臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估區(qū)劃與綜合防潮措施研究

馮 鑫 王 剛 張甲波 劉會(huì)欣

（1.河北省海洋地質(zhì)資源調(diào)查中心，秦皇島 066000；2.河北省海洋岸線生態(tài)修復(fù)與智慧海洋監(jiān)測(cè)工程研究中心，秦皇島 066000）

0 引 言

隨著人類認(rèn)知水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，人類對(duì)自然資源的開發(fā)利用程度正逐漸加深[1]。近年來，我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅猛，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)極，并初步形成了北部、東部、南部三大海洋經(jīng)濟(jì)圈[2]。但是，海洋在給人類帶來福祉的同時(shí)，也帶來了風(fēng)暴潮、海冰等災(zāi)害，其中風(fēng)暴潮是我國(guó)水文氣象災(zāi)害中最嚴(yán)重的海洋災(zāi)害。根據(jù)河北省自然資源廳2020年3月發(fā)布的《2019年河北省海洋災(zāi)害公報(bào)》，2019年河北省沿海共發(fā)生風(fēng)暴潮過程2次，其中1次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和1次溫帶風(fēng)暴潮，造成沿海地區(qū)直接經(jīng)濟(jì)損失3.34億元。盡管風(fēng)暴潮造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失在總體上都具有不可避免性，但人類可通過自己的努力使災(zāi)害與災(zāi)害的損失得到減輕，或者有效地緩和災(zāi)害損失上升的趨勢(shì)[3]。風(fēng)暴潮數(shù)值模擬是一種依靠計(jì)算機(jī)手段以達(dá)到災(zāi)前有效防治的方法，可有效減輕海洋災(zāi)害損失。因此，開展臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)值模擬研究工作是至關(guān)重要的。目前，國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)學(xué)者對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的數(shù)值模擬進(jìn)行了研究。

國(guó)際上自20世紀(jì)70年代起開展了風(fēng)暴潮災(zāi)害數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)的研究[4]，并于90年代形成較為完善的預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)[5-6]。而我國(guó)在風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)和計(jì)算方面的研究較國(guó)際上起步較晚，國(guó)家海洋局于1974年5月在廈門召開了中國(guó)首次風(fēng)暴潮經(jīng)驗(yàn)與預(yù)報(bào)交流會(huì)，并首次開展風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)工作[7]。經(jīng)過近些年的不懈努力，我國(guó)在風(fēng)暴潮數(shù)值模擬研究方面得到了迅速地發(fā)展，其中，李健等[8]利用實(shí)測(cè)資料對(duì)比和FVCOM（an Unstructured Grid，F(xiàn)inite-Volume Coastal Ocean Model）數(shù)值模擬等方法，研究了201909 號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”風(fēng)暴潮在渤海的演變規(guī)律。朱婧等[9]基于FVCOM 風(fēng)暴潮模式，利用重建的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)資料，模擬了201614號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫蘭蒂”過程中廈門灣及其附近海域的風(fēng)暴潮。王雪迎等[10]基于ADCIRC（an ADvanced CIRCulation model for oceanic，coastal and estuarine waters）和SWAN（Simulating WAves Nearshore）模型構(gòu)建風(fēng)暴潮和臺(tái)風(fēng)浪耦合模型，研究了長(zhǎng)江口臺(tái)風(fēng)期間波致增水空間分布特征研究。

曹妃甸區(qū)地處環(huán)渤海中心地帶、唐山南部，毗鄰京津兩大城市，是京津冀協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略核心區(qū)，同樣又是渤海風(fēng)暴潮嚴(yán)重地區(qū)之一。根據(jù)多年統(tǒng)計(jì)資料，渤海特大風(fēng)暴潮發(fā)生概率大約10 年一次。近年來，201723 號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”、201810號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”、臺(tái)風(fēng)“利奇馬”均對(duì)曹妃甸區(qū)產(chǎn)生較大影響。對(duì)此，本文以曹妃甸區(qū)為例，采用SMS（Surface Water Modeling System）軟件開展前處理工作，實(shí)現(xiàn)黃渤海大尺度和曹妃甸區(qū)精細(xì)化非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的繪制，選取近岸海洋數(shù)值模型ADCIRC 水動(dòng)力模塊，完成風(fēng)暴潮漫灘和漫堤數(shù)值模擬，運(yùn)用GIS（Geographic Information System）系統(tǒng)及數(shù)字可視化技術(shù)繪制了曹妃甸區(qū)淹沒水深分布、危險(xiǎn)性等級(jí)分布和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖，并提出綜合防潮對(duì)策建議以提高曹妃甸區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害防治能力，最大限度減輕風(fēng)暴潮災(zāi)害帶來的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 水動(dòng)力軟件及臺(tái)風(fēng)情況介紹

1.1 ADCIRC

ADCIRC模型是由美國(guó)北卡羅來納大學(xué)海洋研究所聯(lián)合多所大學(xué)共同研發(fā)的有限元海洋模型，具有高效、準(zhǔn)確、守恒和自動(dòng)捕捉間斷流動(dòng)等特點(diǎn)，不僅可用于模擬常規(guī)的河道和近海淺水流動(dòng)，如天文潮、風(fēng)暴潮、漫堤淹沒等，還可以模擬涌潮、海嘯和潰壩等特殊的水流現(xiàn)象。適用于海岸地區(qū)的平面二維水動(dòng)力數(shù)值模擬，如海嘯、天文潮和風(fēng)暴潮等，可應(yīng)用于水利工程設(shè)計(jì)及規(guī)劃、復(fù)雜條件下的水流計(jì)算、治理規(guī)劃和洪水風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)等。

控制方程包括1個(gè)連續(xù)性方程和2個(gè)動(dòng)量方程：

式中：U、V分別為x、y方向上的垂向平均分量；H為總水深；f為科氏力系數(shù)；ps為表面大氣壓力；ρ0為海水密度；g為重力加速度；(η+γ)為牛頓引潮力勢(shì)和固體潮作用項(xiàng)；τsx和τsy分別為表面風(fēng)應(yīng)力和波浪輻射應(yīng)力梯度的x和y方向分量；τbx和τby、Dx和Dy、Bx和By分別代表底部切應(yīng)力、擴(kuò)散項(xiàng)以及斜壓梯度的x和y方向分量。

1.2 臺(tái)風(fēng)路徑的選取

本文按照《海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則第1部分：風(fēng)暴潮》[11]的要求，選擇歷史上對(duì)曹妃甸區(qū)影響最嚴(yán)重、風(fēng)暴增水最顯著的“7203”臺(tái)風(fēng)作為典型臺(tái)風(fēng)過程，該臺(tái)風(fēng)于1972年7月26日（農(nóng)歷六月十六）15時(shí)登陸山東省榮成沿海地區(qū)，登陸時(shí)其最大風(fēng)力達(dá)到10級(jí)，中心氣壓是971 hPa，穿過渤海海峽后，又于1972年7月27日上午7時(shí)到8時(shí)，在天津市塘沽地區(qū)登陸，此次登陸時(shí)最大風(fēng)力為7級(jí)，中心氣壓980 hPa，在曹妃甸附近海域其中心氣壓可達(dá)到975 hPa，臺(tái)風(fēng)相關(guān)信息見表1。

表1“7203”臺(tái)風(fēng)路徑及中心氣壓

2 模型的建立及驗(yàn)證

2.1 耦合風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的建立

在風(fēng)暴潮數(shù)值模型建立之前，臺(tái)風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的計(jì)算是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。臺(tái)風(fēng)模型主要包括氣壓模型、環(huán)形風(fēng)速模型、移動(dòng)風(fēng)速模型以及其他要素，我國(guó)常用的臺(tái)風(fēng)模型主要有Fujita-Takahashi 模型、Holland 模型以及Jelesnianski模型。在目前開展的研究中，石洪源等[12]探究了不同臺(tái)風(fēng)模型在南海的適用性，結(jié)果表明南海地區(qū)采用Jelesnianski 模型得出的風(fēng)場(chǎng)和實(shí)際風(fēng)場(chǎng)吻合度最好。魏曉宇等[13]基于Jelesnianski 模型開展風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)方法在珠海及粵西海域的應(yīng)用，結(jié)果表明預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別達(dá)95.0%和87.6%。對(duì)此，本文在臺(tái)風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的模擬計(jì)算中選用Jelesnianski模型，計(jì)算公式如下：

式中：R為最大風(fēng)速半徑；r為計(jì)算點(diǎn)到臺(tái)風(fēng)中心的距離；V0為臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度；WR為臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度；（x，y）、（xc，yc）分別為計(jì)算點(diǎn)坐標(biāo)和臺(tái)風(fēng)中心坐標(biāo)；θ為流入角（計(jì)算中當(dāng)r≤R時(shí)θ取10°，當(dāng)r＞1.2R時(shí)θ取25°，其余的θ在10°和25°之間線性內(nèi)插）；P0為臺(tái)風(fēng)中心氣壓，P∞為無窮遠(yuǎn)處的大氣壓（計(jì)算中取1 010 hPa）；β為臺(tái)風(fēng)風(fēng)速距離衰減系數(shù)。

WR為臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速，使用ATKINSON-HOLLIDY（1977）[14]提出的風(fēng)-壓關(guān)系式來計(jì)算。

2.2 風(fēng)暴潮數(shù)值模型的建立

風(fēng)暴潮數(shù)值模型計(jì)算域的選取主要考慮3個(gè)方面：首先，計(jì)算范圍較大，囊括臺(tái)風(fēng)影響區(qū)域，邊界遠(yuǎn)離研究區(qū)域，避免邊界擾動(dòng)對(duì)研究區(qū)域的水流特征產(chǎn)生影響；其次，預(yù)估風(fēng)暴潮漫灘或漫堤后水流的最大可能淹沒范圍，確定有阻水作用建筑物的位置及高程，如海塘和高速公路等；最后，確定周邊重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，如核電站、重要化工廠等。

本文重點(diǎn)關(guān)注流經(jīng)曹妃甸區(qū)的主要河道及其鄰近海域，其中，流經(jīng)曹妃甸區(qū)周邊的自然河流及人工開挖的排水主干渠有9條，包括8條自然河流和1條人工河流，人工河?xùn)|西貫穿溯河和小青龍河，除人工河外，其他河流由北向南穿境入海，自西向東依次是沙河、黑沿子排干、雙龍河、一排干、小青龍河、溯河及灤南第二泄洪道。以上河流均發(fā)源于上游各縣，河流總面積1 596 km2，其中域內(nèi)（含唐海部分農(nóng)場(chǎng)及灤南柳贊鎮(zhèn)部分，下同）流域面積169.2 km2，域內(nèi)河道總長(zhǎng)度198.1 km，最大泄洪流量657.9 m3/s，年徑流量1.309億m3；外海邊界設(shè)在臺(tái)風(fēng)第二警戒線附近，囊括所有對(duì)曹妃甸區(qū)有影響的臺(tái)風(fēng)路徑，包括渤海、黃海等，考慮雙龍河口、小青龍河口、溯河口等沿海主要河口地區(qū)。陸地部分覆蓋整個(gè)曹妃甸區(qū)域，包括唐海鎮(zhèn)、柳贊鎮(zhèn)等及鄰近鄉(xiāng)鎮(zhèn)，考慮環(huán)城高速、唐曹高速、省道和縣道等主要阻水建筑。曹妃甸主要入海河流位置分布見圖1。

圖1 曹妃甸主要入海河流位置分布圖

整個(gè)計(jì)算域采用三角形網(wǎng)格剖分，總計(jì)453 860個(gè)單元和227 509個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格尺寸由外海約30 000 m逐漸過渡至萊州-黃驊附近海域約800 m，曹妃甸區(qū)平均網(wǎng)格邊長(zhǎng)約300 m，重點(diǎn)加密所關(guān)注的主要河道及其鄰近海域區(qū)域，近岸網(wǎng)格分辨率為60～300 m。外海邊界條件由TPXO 7.2 全球潮波模型提供，所有數(shù)據(jù)均采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，投影坐標(biāo)采用經(jīng)緯度。計(jì)算網(wǎng)格及高程分布如圖2所示。

圖2 計(jì)算區(qū)域和網(wǎng)格圖

2.3 風(fēng)暴潮數(shù)值模型的驗(yàn)證

根據(jù)資料收集情況，在黃渤海主要潮位站點(diǎn)中選取連云港、日照、煙臺(tái)、黃驊港、塘沽、京唐港、秦皇島等12個(gè)潮位站，驗(yàn)證模型在黃渤海間傳播的可靠性。根據(jù)典型臺(tái)風(fēng)發(fā)生時(shí)間選取2011年7月黃渤海各潮位站的潮位數(shù)值，將各潮位站實(shí)測(cè)資料進(jìn)行調(diào)和分析作為天文潮實(shí)測(cè)值，分析模型天文潮計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間的誤差以評(píng)價(jià)模型的優(yōu)劣。

為了定量評(píng)價(jià)水動(dòng)力模型模擬結(jié)果的優(yōu)劣，需要尋求一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行衡量。對(duì)水動(dòng)力模型計(jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)，傳統(tǒng)的做法是通過計(jì)算模擬值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差來進(jìn)行。但相關(guān)系數(shù)只能應(yīng)用于線性模型，有一定的局限性。本文主要采用目前常用的Wilmott 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)模型的模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，Wilmott 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法考慮了實(shí)測(cè)值與實(shí)測(cè)平均值的偏差、模型計(jì)算值和實(shí)測(cè)平均值的偏差這兩者的相關(guān)程度，其計(jì)算方法為：

計(jì)算所得到的skill代表了實(shí)測(cè)值D與實(shí)測(cè)平均值-D的偏差、模型計(jì)算值M和實(shí)測(cè)平均值-D的偏差這兩者的相關(guān)程度，計(jì)算所得的skill的范圍在0～1。skill=1 時(shí)代表模型計(jì)算值和實(shí)測(cè)值之間完全相符，skill＞0.65 時(shí)結(jié)果為極好，0.5＜skill＜0.65 為非常好，0.2＜skill＜0.5 為好，小于skill＜0.2為差，0代表模型計(jì)算值和實(shí)測(cè)值之間完全不符。水動(dòng)力模型效率系數(shù)見表2。

由表2可以看出，除東風(fēng)港外文中選取的黃渤海驗(yàn)潮站評(píng)價(jià)結(jié)果均為極好，skill均高于0.86，證明模型模擬值與實(shí)測(cè)值吻合較好。東風(fēng)港潮位站模擬值與實(shí)測(cè)值的skill系數(shù)偏低，是由于東風(fēng)港潮位站地處黃河入海口附近，受黃河入海流量流速和地形沖刷淤積變化等原因的影響，使得東風(fēng)港潮位站的實(shí)測(cè)值和模擬計(jì)算值的吻合度較差，skill系數(shù)相對(duì)較低。但文中重點(diǎn)研究臺(tái)風(fēng)過經(jīng)曹妃甸區(qū)鄰近海域，臺(tái)風(fēng)到達(dá)天津塘沽地區(qū)后二次登陸未對(duì)東風(fēng)港鄰近海域產(chǎn)生影響，對(duì)此僅東風(fēng)港1站的模擬結(jié)果對(duì)整體模型的影響較小，文中所建立的數(shù)值模型可以準(zhǔn)確地對(duì)曹妃甸區(qū)鄰近海域的水動(dòng)力條件進(jìn)行模擬計(jì)算。

表2 水動(dòng)力模型效率系數(shù)

圖3為渤海各典型潮位站天文潮驗(yàn)證結(jié)果，黃驊港、塘沽、京唐港和秦皇島4站為曹妃甸區(qū)鄰近海域具有重要研究意義的潮位站，圖中天文潮表示各潮位站逐小時(shí)記錄的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行調(diào)和分析后的天文潮實(shí)測(cè)值，計(jì)算值表示由文中所建立的數(shù)值模型得出的潮位計(jì)算結(jié)果。潮位的驗(yàn)證一般將振幅和相位兩項(xiàng)作為重點(diǎn)考核指標(biāo)，其中振幅表示潮位所能達(dá)到的最高和最低潮位，相位表示潮波在傳播過程中與傳播時(shí)間的符合程度，從圖3中可以看出，計(jì)算值與預(yù)報(bào)值的振幅和相位均吻合良好，表明模型能較好地模擬潮波在黃渤海內(nèi)的傳播。

圖3 渤海各潮位站天文潮驗(yàn)證結(jié)果圖

2.4 臺(tái)風(fēng)增水基礎(chǔ)條件的設(shè)置

由于曹妃甸及其鄰近海域是強(qiáng)潮海區(qū)，大潮、中潮和小潮高潮位之間的差異較大，在臺(tái)風(fēng)路徑和中心氣壓已知條件下，風(fēng)暴潮潮位高低主要取決于臺(tái)風(fēng)增水與天文潮潮位遭遇時(shí)刻。對(duì)此，本文通過設(shè)計(jì)外海天文潮過程，使曹妃甸站天文高潮位為6-10月高潮位的多年平均值，并調(diào)整風(fēng)場(chǎng)時(shí)間，確保風(fēng)暴潮最大增水與天文潮最高潮位在曹妃甸站遭遇。

臺(tái)風(fēng)在曹妃甸鄰近海域運(yùn)動(dòng)時(shí)，低壓臺(tái)風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)潮流高速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)中心氣壓場(chǎng)附近的水位發(fā)生明顯增加，曹妃甸潮位站有2.754 m 的最大增水，已超過當(dāng)?shù)丶t色警戒潮位0.214 m，影響范圍和強(qiáng)度相比臺(tái)風(fēng)“利奇馬”劇烈，曹妃甸潮位站最大增水時(shí)刻水位及流場(chǎng)如圖4 所示。

圖4 曹妃甸潮位站最大增水時(shí)刻水位和風(fēng)生流場(chǎng)圖

當(dāng)曹妃甸潮位站預(yù)警到最大增水時(shí)，未來2～8 h內(nèi)臺(tái)風(fēng)引起的增水會(huì)迅速淹沒淺灘和堤防相對(duì)較低的地帶，隨后在地勢(shì)低洼的區(qū)域擴(kuò)散開來，導(dǎo)致城市積水和內(nèi)澇現(xiàn)象發(fā)生，模擬臺(tái)風(fēng)過程主要影響范圍集中在曹妃甸東部區(qū)域柳贊鎮(zhèn)附近，曹妃甸漫灘漫堤淹沒過程如圖5所示。

圖5 臺(tái)風(fēng)影響曹妃甸區(qū)漫灘漫堤淹沒過程圖

3 臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

本文選取歷史上對(duì)曹妃甸區(qū)影響最嚴(yán)重、風(fēng)暴增水最顯著的“7203”臺(tái)風(fēng)作為典型臺(tái)風(fēng)過程?；诓苠閰^(qū)現(xiàn)存的防潮設(shè)施，并按照以上臺(tái)風(fēng)參數(shù)和外海邊界條件，計(jì)算臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮影響下曹妃甸區(qū)的淹沒水深分布、危險(xiǎn)性等級(jí)、脆弱性等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估與區(qū)劃，其中在確定曹妃甸區(qū)各級(jí)淹沒水深分布的面積時(shí)，本文根據(jù)曹妃甸區(qū)受臺(tái)風(fēng)實(shí)際淹沒情況共設(shè)置4 級(jí)統(tǒng)計(jì)區(qū)間分類，分別為（0.00 m，0.15 m）、[0.15 m，0.50 m）、[0.50 m，1.20 m）和[1.20 m，3.00 m）；在確定危險(xiǎn)性等級(jí)分布的面積時(shí)，本文采用淹沒水深作為風(fēng)暴潮危險(xiǎn)性等級(jí)劃分依據(jù)，危險(xiǎn)性等級(jí)與淹沒水深對(duì)應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)淹沒水深高于3.00 m 時(shí)，危險(xiǎn)性等級(jí)為Ⅰ級(jí)，危險(xiǎn)性最高；當(dāng)淹沒水深介于1.20 m 和3.00 m區(qū)間時(shí)，危險(xiǎn)性等級(jí)為Ⅱ級(jí)；當(dāng)淹沒水深介于0.50 m和1.20 m 區(qū)間時(shí)，危險(xiǎn)性等級(jí)為Ⅲ級(jí)；當(dāng)淹沒水深介于0.15 m和0.50 m區(qū)間時(shí)，危險(xiǎn)性等級(jí)為Ⅳ級(jí)，危險(xiǎn)性最低。在確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布的面積時(shí)，本文依據(jù)曹妃甸區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害危險(xiǎn)性和脆弱性分析結(jié)果，進(jìn)行風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。最后以鎮(zhèn)或街道為單元統(tǒng)計(jì)曹妃甸區(qū)各淹沒水深、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布的面積，結(jié)果如圖6所示。

圖6 曹妃甸區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃過程圖

風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，綜合危險(xiǎn)性和脆弱性評(píng)估結(jié)果，評(píng)價(jià)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。脆弱性評(píng)估采用定性評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估公式為：

式中：R（Risk）代表風(fēng)險(xiǎn)；H（Hazard）代表危險(xiǎn)性等級(jí)分布，V（Vulnerability）代表脆弱性等級(jí)分布，主要依據(jù)不同二級(jí)土地利用類型斑塊所占面積比例確定社區(qū)（村）脆弱性等級(jí)。“×”為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)識(shí)別矩陣，依據(jù)危險(xiǎn)性等級(jí)與脆弱性等級(jí)按表3 綜合形成風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。為了方便使用，本文依據(jù)危險(xiǎn)性和脆弱性等級(jí)劃定標(biāo)準(zhǔn)，采用賦分的方式依次對(duì)不同評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行表示，將等級(jí)分別賦值為1、2、3、4，其中1代表評(píng)價(jià)等級(jí)Ⅳ級(jí)，4代表評(píng)價(jià)等級(jí)Ⅰ級(jí)，最后根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估公式可將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)R劃分為低（Ⅳ級(jí)，1≤R≤3）、中（Ⅲ級(jí)，3＜R≤6）、高（Ⅱ級(jí)，6＜R≤9）、極高（Ⅰ級(jí)，9＜R≤16），其中Ⅰ級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)，Ⅳ級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)。

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)R劃分標(biāo)準(zhǔn)

本文通過對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮影響下研究區(qū)域內(nèi)淹沒水深分布、脆弱性等級(jí)、危險(xiǎn)性等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估與區(qū)劃結(jié)果的分析，可得出曹妃甸區(qū)現(xiàn)存的大部分防潮設(shè)施可抵御該次風(fēng)暴潮的影響，僅有納潮河南岸等少部分區(qū)域被淹沒。曹妃甸北部和東部區(qū)域整體風(fēng)險(xiǎn)較小，主要風(fēng)險(xiǎn)為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)。Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在入海河道兩側(cè)。

4 綜合防潮對(duì)策建議

本文根據(jù)研究區(qū)域風(fēng)暴潮數(shù)值模擬、淹沒水深及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃的結(jié)果，基于研究區(qū)域目前風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)現(xiàn)狀，以減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)為目的，提出如下對(duì)策建議。

（1）根據(jù)曹妃甸區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃的結(jié)果可知，絕大部分的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域集中在入海河口及河道兩側(cè)，建議重新核查曹妃甸區(qū)入海河口及河道兩側(cè)現(xiàn)有防潮防臺(tái)風(fēng)減災(zāi)工程和非工程體系，加強(qiáng)海防工程建設(shè)，主要內(nèi)容包括以下4 方面：①核查現(xiàn)有入海河口閘門信息，針對(duì)主要入海河口，補(bǔ)充建設(shè)閘門防護(hù)系統(tǒng)；②核查現(xiàn)有沿海防護(hù)堤堤頂高程，核實(shí)沿岸海堤是否發(fā)生沉降，對(duì)已發(fā)生沉降的沿岸海堤進(jìn)行加固；③核查主要入海河道兩側(cè)高程，對(duì)高程偏低的區(qū)域進(jìn)行防護(hù)堤建設(shè)；④為安全起見，現(xiàn)有各入海河道閘門應(yīng)做好防潮防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急預(yù)案。

（2）根據(jù)曹妃甸區(qū)相關(guān)管理部門調(diào)研可知，曹妃甸區(qū)現(xiàn)存的應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)較少，建議根據(jù)本應(yīng)急疏散路徑的結(jié)果對(duì)避災(zāi)體系進(jìn)行梳理規(guī)劃，優(yōu)化避災(zāi)體系，加強(qiáng)對(duì)海洋災(zāi)害的安全避災(zāi)點(diǎn)選址與建設(shè)，選址離易災(zāi)區(qū)域近、地勢(shì)高、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐水浸泡的場(chǎng)所作為海洋災(zāi)害避災(zāi)點(diǎn)。

（3）根據(jù)風(fēng)暴潮數(shù)值模型和淹沒水深分布的結(jié)果，建議核驗(yàn)現(xiàn)有警戒潮位標(biāo)志設(shè)施的警戒潮位，構(gòu)建風(fēng)暴潮災(zāi)害警示告知體系，標(biāo)明各臺(tái)風(fēng)等級(jí)下該地可能出現(xiàn)的最高潮位值和最大淹沒水深；根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃成果，在曹妃甸區(qū)南部沿海區(qū)域設(shè)置警示桿，并核驗(yàn)現(xiàn)有警戒潮位標(biāo)志設(shè)施的警戒潮位；在避災(zāi)點(diǎn)顯眼區(qū)域掛避災(zāi)點(diǎn)銘牌，在主干路口和拐點(diǎn)處設(shè)立疏散指示牌。

5 結(jié) 論

本文以曹妃甸區(qū)為例，采用SMS 軟件開展前處理工作，實(shí)現(xiàn)了黃渤海大尺度和曹妃甸區(qū)精細(xì)化非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的繪制，選取近岸海洋數(shù)值模型ADCIRC 水動(dòng)力模型，完成了風(fēng)暴潮漫灘和漫堤數(shù)值模擬，并運(yùn)用GIS系統(tǒng)及數(shù)字可視化技術(shù)繪制了曹妃甸區(qū)淹沒水深分布、危險(xiǎn)性等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖，得到如下結(jié)論：

（1）在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的影響下，曹妃甸區(qū)絕大部分被淹沒區(qū)域的形成是因入海河道兩側(cè)高程偏低而發(fā)生漫灘導(dǎo)致，僅有納潮河南岸等少部分被淹沒區(qū)域的形成是由高程偏低而發(fā)生漫堤導(dǎo)致的。

（2）曹妃甸北部區(qū)域主要以水田和水澆地為主，東部區(qū)域主要以沿海灘涂為主，尚未布置工業(yè)企業(yè)，該區(qū)域整體風(fēng)險(xiǎn)較小，主要風(fēng)險(xiǎn)為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)，Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在入海河道兩側(cè)。