宁波大榭岛多年一遇高潮位推算方法探讨

卢思文; 潘灵芝; 肖文军; 龚茂珣; 陈昞睿

doi:10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.017

宁波大榭岛多年一遇高潮位推算方法探讨

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.017

1.
上海海洋大学海洋科学学院, 上海 201306
2.
国家海洋局东海预报中心, 上海 200136
3.
国家海洋局东海信息中心, 上海 200136

基金项目:

东海分局青年基金 201201

海洋公益性行业科研专项 201405022-3

上海市科委地方院校能力建设计划项目 15320502200

详细信息

作者简介:
卢思文, 女, 硕士研究生, 研究方向为海洋数值模型研究.E-mail:lsw2014@163.com

通讯作者:
肖文军, 男, 博士, 工程师, 研究方向为海洋环境数值预报.E-mail:xiaowenjun@eastsea.gov.cn

中图分类号: P731
计量
- 文章访问数: 304
- HTML全文浏览量: 67
- PDF下载量: 504
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2016-03-29
- 刊出日期: 2017-03-25

A method of estimating high elevation of multi-year return periods

1.
College of Marine Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China
2.
East China Sea Marine Forecasting Center of State Oceanic Administration, Shanghai 200136, China
3.
East China Sea Marine Information Center of State Oceanic Administration, Shanghai 200136, China

摘要

摘要: 本文以浙江宁波大榭岛石化集中区为例，探讨在无潮位观测资料情况下多年一遇高潮位的推算方法.基于大榭岛附近海域定海、镇海25年潮位观测资料，选取导致大榭岛潮位年极值的强天气过程，利用经验证精度可靠的WRF风场+ADCIRC风暴潮模型，重构大榭岛石化集中区海域连续25年历史高潮位年极值序列.根据定海、镇海2站的模型计算误差对大榭岛高潮位年极值序列进行加权修正，再利用Gumbel概率曲线推算大榭岛多年一遇高潮位.其结果可供该海域海洋工程设计使用，为已建海洋工程、海洋灾害风险排查提供参考.
- 宁波大榭岛 /
- 多年一遇高潮位 /
- 数值模拟 /
- Gumbel /
- 加权修正
Abstract: This paper introduced a method of estimating extreme water level of multi-year return periods where observed data were inadequate, with the instance of Daxiedao Petrochemical Zone in Ningbo, Zhejiang. Strong weather processes caused annual maximum elevations in the past 25 years were chosen, modelled and validated based on observed wind and water elevation data of 2 nearby ocean stations, Dinghai and Zhenhai. By using well validated wind data from WRF model and the ADCIRC storm surge model, 25 years of annual maximum elevations at Daxiedao Petrochemical Zone were simulated and corrected by using the weight-averaged correlation between the model and observation in 2 ocean stations. The extreme water level of multi-year return periods was analyzed based on Gumbel distribution assumption and used for the ocean engineering design and risk investigation.
- Ningbo Daxiedao /
- multi-year extreme water level /
- numerical simulation /
- Gumbel distribution /
- Weight-averaged correlation

HTML全文

图 1 大榭岛石化集中区与潮位站位置分布图

Fig. 1 Geographic position of Daxiedao petrochemical Zone and tidal station

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 风暴潮模型计算网格

注: 左图为全网格; 右图为大榭岛附近海域

Fig. 2 Grid of storm surge model

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 天文潮过程验证 (2015年1月1-31日, 北京时)

注: -模型计算, ·观测

Fig. 3 Verification of astronomical tide process (1-31 January 2015, Beijing)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 台风风暴潮过程 (左图)、温带风暴潮过程的增水验证 (右图)

注: -模型计算, ·观测

Fig. 4 Anstau verification of typhoon storm surge process (August 1997, left) and extratropical storm surge process (December 2008, right)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 镇海站台风风暴潮过程 (左图)、温带风暴潮过程的风验证 (右图)

注: -模型计算, ·观测

Fig. 5 Wind verification of typhoon storm surge process (August 1997, left) and extratropical storm surge process of Zhenhai (December 2008, right)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 方法计算重现期曲线

Fig. 6 Return period curve of Gumbel

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 风暴潮模型计算历史过程的潮位极值误差

Tab. 1 Error of historical high elevations calculated by storm surge model

年份	天气过程	定海站		镇海站		大榭岛*		模型计算时段
年份	天气过程	绝对误差单位: m	相对误差	绝对误差单位: m	相对误差	与定海比较	与镇海比较	起算日	结束日
1990	9022Hattie	-0.19	-7.38%	0.06	2.46%	-0.03	-0.10	1990/10/3	1990/10/9
1991	9112Gladys	-0.10	-4.7%	-0.04	-1.9%	-0.01	-0.09	1991/8/20	1991/8/25
1992	9216Polly	0.13	5.8%	0.02	0.9%	-0.09	-0.08	1992/8/25	1992/8/31
1993	9304Nathan	0.04	1.8%	0.02	0.9%	-0.07	-0.08	1993/7/18	1993/7/23
1994	9417Fred	0.01	0.4%	0.00	0.0%	-0.05	-0.11	1994/8/19	1994/8/24
1995	温带气旋	0.04	1.9%	-0.01	-0.45%	-0.09	-0.05	1995/6/10	1995/6/15
1996	9623Dale	-0.14	-5.7%	-0.17	-6.6%	-0.03	-0.11	1996/11/9	1996/11/15
1997	9711Winnie	-0.11	-3.5%	-0.02	-0.6%	-0.07	-0.19	1997/8/14	1997/8/21
1998	9806Todd	0.02	0.8%	-0.17	-6.5%	-0.04	-0.11	1998/9/16	1998/9/21
1999	冷空气	-0.07	-3.0%	-0.04	-1.7%	-0.07	-0.07	1999/11/12	1999/11/28
2000	0014 Saomai	-0.27	-9.1%	-0.06	-1.9%	0.10	-0.23	2000/9/10	2000/9/17
2001	0111 Pabuk	-0.15	-6.1%	-0.07	-2.9%	-0.04	-0.05	2001/8/7	2001/8/23
2002	0216 Sinlaku	-0.19	-7.1%	-0.19	-6.9%	-0.05	-0.12	2002/8/28	2002/9/10
2003	温带气旋	-0.16	-7.3%	-0.11	-5.1%	-0.05	-0.06	2003/7/12	2003/7/17
2004	台风	-0.03	-1.1%	0.02	0.8%	-0.06	-0.1	2004/8/26	2004/9/1
2005	0509 Matsa	-0.27	-10.7%	-0.21	-8.2%	-0.04	-0.15	2005/8/2	2005/8/8
2006	热带低压	-0.02	-0.9%	-0.03	-1.3%	-0.10	-0.09	2006/9/7	2006/9/12
2007	0704 Man-yi	-0.12	-5.0%	-0.09	-3.7%	-0.04	-0.07	2007/7/11	2007/7/16
2008	0815 Jangmi	0.02	0.9%	-0.05	-2.3%	-0.16	-0.16	2008/9/26	2008/10/1
2008	冷空气	-0.02	-1.0%	-0.05	-2.3%	-0.07	-0.05	2008/12/10	2008/12/16
2009	0918 Melor	0.02	0.9%	-0.06	-2.6%	-0.02	-0.08	2009/10/4	2009/10/10
2010	1013 Megi	-0.05	-2.1%	-0.18	-6.9%	-0.05	-0.14	2010/10/23	2010/10/28
2011	1119Nalgae	0.08	3.6%	-0.01	-0.4%	-0.05	-0.09	2011/9/26	2011/10/2
2012	1211 Haikui	-0.20	-7.2%	-0.05	-1.7%	0.06	-0.23	2012/8/5	2012/8/11
2013	1312 Trami	0.11	4.7%	0.12	5.0%	-0.06	-0.08	2013/8/18	2013/8/24
2013	1324 Danas	-	-	-0.14	-5.5%	-0.06	-0.12	2013/10/5	2013/10/9
2014	1419 Vongfong	-0.32	-11.0%	0.03	1.1%	-0.01	-0.16	2014/10/9	2014/10/15
平均绝对/相对误差		0.11	4.4%	0.07	3.0%	0.06	0.11
注: *大榭岛与定海和镇海比较是大榭岛模型计算结果减去定海和镇海模型计算结果, 单位为m.

下载: 导出CSV

表 2 大榭岛石化集中区海域多年一遇高潮位分析结果

Tab. 2 Analysis result of multiyear high elevation in Daxiedao and adjacent sea area

m
		不同重现期 (年) 高潮位									较定海最大差值
		2	5	10	20	50	100	200	500	1000	较定海最大差值
镇海	基于实测资料	2.44	2.69	2.85	3.01	3.22	3.38	3.53	3.74	3.89	(+0.06)
定海	基于实测资料	2.39	2.64	2.81	2.97	3.17	3.33	3.48	3.68	3.83	/
大榭岛	模型计算	2.34	2.62	2.81	2.98	3.21	3.38	3.56	3.78	3.95	(+0.12)
大榭岛	模型修正	2.34	2.59	2.75	2.91	3.11	3.27	3.42	3.62	3.77	(-0.06)

下载: 导出CSV

参考文献(17)

[1]	国家海洋局海洋预报减灾司. 沿海大型工程海洋灾害风险排查技术规程, (试行) [R]. 北京: 中国海洋工程咨询协会, 2015.
[2]	中华人民共和国交通运输部. 海港水文规范: JTS 145-2-2013 [S]. 北京: 人民交通出版社, 2013.
[3]	侍茂崇, 高郭平, 鲍献文.海洋调查方法导论[M].山东青岛:青岛海洋大学出版社, 2008:359-375.
[4]	中华人民共和国交通运输部. 港口工程技术规范: JTJ 221-87 [S]. 北京: 人民交通出版社, 1998.
[5]	候瑞科.利用耿贝尔极值分布计算年最高水位[J].海洋通报, 1993, 12(3):126-129. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HUTB199303018.htm
[6]	WISNIEWSKI B, WOLSKI T. Occurrence probability of maximum sea levels in Polish ports of Baltic Sea coast[J]. Polish Maritime Research, 2009, 16:62-69.
[7]	李明杰, 齐鹏, 侯一筠.山东沿岸多年一遇最高水位计算[J].海洋科学, 2009, 33(11):78-81. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYKX200911015.htm
[8]	WOLSKI T, WISNIEWSKI B, GIZA A, et al. Extreme sea levels at selected stations on the Baltic Sea coast[J]. Oceanologia, 2014, 56(2):259-290. doi: 10.5697/oc.56-2.259
[9]	赵滨, 张平, 汪景庸.渤海埕北海域风暴潮多年一遇极值增水的数值计算[J].黄渤海海洋, 2000, 18(3):14-19. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBHH200003002.htm
[10]	DAI Y, QIAO L, XU J, et al. Estimation of extreme marine hydrodynamic variables in Western Laizhou Bay[J]. Oceanic and Coastal Sea Research, 2015, 14(3):425-432. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QDHB201503005.htm
[11]	张百超, 董剑希, 吴少华.利用风暴潮数值模式计算重现期风暴潮的一种方法[J].海洋预报, 2014, 31(4):24-31. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYYB201404004.htm
[12]	于宜法, 俞聿修.渤海天文-风暴潮数值模拟和一种多年一遇极值水位的计算方法[J].海洋学报 (中文版), 2003, 25(4):10-17. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SEAC200304001.htm
[13]	李涛, 吴少华, 侯京明, 等.资料同化在渤黄海风暴潮重现期计算中的应用研究[J].海洋通报, 2015, 34(6):631-641. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HUTB201506005.htm
[14]	葛黎丽, 屈衍, 张志旭, 等.南海深水区风、浪、流多年一遇重现期极值的推算[J].中国海上油气, 2009, 21(3):207-210. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZHSD200903015.htm
[15]	国家海洋局, 中国海洋灾害公报 (2000-2014)[R/OL]. [2016-02-01]. http://www.coi.gov.cn/gongbao/zaihai/.
[16]	SAHA S, MOORTHI S, PAN H, et al. The NCEP Climate Forecast System Reanalysis[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 2010, 91(8):1015-1057. doi: 10.1175/2010BAMS3001.1
[17]	NOAA. ETOPO1 Global Relief Model[EB/OL].[2016-02-01]. www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/global.html.