[发明专利]基于台风过程风场作用下的风暴潮漫堤风险预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及预报减灾领域、风险规划领域，尤其是涉及一种基于台风过程风场作用下的风暴潮漫堤风险预警方法。

背景技术

风暴潮是一种灾害性的自然现象。由于剧烈的大气扰动，如强风和气压骤变(通常指台风和温带气旋等灾害性天气系统)导致海水异常升降，使受其影响的海区的潮位大大地超过平常潮位的现象，称为风暴潮。台风对我国沿海地区的频繁影响决定了我国是一个风暴潮高发的国家，其每年都给我国沿海一带造成重大人员伤亡、财产损失。我国从1970起开始做风暴潮预警报工作，这项工作是风暴潮防灾减灾的前提和基础，自从开展风暴潮预报后，因灾死亡的人数大大减少，但随着沿海经济的迅速发展，风暴潮灾害的经济损失却呈上升趋势。因此，面对我国沿海日益频繁和严重的风暴潮灾害，在加强防潮工程建设的同时，做好灾害性风暴潮预警报与防御是十分必要的。根据及时、准确的风暴潮警报，及时启动海洋防灾减灾应急响应系统，合理地调配防灾救灾资源，有效组织防灾减灾工作，最大程度地降低灾害损失。

早期的风暴潮预报方法，主要是根据预报员的经验预报。随着数值模式的发展，在沿海风暴潮的预警预报中，模式预报开始占据重要的地位。

风暴潮漫堤是海潮与海浪、强风等物理要素在沿岸作用于障碍物(堤坝)后海水爬高翻越障碍物的物理过程，其显著的特点就是物理过程非线性强，瞬间作用力大，破坏性强，随着沿海防潮防汛要求的不断发展，提供更有科学、更具针对性的预警信息成为海洋预报部门的重要课题。

台风过程海堤漫堤预警一般以堤前水位(风暴潮位)是否超过堤顶高程来判断，当风暴潮位没有超过预报点海堤高程时，该点不会发生漫堤；当风暴潮位超过海堤高程，就有可能发生漫堤。

台风过程风场作用下的风暴潮漫堤预警，现有数值模式更多只考虑单台风过程风场的作用及物理过程更多考虑天文潮、风暴潮、海浪耦合机制。该预警在应用上可以达到一定的作用，但是对预警结果上，考虑因子还不够完整，具体包括以下两方面：

一是近几年来，在单台风过程在其他天气过程(如冷空气)影响情况及一次出现多个台风的情况频率逐步增加，因此，单个台风与冷空气共同作用、海底周围地形对风场影响以及多个台风过程的风场作用影响需要加入考虑；

二是没有充分挖掘不同类别的海堤，对于风暴潮漫堤输出结果的影响情况，根据自然特征，海堤可分为四类，分别是外海海堤(亦称朝外海开敞式海堤，直接面朝太平洋或台湾海峡，分区长度很大或接近∞，台风袭击期间易受多方位涌浪和风浪共同作用，单位面积海堤承受压力、吸力强度较大)、湾口海堤(指海堤正交方向与所处港湾口朝向同向或接近同向，某些方位内风区长度很大的海堤，亦称朝湾口半开敞式海堤，由于湾口大小、朝向的不同，数年周期中往往有某场台风形成的涌浪进入湾口直接袭击海堤，也易造成重大损毁)、湾内海堤(离湾口较远，掩护条件较好，海堤朝向与湾口朝向有较大角度，一般堤外有大片高程较高、面积较大的滩地，基本上属于有限风区，风浪大小主要受制于当地台风风速、风时与局部港湾内水面宽度、平均水深等，此类海堤风浪进入其外滩地时往往已经破碎或接近破碎，波浪能量已消耗很多，对海堤的冲击力相对较小)、河口海堤(一般河道宽度较其所汇入港湾的宽度小的多，海堤外立面水流的流向与海堤纵轴线接近平行，此类海堤的特点是受涨落潮流、洪水径流双向共同作用，台汛期间存在两股力量叠加和潮水顶托壅高问题，虽然波浪作用力较小，但台风暴雨引发大洪水如恰逢天文大潮和台风高值增水(俗称暴雨、高潮、台风三碰头)时，易因洪潮顶托产生总水位漫顶淹没的情况)。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于台风过程风场作用下的风暴潮漫堤风险预警方法，考虑在单台风过程在其他天气过程(如冷空气)影响和多台风过程下，以及不同类别海堤及微地形等因素对潮位的影响，并采用目前国际上应用范围较广的非结构浪潮耦合(ADCIRC+SWAN)模型，开展天文潮、风暴潮和海浪耦合作用下高准确度的漫堤数值预报系统建设。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于台风过程风场作用下的风暴潮漫堤风险预警方法，包括以下步骤：

S1：建立精细化风暴潮-天文潮-近岸浪耦合漫堤数值预报模型，并基于精细化风暴潮-天文潮-近岸浪耦合漫堤数值预报模型输出沿海区域的水位和波高；

S2：根据海堤及历史典型台风资料，分析得到不同类别海堤对风暴潮漫堤的影响系数；

S3：根据步骤S1获得的沿海区域的水位和波高以及步骤S2获得的不同类别海堤对风暴潮漫堤的影响系数，得到各海堤的漫堤危险性等级。