風(fēng)暴潮對濱海電廠取水的影響研究

趙俊杰 白靜 （交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院 天津300456）

風(fēng)暴潮是由熱帶氣旋、溫帶氣旋、強(qiáng)冷空氣和氣壓驟變引起的海面異常升高的現(xiàn)象。

我國的渤海是風(fēng)暴潮災(zāi)害嚴(yán)重地區(qū)之一。近30年來，渤海灣沿岸不斷發(fā)生強(qiáng)寒風(fēng)暴潮，1992年8月發(fā)生的16號臺風(fēng)引起的風(fēng)暴潮，破壞了部分海堤，塘沽港老碼頭倉庫被淹，天津許多企業(yè)停產(chǎn)，損失達(dá)4億元。2003年10月10日至12日發(fā)生在渤海灣和萊州灣的一次強(qiáng)溫帶風(fēng)暴潮中，河北省損失慘重，有30多個村莊被海水包圍，許多重要企業(yè)被迫停產(chǎn)，沿海養(yǎng)殖損失達(dá)3.6億元。[1]本文以渤海3次風(fēng)暴潮為例，對風(fēng)暴潮進(jìn)行數(shù)值模擬，給出某濱海發(fā)電廠取水工程附近沿岸的風(fēng)暴潮增水值。

該電廠位于北方某濱海城市，南距渤海0 m，等深線直線距離約為3.5 km。廠址范圍內(nèi)為鹽田，地勢平坦，地面標(biāo)高約2.2 m。工程擬建設(shè)4×1 000 MW燃煤機(jī)組，利用海水做冷卻水源，采用帶海水冷卻塔的二次循環(huán)供水系統(tǒng)，其他所需淡水全部采用海水淡化技術(shù)解決。電廠取水采用高潮位取水的方式，在海擋外設(shè)置3座沉淀調(diào)節(jié)池，在東一級沉淀調(diào)節(jié)池入口和西一級沉淀調(diào)節(jié)池入口分別設(shè)置閘門調(diào)節(jié)進(jìn)水水位，一、二級沉淀調(diào)節(jié)池均垂直海擋布置，東、西一級沉淀調(diào)節(jié)池并列布置在二級沉淀調(diào)節(jié)池南側(cè)，其中：東、西一級沉淀調(diào)節(jié)池?fù)跎车涕L度分別約1.7 km、2.3 km，堤頂標(biāo)高均為7.0 m。

1 黃、渤海風(fēng)暴潮數(shù)值模式

描述風(fēng)暴潮的準(zhǔn)三維流體動力方程為：

利用上述模式，首先將海面氣壓場進(jìn)行數(shù)字化離散處理和客觀分析，然后利用兩層海面風(fēng)場診斷模式計算整個區(qū)域內(nèi)10 m高度處的海面風(fēng)場，并進(jìn)行時間和空間插值，輸入風(fēng)暴潮模式計算各個天氣過程的風(fēng)暴潮增水值。

2 風(fēng)暴潮數(shù)值模擬結(jié)果及影響分析

圖1 風(fēng)暴潮增水模擬點位置圖

本項目模擬范圍是整個渤海，其空間步長Δt=5是1/120經(jīng)緯度，時間步長秒。共模擬計算了9216、9711號熱帶風(fēng)暴，以及2003年10月10日至12日發(fā)生在渤海的3次較大的風(fēng)暴潮過程。表1、2、3給出的是3次風(fēng)暴潮過程造地區(qū)附近岸段部分站點造地前后的風(fēng)暴潮最大增水值及其變化（站位見圖1）。

表1 9216號臺風(fēng)風(fēng)暴潮增水值及其變化

表2 9711號臺風(fēng)風(fēng)暴潮增水值及其變化

表3 2003年10月溫帶風(fēng)暴潮增水值及其變化

由表1～3可以看出：3次風(fēng)暴潮過程中，9711號臺風(fēng)風(fēng)暴潮的增水值最大，9216號臺風(fēng)風(fēng)暴潮增水值次之，2003年10月的溫帶風(fēng)暴潮增水值最小。

工程前與工程后比較，3、4、5號站位風(fēng)暴潮增水值無變化；2號站位風(fēng)暴潮增水值略有增加；1號站位增水值最大。3次風(fēng)暴潮過程增水值分別為191 cm、232 cm、181 cm，較工程前分別增加9 cm、10 cm、6 cm。

綜上所述，實施電廠取水工程后，僅在項目附近岸段風(fēng)暴潮增水值有所變化，但變化很小，最大僅為10 cm。遠(yuǎn)項目區(qū)岸段增水無變化，由于本項目圍埝標(biāo)高7 m，現(xiàn)海檔標(biāo)高僅6.2 m，項目實施后，使該項目所在岸段的抗風(fēng)暴潮能力增強(qiáng)。所以，從風(fēng)暴潮對項目的影響方面看，該項目的開發(fā)亦是可行的。

3 防止風(fēng)暴潮措施

在工程施工期間，突遇強(qiáng)風(fēng)暴潮，未完成的岸堤和基礎(chǔ)受風(fēng)暴潮襲擊，可能發(fā)生部分岸段受毀，并引起工程區(qū)內(nèi)沙石流失，直接影響到周圍海洋環(huán)境。故在施工時，應(yīng)做好抗風(fēng)暴潮預(yù)案和安全措施，以減輕災(zāi)害帶來的損失。

在運營期間突遇強(qiáng)風(fēng)暴潮，將影響到取水安全，應(yīng)做好抗風(fēng)暴潮預(yù)案和安全措施。同時，每次風(fēng)暴潮過后，兩個沉淀調(diào)節(jié)池都會有不同程度的淤積，應(yīng)啟動清淤預(yù)案。

為了保護(hù)海洋環(huán)境，避免環(huán)境風(fēng)險事故的發(fā)生，建議采取以下措施：

①及時關(guān)注災(zāi)害性天氣預(yù)報，密切注意臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等災(zāi)害性天氣的動態(tài)；

②建立防抗臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等災(zāi)害性天氣的值班制度，布置避風(fēng)措施和制定搶險方案等；[2]

③成立應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，一旦發(fā)生風(fēng)險事故，應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)立即投入搶險，并及時通報相關(guān)的主管部門。

4 結(jié)論

實施天津北疆電廠取水工程后，僅在項目附近岸段風(fēng)暴潮增水值有所變化，但變化很小，遠(yuǎn)項目區(qū)岸段增水無變化。由于本項目圍埝標(biāo)高7 m，現(xiàn)海檔標(biāo)高僅6.2 m，項目實施后，使該項目所在岸段的抗風(fēng)暴潮能力增強(qiáng)。從風(fēng)暴潮對項目的影響方面看，在采取本文提出的防止風(fēng)暴潮措施后，該項目的開發(fā)是可行的?！?/p>

[1]馮文合.津港地區(qū)水文氣象介紹[J].中國海事，2008（3）：67-68.

[2]張文婷，張行南，劉永志，等.基于G IS的風(fēng)暴潮洪水風(fēng)險分析系統(tǒng)研究[J]. 水電能源科學(xué)，2008（2）：44-47.