沙埕港超强台风“桑美”灾害成因的数值模拟分析.pdf

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1、第27卷第1期2012年2月大连海洋大学学报JOURNALOFDALIANOCEANUNIVERSITYV01．27No．1Feb．2012文章编号：2095-1388(2012)01—0069—04沙埕港超强台风“桑美"灾害成因的数值模拟分析栾曙光1，李可2，桑宝峰1(1．大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023；2．南宁港开发投资有限公司，广西南宁530028)摘要：以超强台风“桑美”风场数据为依据，应用考虑波浪折射、底部损耗及波浪破碎等的波谱模型推算近岸海域台风浪场；再应用考虑波浪的浅水变形、绕射、折射、反射、海底摩擦

2、以及波浪之间的非线性相互作用的Boussinesq方程推算港内波浪参数。在此基础上，分析了沙埕港在“桑美”台风正面登陆时港内波浪分布的特征及灾害成因。关键词：超强台风；回南风；有效波高中图分类号：U651文献标志码：A位于福建省福鼎市的沙埕港是中国东南沿海少有的天然避风良港，港内水域岸线呈不规则弯曲型，长达5000余米，水面平均宽度约1．8km，水深大部分为5～15m，深槽贴近对岸，水深为15～35m。沙埕港外有南镇半岛及南关岛、北关岛作为天然屏障，港内两岸高山对峙，直插水中，主要山峰有22座，最高峰为台峰的岗头顶，海拔353m，四周掩

3、护完整，港阔水深，风平浪静，水流平顺，常年不淤，而且多为泥沙底质，是附近渔船习惯停泊和避风的主要场所。每年有众多的外地船舶来港停泊避风，有时多达3000多艘，集中分布在1、2、3、4号锚泊区域内(图1)。50年来，沙埕港成功地抵御了一次又一次正面和侧面登陆的热带气旋。2006年8月10日17：25：00超强台风“桑美”在浙江省温州市苍南县距沙埕港10km的马站镇正面登陆，登陆时中心气压920hPa，最大风速为60m／s，成为50年来登陆中国大陆强度等级最高的热带气旋⋯。风眼经过了沙埕港，风眼过后风速超过60m／s的“回南风”(SSE向风

4、)肆虐沙埕港长达3．5h，具有毁灭性威力的17级风风圈半径达45km。港内停泊的952艘避风船只损毁沉没，其中110．3kW以上的渔船有63艘，造成148人死亡，168人失踪的重大损失悼J。本研究中，作者以超强台风“桑美”正面登陆沙埕港的风场数据为依据，应用丹麦水力研究所研制开发的MIKE21SW模块模拟台风浪在近岸区域的成长、衰减及变形分布情况，在此基础上应用MIKE21BW模块收稿日期：201l一03-25基金项目：农业部渔港避风塘减灾对策研究项目作者简介：栾曙光(1954-)，女，教授。E-mail：Shugluan@qq．cor

5、n推算港内1号锚泊区域波浪参数，并根据计算结果分析了沙埕港在“桑美”台风正面登陆时港内波浪分布的特征及灾害成因。1MIKE21SW模块数值计算及结果分析在笛卡尔坐标系下，MIKE21SW的控制方程，即波作用守恒方程可以表达为业+V(，，Ⅳ)：立，(1)atOr其中：Ⅳ(盯，0)表示波作用密度谱，用来描述海浪，盯为相对波频率，0为波向；t为时间(s)；l，指波群速度，V=(c，，C，c。，c。)，c。c，分别表示波作用在地理空间(菇，Y)中传播时的变化，C。表示由于水深和水流变化造成的相对频率的变化，C。表示由水深和水流引起的折射；S为能

6、量平衡方程中以谱密度表示的源函数。空间区域划分采用非结构化网格，将空间区域分解为互不重叠的三角形连续单元格(图2)。本模型分别在北向、东向、南向划分3个开边界，即N、E、S边界，在开边界处需要指定能量谱参数，并设为对称边界。水深数据由海图矢量化获得，计算水位采用设计高水位；风场数据采用温州台风网实测的气象资料(每2h测一次)，包括台风中心的经纬度坐标、气压、最大风速等。最大风速半径计算公式∞1为R=R^一0．4(Po一900)+0．01(Po一900)2。(2)70大连海洋大学学报第27卷图1沙埕渔港锚泊区域分布图Fig,．1Thech

7、artofmooringareasinShachengfishingpon计算网格见图2。在沙埕港口门外10—12m等深线附近设置6个控制点，从SW模块计算结果中提取其有效波高、最大波高、谱峰周期、波向等波浪要素，为下一步利用BW模块进行港内波浪的推算提供计算依据。计算结果显示，深海区域波浪方向与风向基本一致，呈逆时针螺旋形。在台风风眼附近的浪向与风圈半径成900夹角；随着与台风中心距离的增大，浪向与风圈半径夹角不断减小，6级风圈附近处浪向与风圈半径的夹角约为450。对6个控制点波浪数据的观测结果表明，19：00—23：00时“回南风”

8、肆虐，最大波高值接近或超过8in，波向由S向(1740)逐渐转至SSE向(1580)，在21：00波浪参数达到极值，有效波高为5．29m，最大波高为8．64m，相应的周期为7．89s，波向为SSE(160．