廣東省徐聞沿海風(fēng)暴潮數(shù)值模擬與淹沒(méi)危險(xiǎn)性分析

黃寶霞，胡金磊，鄭淑賢，羅軍

（1.國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東廣州510310；2.自然資源部海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510310）

1 引言

廣東省徐聞位于中國(guó)大陸最南端，廣東省西南部，雷州半島南端，隸屬于廣東省湛江市。徐聞三面環(huán)海，東臨南海，西瀕北部灣，南隔瓊州海峽與海南省相望，北接雷州市。徐聞沿岸常年遭受臺(tái)風(fēng)的襲擊，根據(jù)黃錦覺(jué)[1]的統(tǒng)計(jì)，無(wú)論是正面襲擊（雷州、徐聞和文昌登陸）徐聞，還是瓊海以南登陸甚至是湛江以北登陸的臺(tái)風(fēng)，均能對(duì)徐聞造成不同程度的影響。1960—2019 年間，影響徐聞海域的熱帶氣旋（強(qiáng)度達(dá)到熱帶風(fēng)暴級(jí)別，下同）達(dá)到176個(gè)，影響時(shí)間主要為7—9月，其中直接登陸徐聞的熱帶氣旋為24 個(gè)。直接登陸徐聞強(qiáng)度最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)是1409 號(hào)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”，近中心風(fēng)速達(dá)到17級(jí)以上（72 m/s），但造成風(fēng)暴潮災(zāi)害最嚴(yán)重的是8007 號(hào)臺(tái)風(fēng)“喬伊”和1415 號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”。兩者路徑相似，強(qiáng)度相似，導(dǎo)致徐聞發(fā)生了嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害，大量海堤被沖垮，沿海地區(qū)發(fā)生海水倒灌和嚴(yán)重的風(fēng)暴潮漫灘現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣裆畈⒃斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

目前，國(guó)內(nèi)外風(fēng)暴潮數(shù)值模擬研究發(fā)展較快，如SLOSH（Sea，Lake，and Overland Surges from Hurricanes model）模式經(jīng)過(guò)演變和升級(jí)后，不僅在美國(guó)得到廣泛應(yīng)用，還受到世界其他地區(qū)的青睞；英國(guó)的海模式（Sea Model）、荷蘭的DELFT3D 模型和丹麥的MIKE12模型等也被國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用于風(fēng)暴潮數(shù)值模擬研究中[2-5]?？萍及l(fā)展日新月異，國(guó)內(nèi)學(xué)者將風(fēng)暴潮數(shù)值模擬應(yīng)用于風(fēng)暴潮漫灘模式并大力推廣到風(fēng)暴潮淹沒(méi)危險(xiǎn)性研究層面上。何佩東 等[6]采 用ADCIRC（The ADvanced CIRCulation model）模式模擬并分析了不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)對(duì)舟山市普陀區(qū)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)。鄭國(guó)誕等[7]建立了臺(tái)州溫嶺市風(fēng)暴潮模型和臺(tái)風(fēng)浪計(jì)算模型，利用越浪量進(jìn)行海堤潰堤判斷，并開(kāi)展了不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)影響下的風(fēng)暴潮潰堤淹沒(méi)情況計(jì)算。石先武等[8]對(duì)上海金山區(qū)進(jìn)行不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)計(jì)算并對(duì)其做了風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。張敏等[9]基于ADCIRC+SWAN（Simulating WAves Nearshore）耦合模式對(duì)雷州市沿海開(kāi)展了風(fēng)暴潮淹沒(méi)危險(xiǎn)性研究工作，結(jié)果顯示雷州市東岸的淹沒(méi)災(zāi)害大于西岸。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者尚未系統(tǒng)性地針對(duì)徐聞沿海風(fēng)暴潮特征展開(kāi)研究，他們更多地是研究雷州半島東側(cè)海域或者瓊州海峽東部海域在不同臺(tái)風(fēng)路徑下的風(fēng)暴潮特征[10-12]，僅僅略微涉及徐聞東部沿海的風(fēng)暴潮特征，對(duì)徐聞西部或者南部沿海的研究較少。本文基于風(fēng)暴潮漫灘模式對(duì)徐聞沿海風(fēng)暴潮特征進(jìn)行詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上考慮天文潮和海浪的相互作用，開(kāi)展徐聞風(fēng)暴潮淹沒(méi)危險(xiǎn)性分析研究工作。本研究將為徐聞當(dāng)?shù)卣块T(mén)的海洋防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)提供一定的參考，希望能夠?qū)π炻勎磥?lái)的城市規(guī)劃和建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生重要意義。

2 風(fēng)暴潮漫灘模型簡(jiǎn)介和驗(yàn)證

2.1 臺(tái)風(fēng)模型

風(fēng)暴潮的數(shù)值模擬精度受臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)精度的影響，選擇合適的臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)有助于風(fēng)暴潮模型的計(jì)算精度。

本文選擇藤田-高橋公式組合模型[13-14]作為臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)，藤田模型能更好地刻畫(huà)2 倍的最大風(fēng)速半徑R（單位：m）范圍外的氣壓場(chǎng)，而高橋模型則能較準(zhǔn)確地模擬臺(tái)風(fēng)中心～2R范圍內(nèi)的氣壓變化。

藤田公式和高橋公式的氣壓場(chǎng)分布見(jiàn)式（1）和式（2）：

式中，P0表示臺(tái)風(fēng)中心氣壓；P∞表示臺(tái)風(fēng)外圍氣壓；r為目標(biāo)點(diǎn)到臺(tái)風(fēng)中心的距離；R為最大風(fēng)速半徑。

臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)計(jì)算通常分為兩個(gè)步驟：首先選用氣壓場(chǎng)模式計(jì)算出氣壓梯度，再根據(jù)臺(tái)風(fēng)梯度平衡方程計(jì)算臺(tái)風(fēng)中心的梯度風(fēng)場(chǎng)，繼而疊加臺(tái)風(fēng)中心的移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，從而推算出臺(tái)風(fēng)的實(shí)際風(fēng)場(chǎng)。本文中，臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)采用改進(jìn)的Jelesnianski 公式[15]，修正公式如下：

2.2 風(fēng)暴潮漫灘模型

ADCIRC 模式是由北卡羅來(lái)納大學(xué)的Luettich博士和圣母大學(xué)的Westerink 博士聯(lián)合研發(fā)的水動(dòng)力數(shù)值模式，可對(duì)二維和三維的自由海表面流動(dòng)和物質(zhì)輸運(yùn)問(wèn)題進(jìn)行求解，廣泛應(yīng)用于海洋、近岸與河口的水位和流場(chǎng)等模擬，較適合于計(jì)算風(fēng)暴潮、潮汐和風(fēng)生環(huán)流等情形。該模型采用無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，易于擬合復(fù)雜岸線和島嶼的邊界，并可局部加密，適用于近岸高分辨率的數(shù)值模擬。

ADCIRC模型控制方程由連續(xù)性方程和動(dòng)量方程組成，求解方式是在空間和時(shí)間上采用有限單元法和有限差分法相結(jié)合進(jìn)行求解。在求解過(guò)程中，為避免或者消除數(shù)值問(wèn)題導(dǎo)致的振蕩和不守恒等問(wèn)題，ADCIRC 模型將用對(duì)短波有阻尼作用的通用波動(dòng)連續(xù)性方程（Generalized Wave Continuity Equation，GWCE）代替原有的連續(xù)方程[16]，從而較準(zhǔn)確地求解有限元差分下的水位和流速。

2.3 SWAN模型

本文在計(jì)算風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)時(shí)，基于ADCIRC+SWAN 耦合模式并疊加了天文潮的作用。SWAN 波浪模型是第三代海浪模式[17]，由荷蘭Delft大學(xué)開(kāi)發(fā)，采用引入源項(xiàng)的動(dòng)譜平衡建立控制方程來(lái)模擬風(fēng)浪生成及在近岸的傳播過(guò)程，適用于海岸、河口及湖泊的風(fēng)浪、涌浪以及混合浪的數(shù)值模擬。經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)和發(fā)展，目前SWAN 模式可以模擬水底地形和流場(chǎng)變化引起的波浪折射和淺水變形、逆流時(shí)波浪反射和破碎、波浪遇到障礙物的透射和阻礙以及波浪輻射應(yīng)力變化導(dǎo)致的增減水等物理現(xiàn)象。

SWAN 模型采用全隱式有限差分格式求解，無(wú)條件穩(wěn)定，這為下文計(jì)算風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)提供了穩(wěn)定條件。

2.4 模型網(wǎng)格和設(shè)置

本文采用非結(jié)構(gòu)化三角形網(wǎng)格，計(jì)算范圍涵蓋西北太平洋部分海域、南海中部和北部、北部灣和瓊州海峽等海區(qū)。在徐聞近海海域和10 m等高線以下的區(qū)域進(jìn)行了加密，分辨率達(dá)到30～50 m。模式的海洋地形資料來(lái)源于EPOTOP 數(shù)據(jù)和海軍航海保證部的海圖數(shù)據(jù)，陸地高程采用原國(guó)土資源部提供的2014 年修訂的5 m 分辨率實(shí)測(cè)地形插值得到，并且在模型中精確刻畫(huà)了海堤高程信息。模式中陸地范圍的底摩擦系數(shù)參考全球30 m 地表覆蓋數(shù)據(jù)（GlobeLand30）設(shè)置，取值在0.012～0.049 之間，海洋中底摩擦系數(shù)取值范圍在0.002 5～0.005 之間。外海開(kāi)邊界的調(diào)和常數(shù)采用OTIS 數(shù)據(jù)的中國(guó)海海區(qū)天文潮模型結(jié)果，該數(shù)據(jù)由多個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)及驗(yàn)潮站觀測(cè)數(shù)據(jù)和船載聲學(xué)多普勒流速剖面儀（Acoustic Doppler Current Profilers，ADCP）觀測(cè)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)同化而來(lái)。模式通過(guò)外海開(kāi)邊界加入M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1 和Q1 8 個(gè)主要的全日及半日分潮，作為風(fēng)暴潮淹沒(méi)計(jì)算的天文潮背景。

2.5 典型臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮模擬驗(yàn)證和分析

本文選取了歷史上影響徐聞海域的多場(chǎng)典型臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程進(jìn)行模擬，篇幅所限，本文僅對(duì)1415 號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海鷗”風(fēng)暴潮過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，分析徐聞海域附近站點(diǎn)包括海安站、?？谡?、湛江站和硇洲站的增水和潮位誤差。

1415 號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”在西北太平洋洋面上生成，強(qiáng)度持續(xù)加強(qiáng)，主要以西北偏西方向移動(dòng)，并于2014年9月15日02時(shí)（北京時(shí)，下同）經(jīng)菲律賓進(jìn)入南海海面，一路奔向華南沿岸，強(qiáng)度緩慢加強(qiáng)。臺(tái)風(fēng)“海鷗”于16日09時(shí)40分在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸，12時(shí)45分在廣東省湛江市徐聞南部沿海再次登陸，兩次登陸時(shí)均為臺(tái)風(fēng)級(jí)別（40 m/s），登陸湛江后強(qiáng)度減弱，進(jìn)入北部灣海域，并于23 時(shí)前后在越南登陸，并遠(yuǎn)離華南沿海（見(jiàn)圖1）。

圖1 1415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”路徑圖Fig.1 The track of typhoon"Kalmaegi"(1415)

圖2 是1415 號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”海安站、?？谡尽㈨兄拚竞驼拷镜脑鏊统蔽坏尿?yàn)證對(duì)比曲線圖。通過(guò)計(jì)算，徐聞海域附近站點(diǎn)的增水平均絕對(duì)誤差除了硇洲站為30.7 cm，其他站均在30 cm 以下；所有站點(diǎn)的最大增水相對(duì)誤差均在20%以下，最大為海安站19.6%，其余各站均小于8%；最高潮位相對(duì)誤差均小于5%（見(jiàn)表1）。這說(shuō)明誤差在合理范圍內(nèi)，本文建立的模型適用于徐聞海域的風(fēng)暴潮模擬。

表1 徐聞沿海附近驗(yàn)潮站增水和潮位誤差統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Error statistics of storm surge and tide level of tide gauge stations along the coast of Xuwen

圖2 1415號(hào)臺(tái)風(fēng)徐聞沿海附近驗(yàn)潮站增水和潮位驗(yàn)證圖Fig.2 Comparisons of simulated and observerd storm surge and tide level correlation curves of tide gauge stations along the coast of Xuwen during typhoon"Kalmaegi"(No.1415)

3 徐聞沿海風(fēng)暴潮數(shù)值模擬分析

3.1 臺(tái)風(fēng)路徑構(gòu)造

根據(jù)風(fēng)暴潮歷史統(tǒng)計(jì)資料，徐聞沿海在1415號(hào)臺(tái)風(fēng)過(guò)程中出現(xiàn)歷史最大風(fēng)暴潮過(guò)程，海安站出現(xiàn)了170 cm 的風(fēng)暴增水，最高潮位為474 cm（當(dāng)?shù)兀?。本文?415號(hào)臺(tái)風(fēng)過(guò)程為基礎(chǔ)，按0.25倍Rmax（1415號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸前最大風(fēng)速半徑）的增幅將臺(tái)風(fēng)進(jìn)行南北（東西）平移，使其覆蓋整個(gè)徐聞岸段，共獲得36條路徑（見(jiàn)圖3），分別編號(hào)t0—t35。

圖3 1415號(hào)臺(tái)風(fēng)平移后路徑集（紅色線表示最不利路徑）Fig.3 The tracks of typhoon"Kalmaegi"(1415)after translation(The red lines indicate the most serious tracks)

3.2 風(fēng)暴潮數(shù)值模擬分析

基于上述構(gòu)造的36條路徑，模擬計(jì)算了徐聞沿海風(fēng)暴增水，并在徐聞沿岸均勻選取14 個(gè)代表點(diǎn)（見(jiàn)圖4）分析徐聞沿海風(fēng)暴增水變化特征。

圖4 代表點(diǎn)位置分布Fig.4 Location distribution of representative points

圖5 是徐聞沿岸14 個(gè)代表點(diǎn)不同路徑下的最大增水曲線圖。圖中1—5 號(hào)點(diǎn)代表徐聞西部沿岸，6—9號(hào)點(diǎn)代表徐聞南部沿岸，10—14號(hào)點(diǎn)代表徐聞東部沿岸?？傮w來(lái)說(shuō)，徐聞西部沿岸最大增水值最小，東部沿岸最大，主要原因是徐聞西部沿岸面向北部灣，以離岸風(fēng)為主，不利于海水堆積，產(chǎn)生風(fēng)暴增水僅為174 cm，而東部沿岸位于雷州半島東岸，其岸線形狀有利于增水，當(dāng)雷州半島東岸位于向岸風(fēng)區(qū)時(shí)，東部沿岸出現(xiàn)大面積顯著增水。

流沙灣位于徐聞西部和雷州市西南部交界處海域，此點(diǎn)作為徐聞西部沿岸的1 號(hào)代表點(diǎn)。流沙灣是一個(gè)口小腹大呈葫蘆形的半封閉海灣，因其地理位置和地形特殊，海水堆積有限，產(chǎn)生的最大增水為174 cm，最大增水路徑為t28（見(jiàn)圖5a）。臺(tái)風(fēng)路徑t28 大致穿過(guò)雷州灣，隨后在雷州市附城鎮(zhèn)沿海登陸。徐聞西部沿岸的其余4 個(gè)代表點(diǎn)，產(chǎn)生最大增水的路徑為t22 和t23，最大增水為130～201 cm。t22和t23約以90°于徐聞前山鎮(zhèn)沿岸登陸?？偟膩?lái)說(shuō)，以西北行為主的臺(tái)風(fēng)，從徐聞前山鎮(zhèn)沿岸至雷州市附城鎮(zhèn)沿岸登陸，最利于徐聞西部沿岸海水堆積，產(chǎn)生一般強(qiáng)度的風(fēng)暴潮過(guò)程。

徐聞南部沿岸緊挨著瓊州海峽，其產(chǎn)生最大增水的路徑為t12 和t13（見(jiàn)圖5b）。徐聞南部沿岸均位于臺(tái)風(fēng)路徑t12 和t13 的右半圓，在持續(xù)的向岸風(fēng)作用下，產(chǎn)生最大風(fēng)暴增水365 cm。此類(lèi)型臺(tái)風(fēng)以西北行為主，從海南文昌市沿岸登陸，穿過(guò)海南島并進(jìn)入北部灣，有利于海水大量堆積于徐聞南部沿岸，產(chǎn)生較強(qiáng)的風(fēng)暴潮過(guò)程。

從圖5c 來(lái)看，徐聞東部沿岸模擬的最大增水為606 cm，越靠近雷州市沿岸增水越大。徐聞東部沿岸產(chǎn)生最大增水的路徑為t14、t16 和t17。這3 條路徑從海南文昌市東部沿海登陸，穿過(guò)海南島東北部并經(jīng)瓊州海峽西邊進(jìn)入北部灣，使徐聞東部沿岸產(chǎn)生極大風(fēng)暴增水，主要原因有兩點(diǎn)：一是徐聞東部沿岸為向內(nèi)凹陷地形，水深較淺并且水深變化平緩，海水雍積堆高影響顯著；二是徐聞東部沿岸位于向岸風(fēng)區(qū)，且在12 級(jí)風(fēng)圈半徑內(nèi)，風(fēng)力強(qiáng)勁且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，增水效果顯著，因此造成東部沿岸出現(xiàn)超強(qiáng)風(fēng)暴潮過(guò)程，不可避免地遭受重大風(fēng)暴潮災(zāi)害。

圖5 代表點(diǎn)在不同路徑下的最大增水曲線圖Fig.5 Curves of maximum storm surges of representative points by constructing typhoons

4 不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮危險(xiǎn)性分析

4.1 最不利路徑

根據(jù)圖5，徐聞沿岸各代表點(diǎn)的最大增水路徑由北至南分別是t12、t13、t14、t16、t17、t22、t23 和t28，即圖3 紅色線表示的臺(tái)風(fēng)路徑，作為計(jì)算風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)的最不利路徑基礎(chǔ)。

4.2 天文潮位的選取

建立不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮事件集，需考慮以較極端的天文潮高潮位為背景，疊加增水過(guò)程，確定極端的風(fēng)暴潮高潮位。按照《風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則》的要求，選取海安站為徐聞沿岸的代表站點(diǎn)，通過(guò)潮汐預(yù)報(bào)等方式得到19 a 連續(xù)月最高天文潮位數(shù)據(jù)，選取最大天文潮10%超越高潮位作為天文潮背景。計(jì)算結(jié)果顯示海安站最大天文潮10%超越高潮位出現(xiàn)在2005 年9 月14 日12時(shí)，潮位為333 cm（基面為當(dāng)?shù)厮?，?jiàn)圖6），該時(shí)刻徐聞岸段附近的天文潮高潮位處于歷史較高水平。

圖6 海安站月最高潮位（基面：當(dāng)?shù)厮撸╊l率曲線圖Fig.6 The frequency curve of monthly highest tidal level of Haian station(under local elevation datum)

4.3 熱帶氣旋等級(jí)選取

根據(jù)《風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則》，不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度劃分采用影響評(píng)估區(qū)域的兩百年一遇的臺(tái)風(fēng)中心氣壓作為最低中心氣壓，每隔10 hPa來(lái)構(gòu)造不同等級(jí)。統(tǒng)計(jì)影響徐聞區(qū)域的67 a的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，利用極值I 型計(jì)算得到徐聞兩百年一遇的臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓為895 hPa，根據(jù)技術(shù)導(dǎo)則?。?95 hPa 的整數(shù)900 hPa 作為最強(qiáng)I 級(jí)臺(tái)風(fēng)的中心氣壓，因此構(gòu)造的臺(tái)風(fēng)不同等級(jí)如表2。

表2 不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓Tab.2 The lowest air pressure at the center of typhoon with different level of intensity

本文以t12、t13、t14、t16、t17、t22、t23 和t28 這8條最不利路徑為基礎(chǔ)，分別進(jìn)行10組不同強(qiáng)度等級(jí)的構(gòu)造，共構(gòu)造80 個(gè)熱帶氣旋進(jìn)行風(fēng)暴潮淹沒(méi)計(jì)算。

4.4 不同等級(jí)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍及水深分析

基于上述80個(gè)熱帶氣旋案例，模擬計(jì)算了不同等級(jí)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒(méi)情況（見(jiàn)圖7）。臺(tái)風(fēng)等級(jí)越高，徐聞的風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍越廣，淹沒(méi)水深也越大。根據(jù)現(xiàn)有的資料統(tǒng)計(jì)，海安站和海口站歷史上最高潮位分別為483 cm和487 cm（分鐘級(jí)數(shù)據(jù)），950 hPa等級(jí)下海安站和海口站均已經(jīng)超越了歷史最高潮位（見(jiàn)表3）。

表3 徐聞沿海各代表站在各級(jí)臺(tái)風(fēng)下的最大增水和最高潮位（基面：當(dāng)?shù)厮撸㏕ab.3 The maximum storm surge and tide level at each typical tide gauge stations along the coast of Xuwen under each grade(under local elevation datum)

從圖7 來(lái)看，徐聞東部和西部的部分村莊因?yàn)橛写罅康奶锏睾蜑┩?，風(fēng)暴潮淹沒(méi)計(jì)算時(shí)大片的灘涂水深取值接近于0，在990 hPa等級(jí)下，出現(xiàn)了0～1 m 的淹沒(méi)水深；位于東部的新寮鎮(zhèn)處于雷州半島東海岸，更易遭受臺(tái)風(fēng)的襲擊，出現(xiàn)了2～3 m 的淹沒(méi)水深。隨著臺(tái)風(fēng)等級(jí)的提高，徐聞東部和西部的淹沒(méi)范圍越來(lái)越廣，淹沒(méi)水深不斷增加，越來(lái)越多的海水越過(guò)海堤，海堤的防護(hù)作用越來(lái)越弱，最后海水直接沖毀海堤，大片村莊發(fā)生了風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)現(xiàn)象；在900 hPa 等級(jí)時(shí)，極端風(fēng)暴增水疊加天文潮高潮位產(chǎn)生極端風(fēng)暴潮高潮位，徐聞東部的最大淹沒(méi)水深達(dá)到8 m 以上，西部的最大淹沒(méi)水深達(dá)到4～5 m。徐聞東部沿岸的下洋鎮(zhèn)，在900 hPa 等級(jí)下，淹沒(méi)情況比較輕，淹沒(méi)水深在3 m 以下，主要是因?yàn)橄卵箧?zhèn)沿岸沒(méi)有海灣和河道，加上地勢(shì)較高，海水一直往北堆積，而在較低地勢(shì)地區(qū)有下港海堤、姑村海堤和新車(chē)港海堤保護(hù)村莊。前文提到，徐聞西部沿岸最大增水遠(yuǎn)小于東部沿岸，西部沿岸涌入村莊的海水規(guī)模有限，因此在同個(gè)臺(tái)風(fēng)等級(jí)下，西部的淹沒(méi)范圍和最大淹沒(méi)水深小于東部。徐聞南部沿岸緊挨著瓊州海峽，水深變化劇烈，潮差相對(duì)較小，因此990～900 hPa 等級(jí)，淹沒(méi)范圍都比較小，淹沒(méi)水深最大在3 m左右。

圖7 各臺(tái)風(fēng)等級(jí)下徐聞風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍及淹沒(méi)水深Fig.7 The storm surge inundation area and depth under each typhoon grade in Xuwen

5 分析與討論

（1）本文以1415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”路徑為基礎(chǔ)構(gòu)造一系列臺(tái)風(fēng)路徑，采用ADCIRC 模式進(jìn)行風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果顯示徐聞東部沿岸產(chǎn)生最強(qiáng)的風(fēng)暴潮過(guò)程，其次是南部沿岸，最弱的是西部沿岸。臺(tái)風(fēng)從徐聞前山鎮(zhèn)沿岸至雷州市附城鎮(zhèn)沿岸登陸，最利于徐聞西部沿岸海水堆積，產(chǎn)生一般強(qiáng)度的風(fēng)暴潮過(guò)程；臺(tái)風(fēng)從海南文昌市沿岸登陸，穿過(guò)海南島并進(jìn)入北部灣，有利于海水大量堆積于徐聞南部沿岸，產(chǎn)生較強(qiáng)風(fēng)暴潮過(guò)程；臺(tái)風(fēng)從海南文昌市東部沿海登陸，穿過(guò)海南島東北部并經(jīng)瓊州海峽西邊進(jìn)入北部灣，徐聞東部沿岸海水雍積堆高影響顯著，產(chǎn)生超強(qiáng)的風(fēng)暴潮過(guò)程。

（2）根據(jù)最不利路徑采用ADCIRC+SWAN 耦合模式進(jìn)行了風(fēng)暴潮漫灘淹沒(méi)計(jì)算，研究表明，徐聞東部沿岸的風(fēng)暴潮淹沒(méi)災(zāi)害大于南部和西部沿岸，主要是因?yàn)闁|部沿岸面朝開(kāi)闊海域，熱帶氣旋有良好的發(fā)展條件，較強(qiáng)的熱帶氣旋一旦正面襲擊徐聞，加上獨(dú)特的岸線地形，東部沿岸不可避免遭受?chē)?yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害；而西部沿岸面向北部灣，產(chǎn)生的最大增水不超過(guò)200 cm，地形又不利于海水堆積，因此風(fēng)暴潮災(zāi)害相對(duì)東岸較小。另外，南部沿岸有其地形和潮汐特性，風(fēng)暴潮災(zāi)害也小于東岸。

（3）華南沿岸風(fēng)暴潮災(zāi)害有日益增強(qiáng)的趨勢(shì)，特別是較嚴(yán)重風(fēng)暴潮過(guò)程趨于頻發(fā)?；浳髯鳛轱L(fēng)暴潮最頻發(fā)的岸段，是風(fēng)暴潮重災(zāi)區(qū)，特別是海岸地形呈特殊口袋狀的雷州半島東岸[18]，面對(duì)直接登陸湛江市的臺(tái)風(fēng)，徐聞東部沿岸時(shí)常遭受較嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害。因此，從海洋災(zāi)害角度看，本項(xiàng)研究成果不僅為徐聞當(dāng)?shù)卣块T(mén)的海洋防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)提供了一定的參考，更有助于提升風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)能力，著重考慮徐聞東部沿岸的風(fēng)暴潮災(zāi)害情況；從經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面看，本項(xiàng)研究成果可為徐聞的涉海規(guī)劃建設(shè)提供方向，譬如，防潮工程合理規(guī)劃和建設(shè)，包括在東部沿岸對(duì)年代已久的海堤進(jìn)行維護(hù)并適當(dāng)增加海堤，在東部沿岸合理規(guī)劃高位養(yǎng)殖池并建設(shè)高潮位堤壩，在沿海主干道增加用于防御海洋災(zāi)害的防護(hù)林等工程。