馬筱迪,張光宇,袁德奎,李原儀

(天津大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300072)

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基于歷史數(shù)據(jù)的天津沿岸風(fēng)暴潮特性分析*

馬筱迪,張光宇,袁德奎,李原儀

(天津大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300072)

根據(jù)1950-2014年65 a間的107次對(duì)天津?yàn)I海區(qū)域及附近有顯著影響的風(fēng)暴潮的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了天津沿岸風(fēng)暴潮的特性，結(jié)果表明天津一年四季都有發(fā)生風(fēng)暴潮災(zāi)的可能，并且8、10和11月是風(fēng)暴潮災(zāi)發(fā)生的高峰期。分別利用1950-1979年年最高潮位和1980-2012年年最高潮位計(jì)算天津沿海風(fēng)暴潮重現(xiàn)期潮位值，發(fā)現(xiàn)后者所計(jì)算的潮位值明顯高于前者，不僅表明天津沿海風(fēng)暴潮高潮位有升高的趨勢(shì)，也說(shuō)明了天津沿海潮情發(fā)生了變化；用1950-2012年塘沽驗(yàn)潮站年最高潮位，采用耿貝爾分布，考慮了特大值的影響，確定了考證重現(xiàn)期為400 a，得到的重現(xiàn)期潮位值能夠很好地?cái)M合塘沽驗(yàn)潮站年最高潮位的經(jīng)驗(yàn)累積頻率點(diǎn)；對(duì)1950-2012年年極值潮位進(jìn)行了沉降量校正，計(jì)算的重現(xiàn)期潮位值明顯增大。

天津；風(fēng)暴潮；耿貝爾分布；重現(xiàn)期；地面沉降

天津位于渤海灣灣頂，其濱海區(qū)域自古以來(lái)就是風(fēng)暴潮發(fā)生的重災(zāi)區(qū)。作為環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市和國(guó)家的自由貿(mào)易實(shí)驗(yàn)區(qū)，天津的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，沿海基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，人口密度日益增長(zhǎng)，承災(zāi)體日趨龐大，使得風(fēng)暴潮可能造成的直接、間接損失也在增加，這對(duì)天津沿岸的防災(zāi)減災(zāi)工作提出了新的挑戰(zhàn)。因此，有必要更深入地認(rèn)識(shí)天津沿海風(fēng)暴潮的特性。

我國(guó)風(fēng)暴潮的研究起始于20世紀(jì)70年代，并在過(guò)去的40多年間取得了大量的成果。1975-1982年，馮士筰、孫文心、秦曾灝[1-3]等對(duì)淺海風(fēng)暴潮動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行研究，給出渤海風(fēng)暴潮三維問(wèn)題的零階模型和一階模型，并導(dǎo)出相應(yīng)的風(fēng)暴潮位和風(fēng)暴潮流的預(yù)報(bào)方程，并對(duì)渤海風(fēng)暴潮進(jìn)行了模擬；1982年，馮士筰編著的《風(fēng)暴潮導(dǎo)論》[4]為我國(guó)風(fēng)暴潮研究奠定了理論基礎(chǔ)；2001-2003年，王喜年[5-7]發(fā)表了以“風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)知識(shí)講座”為題的專題講座，探討了我國(guó)風(fēng)暴潮研究現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)的數(shù)值方法。在溫帶風(fēng)暴潮特性研究方面：2012年，曾繼平[8]利用塘沽海洋站1991-2010年潮位資料，發(fā)現(xiàn)2003年以前增水超過(guò)100和50 cm的天數(shù)分別為7.9和71.0 d，而2003年后，分別為11.4和80.0 d，風(fēng)暴潮發(fā)生的頻率增大了。在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮特性研究方面：1987年，尹慶江和王喜年[9]對(duì)影響渤海的歷史臺(tái)風(fēng)路徑統(tǒng)計(jì)劃分為5種類型：東北型、西北型、北上型、西北偏北型和東北偏北型，并歸納出了27條典型的臺(tái)風(fēng)路徑，在此基礎(chǔ)上假設(shè)一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”臺(tái)風(fēng)以3種不同速度分別沿27條路徑襲擊渤海，計(jì)算出81種情況下的逐時(shí)風(fēng)暴潮位場(chǎng)，建立了預(yù)報(bào)諾模圖，其結(jié)果至今仍有參考價(jià)值；2007年，王月賓[10]利用多年氣象資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，應(yīng)用完全預(yù)報(bào)方法研究了影響渤海的臺(tái)風(fēng)和冷空氣大風(fēng)與增水的關(guān)系，建立渤海西岸風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)模型。在地質(zhì)因素對(duì)天津風(fēng)暴潮影響方面，2010年，王宏等[11]分別探討了渤海灣西岸海面上升、地面下沉-圍海造陸共同作用、河口增水效應(yīng)等因素對(duì)風(fēng)暴潮增水值的影響。

已有的研究工作無(wú)疑為天津沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害的防治奠定了很好的基礎(chǔ)，并發(fā)揮了重要的作用。近年來(lái)，觀測(cè)數(shù)據(jù)的日益豐富為深化和完善已有認(rèn)識(shí)提供了更好的基礎(chǔ)。此外，岸線和氣候的變化，以及防災(zāi)減災(zāi)要求的提高也需要在風(fēng)暴潮特征及成因方面開(kāi)展更深入的研究。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及高程基準(zhǔn)

本文的風(fēng)暴潮數(shù)據(jù)來(lái)自可查詢的期刊論文、學(xué)位論文以及中國(guó)海洋災(zāi)害公報(bào)，共搜集到1950-2014年65 a間的107次對(duì)天津?yàn)I海區(qū)域及附近有顯著影響的風(fēng)暴潮的觀測(cè)數(shù)據(jù)，涵蓋了溫帶風(fēng)暴潮和熱帶風(fēng)暴潮，可以比較全面地反映天津沿海的風(fēng)暴潮特征。為便于比較和分析，我們采用塘沽驗(yàn)潮站的數(shù)據(jù)，并且將所有潮位數(shù)據(jù)基準(zhǔn)面都統(tǒng)一至塘沽海洋站理論深度基準(zhǔn)面，不同基準(zhǔn)面高程示意圖(圖1)：

圖1 不同基準(zhǔn)面間的換算關(guān)系(m)[12-14]Fig.1 Conversion relationship among different height datum planes(m)[12-14]

2 天津沿海風(fēng)暴潮的總體統(tǒng)計(jì)特性

2.1 天津風(fēng)暴潮的逐月分布

統(tǒng)計(jì)了1950-2012年塘沽各個(gè)月份的最高潮位值，比較了其與天津現(xiàn)行警戒水位的關(guān)系(圖2)。從圖中可以看出8月、9月和11月的潮位較高，1月和12月風(fēng)暴潮潮位較低，一年四季幾乎都有發(fā)生風(fēng)暴潮災(zāi)的可能。圖3給出了塘沽1950-2014年風(fēng)暴潮發(fā)生的月頻次，從圖中可以看出8月、10月和11月是風(fēng)暴潮發(fā)生的高峰期。

圖2 1950-2012年各個(gè)月份的平均最高潮位值Fig.2 The highest tide levels of each calendar month from 1950 to 2012

圖3 1950-2014年風(fēng)暴潮的平均月頻次Fig.3 Monthly frequency of storm surges from 1950 to 2014

2.2 天津沿海不同類型風(fēng)暴潮的特征

按照誘發(fā)風(fēng)暴潮的大氣擾動(dòng)的特征來(lái)分類，天津沿海風(fēng)暴潮可分為由熱帶風(fēng)暴引起的熱帶風(fēng)暴潮和由溫帶氣象因素引起的溫帶風(fēng)暴潮。

圖4 溫帶風(fēng)暴潮種類及頻次Fig.4 Type and frequency of extratropical storm surge

溫帶風(fēng)暴潮一般特點(diǎn)為水位變化持續(xù)而不急劇，多發(fā)生在春(3月和4月)秋(10月和11月)兩季。從圖3可以看出，天津沿海溫帶風(fēng)暴潮發(fā)生的頻率明顯高于熱帶風(fēng)暴潮，而且溫帶風(fēng)暴潮一年中12個(gè)月份都有可能發(fā)生。根據(jù)引起風(fēng)暴潮的氣象因素的不同，溫帶風(fēng)暴潮又可分為：冷鋒配合低壓類、冷鋒類和強(qiáng)孤立溫帶氣旋類。根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，冷鋒配合低壓類為天津沿海主要溫帶風(fēng)暴潮類型，占溫帶風(fēng)暴潮總數(shù)的41%，季節(jié)性明顯，主要發(fā)生在春秋兩季，尤以4月、11月最盛；冷鋒類為我國(guó)北黃海和渤海地區(qū)所特有的溫帶風(fēng)暴潮，占溫帶風(fēng)暴潮總數(shù)的33%，多發(fā)生在秋季，以10月和11月最盛；溫帶氣旋類占溫帶風(fēng)暴潮總數(shù)的26%，多發(fā)生在春夏兩季(圖4)。

熱帶風(fēng)暴潮特點(diǎn)為水位變化急劇，且集中發(fā)生在夏季和秋初(6—9月)，其中以7月、8月份最盛。雖然發(fā)生的頻率比較低，但是一旦發(fā)生，往往造成很大的災(zāi)害。如1992年9216號(hào)熱帶風(fēng)暴導(dǎo)致塘沽出現(xiàn)了20世紀(jì)最高潮位，天津沿海100 km海堤漫水，40處決口，1 200 hm2養(yǎng)蝦池被沖毀，損失原鹽30萬(wàn)t，直接損失達(dá)4億元之多。

3 關(guān)于重現(xiàn)期潮位值的討論

關(guān)于天津沿海不同重現(xiàn)期的潮位值，很多學(xué)者進(jìn)行了研究，但是認(rèn)識(shí)卻不統(tǒng)一。如段志華[14]利用海河閘年最高潮位，采用皮爾遜Ⅲ型方法，得到的9216號(hào)風(fēng)暴潮位為80年一遇，吳少華等[15]利用塘沽站驗(yàn)潮資料，采用耿貝爾方法，得到的9216號(hào)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮位為100年一遇。另外，天津地區(qū)的圍填海工程、海平面上升和地面沉降，都有可能對(duì)天津地區(qū)潮情產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)天津沿岸不同重現(xiàn)期潮位值進(jìn)行研究，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，對(duì)天津地區(qū)防潮工作提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

3.1 不同時(shí)期重現(xiàn)期潮位值的變化

分別利用1950-1979年年最高潮位值和1980-2012年年最高潮位值，采用耿貝爾方法計(jì)算天津沿岸不同重現(xiàn)期高潮位，所得結(jié)果見(jiàn)表1。由表1中可知，1980-2012年階段的重現(xiàn)期潮位值明顯高于1950-1979年階段的重現(xiàn)期潮位值，這不僅表明天津沿海地區(qū)年最高潮位有增高的趨勢(shì)，也證實(shí)了天津潮情規(guī)律產(chǎn)生了一定的變化的猜想。

表1 不同時(shí)間段計(jì)算的重現(xiàn)期潮位值Table 1 Tide levels of different return periods during different time periods

3.2 重現(xiàn)期潮位值的計(jì)算

若想得到比較準(zhǔn)確的重現(xiàn)期潮位結(jié)果，不僅需要較長(zhǎng)時(shí)間段的潮位資料，還需要對(duì)所得到的潮位資料進(jìn)行特大值處理[16]。處理特大值的關(guān)鍵在于調(diào)查考證重現(xiàn)期N。一般情況下，特大值的重現(xiàn)期要大于連續(xù)潮位資料的觀測(cè)年數(shù)，因此需要調(diào)查歷史文獻(xiàn)資料，確定考證重現(xiàn)期?？疾旖Y(jié)果見(jiàn)表2[17]，其中建國(guó)以前潮位值均統(tǒng)一到了塘沽理論深度基準(zhǔn)面。由表2中的天津損失詳情可以推測(cè)出1938-08-11的風(fēng)暴潮是1634年以來(lái)最嚴(yán)重的風(fēng)暴潮，因此將考證重現(xiàn)期N定為400 a(分別計(jì)算了重現(xiàn)期381 a和400 a，比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者差別很小，其中1 000 a一遇潮位值誤差在0.21 cm以下)。將年極值潮位按照耿貝爾分布，進(jìn)行極大值處理，考證重現(xiàn)期采用400 a，計(jì)算不同重現(xiàn)期潮位值。表3分別列出了本文計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)[15]計(jì)算結(jié)果。圖5給出了本文未考慮沉降量的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[15]計(jì)算結(jié)果的頻率分布圖，對(duì)比可以看出本文的計(jì)算結(jié)果能夠更好地?cái)M合塘沽驗(yàn)潮站年最高潮位的經(jīng)驗(yàn)累積頻率點(diǎn)。導(dǎo)致本文與文獻(xiàn)[15]的結(jié)果不同的主要原因：文獻(xiàn)[15]采用的資料限于1950-2000年51 a，而且在對(duì)實(shí)測(cè)值的處理過(guò)程中沒(méi)有考慮考證重現(xiàn)期和特大值對(duì)重現(xiàn)期潮位值的影響。另外，圖5中文獻(xiàn)[15]的部分實(shí)測(cè)值與本文所用的實(shí)測(cè)值是完全相同的，二者的縱坐標(biāo)(高潮潮位值)值一致，而水平坐標(biāo)(頻率)值的不同正是來(lái)源于對(duì)考證重現(xiàn)期和特大值處理方法的差異。由此可見(jiàn)，在重現(xiàn)期潮位值的推算中，一方面需要盡可能地收集長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)測(cè)資料，另一方面也必須慎重處理考證重現(xiàn)期和極大值。

表2 天津歷史風(fēng)暴潮資料[17]Table 2 Historical storm surges in Tianjin coastal area[17]

表3 不同重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果Table 3 Tidal levels corresponding to different return periods

圖5 塘沽年最高潮位頻率分布圖Fig.5 Frequency distribution of high tide level in Tanggu

若利用較長(zhǎng)時(shí)間段的潮位資料，必須要考慮地面沉降，對(duì)實(shí)測(cè)潮位進(jìn)行校正。地面沉降是天津地區(qū)最主要的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題之一。根據(jù)天津市水利局統(tǒng)計(jì)資料表明：1959-1990年塘沽最大累計(jì)沉降量達(dá)2.8 m，其中最明顯的一個(gè)例子就是海河閘，自1958年建成至2003年，海河閘閘體累積沉降量已達(dá)1.52 m[18]。如此大的沉降量不得不考慮。假設(shè)水尺零點(diǎn)隨地面沉降而沉降，即地面沉降多少，水尺零點(diǎn)就沉降多少，并且在研究的年份中水尺零點(diǎn)沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)整，按照這個(gè)假設(shè)對(duì)每年的年最高潮位進(jìn)行修正。沉降量計(jì)算規(guī)律如下：1953年之前，沉降速率為5.6 mm/a[11]，1951-1971年下沉量為12.5 cm，1972-2012年沉降速率采用25 mm/a[19]，按以上規(guī)律對(duì)1950—2012年年極值潮位進(jìn)行處理，將其統(tǒng)一到2012年基準(zhǔn)面零點(diǎn)沉降量水平，其中部分風(fēng)暴潮最高潮位修正結(jié)果見(jiàn)表2。

將考慮沉降量后的年極值潮位按照耿貝爾分布，進(jìn)行極大值處理，考證重現(xiàn)期同樣采用400 a，計(jì)算不同重現(xiàn)期潮位值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。圖6給出了考慮沉降量前后兩種情況的年最高潮位頻率分布圖。從表3和圖6中可以看出，考慮沉降量之后，重現(xiàn)期潮位值明顯增大，增幅為16.0%～25.8%，而且實(shí)測(cè)值和理論配線不能很好地?cái)M合。究其原因，可能與沉降量的計(jì)算方法有關(guān)，潮位資料的準(zhǔn)確性也有待考察。塘沽驗(yàn)潮站的驗(yàn)潮井在歷史上有變動(dòng)[8]，水尺零點(diǎn)也有過(guò)調(diào)整[20]，因此將年極值潮位與沉降量簡(jiǎn)單地線性相加并不能定量地描述地面沉降對(duì)重現(xiàn)期潮位的影響，但還是可以從定性上說(shuō)明，地面沉降對(duì)重現(xiàn)期潮位的影響。

圖6 考慮沉降量前后塘沽年最高潮位頻率分布圖Fig.6 Frequency distributions of high tide level with and without ground subsidence correction

4 結(jié) 語(yǔ)

1)用耿貝爾分布計(jì)算重現(xiàn)期時(shí)，考慮了特大值的影響，考察了歷史上對(duì)天津影響嚴(yán)重的風(fēng)暴潮，將考察重現(xiàn)期N定為400 a，得到的重現(xiàn)期潮位能夠較好地?cái)M合塘沽驗(yàn)潮站年最高潮位的經(jīng)驗(yàn)累積頻率點(diǎn)。

2)分別利用1950—1979年年最高潮位和1980—2012年年最高潮位計(jì)算天津沿海風(fēng)暴潮重現(xiàn)期潮位值，發(fā)現(xiàn)后者所計(jì)算的潮位值明顯高于前者，不僅表明了天津沿海風(fēng)暴潮潮位有增高的趨勢(shì)，也證實(shí)了近年來(lái)地面沉降、海平面上升和圍填海工程對(duì)天津沿海潮情產(chǎn)生了一定的影響。但是，由于天津地區(qū)圍填海多發(fā)生在2000年之后，要對(duì)所得的結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步地驗(yàn)證還需積累更長(zhǎng)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3)通過(guò)對(duì)1950—2012年年極值潮位與沉降量線性相加，對(duì)天津沿海地區(qū)重現(xiàn)期水位進(jìn)行了定量計(jì)算。由于潮位觀測(cè)資料的缺陷，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生了影響，但還是可以說(shuō)明天津沿海重現(xiàn)期潮位有增大的趨勢(shì)。

[1] QIN Z H，F(xiàn)ENG S Z．A preliminary study of the dynamic mechanism of storm surge in shallow water[J]．Science in China，1975，(1)：64-78．秦曾灝，馮士筰．淺海風(fēng)暴潮動(dòng)力機(jī)制的初步研究[J].中國(guó)科學(xué)，1975，18(1)：64-78．

[2] SUN W X，QING Z H，F(xiàn)ENG S Z．Numerical modeling of an ultra-shallow water storm surge(Ⅱ)——The first-order model of the Beihai Sea wind-surges[J]．Journal of Shandong College of Oceanology，1980，10(2)：7-19．孫文心，秦曾灝，馮士筰．超淺海風(fēng)暴潮的數(shù)值模擬(Ⅱ)——渤海風(fēng)潮的一階模型[J]．山東海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，1980，10(2)：7-19．

[3] SUN W X，F(xiàn)ENG S Z，QIN Z H．Numerical study on the Bohai Sea wind surges-the zeroth-order dynamical model[J]．Acta Oceanologica Sinica，1982，1(2)：175-188．

[4] FENG S Z．Introduction to storm surge[M]．Beijing：Science Press，1982．馮士筰．風(fēng)暴潮導(dǎo)論[M]．北京：科學(xué)出版社，1982．

[5] WANG X N．Storm surge forecasts lectures[J]．Marine Forecasts，2001，18(1)：73-78．王喜年．風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)知識(shí)講座[J]．海洋預(yù)報(bào)，2001，18(1)：73-78．

[6] WANG X N．Storm surge forecasts lectures[J]．Marine Forecasts，2001，18(4)：63-69．王喜年．風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)知識(shí)講座[J]．海洋預(yù)報(bào)，2001，18(4)：63-69．

[7] WANG X N．Storm surge forecasts lectures[J]．Marine Forecasts，2002，19(2)：65-70．王喜年．風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)知識(shí)講座[J]．海洋預(yù)報(bào)，2002，19(2)：65-70．

[8] ZENG J P，JIANG H H，LI X B．Statistical analysis of Tianjin coastal storm surge disasters of the past 20 years[J]．Periodical of Ocean University of China，2012，42(Suppl.1)：187-191．曾繼平，姜?dú)g歡，李希彬．天津沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害近20年統(tǒng)計(jì)及其成因分析[J]．中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，42(增1)：187-191．

[9] YIN Q J，WANG X N．A nomogram method of typhoon surge prediction in the Bohai Sea[J]．Marine Forecasts，1987，4(4)：45-55．尹慶江，王喜年．渤海臺(tái)風(fēng)潮預(yù)報(bào)的諾模圖方法[J]．海洋預(yù)報(bào)，1987，4(4)：45-55．

[10] WANG Y B．A study on forecasting methods of storm surges occurred at the west coast of the Bohai Sea[D]．Lanzhou：Lanzhou University，2007．王月賓．渤海西岸風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)方法研究[D]．蘭州：蘭州大學(xué)，2007．

[11] WANG H，SHANG Z W，WANG F，et al. Storm surges in the west coast of Bohai Bay, China[J]．Geological Bulletin of China，2008，27(6)：2010，29(5)：641-649．王宏，商志文，王福，等．渤海灣西岸風(fēng)暴潮疊加地質(zhì)因素的新探討[J]．地質(zhì)通報(bào)，2010，29(5)：641-649．

[12] YANG G Y，HUANG L R．Study on numerical relations between Dagu Height System of Tianjin and the Yellow Sea Height System[J]．The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，1998，9(2)：144-147．楊貴業(yè)，黃立人．天津市大沽高程系統(tǒng)與國(guó)家高程系統(tǒng)數(shù)值關(guān)系[J]．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1998，9(2)：144-147．

[13] ZHANG G L，WU Z G．Opinions of the relations between different height system in Tianjin[J]．Haihe Water Resources，2002(Suppl.1)：42-44．張國(guó)良，伍志剛．天津地區(qū)各高程系換算的應(yīng)用意見(jiàn)[J]．海河水利，2002(增1)：42-44．

[14] DUAN Z H．The storm surge characteristics analysis and prevention countermeasures in Bohai Bay Tianjin[J]．Marine Forecasts，1995，12(1)：37-41．段志華．天津渤海沿岸風(fēng)暴潮特性分析及防御對(duì)策[J]．海洋預(yù)報(bào)，1995，12(1)：37-41．

[15] WU S H，WANG X N．The general status and statistics of storm surges in the coast area of Tianjin[J]．Marine Forecasts，2002，19(1)：29-35．吳少華，宋珊．天津沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害概述及統(tǒng)計(jì)分析[J]．海洋預(yù)報(bào)，2002，19(1)：29-35．

[16] Code of hydrology for sea harbor: JTS 145-2-2013[S]．Beijing：China Communications Press，2013．海港水文規(guī)范:JTS 145-2-2013[S]．北京：人民交通出版社，2013．

[17] LIU A G，ZHANG D S．On the historical storm surges round the Bohai Sea region[J]．Journal of Ocean University of Qingdao，1991，21(2)：21-36．劉安國(guó)，張德山．環(huán)渤海的歷史風(fēng)暴潮探討[J]．青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1991，21(2)：21-36．

[18] ZHANG X Y，SHAO R M，GAO M C．Research on the cause of formation of costal sea storm in Tianjin and its prevention and reduction measure[J]．Journal of Tianjin University of Technology，2005，25(2)：60-63．張雪瑩，邵榮敏，高孟川．天津沿海風(fēng)暴潮的成因與防災(zāi)減災(zāi)措施研究[J]．天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，25(2)：60-63．

[19] SONG M Y．Prediction of the surface-environmental changes in the Tianjin Binhai New Area and its surrounding region in the middle of the 21st century[D]．Changchun：Jilin University，2008．宋美鈺．天津?yàn)I海新區(qū)及其附近地區(qū)21世紀(jì)中葉地表環(huán)境變化預(yù)測(cè)[D]．長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2008．

[20] LI J D．The problems in the data of Tanggu tidal station[J]．Marine Information，1994(2)：20-21．李甲第．塘沽驗(yàn)潮資料存在的問(wèn)題[J]．海洋信息，1994(2)：20-21．

Received: September 18, 2015

Analysis of the Characteristics of Storm Surges in Tianjin Coastal Area

MA Xiao-di，ZHANG Guang-yu，YUAN De-kui，LI Yuan-yi

(SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversity，Tianjin 300072，China)

The characteristics of storm surges in Tianjin coastal area were statistically analyzed based on observations of 107 cases that have significant impacts on Tianjin coastal area in the past 65 years. It is found that storm surges are likely to occur throughout the year, and August, October and November are the peak season of the storm surge. Return periods calculated based on the annual maximum high tide level from 1950 to 1979 and from 1980 to 2012 show that the one of the latter period is higher than that of the former period, suggesting that the high tide level has an upward tendency. Based on the annual maximum high tide level data of Tanggu tidal station from 1950 to 2012, maximum water levels of different return periods were calculated using the Gumbel distribution. As the influence of extraordinary values were taken into account, the research return period was determined to be 400 years, and the accuracy of the maximum tide level can be improved. If the land subsidence from 1950 to 2012 is considered, the calculated tide levels of different return periods increase significantly.

Tianjin coastal area； storm surge； Gumbel distribution； return period； land subsidence

2015-09-18

教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃——近海水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型及其在渤海灣的應(yīng)用(NCET-12-0406)

馬筱迪(1989-)，女，河南商丘人，碩士研究生，主要從事近海水動(dòng)力方面研究.E-mail:mxdqiye@163.com

*通訊作者：袁德奎(1972-)，男，四川成都人，博士，研究員，博導(dǎo),主要從事近海水動(dòng)力及環(huán)境方面研究.E-mail: dkyuan@tju.edu.cn

P42

A

1671-6647(2016)04-0516-07

10.3969/j.issn.1671-6647.2016.04.007