（1）潮汐状况沿海半日潮波占绝对优势。在北部沿海，除无潮点附近为不正规日潮外，其余多属不正规半日潮，小部分区域是正规半日潮。南部海区受东海传来的前进波影响，为正规半日潮。（2）潮流20m等深线以的海域潮流性质属正规半日潮流，而近岸和辐射沙洲脊群中心区附近，浅海分潮最为显著。海域近岸区和辐射状沙脊群附近，潮流日不等现象较明显。（3）海浪状况海区全年盛行偏北向浪，多为以风浪为主的混合浪。南部偏北向浪的频率为63%，主浪向为ENE，其
11、频率为8%，强浪向为NW和N；北部偏北向浪频率为68%，主浪向ENE，其频率为14%，强浪向为NE。秋季是全年风浪盛行的季节，9月份海区北部平均最大波高为2.9m，南部为2.0m。2 以往调查研究工作及其存在的问题2.1 以往调查研究工作2007年，省水文水资源勘测局和河海大学共同承担了“沿海风浪场、潮位和风暴潮研究”项目。该项目紧密结合近年来风暴潮高发态势和防台的实际需要，在高精度天文潮、风暴潮预报模式研究的基础上，着重研究沿海风浪场、潮位和风暴潮。并取得以下主要研究成果：建立了沿海风浪场数学耦合模型、潮位预报模型和台风增水数学模型；首次建立沿海的天文潮预报系统；还有就是推算出沿海的风浪要素
12、，对海洋工程建设提供了科学依据。在风暴潮灾害研究方面，1997年，王骊萌等对最近2000年沿海风暴潮灾害的特征进行了分析；2002年，陆丽云等对沿海的风暴潮灾害及其防御对策进行了探讨；于福江等对影响的几次显著温带风暴潮过程进行了分析及数值模拟。在风暴潮灾害的风险评估方面，2007年，庆良等对沿海城市风暴潮灾害风险评估研究进行了综合评述；2009年，于文金等对海岸带风暴潮灾害经济评估方法进行了研究；2.2 存在问题从上可以看出，对于沿海地区风暴潮灾害的研究工作起步比较晚，缺乏系统的、全面的调查和研究，而且主要偏重于研究风暴潮灾害特征以及防灾减灾措施和对策，而对于沿海地区风暴潮灾害的风险评估工作，
13、只有地区对风暴潮灾害进行经济评估，也缺乏系统的灾害风险评估工作。根据国外对风暴潮灾害的防灾减灾的成功经验来看，对沿海地区进行灾害的风险评估，进行灾害区划。3 国外风暴潮灾害风险评估研究现状风暴潮灾害风险评估是风暴潮灾害风险管理研究中非常重要的容, 是把灾害的危险性与承灾体的脆弱性紧密联系起来的重要桥梁。在国际多学科开展的灾害风险研究中, 除了强调自然灾害系统在机制、风险评估模型、GIS 在自然灾害风险模型中的应用研究外,越来越关注从社会经济和人文行为等角度对人类自身接受风险水平开展综合研究， 重点逐渐转向重视人类经济社会相对应的安全建设研究, 把风险分析与相对应风险管理体系形成相联系, 高度重
14、视人类社会经济和文化系统对各种灾害的脆弱性响应水平与风险适应能力研究。因此, 在风暴潮灾害风险研究中, 应从自然、社会、经济、文化和政策等多角度对沿海城市面临风暴潮灾害的影响进行综合灾害风险评估。3.1 国外风暴潮灾害风险评估综述3.1.1 风暴潮灾害风险的危险性研究风暴潮灾害风险危险性研究包括对风暴潮强度和频率的数值预报以及不同重现期风暴潮潮高位的研究。国外风暴潮数值预报研究始于20 世纪70 年代, 经过30 多年的发展, 已在实时预报中得到广泛应用。例如美国的SLOSH 模型、英国的海模型、荷兰的DELFT3D 模型、丹麦的MIKE12 模型、澳大利亚的GCOM2D/3D 模型和加勒比海
15、地区的TAOS 模型等, 他们都有各自的特点, 适用于不同国家的气候特征和海岸水文地貌特征。其中以美国的SLOSH 模型最为成熟, 在国外得到了广泛的应用。近几年, 美国SLOSH 模式的创建专家开始运用地理信息系统为模型输入水深资料和地面数字高程资料, 确定风暴潮灾害风险区,并开展了沿海特定区域风暴潮灾害风险评估。由于全球气候变化导致台风频率和强度的增加以及海平面的升高, 进而增加了台风风暴潮的危险性。K.L.Mcinnes 等对海平面上升和风暴潮对澳大利亚东北部沿海Cairns 市的影响进行研究。运用GCOM2D 模型来模拟大陆架的海流和海平面上升情况, 并计算了不同气候条件下的风暴潮重现期。J.Benavente 等对西班牙西南加第斯湾沿岸地区由于长期海岸侵蚀造成海岸线后退导致沿海地区风暴潮洪水危险性的增加进行研究。根据当地的灾害风险和灾害的气象学、地貌学和水动力
