我国沿海风暴潮灾害发生频率空间分布研究
2022-12-18
来源:星星旅游
第33卷第1期 2018年1月 灾害学 JOURNAL OF CATASTROPHOLOGY Vo1.33 No.1 Jan.2018 石先武,高廷,谭骏,等.我国沿海风暴潮灾害发生频率空间分布研究[J].灾害学,2018,33(1):49—52.[SHI Xianwu, GAO Ting,TAN Jun,et a1.Research on Occurrence Frequency of Storm Surge Disaster Distribution in the Coastal Areas of China[J]. Journal of Catastrophology,2018,33(1):49—52.doi:10.3969/j.issn.1000—811X.2018.O1.010.] 我国沿海风暴潮灾害发生频率空间分布研究 石先武,高 廷,谭 骏,国志兴 (国家海洋局海洋减灾中心,北京100194) 摘要:基于我国沿海验潮站和水文站典型重现期数据,综合考虑风暴增水和超警戒潮位,分析了我国沿海一 般潮灾、较大潮灾、严重潮灾、特大潮灾的发生频率,揭示了不同等级潮灾的发生频率在我国沿海空间分布特 征。结果表明我国沿海大部分地区受风暴潮灾害影响,鸭绿江口沿岸、河北秦皇岛和唐山北部沿岸、成山头一 青岛沿岸、广西防城港沿岸、海南东南部和南部沿岸风暴潮灾害发生的强度和频率都不大;渤海湾、莱州湾、 长江口、杭州湾等区域是风暴潮易发区,发生特大潮灾概率较低但严重潮灾发生的频率较高;福建北部福州到 浙江南部台风沿岸、广东珠江口到阳江沿岸、雷州半岛东部沿岸是风暴潮灾害严重区,特大潮灾发生频率最高。 基于不同等级潮灾发生频率的空间分布提出了我国沿海风暴潮灾害防御对策与建议。 关键词:风暴潮灾害;发生频率;潮灾等级 中图分类号:X43;P954 文献标志码:A 文章编号:1000—811X(2018)01—0049—04 doi:10.3969/j.issn.1000—811X.2018.01.010 我国是世界上遭受风暴潮灾害影响最严重的 国家之一。我国沿海从南到北几乎都遭受过风暴 潮灾害,并且是世界上少有的既受台风风暴潮又 受温带风暴潮灾害影响的国家,平均每年有8—9 个台风登陆,几乎都会引起风暴潮灾害;北部沿 海海域特别是渤海湾和莱州湾沿岸受温带风暴潮 影响较为严重 。2016年,我国沿海共发生风暴 潮过程18次,其中,台风风暴潮过程10次,8次 造成灾害,直接经济损失33.95亿元;温带风暴潮 过程8次,3次造成灾害,直接经济损失11.99亿 元 。历史上多次遭受特大风暴潮灾害,971 1号 台风风暴潮是影响我国东部沿海最严重的一次台 风风暴潮灾害,福建、浙江、上海、江苏、山东、 河北、天津等省(市)沿海地区全部遭受影响,造 成342人死亡,直接经济损失达到287亿元 。 风暴潮灾害的发生频率、强度及其空间分布 是风暴潮灾害风险研究和应急管理关注的重点。 已有研究对我国风暴潮灾害的地理分布格局及重 1数据和方法 要河口地区的风暴潮灾害风险分析有过深入探 讨 ,对于风暴潮的灾害发生频率研究主要是基 数据 于长时间序列观测资料利用频率分析方法对单个 1.1本文主要采用国家海洋信息中心订正之后的 验潮站点的潮位、增水或浪高等要素的进行典型 重现期估计。比如,董胜等 利用复合极值分布 60个沿海验潮站数据产品,包括2年、5年、10 计算了水位和浪高的联合概率分布,推算了典型 年、20年、5O年、100年、200年、500年、1000 收稿日期:2017—07—03 修回日期:2017—08—21 基金项目:国家自然科学基金(41701596,41501560);中国海洋发展研究会和中国海洋发展研究中心资助项目(CAMA11201706); 中国气象局气候变化专项(CCSF201719);北京师范大学国际减轻灾害风险合作研究中心项目(CCSF201719);海洋公益 性行业科研专项(201505018,201305020) 重现期风暴潮;王喜年 计算了我国沿海资料序 列较长的l7个验潮站增水重现期;方国洪等 基 于我国沿海水文站286年观测资料,采用不同极值 估计方法计算了各站增水、余水位、总水位。这 些研究成果为我国沿海重点工程和防潮设施标准 设计提供了重要参考,而从宏观层面系统性分析 我国沿海不同区域风暴潮灾害发生频率研究较少。 本文从风暴潮灾害宏观决策需求出发,基于沿海 验潮站和水文站不同重现期风暴增水和潮位资料, 结合不同等级潮灾划分标准,将我国沿海岸线划 分为10 km岸段,揭示了不同等级潮灾在我国沿海 发生频率的空间分布特征,基于此提出了我国沿 海应对风暴潮灾害的对策与建议,对划分风暴潮 灾害重点防御区以及国家层面风暴潮灾害的防灾 减灾具有重要战略意义。 第一作者简介:石先武(1986一),男,湖北大冶人,高级工程师,主要从事风暴潮灾害风险评估研究. E—mail.xianwu.shi@mail.bnu.edu.ca 50 灾害学 33卷 年一遇增水和潮位计算产品,其中潮位数据基于 各验潮站所在的平均海平面。河口地区是我国沿 海风暴潮的主要影响区域,海洋系统验潮站在河 口地区极少有分布,为了进一步精确刻画我国沿 海风暴潮灾害危险性特征,从水利部门补充收集 了长江口、珠江口、浙江和福建沿岸等地区16个 水文站的不同重现期增水和潮位数据(其中2个站 只有增水)。此外,还收集了上述76个站基于《警 戒潮位核定方法(GB/T17839—1999)》 1o]核定的的 警戒潮位值,并将所有潮位数据和警戒潮位值统 能导致的淹没情况。考虑到我国灾害应急响应等 级一般划分为4级,基于杨华庭等¨ 和郭洪寿 等 人的划定标准,将风暴潮灾害划分一般潮灾、 较大潮灾、严重潮灾、特大潮灾四个等级,详细 划分标准见表1。 表1 风暴潮灾害等级划分标准 特大潮灾 严重潮灾较大潮灾一般潮灾 一到了85高程参考基准。 为了客观反映我国沿海风暴潮灾害危险性分 布,保证结果的科学性和适用性,本文对收集到 的验潮站和水文站进行了筛选,选择的依据和原 则是:①选择的站数量足够,可以从北到南覆盖 我国沿海区域;②站点具有代表性,可以代表所 在区域的风暴潮灾害特征,不能是距岸边较远的 离岛站;③采用的站点观测记录序列长,一般至 少有2O年的序列观测资料,站点不同重现期增水 和潮位计算结果足够精确。基于这三个原则,共 选出62个验潮站和水文站的增水及潮位数据产品 (其中两个站只有增水)。图1和图2分别表示选 取的验潮站和水文站典型重现期增水和潮位数据, 将站点沿着中国沿海从北到南依次顺序编号,图 中横轴表示所选取站点的编号,纵轴表示各站点 典型重现期对应的增水或潮位值。 图1我国沿海验潮站和水文站(从北到南)典型重现期增水 8 7 6 善5 g4 磐3 2 1 图2我国沿海验潮站和水文站(从北到南)典型重现期潮位 1.2风暴潮灾害等级的划分 风暴潮灾害等级的划分包括风暴潮致灾强度 和风暴潮灾害强度的分级,前者偏重风暴潮自然 过程强度的分级,后者主要指灾害损失或是灾度 的分级,本文的灾害等级划分针对前者。目前在 我国并没有统一的标准,本文综合考虑风暴增水 和超警戒潮位两个指标,风暴增水可以客观反映 风暴潮自然过程致灾强度的大小,超警戒潮位值 考虑了当地的设防能力,能够反映风暴潮过程可 2 不同等级风暴潮灾害发生频率分析 基于每个验潮站或水文站增水和潮位概率分 布曲线,分别计算不同等级潮灾超警戒潮位和增 水的重现期,取每个等级重现期较小者为该站点 不同等级潮灾发生的年遇水平。按照最近邻准则, 选取每一个岸段最具代表性的验潮站不同等级潮 灾重现期为该岸段不同等级潮灾发生的年遇水平, 将各岸段四个等级风暴潮重现期按照2年、5年、 lO年、20年、50年、100年、200年、500年、 1000年为界限,划分为10个频率段,表征不同等 级风暴潮发生频率空间分布,编制了一般潮灾、 较大潮灾、严重潮灾和特大潮灾发生频率分布图 (图3)。 从一般潮灾发生频率分布图可以发现,我国 沿海绝大部分地区都受风暴潮灾害的影响,一般 潮灾在沿海都可能发生,对于辽东湾沿岸、河北 唐山沿岸、山东北部沿岸(威海除外)、海南南部 和西部沿岸区域,受风暴潮灾害影响很小,一般 潮灾发生的概率在10~20年一遇,其他沿海区域 一般潮灾重现期在5年以下。 从较大潮灾发生频率分布图可以发现,河北 秦皇岛沿岸、辽东半岛沿岸、山东半岛威海沿岸、 海南岛的南部和西部沿岸特大潮灾发生频率在100 年一遇以上,这些区域会受到较大风暴潮影响, 但是发生频率较低;而对于其他沿岸区域,发生 特大潮灾发生频率大都在50年一遇一下,受风暴 潮灾害的影响较大。 从严重潮灾发生频率分布图可以发现,渤海 湾、莱州湾、长江口、杭州湾、浙江南部到福建 北部沿岸、广州南部到雷州半岛东部沿岸严重潮 灾发生频率都在50年以下,严重潮灾一般对一个 区域的生产生活对造成较大影响,这些区域风暴 潮灾害发生频率也较为频繁。 从特大潮灾发生频率分布图可以发现,雷州 半岛东部沿岸部分地区在特大潮灾发生频率l0年 一遇以下水平,对于珠江15、浙江南部等区域, 特大潮灾发生可能性在10~50年一遇之问,这些 区域历史上都发生过特大潮灾,这些区域是我国 沿海风暴潮灾害重点防御地区,有发生风暴潮极 端灾害事件甚至巨灾的可能性。 我国沿海渤海湾底部沿岸和莱州湾沿岸是风 暴潮多发区,以温带天气过程引发的风暴潮占主 1期 先武,等:我国沿海风暴潮灾害发生频率空 分布研究 5l C严重潮灾 [(fj特大潮灾 c)一般潮灾 d1较大潮灾 图3我国沿海不同等级潮灾发生频率空间分布 导因素;而长江口沿岸、福建北部福州到浙江南 部台州、广东惠州、珠江口到阳江、雷州半岛东 部沿岸等沿海区域以台风风暴潮为主;南方风暴 潮灾害易发区发生特大潮灾的可能性比北方要大。 历史上温带风暴潮增水最大值曾达到3.55 m,台 风风暴潮增水最大值曾达到5.95 m。长江角、珠 三角一带是我国沿海经济和人口分布密集区,属 于国家层面风暴潮灾害风险防范的重点区域。对 于辽宁省大部分沿岸、河北唐山沿岸、山东北部 沿岸、海南南部和西部沿岸受风暴潮灾害影响较 小区域,几乎不可能发生较大风暴潮灾害。 风暴潮灾害防御对策与建议 随着我国沿海地区社会经济的发展以及国家 对海洋灾害防灾减灾工作的重视,风暴潮灾害造 成的人员伤亡呈逐年下降趋势,而风暴潮灾害造 成的直接经济损失则呈明显增加趋势 ” ,沿海地 区面临的风暴潮防灾减灾形势依旧严峻。通过分 析我国沿海地区不同等级风暴潮灾害发生频率分 布特点,制定对应的风暴潮灾害防御对策才能更 好地满足风暴潮灾害风险管理需求。综合考虑风 暴增水和超警戒潮位,划分风暴潮灾害等级,不 同等级潮灾的发生频率在我国沿海呈现明显空间 分布特征,基于本文研究结果提出如下风暴潮灾 害防御对策与建议: (1)福建北部福州到浙江台州沿岸、广东珠江 口到阳江沿岸、雷州半岛东部沿岸是风暴潮灾害 严重且多发区,发生概率在10~100年一遇;严重 潮灾发生概率在5~50年一遇,是我国沿海风暴潮 灾害的最严重的区域,风暴潮灾害以台风风暴潮 为主,发生频率和强度都较大。这些区域也是我 国沿海社会经济最发达的区域,是我国风暴潮灾 害重点防御区,风暴潮灾害设防标准应达到100~ 500年一遇。 (2)渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾等区域 是风暴潮灾害易发区,发生特大潮灾概率较低但 严重潮灾的频率较高,历史上这些区域也发生过 52 灾害学 33卷 特大潮灾。渤海湾和莱州湾以温带风暴潮为主, 目前防护能力主要以沙土堤、抛石为主,大多不 是标准海堤。而长江口和杭州湾等地区受台风影 响时,经常与上游洪水极易造成“三碰头”等洪水 灾害,造成较大的人员伤亡和财产损失。这些区 域应加强风暴潮灾害防御水平,设防标准应该以 典型重现期极值水位作为参考,防御水平至少达 到20年一遇。对于上海、天津等特大城市经济发 达和人口密集区域,防御水平应达到100年一遇。 (3)对于鸭绿江口沿岸、河北秦皇岛和唐山北 部沿岸、成山头一青岛沿岸、广西防城港沿岸、 海南东南部和南部沿岸,风暴潮灾害发生的强度 和频率都不大,发生较大潮灾的可能性都较小, 对于风暴潮灾害发生频率较低的这些区域,防护 标准可适当降低或不做工程性防护。 而且现有海堤属于不同部门管理,部分地区缺乏统 规划,修建标准大多偏低 ,海堤的标准化设计 必须与当地风暴潮灾害发生的频率和强度相结合。 一参考文献: [1]王喜年.风暴潮灾害及其地理分布[J].海洋预报,2001,18 (2):70—77. 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The results show that all the coastal area in China are influenced bv SSD.The estuary of Yalu River.the north coastal area of Tangshan and Qinhuangdao City in Hebei province,from the coastal area of Chengshantou to Qingd- ao in Shandong province,the coastal area of Fangchenggang city in Guangxi province,the southeast coastal area of Hainan is the least affected by SSD.The Bohai Bay.Laizhou Bay.Yangtze Delta coasta1 area and Hangzhou Bay is prone area of SSD with high frequency of serious SSD.From the coastal area of south of Fuiian province in Fuzhou to South of Zhejiang province,from the Pearl River Estuary to the coastal area of Yangjiang City and Le— izhou Peninsula is the most serious area suffering SSD with high frequency of extremely large SSDbution characteristic of SSD occurrence frequency. At last.Con 一 sponding countermeasures and advices were given for storm surge disaster mitigation according to the spatial distri. .Key words:storm surge disaster;occurrence frequency:storm surge disaster seale