未来条件变化对琼州海峡及邻近海域风暴潮的影响分析

发布时间：2020-08-06 19:08

【摘要】：海平面上升、台风增强和填海工程是未来沿海海域动力变化的主要原因,这些变化对风暴潮产生影响并减弱海堤和护岸的防灾能力,严重威胁沿岸生命财产安全。气候变暖引起的海平面上升和台风强度增强会对大范围海域的风暴潮产生影响,填海工程会对局部海域风暴潮产生影响。由于独特的地理位置和曲折岸线的影响,导致琼州海峡成为风暴潮灾的高发区,在气候变暖和频繁进行填海工程的大背景下,迫切需要研究由气候变暖引起的海平面上升和台风增强对琼州海峡及邻近海域风暴潮的影响,以及气候变暖和填海工程的共同作用对海峡内局部海域风暴潮的影响。本文对以上问题进行深入研究,以期为今后此海域的防灾减灾、工程建设等工作提供参考。本文基于天文潮与风暴潮耦合模型,以强台风“海鸥”为基础,定量分析不同路径台风下,气候变暖对琼州海峡及邻近海域风暴潮的影响,以及气候变暖和填海工程的共同作用对海峡内局部海域—海口湾风暴潮的影响。论文的主要工作与结论如下:1.模拟分析了不同路径台风在海平面上升0.5m及1.0m情境下,近岸浅水区最大风暴增水的变化情况。结果表明,海平面上升值越大,风暴增水的变化幅度也越大,不同路径的台风使近岸增水增加的区域不同,总体上增水的最大增幅在5%以内。2.模拟分析了不同路径的台风,在强度增强5%及10%情境下,近岸浅水区最大风暴增水的变化情况。结果表明,最大风暴增水随台风增强而大幅度增大,台风强度越强,增水增幅也越大。距离研究区越近的台风,强度增强对最大风暴增水的影响越大。各路径台风强度增强5%和10%时,近岸增水增幅最大可达14%和25%。台风增强不仅使最大风暴增水大幅度增加而且使各岸段维持在高水位的时间变长。3.模拟分析了在海平面上升和不同路径台风强度增强的共同影响下,近岸浅水区最大风暴增水变化情况。研究表明,到2100年,气候变暖效应在琼州海峡及邻近海域引起的增水最大增幅为25.66%,而海平面上升和台风强度增强的线性叠加为26.51%。海平面上升和台风强度增强的共同影响下最大风暴增水变化幅度略小于海平面上升和台风强度增强的线性叠加。考虑到至2100年的气候变暖效应引起的风暴增水变化,琼州海峡北岸西部风暴潮增水增加约26%,南岸西部和北岸东部风暴潮增水增加约18%,南岸东部风暴潮增水增加约13%;雷州湾湾底处风暴潮增水增加约15%,雷州湾其余部分岸段风暴潮增水增加约8%。考虑未来100年气候变暖效应引起的风暴潮增水,建议海岸防潮堤作相应提高。4.模拟分析了不同路径台风下,气候变暖和填海工程对海口湾最大风暴增水的影响。结果表明,离岸1200m的填海方案更具合理性。到2100年,在离岸1200m的填海方案下,海口湾沿岸最大增水将增加19%;在离岸200m的填海方案下,最大增水将增加28%。工程建设会对海口湾沿岸风暴潮产生影响,合理的建设方案可以降低风暴潮的危害。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.23
【图文】：

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第二章数值模型构建与条件变量的确定证计算的稳定，将临界 CFL 数定义为 0.8，因模型长设为 1s，将最大时间步长设为 900s。程见 2.1，模型水位边界为模型的两条开边界，通潮的调和常数（2M 、2S 、2N 、2K 、1K 、1O 、。陆地边界法向流速为 0，初始条件中，初始水位其他参数进行设置，模型计算时需进行干湿判定为 0.01m，湿深度设置为 0.1m。底摩擦，曼宁系设定 Smagorinsky 系数取 0.28。在进行风暴潮计算气压、最大风速等数据可从中国气象台风网上获取

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17图 2-2 琼州海峡及雷州湾网格图 2-3 海口湾网格本文基于前人[59-60]的模型进行进一步的改进，首先将外海区域网格进一步缩小，网格的数量，从而更加精确模拟出台风位于外海时对目标区域的影响。同时在风场建中将 B 参数随台风移动而不断变化，从而得到了更贴合实际的增水过程。本文通整网格，优化 B 参数的选取，得到了更适合模拟琼州海峡及邻近海域的数值模型。

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【参考文献】