蔣昌波，趙兵兵，鄧 斌，伍志元

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004；2.水科學(xué)與水災(zāi)害防治湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410004）

北部灣臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)值模擬及重點(diǎn)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分析

蔣昌波1,2，趙兵兵1，鄧 斌1,2，伍志元1

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004；2.水科學(xué)與水災(zāi)害防治湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410004）

基于Delft3D模型建立了適用于北部灣海域的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)學(xué)模型，同時(shí)根據(jù)進(jìn)入北部灣海域67 a（1949—2015年）歷史臺(tái)風(fēng)資料，采用蒙特卡羅方法隨機(jī)構(gòu)造55場(chǎng)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行風(fēng)暴增水計(jì)算，并選取受風(fēng)暴潮影響最嚴(yán)重的鐵山港與最頻繁的潿洲島進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析。結(jié)果表明：（1）從鐵山灣下側(cè)進(jìn)入北部灣海域，中心氣壓為952 hPa的臺(tái)風(fēng)會(huì)造成石頭埠站風(fēng)暴增水為3.68 m，達(dá)到1 000 a一遇的級(jí)別；（2）廣西沿岸的風(fēng)暴增水對(duì)經(jīng)過北部灣海域的臺(tái)風(fēng)存在滯后效應(yīng)；（3）潿洲島風(fēng)暴增水普遍較低，但進(jìn)入北部灣的臺(tái)風(fēng)均會(huì)在潿洲島產(chǎn)生風(fēng)暴潮，因此要做好潿洲島的防護(hù)工程以防止海岸線繼續(xù)后退。

Delft3D；風(fēng)暴潮；蒙特卡羅；風(fēng)險(xiǎn)分析

1 引言

臺(tái)風(fēng)是沿海地區(qū)主要的自然災(zāi)害，當(dāng)風(fēng)暴潮與天文大潮高潮疊加時(shí)可能產(chǎn)生極端高水位，導(dǎo)致海岸防御建筑物的破壞、局部地區(qū)出現(xiàn)沿岸洪水、岸灘侵蝕與海岸線后退，造成大量人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)1986—2010年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，北部灣廣西沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)94.70億元，受災(zāi)人數(shù)1053.73萬人，沖毀海岸工程476.57 km[1]。為使北部灣海域的經(jīng)濟(jì)得到可持續(xù)發(fā)展，開展數(shù)值模擬工作及重點(diǎn)地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)分析顯得尤為重要。

國(guó)外風(fēng)暴潮數(shù)值模擬研究起始于20世紀(jì)50年代，主要通過對(duì)二維流體動(dòng)力學(xué)方程積分計(jì)算出風(fēng)暴增水的極值。近年來，國(guó)外對(duì)風(fēng)暴潮的數(shù)值模擬研究主要集中在臺(tái)風(fēng)特性對(duì)風(fēng)暴增水的影響[2-3]、風(fēng)暴潮與天文潮的耦合以及波浪與風(fēng)暴潮的耦合[4]3個(gè)方面，均取得了一定的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)暴潮的研究開始較晚，20世紀(jì)70年代，馮士筰[5]從封閉、半封閉海域以及開敞海域的風(fēng)暴潮問題出發(fā)，建立了我國(guó)風(fēng)暴潮研究的理論體系，為我國(guó)風(fēng)暴潮研究奠定了基礎(chǔ)。李樹華等[6-7]對(duì)廣西沿岸主要港口風(fēng)暴潮進(jìn)行了研究，初步建立了各港口臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的預(yù)報(bào)模型。陳波等[8-9]對(duì)北部灣海域風(fēng)暴潮進(jìn)行了整體性研究，包括風(fēng)暴潮的形成與地形、臺(tái)風(fēng)路徑的關(guān)系以及增減水的分布規(guī)律等。上述研究多關(guān)注于不同條件下風(fēng)暴增水的計(jì)算，對(duì)北部灣區(qū)域進(jìn)行極端情況的風(fēng)險(xiǎn)分析相對(duì)較少。

本文首先基于Delft3D水動(dòng)力模型以及Holland風(fēng)場(chǎng)模型建立了適用于北部灣海域的風(fēng)暴潮數(shù)學(xué)模型，隨后依據(jù)1949—2015年間北部灣海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)展規(guī)律建立了臺(tái)風(fēng)數(shù)學(xué)模型，最后，對(duì)模擬臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)暴潮進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)鐵山港與潿洲島風(fēng)暴增水情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，為廣西沿岸的風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)及防災(zāi)減災(zāi)工作提供幫助。

2 風(fēng)暴增水?dāng)?shù)值模擬計(jì)算

2.1 水動(dòng)力模型

水動(dòng)力模型采用Delft3D，數(shù)值方式采用ADI法。Delft3D模型計(jì)算臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮在國(guó)際上得到廣泛認(rèn)可[10-11]。

在球坐標(biāo)系中，連續(xù)性方程為：

式中：ζ是參考平面以上自由水面，d是參考平面以下水深，λ是經(jīng)度，?是緯度，R是地球半徑（6 378.137 km，WGS84），U、V是水深平均流速，Q代表源和匯的作用，如降水、蒸發(fā)等：

式中：H=d+ζ，P是降雨，E是蒸發(fā)，qin是水的來源，qout是水的滲流。

λ、?方向動(dòng)量守恒方程為：

式中：Pλ、P?是壓強(qiáng)梯度，F(xiàn)λ、F?是雷諾應(yīng)力項(xiàng)，f是科氏力系數(shù)，Mλ、M?分別是外部源和匯的分量。

2.2 風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)

風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)采用Holland臺(tái)風(fēng)模型[12]：

距離臺(tái)風(fēng)中心r處的風(fēng)速V(r)：

式中：Pn是外圍表面氣壓，Pc是臺(tái)風(fēng)中心氣壓，Rmax是最大風(fēng)速半徑，ρa(bǔ)是空氣密度，B是臺(tái)風(fēng)形狀參數(shù)。

2.3 天文潮與風(fēng)暴潮的耦合

圖1 計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格

對(duì)天文潮和風(fēng)暴潮的耦合，是在計(jì)算區(qū)域內(nèi)和深水開邊界處，即要考慮天文潮的作用，又要考慮臺(tái)風(fēng)的作用。天文潮的作用是通過在開邊界上提供M2、N2、S2、K2、K1、O1、P1、Q1等8個(gè)主要分潮作為驅(qū)動(dòng)力。臺(tái)風(fēng)的作用是通過上述的風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)提供計(jì)算區(qū)域內(nèi)和開邊界上的風(fēng)和氣壓，按照靜壓假設(shè)和自由表面邊界條件作用在水體上。

2.4 模型設(shè)置與驗(yàn)證

為提高模型精度，本研究采用嵌套網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。網(wǎng)格一的計(jì)算范圍為：105.5°～117.8°E，16.0°～23.9°N；網(wǎng)格二的計(jì)算范圍為北部灣廣西沿海。兩套網(wǎng)格均為正交曲線網(wǎng)格（見圖1）。鐵山港海域水深由數(shù)字化航海保證部海圖得到，其他位置采用GEBCO_14的30"水深數(shù)據(jù)。外海潮汐調(diào)和常數(shù)由全球潮流模型TPXO7.2提供。驗(yàn)證模型采用1409號(hào)“威馬遜”臺(tái)風(fēng)，計(jì)算時(shí)間為2014年7月10日00時(shí)（世界時(shí)，下同）—2014年7月20日18時(shí)。

石頭埠站、臨時(shí)站風(fēng)暴增水驗(yàn)證見圖2。石頭埠站最大增水比實(shí)測(cè)小19.1 cm，最大減水比實(shí)測(cè)大43.1 cm；臨時(shí)測(cè)站最大增水比實(shí)測(cè)小21.1 cm，最大減水比實(shí)測(cè)大28.5 cm，兩測(cè)站的風(fēng)暴增減水趨勢(shì)與實(shí)測(cè)較為一致，證明該風(fēng)暴潮數(shù)值模型準(zhǔn)確合理。

3 臺(tái)風(fēng)模型的建立

3.1 北部灣海域臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)

進(jìn)入北部灣海域的臺(tái)風(fēng)分3種類型[9]：一是斜穿雷州半島和海南島東北部進(jìn)入北部灣，在廣西沿?；蛟侥媳辈康顷?，該類臺(tái)風(fēng)引起廣西沿海港灣強(qiáng)烈的增水；二是橫穿海南島或雷州半島進(jìn)入北部灣，在越南北部沿海登陸，該類臺(tái)風(fēng)引起的港灣增水程度和范圍要小于一類路徑；三是繞過海南島向北發(fā)展，在廣西沿岸登陸，該類臺(tái)風(fēng)也會(huì)引起廣西沿海港灣的水位變化。進(jìn)入北部灣海域的臺(tái)風(fēng)路徑類型如圖3所示。本文統(tǒng)計(jì)了1949—2015年進(jìn)入北部灣海域的共100場(chǎng)臺(tái)風(fēng)（見表1）。

由于Ⅰ類臺(tái)風(fēng)進(jìn)入北部灣的頻率最高，并且Ⅰ類臺(tái)風(fēng)在北部灣海域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大于Ⅱ、Ⅲ類臺(tái)風(fēng)增水，因此下面對(duì)Ⅰ類臺(tái)風(fēng)進(jìn)行模擬。

3.2 Ⅰ類臺(tái)風(fēng)生成方法

文中對(duì)62場(chǎng)Ⅰ類臺(tái)風(fēng)的臺(tái)風(fēng)路徑（經(jīng)緯度）、最大風(fēng)速以及臺(tái)風(fēng)中心氣壓資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，臺(tái)風(fēng)資料來源于中國(guó)氣象局熱帶氣旋資料中心，隨后依據(jù)蒙特卡羅方法隨機(jī)構(gòu)造進(jìn)入北部灣海域的臺(tái)風(fēng)。蒙特卡羅方法是一種純概率統(tǒng)計(jì)方法，依據(jù)此方法構(gòu)造臺(tái)風(fēng)的真實(shí)性與歷史臺(tái)風(fēng)樣本的大小相關(guān)，同時(shí)，此方法生成的臺(tái)風(fēng)不能反映出地形對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響，如臺(tái)風(fēng)經(jīng)過雷州半島或海南島時(shí)強(qiáng)度會(huì)有所減弱。但蒙塔卡羅方法具有計(jì)算快，可同時(shí)計(jì)算多個(gè)臺(tái)風(fēng)方案等優(yōu)點(diǎn)，在增加路徑轉(zhuǎn)折點(diǎn)、風(fēng)速/氣壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)以及風(fēng)速/氣壓最大值等限定條件后，可較好的反應(yīng)進(jìn)入北部灣海域臺(tái)風(fēng)的特征，因此本文采用蒙特卡羅方法構(gòu)造臺(tái)風(fēng)。

表1 進(jìn)入北部灣臺(tái)風(fēng)類型統(tǒng)計(jì)

圖2 風(fēng)暴潮增、減水驗(yàn)證

3.2.1 臺(tái)風(fēng)起點(diǎn)的生成

臺(tái)風(fēng)經(jīng)度起點(diǎn)在127.5°～145.5°E間隨機(jī)生成，緯度起點(diǎn)在8°～10°N間隨機(jī)生成。

3.2.2 臺(tái)風(fēng)路徑的生成

統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，Ⅰ類臺(tái)風(fēng)到達(dá)路徑轉(zhuǎn)折點(diǎn)（120°～125°E）會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)折，偏向西方前進(jìn)（見圖3）。轉(zhuǎn)折前、后臺(tái)風(fēng)單位統(tǒng)計(jì)時(shí)間（6 h）經(jīng)、緯度前進(jìn)距離分布見圖4和5。

圖3 進(jìn)入北部灣海域的臺(tái)風(fēng)路徑分類示意圖

轉(zhuǎn)折前經(jīng)度前進(jìn)距離分布：

轉(zhuǎn)折后經(jīng)度前進(jìn)距離分布：

轉(zhuǎn)折前緯度前進(jìn)距離分布：

轉(zhuǎn)折后緯度前進(jìn)距離分布：

圖4 單位統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)臺(tái)風(fēng)前進(jìn)經(jīng)度分布擬合

圖5 單位統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)臺(tái)風(fēng)前進(jìn)緯度分布擬合（——為高斯分布擬合曲線）

在路徑轉(zhuǎn)折點(diǎn)前，由式（7）、（9）分別生成單位統(tǒng)計(jì)時(shí)間的經(jīng)、緯度前進(jìn)距離；一旦到達(dá)路徑轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由式（8）、（10）分別生成單位統(tǒng)計(jì)時(shí)間的經(jīng)、緯度前進(jìn)距離。

3.2.3 臺(tái)風(fēng)風(fēng)速與中心氣壓的統(tǒng)計(jì)與生成

臺(tái)風(fēng)起點(diǎn)風(fēng)速在10～20 m/s之間，起點(diǎn)中心氣壓在990～1 005 hPa之間。去除掉極端情況，在臺(tái)風(fēng)到達(dá)風(fēng)速/氣壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)（108.5°～111.5°E）前，最大風(fēng)速在0～5 m/s之間增大，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到70 m/s時(shí)，則會(huì)維持在70 m/s不變；臺(tái)風(fēng)中心氣壓在0～5 hPa之間減小，當(dāng)中心氣壓達(dá)到920 hPa時(shí)，則維持在920 hPa不變。在臺(tái)風(fēng)行進(jìn)至風(fēng)速/氣壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)后，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度降低，最大風(fēng)速在0～10 m/s之間減小，中心氣壓在0～10 hPa之間增大。最大風(fēng)速變化統(tǒng)計(jì)見表2，中心氣壓變化統(tǒng)計(jì)見表3。

3.2.4 臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速半徑

由于缺乏實(shí)測(cè)資料，臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速半徑是最難確定的參數(shù)。而臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速半徑與臺(tái)風(fēng)中心最大風(fēng)速有密切關(guān)系，因此本文在計(jì)算過程中，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算[13]：

式中：Rmax是最大風(fēng)速半徑；Vmax是近中心最大風(fēng)速；?為緯度。

3.2.5 臺(tái)風(fēng)終點(diǎn)的生成

為避免臺(tái)風(fēng)不切實(shí)際的深入內(nèi)陸，規(guī)定當(dāng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)速小于15 m/s或路徑經(jīng)度小于經(jīng)度終止點(diǎn)（102°～106°E）時(shí)，臺(tái)風(fēng)終止。

表2 最大風(fēng)速變化統(tǒng)計(jì)

3.3 模擬臺(tái)風(fēng)結(jié)果

I類臺(tái)風(fēng)多發(fā)生于7月、8月，規(guī)定本文中的臺(tái)風(fēng)起點(diǎn)在7月15日00時(shí)生成，運(yùn)行程序，生成的55場(chǎng)臺(tái)風(fēng)見圖6，通過與實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)資料對(duì)比，排除掉5場(chǎng)風(fēng)速與氣壓擬合效果不佳的臺(tái)風(fēng)，模擬結(jié)果能夠反應(yīng)進(jìn)入北部灣海域的臺(tái)風(fēng)特征。

4 結(jié)果與分析

歷史上北部灣海域各個(gè)測(cè)站的增水最大值中，鐵山港內(nèi)石頭埠站的值最大，為2.71 m（1409號(hào)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”），潿洲站的值最小，為1.78 m（0312號(hào)臺(tái)風(fēng)“科羅旺”）。因此，本文對(duì)石頭埠站與潿洲站的風(fēng)暴增水情況進(jìn)行分析，模擬臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴增水頻次見圖7。

與歷史資料相比，石頭埠站產(chǎn)生2 m以上風(fēng)暴增水的頻率較大，這是由于模擬臺(tái)風(fēng)均為I類臺(tái)風(fēng)。其中增水在0～1 m之間發(fā)生28次，1～2 m之間發(fā)生15次，2～3 m之間發(fā)生6次，增水在3 m以上的發(fā)生1次。石頭埠站產(chǎn)生增水在2 m以上的7場(chǎng)臺(tái)風(fēng)均斜穿雷州半島，最大風(fēng)速在40 m/s以上，中心氣壓在945～960 hPa之間。產(chǎn)生增水在1.5～2 m之間的臺(tái)風(fēng)有兩種類型，第一種類型臺(tái)風(fēng)，路徑與產(chǎn)生2 m以上增水臺(tái)風(fēng)路徑類似，最大風(fēng)速在30～40 m/s之間，中心氣壓在965～980 hPa之間；第二種類型臺(tái)風(fēng)，路徑在潿洲島至瓊州海峽之間，最大風(fēng)速在50 m/s以上，中心氣壓在935 hPa以下，此類強(qiáng)臺(tái)風(fēng)在歷史上并未發(fā)生過，但鐵山港海域?qū)Υ祟惻_(tái)風(fēng)仍應(yīng)加強(qiáng)防范。產(chǎn)生增水在1～1.5 m之間的臺(tái)風(fēng)多數(shù)經(jīng)過海南島中部，最大風(fēng)速達(dá)40 m/s，中心氣壓低于965 hPa。歷史上此路徑臺(tái)風(fēng)，風(fēng)速多在18～30 m/s之間，達(dá)到40 m/s的較少，僅有3場(chǎng)臺(tái)風(fēng)（9106號(hào)“Zeke”、6403號(hào)“Winnie”、5513號(hào)“Kate”）。因此通過對(duì)臺(tái)風(fēng)特征參數(shù)的分析，可以初步判斷進(jìn)入北部灣的臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)暴潮對(duì)鐵山港的危險(xiǎn)性。

表3 中心氣壓變化統(tǒng)計(jì)

圖6 模擬臺(tái)風(fēng)路徑

圖7 模擬臺(tái)風(fēng)最大增水頻次

紀(jì)燕新[14]采用耿貝爾方法，推算出石頭埠站重現(xiàn)期是1 000 a的增水為3.49 m。本次模擬中石頭埠站的天文潮歷時(shí)曲線和36號(hào)臺(tái)風(fēng)引起的風(fēng)暴增減水曲線見圖8，最大增水為3.68 m，達(dá)到了千年一遇的級(jí)別。此次臺(tái)風(fēng)路徑斜穿雷州半島，于2014年7月21日00時(shí)登陸雷州半島，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速達(dá)到45 m/s，中心氣壓為952 hPa，于7月21日06時(shí)進(jìn)入鐵山灣，最大風(fēng)速及中心氣壓不變，按照《熱帶氣旋等級(jí)》[15]中的劃分，達(dá)到了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別。

從圖9可以看出，路徑在北部灣海域的臺(tái)風(fēng)（以36號(hào)臺(tái)風(fēng)為例）產(chǎn)生的風(fēng)暴增水在廣西沿岸存在滯后效應(yīng)。以鐵山港為例，當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心未到達(dá)鐵山港時(shí)，鐵山港海域最大風(fēng)速的風(fēng)向從港內(nèi)指向外海，即離岸風(fēng)，所以首先出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的減水過程；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心行進(jìn)至鐵山港時(shí)，最大風(fēng)速的風(fēng)向與港灣方向垂直，產(chǎn)生的增水與減水較??；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心穿越鐵山港、行進(jìn)至廉州灣海域時(shí)，鐵山港海域處于臺(tái)風(fēng)的右半圓區(qū)域，最大風(fēng)速的風(fēng)向徑直指向港內(nèi)，即向岸風(fēng)，海水在強(qiáng)風(fēng)作用下進(jìn)入港區(qū)內(nèi)，所以產(chǎn)生較強(qiáng)的風(fēng)暴增水。因此，應(yīng)注意這類臺(tái)風(fēng)過境后的港區(qū)內(nèi)增水情況，做好災(zāi)害防護(hù)工作。

圖8 石頭埠站天文潮位及風(fēng)暴增減水示意圖

鐵山港由于其地理形狀近似口袋型，水體容易堆積且不易流出，從而產(chǎn)生較大的增水，而潿洲島是一個(gè)孤島，四周相對(duì)開闊，因此產(chǎn)生的風(fēng)暴增水高度較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1956—2014年，潿洲站增水＞0.5 m的風(fēng)暴潮共發(fā)生83次，＞1 m的風(fēng)暴潮共發(fā)生3次[16]。

圖9 36號(hào)臺(tái)風(fēng)經(jīng)過北部灣時(shí)的風(fēng)場(chǎng)及水位分布

本文模擬的臺(tái)風(fēng)造成潿洲站最大增水為1.40 m，其路徑與0312號(hào)臺(tái)風(fēng)“科羅旺”類似，均為從潿洲島下側(cè)穿越北部灣，最后在越南登陸并消失。增水在0.4～0.9 m的臺(tái)風(fēng)共發(fā)生41次，占本次模擬的82%。雖然風(fēng)暴增水較低，但經(jīng)過北部灣海域的臺(tái)風(fēng)均會(huì)在潿洲島產(chǎn)生風(fēng)暴增水。潿洲島的潮間帶為沙質(zhì)岸灘，臺(tái)風(fēng)過境產(chǎn)生的風(fēng)暴潮及近岸浪會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的岸灘侵蝕與海岸線后退，2006—2013年間，潿洲島西南部岸灘年均下蝕達(dá)0.18 m，在2013年6月風(fēng)暴潮過后，北部岸灘最大下蝕達(dá)0.4 m[17]。因此需在島上易受侵蝕區(qū)域種植固沙植被，建造防護(hù)性工程以阻止沙灘的后退。

5 結(jié)論

本文的臺(tái)風(fēng)模型是在統(tǒng)計(jì)北部灣海域歷史臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立的，目的是為了生成產(chǎn)生潛在性災(zāi)難的臺(tái)風(fēng)，而并不是歷史上真實(shí)的臺(tái)風(fēng)。通過對(duì)該臺(tái)風(fēng)模型與風(fēng)暴潮模型的結(jié)合應(yīng)用，對(duì)鐵山港與潿洲島的風(fēng)暴增水情況進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，得出了以下結(jié)論：

（1）基于Delft3D水動(dòng)力模型和Holland臺(tái)風(fēng)模型建立的二維數(shù)學(xué)模型可以較好的模擬北部灣海域的天文潮與風(fēng)暴潮耦合的情況；

（2）通過對(duì)臺(tái)風(fēng)特征參數(shù)的分析，可以初步判斷鐵山港海域風(fēng)暴潮的危險(xiǎn)性，為防災(zāi)減災(zāi)工作提供幫助；

（3）廣西沿岸風(fēng)暴增水對(duì)北部灣海域的臺(tái)風(fēng)存在滯后效應(yīng)，即臺(tái)風(fēng)過境前會(huì)在沿岸產(chǎn)生減水，臺(tái)風(fēng)過境后產(chǎn)生增水；

（4）潿洲島風(fēng)暴增水較低，但為防止海岸線繼續(xù)后退，需要采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)工程，如人工補(bǔ)沙、栽種固沙植被等。

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Numerical simulation of typhoon storm surge in the Beibu Gulf and hazardous analysis at key areas

JIANG Chang-bo1,2，ZHAO Bing-bing1，DENG Bin1,2，WU Zhi-yuan1
（1.School of Hydraulic Engineering,Changsha University of Science&Technology,Changsha 410004 China;2.Hu nan Province Key Laboratory of Water,Sediment Sciences&Flood Hazard Prevention,Changsha 410004 China）

A mathematic model of typhoon storm surge for the Beibu Gulf was established based on Delft3D hydrodynamic models,and the Monte Carlo method was used to generate 55 typhoons randomly according to the historical typhoon data of 67 a(1949—2015)in the Beibu Gulf.A study on hazard research of the most severe area(Tieshan Bay)and the most frequent area(Weizhou Island)affected by storm surge has been carried out by storm surge calculation with the generated typhoons.The result showed that(1)the surge at Shitoubu station affected by a typhoon with central pressure of 952 hPa is 3.68 m which return period is 1 000 a.(2)The storm surge at the coast of Guangxi has lagged effect on the typhoon passing through the Beibu Gulf.(3)The storm surge at Weizhou Island is generally low,but the typhoon into the Beibu Gulf will generate a storm surge here. Hence,the protection project at Weizhou Island should be prepared to prevent the coastline continues to retreat.

Delft3D;storm surge;Monte Carlo;hazard research

P731.23

A

1003-0239（2017）03-0032-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.03.005

2016-12-11；

2017-02-10。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51239001）；交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2015319825080）；湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（CX2015B348）。

蔣昌波（1970-），男，教授，博士，主要從事河流、海岸動(dòng)力過程及其模擬技術(shù)研究。E-mail:jcb36@vip.163.com