辽东湾风暴潮灾害动力过程模拟及风险评估

作     者：贾松霖 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁书秀

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

主      题：辽东湾 风暴潮 GPUOM模型 湿地植被 盘锦港 层次分析法 风险评估 

摘      要：辽东湾,是中国渤海三大海湾之一,地处北纬39度,是我国纬度最高的海湾。而自有记录以来,风暴潮灾害是造成辽东湾经济损失的主要海洋灾害因素之一。目前国内对于风暴潮灾害的研究主要集中于东南沿海地区。辽东湾沿岸空间在经历了几十年的大规模开发利用后海岸空间的特性发生了很大的变化,同时随着全球气候变化,辽东湾风暴潮风险在逐年增加,辽东湾地区受风暴潮影响产生的经济损失也呈上升趋势。本文针对辽东湾风暴潮灾害动力过程进行模拟并根据模拟结果分析风暴潮灾害对辽东湾湿地植被和港口码头的影响,主要研究工作及成果如下:(1)在GPUOM水动力数值模型基础上建立风暴潮模型。改进风场和降水模块并添加了气压场模块,使模型可以根据已有的气象资料实现风暴潮过程模拟。通过对比分析国内外研究学者推导出的风拖曳力系数计算公式,改进了模型自由表面风应力计算模块。(2)模拟由西南向东北的出海气旋对辽东湾湿地植被的影响,划分植被受风暴潮影响的危险区域。通过改进后的GPUOM模型对出海气旋过程进行模拟,分析出海气旋作为致灾因子引发的风暴潮灾害危险性,并研究以翅碱蓬和芦苇为主辽东湾湿地植被作为承灾体的脆弱性。结合这两点进行出海气旋期间湿地植被风暴潮灾害的风险分析。同时,通过对比出海气旋和热带气旋在渤海移动过程中风场和气压场的差异结合风暴潮模拟结果分析造成风暴潮灾害影响的差异。(3)模拟四个由南向北的热带气旋(台风)对辽东湾盘锦港的影响并计算港口每场台风过程中风暴潮危险指数。通过收集和整理1960-2021年间途经渤海的台风过程数据资料,并根据台风走向和影响区域将其分成四类,分别选出其中一场典型的台风过程,然后对这四场台风过程进行风暴潮灾害动力过程模拟,再根据鲅鱼圈站、葫芦岛口站和塘沽站的实测数据对模型模拟结果进行验证。最后,根据模拟的风暴潮增水和最高水位计算四场台风过程盘锦港风暴潮危险性指数,以港口功能区尺度划分盘锦港四场台风过程中的风暴潮风险等级。(4)构建了针对港口风暴潮灾害的风险评估指标体系。将台风作为致灾因子、港内人员、作业设备及货物作为承灾体,港区地理及水文环境作为孕灾环境建立风险概念模型,并通过将层次分析法确定影响因子的权重,构建港口风暴潮风险评估体系,评估四场台风过程对盘锦港的影响。本文的研究丰富了GPUOM模型的功能,并可以为后续研究出海气旋或台风引起的风暴潮对辽东湾湿地及港口的影响和风险评估提供一定的理论基础及参考依据。