韓小燕　梁連松　董宇佳　姚辰陽

摘要：文章通過對歷史上影響蒼南近岸海域的24場風暴潮過程進行分析篩選，確定1323“菲特”為最危險臺風路徑基礎，設計了8～17級的間距為22.5 km的18條構造臺風路徑，采用FVCOM浪、潮、流耦合模式分別計算潮位場、流場和浪場分布，通過分析漁港岸線是否淹沒、錨泊地是否船只走錨、防波堤防浪能力3個指標確定單項防臺評估能力，按“就低不就高”的原則最終確定霞關一級漁港的防臺風等級為9級，并且漁船錨泊是漁港的薄弱環(huán)節(jié)，最后結合研究過程中發(fā)現的問題，提出漁港防臺風建議。

關鍵詞：漁港; 防臺風等級;FVCOM浪、潮、流耦合模式;評估; 霞關

中圖分類號：P7;U698.91 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2020）05-0057-06

Abstract：Through the analysis of 24 storm surges affecting the coastal area of Cangnan in history，1323 typhoon route was selected as the ultimate basic typhoon.Based on it，eighteen typhoon routes were built with strength of 8 to 17 and distance of 22.5km.The distribution of tide level，flow and wave was calculated by using the wave-tide-flow coupling model of FVCOM.The individual typhoon prevention capacity was determined through analyzing three indicators as whether the fishery port coastline being submerged，the ships being dragging anchor and the wave protection capability of breakwater.Based on the principle of “l(fā)ower，not higher”，the typhoon prevention level of Xiaguan fishery port was determined as 9 and the steady mooring in the anchorage area was its weakness.Four suggestions of fishery port typhoon prevention were proposed，as strengthen the main function of fishery port，strengthen the monitoring and management of fishing boat，strengthen the monitoring and use of marine meteorological data in fishery port and promote the forecast of key guarantee objectives.

Key words：Fishery port，Typhoon prevention level，Wave-tide-current coupled FVCOM，Assessment，Xiaguan

1 漁港防臺風等級問題的提出

漁港是漁貨的集散地，是水產品綜合加工基地，也是漁業(yè)生產的重要基礎設施，在為漁民提供生產、生活服務的同時，還為抵御風暴災害提供避難所，是漁區(qū)防災減災體系建設的重要組成部分[1-2]。隨著沿海區(qū)域社會經濟的持續(xù)發(fā)展，漁港建設現狀已難以適應防災減災發(fā)展的新需求[2]。

本研究以蒼南縣為例，作為浙江省受臺風影響最嚴重的地區(qū)之一，平均每年有3.6個臺風影響蒼南近岸海域，幾乎每年都會對漁港造成不同程度的災害損失。0608號超強臺風“桑美”登陸霞關鎮(zhèn)，造成蒼南縣800余艘漁船沉沒;0713號臺風“韋帕”登陸霞關鎮(zhèn)，造成蒼南縣815艘漁船沉沒;1323號臺風“菲特”登陸福鼎市，蒼南縣漁港損失約4 830萬元，船只損毀277艘。漁港成為繼千里標準海塘建成后浙江沿海防災減災體系中薄弱的環(huán)節(jié)之一，漁港避風能力建設和研究越來越受到地方政府的高度重視。王傳聰等[3]從防波堤建設標準、避風錨地的底質、錨泊區(qū)域及方式等方面探討了避風型漁港的避風因素。孫龍等[4]從不同特征波高之間的關系分析了漁港港內錨地泊穩(wěn)允許的最大波高。張超等[5]從地理位置、掩護條件、港池水域面積、水深、底質、口門朝向與寬度、防波堤等影響因素分析漁港避風能力。孫志林等[6]以Delft3D模型為基礎，從漁港岸線、錨泊地和防波堤3方面計算分析象山港的防臺風等級。

目前現有漁港的防臺風等級沒有明確劃定，而漁港內岸線、防波堤等水工建筑物的設計與錨地的選劃多考慮潮汐、波浪、海流，并且參數選擇過程中均沒有與臺風等級相對應，使得漁港防臺風指揮決策缺乏科學合理的依據。因此，開展?jié)O港防臺風等級評估工作，有利于全面提高漁港防災減災能力，保障沿海漁民群眾生命財產安全，促進漁區(qū)社會和諧穩(wěn)定。

2 霞關漁港防臺風等級評估指標體系建立

霞關一級漁港位于溫州市蒼南縣霞關鎮(zhèn)，處于溫州最南端，港口四周島嶼眾多，避風條件較好。本研究采用數學模型分別對不同等級臺風影響下，霞關漁港附近海域風暴潮、海浪和海流變化進行模擬計算分析，以此開展霞關漁港的防臺風等級評估研究。

2.1 模型建立

本研究選取FVCOM模型和FVCOM/UG-SWAN進行風暴潮、海浪和海流的計算，其中FVCOM模型用于風暴潮和海流計算，UG-SWAN模型用于海浪計算，過程中進行浪流耦合。采用非結構三角形網格，共生成63 654格點和119 157個網格單元。模型網格采用不同區(qū)域配置不同分辨率的做法，外海網格分辨率為15～30 km，溫州近海海域網格分辨率為1～5 km，霞關漁港鄰近海域網格分辨率為100～500 m，霞關漁港內網格分辨率為20～100 m。

海浪模式與風暴潮、海流模式采用同一套網格，模型計算所需的潮位過程由風暴潮模型實時提供。3個模式均采用藤田-?高橋嵌套模型來進行臺風氣壓場和風場的模擬。

模型大范圍地形使用最新的ETOPO1（1′×1′）數據，近海地形采用電子海圖1∶30 000的數據，沿岸采用1∶5 000電子海圖數據，霞關漁港周邊海域采用2013年地形測量數據，霞關港內采用2018年6月的水深測量數據。

2.2 最危險臺風構造

通過對1971—2018年影響蒼南的登陸型臺風進行篩選，得到滿足以下3個條件的24個典型臺風過程：①霞關附近海域風力達到8級及以上;②霞關附近海域有效波高達到2.5 m及以上;③霞關附近海域高潮位增水達到50 cm及以上。在此基礎上，選擇影響最為嚴重的9417號、9711號、0216號、0608號、1323號和1808號共6個臺風，分別將其路徑平移至霞關漁港附近登陸，并賦予相同的移動速度、中心氣壓和最大風速，通過對比模型計算得到的霞關漁港風暴潮位和臺風浪，最終確定1323號為最危險臺風構造的基礎路徑。然后將1323號基礎路徑平移到霞關漁港中心位置，并以22.5 km為間距分別向霞關漁港南北兩側平移，分布范圍覆蓋漁港南北兩側約200 km內，最終形成18條構造路徑。

結合霞關漁港現場調研及歷史臺風影響情況，將構造臺風路徑分別按照熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風、強臺風、超強臺風的10檔進行臺風風暴潮、臺風浪及流場計算，計算選取歷史上自2004年有風圈半徑資料以來影響霞關的典型13場臺風的七級風圈半徑平均值的1/10作為最大風速半徑，并以近3年6—9月期間的平均高潮位作為天文潮疊加值（表1）。

2.3 評估指標選擇

影響漁港避風能力的因素十分復雜，涉及地理位置、天然掩護條件、港池面積、水深、底質、口門朝向及寬度、防波堤建設標準等[5]，而在實際過程中，人們往往通過對漁港附近風、潮、浪的判斷來進行避風。文章結合地方防災減災及避風需求，選取漁港岸線是否淹沒、錨泊地是否船只走錨及防波堤防浪能力3個指標分別進行單項因子防臺評估，最終按照“就低不就高”的原則得到霞關漁港的防臺等級。

（1）漁港岸線是霞關漁港防御風暴潮漫堤的主要水工建筑物，岸線高程決定了風暴潮來襲時潮水是否漫過岸線進入漁港后方，進而淹沒漁港道路及后方集聚區(qū)。霞關漁港岸線主要有2類（圖1），① 人工岸線4段，實測堤頂高程分別為4.0～4.6 m、6.6～7.0 m、5.6～6.5 m和5.5～8.8 m，② 自然岸線3段，后方均為山體，高程較高。

圖1 漁港岸線、防波堤及特征點分布

（2）霞關漁港錨泊地主要位于南關島—老鼠尾島—防波堤與霞關鎮(zhèn)岸線之間的掩護區(qū)域，面積共約75萬m2，可以滿足?？扛黝惔?00余艘。深度在6 m的區(qū)域位于霞關內港東部，面積約16萬m2，可錨泊440 kW以上漁船。

（3）霞關漁港防波堤主要有2條，分別為老鼠尾防波堤和霞關—門仔嶼防波堤（圖1），設計防護標準均為100年一遇，設計極端高水位為5.03 m，其中老鼠尾防波堤堤頂設計高程6.8 m，擋浪墻高程8.0 m;霞關—門仔嶼防波堤堤頂設計高程7.7 m，擋浪墻高程8.7 m。100年一遇設計波高老鼠尾防波堤根據不同斷面分別為4.18 m（H5%）、4.47 m（H5%）和4.54 m（H5%），霞關—門仔嶼防波堤為5.86 m（H5%）。

3 霞關漁港防臺風等級評估結果

3.1 漁港岸線評估結果

根據實測高程值區(qū)間范圍及岸線種類，選取了6個潮位特征點（S1～S6）（圖1），采用各特征點附近的最大潮位與0.5倍有效波高之和（簡稱Hlevel）與岸線擋浪墻高程對比（圖2）進行評估。當Hlevel小于等于岸線擋浪墻高程時，不發(fā)生漫堤現象，反之，則發(fā)生漫堤現象。

由圖2可知，12級臺風影響時，漁港岸線發(fā)生漫堤風險（S5），岸線設施的防臺風能力削弱。因此霞關漁港岸線設施防臺風等級為11級，與現場調研反饋的“風力達11級以上時港區(qū)道路淹沒”的實際情況相符。

3.2 錨泊地評估結果

根據臺風影響下漁港不同錨泊區(qū)域漁船受到的風和流合力，與錨抓力進行比較，當F（船受風、流應力）≥F（錨抓力）時漁船發(fā)生走錨，無法正常錨泊。本節(jié)只針對單船單錨錨泊情況下的霞關在籍漁船進行評估。

據統(tǒng)計，目前霞關漁港在籍漁船204艘，流刺網漁船和單拖漁船占比最多，其中流刺網漁船78艘，總長主要集中在38.0～42.9 m;單拖漁船80艘，總長主要集中在33.0～37.9 m。因此，結合漁港實際情況，本節(jié)主要選擇流刺網漁船和單拖漁船開展評估。漁船各種參數根據在籍漁船實際情況取平均值，詳見表2。

選取錨泊區(qū)域12個代表點（A1～A12）（圖1）分別進行作用力計算，結果見表3?？梢钥吹剑鞔叹W漁船在風力達到11級時，漁船所受的風、流合力大于錨抓力，出現走錨風險;單拖漁船在風力達到10級時，出現走錨風險，因此霞關漁港錨泊地的防臺風等級為9級。

3.3 防波堤防浪能力評估結果

防波堤的防浪能力主要反映了自身的抗浪能力和對后方港內水域的掩護能力，研究分別采用：① 防波堤設計標準和臺風影響下堤前水動力狀況，比較分析防波堤自身的防臺風等級;② 臺風影響下以允許最大有效波高1.0 m作為漁船泊穩(wěn)條件評估防臺風等級。兩者中取最低的等級作為防波堤防浪能力評估結果。

3.3.1 防波堤自身等級評估

老鼠尾防波堤與霞關—門仔嶼防波堤潮位和波高設計標準均為100年一遇，設計潮位及設計波高見2.3節(jié)。提取不同等級臺風影響下防波堤堤前的最高潮位和5%波高值（表4），進行防波堤自身等級評估。

從表4可以看出，14級臺風影響時，兩段防波堤堤前最高潮位已經超過100年一遇極端高水位;17級臺風影響霞關漁港時，老鼠尾防波堤堤前最大波高4.22 m，高于其中一個斷面的100年一遇設計波高4.18 m;霞關—門仔嶼防波堤堤前最大波高始終低于100年一遇設計波高。因此，霞關漁港防波堤自身防臺風等級為13級。

3.3.2 漁港泊穩(wěn)條件評估

本節(jié)港池避風面積按12級臺風時有效波高小于1.0 m的水域面積計算[7]，通過統(tǒng)計不同級別臺風影響下漁港錨泊區(qū)域最大有效波高小于1.0 m的水域面積，并計算可以停泊漁船的數量，最終以能容納在籍漁船數的最高等級作為最終評估等級。

經統(tǒng)計，10級臺風影響下，霞關漁港港區(qū)內有效波高小于1.0 m。11級臺風影響時，1.0 m等值線開始進入港區(qū)范圍，但僅限于港區(qū)西側邊緣，泊穩(wěn)面積未發(fā)生明顯改變。13級臺風影響時，港區(qū)內有效波高基本大于1.0 m，僅在碼頭前沿附近、門仔嶼西側及老鼠尾防波堤后方等局部區(qū)域小于1.0 m，泊穩(wěn)面積大幅減小。

根據現場調查，在受臺風影響小的情況下，霞關漁港漁船停泊時多為多艘漁船并排?？浚瑥婏L影響時，以單船抗風居多。本研究選取最大每組安排3艘船并排?？窟M行分析，得到每組漁船的錨泊面積分別為流刺網漁船3 993.6 m2和單拖漁船3 742.2 m2。

表5為各級臺風影響下霞關漁港可錨泊的面積和漁船數量。從表5可以看出，受13級臺風影響時，港區(qū)內泊穩(wěn)面積為15.7萬m2，可錨泊漁船數已經少于在籍漁船數，無法發(fā)揮霞關漁港的錨泊功能。

因此，根據防波堤自身防臺風等級和漁船適宜停泊的防臺風等級，根據就低不就高，霞關漁港防波堤防浪能力等級為12級。

3.4 霞關漁港防臺風等級評估結果

根據單項防臺風能力，岸線設施防臺風等級為11級，錨泊地防臺風等級為9級，防波堤及泊穩(wěn)條件防臺風等級為12級。從最不利方面考慮，按就低不就高的原則，確定霞關漁港防臺風等級為9級，漁船錨泊是相對薄弱的環(huán)節(jié)。

4 結論

（1）本研究采用了FVCOM浪-潮-流耦合模型，港域網格分辨率為20～100 m，精細刻畫了霞關漁港岸線地形。

（2）本研究選取1323號臺風“菲特”為基礎進行最危險臺風構建，分別計算不同臺風強度（8～17級）、不同路徑（18條）影響下霞關漁港的潮位場、浪場和流場的分布，為后期評估分析提供數據結果。

（3）根據岸線前沿Hlevel與岸線擋浪墻高程對比、漁船受到的風流作用力之和與錨抓力比較及防波堤防浪能力，得到霞關漁港岸線設施防臺風等級為11級，錨泊地為9級，防波堤為12級。

（4）根據單項評估結果，采取就低不就高的方法，確定霞關一級漁港防臺風等級為9級，同時明確漁船錨泊是漁港的薄弱環(huán)節(jié)。

5 建議

孫欣[8]提出目前我國很多漁港和避風錨地抗臺風能力較差，漁船航行、停泊安全缺乏有力保障，結合霞關漁港防臺風等級評估研究，提出以下幾點漁港防臺風建議。

（1）強化漁港主體功能。從漁港實地調訪發(fā)現，沿岸部分漁港港域內普遍存在漁排等漁業(yè)養(yǎng)殖設施，致使?jié)O港功能區(qū)混亂，停泊作用減弱，建議明確漁港功能定位，突出主導功能[9]。

（2）加強漁船監(jiān)控管理。目前漁船類型鋼制船較多，當發(fā)生走錨情況時，存在撞擊漁港岸線、防波堤等設施及相互碰撞的風險，建議漁港管理部門臺風影響期間加強漁船的監(jiān)控管理，防范風險造成的損失。

（3）強化漁港海洋氣象數據監(jiān)測和應用。漁港作為漁區(qū)海洋災害防御的重點，港區(qū)及鄰近海域歷史災害觀測資料是準確量化分析災害影響程度的基礎，建議加強港區(qū)現有海洋和氣象數據的監(jiān)測和應用，條件允許的情況下豐富和完善海洋和氣象觀測要素，為漁港防臺風管理和漁船避風提供實時數據。

（4）開展重點保障目標預報。風、浪、流是影響漁港避風和漁船停泊安全的主要因素，均可以通過數學模型和專家經驗方法進行具有針對性的預測，建議開展?jié)O港重點保障目標精細化預警報，為漁港避風措施的部署提供有效輔助參考。

參考文獻

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