風(fēng)暴潮、大潮對廣西潿洲島西南沙灘侵蝕的影響分析

李明杰，吳少華，劉秋興，董劍希

(1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081)

風(fēng)暴潮、大潮對廣西潿洲島西南沙灘侵蝕的影響分析

李明杰1，吳少華1，劉秋興1，董劍希1

(1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081)

本文統(tǒng)計(jì)分析了廣西潿洲島沿海氣候、潮汐和風(fēng)暴潮等歷史資料，利用耿貝爾方法推算了潿洲島多年一遇年極值高潮位，并估算了其漫灘范圍分布，指出近幾年高潮位出現(xiàn)的頻次和極值均越來越高是潿洲島西南部沙灘侵蝕愈加嚴(yán)重的重要原因，最后結(jié)合風(fēng)暴潮-海浪耦合數(shù)值模擬了研究區(qū)域內(nèi)“0312”號臺風(fēng)風(fēng)暴潮漫灘的情況，分析了風(fēng)暴潮和大潮對潿洲島西南部沙灘侵蝕的影響，對當(dāng)?shù)匕稙┬迯?fù)和防護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義。

風(fēng)暴潮；大潮；沙灘侵蝕；耿貝爾方法；數(shù)值模擬

1 引言

潿洲島是廣西眾多島嶼中最大的海島，也是中國最大、地質(zhì)年齡最年輕的火山島。該島位于北部灣中部，北臨廣西北海市，東望雷州半島，東南與斜陽島毗鄰，南與海南島隔海相望，西面面向越南，距北海市區(qū)大約36海里(見圖1)。潿洲島南北方向的長度為6.5 km，東西方向?qū)? km，總面積24.74 km2，島的最高海拔79 m。潿洲島附近水深較淺，水深普遍小于10 m。在島嶼的東側(cè)及西北側(cè)分別有兩條深約30～40 m的海槽。

潿洲島及其周邊海域的旅游資源、水產(chǎn)資源、油汽資源等非常豐富，自然環(huán)境優(yōu)越。近幾年來，潿洲島岸線整體遭受侵蝕，尤其西南部岸灘作為潿洲島重要的濱海浴場，侵蝕更為嚴(yán)重，2006-2013年間年均下蝕可達(dá)0.18 m[1]。潿洲島西南部潮間淺灘屬沙質(zhì)海灘，灘面坡度為1°～6°，總長度約2.5 km，寬50～150 m。沙灘等高線大體呈南北走向，地形呈東高西低。高潮線以上為木麻黃防風(fēng)林和山體，地形起伏較大。海岸侵蝕使得西南部海灘岸線后退，低灘下蝕致坡度變陡，沙灘下層礫石裸露，并在離岸區(qū)堆積成沿岸沙壩，臨海部分樹木枯死，對當(dāng)?shù)氐穆糜尉坝^造成了嚴(yán)重的影響。

沿海岸灘侵蝕的因素多種多樣[2—5]，既有自然因素如風(fēng)暴潮和近岸浪[6—10]、大潮、海平面上升[11—12]、入海泥沙減少[13]等，又有人為因素如采砂挖沙、破壞海灘植被或砍伐岸灘防護(hù)林、不合理的海岸工程建設(shè)等[14]。

在諸多侵蝕因素中，風(fēng)暴潮和近岸浪對岸灘地形的破壞性最為嚴(yán)重?！?216”號臺風(fēng)風(fēng)暴潮期間，長時(shí)間的增水和大浪的作用給山東省沿海造成了嚴(yán)重災(zāi)害，沙質(zhì)海岸后退3～12 m，最大達(dá)30 m，損失土地4.66 km2[6—7]。1962年7月下旬至8月中旬，長江口連續(xù)遭受兩次強(qiáng)臺風(fēng)襲擊，某些岸段灘面平均刷低20～30 cm，岸線后退10～20 m[15]。不同于萊州灣等陸地海岸帶的侵蝕[13]，潿洲島離陸地較遠(yuǎn)且沒有入海河流，沒有入海泥沙的影響，風(fēng)暴潮、潮流和近岸浪等是造成潿洲島海岸侵蝕的主要海洋動力[1]。風(fēng)暴潮過程以后，泥沙會從離岸區(qū)向岸區(qū)推移，但沙灘循環(huán)作用的不對稱性，沙灘沉積物總體會處于虧損狀態(tài)，從而導(dǎo)致沙灘的侵蝕后退[9，16—17]。此外，冬季大風(fēng)引起的近岸浪配合天文潮大潮也會顯著改變當(dāng)?shù)匕稙┑默F(xiàn)狀。

近幾年來，風(fēng)暴潮致海岸侵蝕的報(bào)道及其侵蝕過程的研究工作較多[8，10，16—19]，利用詳實(shí)的歷史資料結(jié)合數(shù)值模式來分析風(fēng)暴潮和大潮的影響強(qiáng)度以及時(shí)空變化的研究尚不多。本文從風(fēng)暴潮和大潮的角度去探討其對潿洲島西南部岸灘侵蝕的影響。

本文搜集了潿洲島氣候、潮汐和風(fēng)暴潮等歷史資料以及潿洲島附近精細(xì)化的水深地形和陸地高程數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與計(jì)算分析，最后利用風(fēng)暴潮-海浪耦合模式模擬了潿洲島西南部沙灘風(fēng)暴潮漫灘的過程。

圖1 模式模擬區(qū)域地形及區(qū)域內(nèi)典型潮位站分布Fig.1 Bathymetry of our model domain and the distribution of typical tidal stations therein

2 廣西潿洲島氣候以及潮汐特征分析

2.1 廣西沿海氣候特征及相關(guān)分析

廣西海岸帶地處低緯度，屬我國南亞熱帶季風(fēng)型海洋性氣候。海岸帶風(fēng)向具有明顯的季節(jié)性變化。每年9、10月至翌年3、4月受北方大陸干冷氣團(tuán)的控制，盛行偏北氣流，廣西各地影響的風(fēng)向均是北-東北風(fēng)；從4、5月至8、9月，在海洋暖溫氣團(tuán)的主宰下，盛行偏南氣流，多吹西南-東東南風(fēng)[20]。

夏秋兩季每年平均受2～4次臺風(fēng)影響。臺風(fēng)由南海進(jìn)入北部灣時(shí)，因受海南島和雷州半島的阻擋，一般只有6～10級，風(fēng)速大于8級的大風(fēng)平均每年出現(xiàn)11.1 d。近幾年進(jìn)入北部灣的臺風(fēng)強(qiáng)度普遍偏強(qiáng)，“1223”強(qiáng)臺風(fēng)“山神”、“1330”超強(qiáng)臺風(fēng)“海燕”和“1415”臺風(fēng)“海鷗”進(jìn)入北部灣風(fēng)速均達(dá)到了13級，“1409”超強(qiáng)臺風(fēng)“威馬遜”進(jìn)入北部灣更是達(dá)到16級風(fēng)速。

王慧和隋偉輝[21]分析了北部灣多年平均大風(fēng)(6級以上)天數(shù)的季節(jié)性變化，結(jié)果顯示12月份為全年中大風(fēng)天數(shù)最多的月份，月均大風(fēng)天數(shù)大于6天的月份主要集中在10月份至翌年的1月，夏秋兩季(5-9月)雖然受臺風(fēng)的影響，最大風(fēng)速為全年中最大，但大風(fēng)天數(shù)卻為全年中最少。從這個(gè)角度來說，夏秋季臺風(fēng)影響期間，因風(fēng)速較大，可能會對研究區(qū)域產(chǎn)生突變式的影響；10月至翌年1月雖然很少受到臺風(fēng)影響，但因大風(fēng)天數(shù)較多，其影響也不容忽視，可能會對研究區(qū)域產(chǎn)生持續(xù)性的影響。

從物質(zhì)輸運(yùn)的角度分析，10月至翌年1月主要盛行偏北風(fēng)，此時(shí)淺海的風(fēng)海流體積輸運(yùn)為偏西南方向，即研究區(qū)域的物質(zhì)輸運(yùn)的趨勢是離岸、向南；5-9月若無臺風(fēng)影響，因盛行偏南風(fēng)，此時(shí)淺海的風(fēng)海流體積輸運(yùn)為偏東北方向，即研究區(qū)域的物質(zhì)輸運(yùn)的趨勢是向岸、向北。這個(gè)結(jié)論恰好解釋了潿洲島西南部形成沙壩以后泥沙存在季節(jié)性南北方向搬運(yùn)的現(xiàn)象。

2.2 廣西潿洲島潮汐特征及相關(guān)分析

潿洲站基本分潮振幅由潮汐調(diào)和分析得出：HM2太陰半日分潮振幅為36.73 cm，HK1太陰太陽合成日分潮振幅84.78 cm，HO1太陰日分潮振幅92.71 cm。根據(jù)GB/T 17839-1999《警戒潮位核定方法》的潮汐類型判別標(biāo)準(zhǔn)，潿洲站A=(HK1+HO1)/HM2值為4.83，A>4.0，因此潿洲站潮汐性質(zhì)是正規(guī)全日潮性質(zhì)。

圖3 潿洲站1973-2014年高潮位年極值序列Fig.3 Annual extreme high tide of Weizhou Island during 1973 to 2014

圖2給出了2012年潿洲島天文潮的情況。從圖中可以看出，不同于我國北方沿海夏季潮位高，冬季潮位低的情況，潿洲站5-7月以及10-12月為全年中的大潮期。這兩個(gè)時(shí)間段恰好分別是臺風(fēng)影響時(shí)段和大風(fēng)天數(shù)最多時(shí)段，因此高潮位配合大風(fēng)天氣引起的風(fēng)暴增水和大浪過程使得這兩段時(shí)間成為全年中沙灘侵蝕的高危時(shí)段。

2.3 廣西潿洲島年極值高潮位推算分析

本文統(tǒng)計(jì)了潿洲站1973-2014年共42年潮位年極值，其中有18年超過當(dāng)?shù)鼐涑蔽唬?2年超過當(dāng)?shù)乩碚摯蟪本€(見圖3)。超過當(dāng)?shù)乩碚摯蟪本€，即意味著潮水漫過潮間帶，此時(shí)極易打破沙灘泥沙的動態(tài)平衡。從圖3可以看出，2000年以前水位年極值超過當(dāng)?shù)卮蟪本€僅3年，近十幾年竟出現(xiàn)了9次。結(jié)合藍(lán)色趨勢線可看出近幾年來高潮位出現(xiàn)的頻次和極值均越來越高。在相同的波浪參數(shù)下，水層的厚度與海底摩擦消能成反比。高潮位使得近海區(qū)水層增厚，向岸傳遞波浪的能量就更多。這應(yīng)該是造成近幾年研究區(qū)域沙灘侵蝕愈加嚴(yán)重的重要原因之一。

圖4展示了1973-2014年中，高潮位年極值出現(xiàn)的月份分布。從圖中可看出，年極值高潮位主要集中出現(xiàn)在11月、12月、1月和7月，占全年的80.0%，其中12月份為全年中最易出現(xiàn)年極值高潮位的月份(占26.7%)。從某種意義來說，雖然冬季大風(fēng)造成的風(fēng)暴增水和波浪遠(yuǎn)不如臺風(fēng)引起的劇烈，但是其對研究區(qū)域內(nèi)沙灘的侵蝕影響跟臺風(fēng)相比有過之而無不及。

圖4 潿洲站1973-2014年高潮位年極值出現(xiàn)的月份分布Fig.4 Monthly probability of occurrence of the annual extreme high tide of Weizhou Island during 1973 to 2014

3 廣西潿洲島多年一遇潮位及相應(yīng)淹沒范圍推算

本文采用耿貝爾(Gumbel)曲線法[22—23]推算了潿洲站多年一遇最高潮位。Gumbe1分布曲線是以極值分布理論為基礎(chǔ)，針對極值統(tǒng)計(jì)需要而提出的。對水文氣象要素多年一遇的極值推算有較大適用性，只要隨機(jī)變量的原始分布屬于正態(tài)分布或部分分布等指數(shù)分布族，其極值分布就漸近于Gumbel曲線。

將潿洲站年最高潮位的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)繪到圖上與理論曲線進(jìn)行對照，經(jīng)驗(yàn)頻率與理論曲線擬合較好(圖5)。

圖5 潿洲站耿貝爾曲線與實(shí)測年極值經(jīng)驗(yàn)頻率分布Fig.5 Gumbel curve and empirical frequency in Weizhou tidal station

表1給出了用耿貝爾方法計(jì)算所得潿洲站多年一遇高潮位。潿洲站建站至今最高潮位為517 cm，從表2中可知該高潮位為30年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。50年一遇的高潮位為524.2 cm，100年一遇的高潮位為534.4 cm。需要說明的是，一定重現(xiàn)期(如50年)所對應(yīng)的高潮位(524.2 cm)并非是指今后這段時(shí)間(50年)一定會出現(xiàn)，當(dāng)然也可能近幾年就會出現(xiàn)。從海洋防災(zāi)減災(zāi)的方面考慮，海洋工程可以依據(jù)推算結(jié)果做相應(yīng)重現(xiàn)期的防護(hù)。

表1 潿洲站不同重現(xiàn)期年最高潮位Tab.1 Annual highest tidal level of Weizhou tidal station at different return periods

圖6展示了50年和100年一遇高潮位在研究區(qū)域內(nèi)漫灘的情況?？紤]到潿洲島西南部研究區(qū)域縱深較小，基本在50～150 m之間，潿洲島西南部漫灘范圍可以由所推算的高潮位與測點(diǎn)高程對比得出(測點(diǎn)最高分辨率達(dá)到0.5 m)。從圖中可看出，50年(100年)一遇高潮位在北部越過大潮線50～60(100) m，中部越過大潮線20～50(30～50) m，南部越過大潮線50～60(60～70) m。圖中標(biāo)注了歷史臺風(fēng)最大淹沒范圍以供參照。需要說明的是，歷史淹沒點(diǎn)為近期通過走訪當(dāng)?shù)鼐用窈筒榭催z留痕跡等方式獲取的數(shù)據(jù)，并非某一次過程的淹沒范圍。另外，歷史淹沒點(diǎn)是高潮位和大浪聯(lián)合作用的結(jié)果，即如果多年一遇高潮疊加大浪，淹沒范圍肯定會比圖6所給范圍更加大。

圖6 潿洲島西南部50年(a)和100年(b)一遇高潮位淹沒范圍示意圖Fig.6 Submerged areas of the southwestern Weizhou Island at 50-year (a) and 100-year (b) frequency tidal levels

4 廣西潿洲島歷史風(fēng)暴潮的統(tǒng)計(jì)分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1956-2014年中，廣西潿洲島沿海大于50 cm的臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程共發(fā)生83次，其中4次超過當(dāng)?shù)鼐涑蔽?480 cm)，分別是“8609”、“9204”、“0312”和“0814”號臺風(fēng)所引起。從圖7中可以看出，潿洲島的風(fēng)暴潮主要發(fā)生在7月份(占32.9%)，其次是8月份(占27.6%)，然后分別是10月(17.1%)和9月(15.8%)。

圖7 1956-2014年潿洲島風(fēng)暴潮季節(jié)分布Fig.7 Seasonal distributions of the storm surge of Weizhou Island during 1956 to 2014

臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程中，增水大于80 cm，且最高潮位大于455 cm的典型風(fēng)暴潮過程共6次(表2)。從表2中也可以看出，影響潿洲島較強(qiáng)的臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程主要集中在近20年內(nèi)。

2003年第12號臺風(fēng)“科羅旺”(Krovanh)8月25日(農(nóng)歷七月廿八)4時(shí)前后登陸海南省文昌縣，登陸時(shí)臺風(fēng)最大風(fēng)速35 m/s，近中心最低氣壓970 hPa。受其影響廣東、廣西、海南沿海有12個(gè)站的最大增水超過1.0 m，有9個(gè)站的最高潮位超過當(dāng)?shù)鼐涑蔽?。廣東省南渡站增水最大，達(dá)3.59 m，廣西潿洲站最大增水達(dá)1.78 m。

“科羅旺”影響期間，廣西沿海天文潮并不特別高，距離當(dāng)?shù)鼐涑蔽?0 cm左右。由于臺風(fēng)路徑和強(qiáng)度均特別有利，潿洲站于8月26日0時(shí)出現(xiàn)了達(dá)178 cm的最大風(fēng)暴增水，為該站自建站以來歷史上最大風(fēng)暴增水。同時(shí)，大于1 m以上的風(fēng)暴增水持續(xù)21 h左右，疊加到高潮位上，最高潮位為517 cm，超過當(dāng)?shù)鼐涑蔽?7 cm，達(dá)到了橙色預(yù)警級別。該高潮位亦為歷史上最高潮位，經(jīng)過計(jì)算該高潮位達(dá)到了30年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 歷史上潿洲島顯著臺風(fēng)風(fēng)暴潮典型個(gè)例統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of the typical storm surge of Weizhou Island

5 廣西潿洲島風(fēng)暴潮漫灘數(shù)值模擬

針對于廣西沿海復(fù)雜的水深地形現(xiàn)狀，本文采用了目前被國際上廣泛接受的水動力模型——ADCIRC模式并耦合海浪模式(SWAN)對“0312”臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程進(jìn)行模擬。ADCIRC模型是可以應(yīng)用于海洋、海岸、河口區(qū)域的多尺度水動力計(jì)算模型。模型基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，在空間上采用有限元方法離散，時(shí)間上采用有限差分法。該模型被美國工程兵部隊(duì)(ACE)和美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)廣泛應(yīng)用于各個(gè)軍港的潮汐、海流和風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)中[24]。

5.1 模式設(shè)置及數(shù)據(jù)來源

模型的水深數(shù)據(jù)采用國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心業(yè)務(wù)化運(yùn)行的分辨率為2′×2′的南海水深數(shù)據(jù)插值得到。廣西沿海及其附近海域，尤其潿洲島沿海的水深數(shù)據(jù)采用最新加密測量的水深地形資料插值得到。

為了減少或避免計(jì)算區(qū)域開邊界對模擬結(jié)果的影響，更好地模擬風(fēng)暴潮在北部灣海域的傳播過程，本文中所做網(wǎng)格的計(jì)算區(qū)域選在涵蓋了南海大部分范圍，只采用一條開邊界。邊界上添加NAO.99 8個(gè)主要分潮(M2，S2，K2，N2，K1，O1，P1，Q1)作為潮驅(qū)動。模式時(shí)間步長為10 s，模擬時(shí)段設(shè)置為5 d，涵蓋整個(gè)風(fēng)暴潮過程。模式進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，采用球坐標(biāo)、二維模式類型、混合底摩擦形式等，風(fēng)場驅(qū)動采用Holland風(fēng)場。

SWAN模型中，采用二維動譜能密度表示隨機(jī)波浪場。模型考慮了風(fēng)能輸入，波浪的折射和反射，波浪破碎以及波-波相互作用等。海浪模式為風(fēng)暴潮模式提供輻射應(yīng)力，并作為外力驅(qū)動加入到風(fēng)應(yīng)力中，波長和周期信息也將用來參與風(fēng)暴潮模式的風(fēng)應(yīng)力計(jì)算。波浪譜方向的分辨率為10°，模式時(shí)間步長為1 200 s，每隔1 h與風(fēng)暴潮模式交換一次數(shù)據(jù)。

圖8和圖9分別展示了潿洲島附近以及其西南岸灘的高分辨率非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分布情況。整個(gè)計(jì)算區(qū)域包括了949 728個(gè)三角形單元，共計(jì)483 043個(gè)節(jié)點(diǎn)。對廣西沿海區(qū)域，尤其是潿洲島海域進(jìn)行了重點(diǎn)加密，廣西沿海分辨率達(dá)到200 m左右，潿洲島域附近海域分辨率達(dá)到100 m左右，能夠較好地刻畫重點(diǎn)地物。

圖8 潿洲島附近精細(xì)化網(wǎng)格剖分(自北向南分別是潿洲島和斜陽島)Fig.8 Fine-resolution model gird around Weizhou Island (from north to south: Weizhou Island and Xieyang Island)

圖9 潿洲島西南部沙灘位置及網(wǎng)格剖分(方框內(nèi)為西南部沙灘)Fig.9 The location of the beach in the southwestern Weizhou Island (the domain in the rectangular box) and the surrounding model gird

圖10 模式模擬天文潮與調(diào)和分析天文潮對比圖Fig.10 Comparison of astronomical tides from the model result and harmonic analysis

5.2 模式驗(yàn)證

圖10為2003年第12號臺風(fēng)“科羅旺”影響期間，風(fēng)暴潮-海浪耦合模式中廣東、廣西和海南各代表潮位站天文潮模擬結(jié)果與調(diào)和分析結(jié)果比較驗(yàn)證圖。從圖中可看出，各潮位站天文潮的振幅和遲角與調(diào)和分析結(jié)果符合較好。北部灣沿海因?yàn)槌毕匦员容^復(fù)雜，天文潮模擬效果較廣東、海南沿海稍差一些，但主要的潮汐特征也較好地模擬出來。

圖11 模式模擬風(fēng)暴增水與實(shí)況增水對比圖Fig.11 Comparison of storm surge from the model result and the measured data

圖11為“科羅旺”影響期間，廣西和海南各代表潮位站模擬增水與實(shí)況增水比較驗(yàn)證圖。從圖中可看出，各站的增水值和最大增水相位與實(shí)況符合較好。需要說明的是，模式模擬的風(fēng)暴增水由耦合模式加風(fēng)場驅(qū)動的結(jié)果減去不加風(fēng)場(即天文潮)結(jié)果所得。

5.3 風(fēng)暴潮漫灘結(jié)果

風(fēng)暴潮漫灘結(jié)果同樣是通過密集的陸地高程測點(diǎn)(最小間距0.5 m)是否淹沒來展示的。測點(diǎn)是否被淹沒則依據(jù)調(diào)和分析天文潮疊加模擬所得風(fēng)暴增水與陸地測點(diǎn)高程對比所得。研究區(qū)域內(nèi)沙灘縱深較小(50～150 m之間)，在動態(tài)網(wǎng)格較難刻畫的情況下，這種判別方法是比較經(jīng)濟(jì)且合理可信的。

從前人的研究可以看出，較嚴(yán)重的岸灘侵蝕事件均由高潮位配合大浪造成。因?yàn)轱L(fēng)暴增水或天文大潮引起的高潮位，使得近海區(qū)水層增厚，波浪能增加，同時(shí)海底摩擦消能作用也相應(yīng)減小，“浪借潮勢”，海浪向岸傳遞的能量就更多，對海岸侵蝕作用也會越嚴(yán)重。除了水層增厚帶來的影響，高潮位持續(xù)時(shí)間長短也決定著侵蝕的嚴(yán)重程度[10]。蔡鋒等[9]分析比較了臺風(fēng)“艾利”對福建沿海9個(gè)岸灘剖面的侵蝕作用，指出沙灘侵蝕區(qū)域基本上與大波高所處位置一致，而大波高位置與岸灘坡度和高潮位置緊密相關(guān)。根據(jù)測量計(jì)算，潿洲島西南部沙灘灘面坡度約為1∶30，與崇武青山剖面比較類似，大波高作用的位置也是灘面沙體主要損失位置應(yīng)在高潮帶。

從圖12中看出，2003年第12號臺風(fēng)“科羅旺”影響期間，長時(shí)間的風(fēng)暴增水疊加到高潮上，使得潮水的大范圍地突破潮間帶，最遠(yuǎn)漫過大潮線近100 m；沙灘北部、中部及南部均有出現(xiàn)漫過大潮線甚至漫過海邊小路的情況。這次風(fēng)暴潮過程淹沒范圍和歷史淹沒點(diǎn)大致相近，中南部沙灘甚至超過歷史淹沒點(diǎn)。考慮海浪和風(fēng)暴潮或大潮的聯(lián)合作用，此時(shí)勢必打破沿海沙灘泥沙的動態(tài)平衡，造成沙灘北部、中部及南部漫灘地區(qū)泥沙損失，進(jìn)而形成對海岸的侵蝕。

參照圖6和圖12中潮位漫灘的位置與范圍，可以有針對性地栽種防風(fēng)林樹種和固沙植被，并適當(dāng)采取防護(hù)性工程建設(shè)，如人工補(bǔ)沙、修建岸邊道路護(hù)堤等，以阻止沙灘繼續(xù)后退。

圖12 0312號臺風(fēng)影響期間最大淹沒區(qū)域分布Fig.12 Maximum submerged area during the process of the 0312 typhoon

6 結(jié)論

本文通過對廣西潿洲島氣候、潮汐和風(fēng)暴潮等歷史資料統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合風(fēng)暴潮漫灘數(shù)值模擬來分析風(fēng)暴潮和大潮對潿洲島西南部沙灘侵蝕的影響，得出如下結(jié)論：

(1)根據(jù)風(fēng)暴潮歷史資料統(tǒng)計(jì)，廣西潿洲島的臺風(fēng)風(fēng)暴潮主要發(fā)生在7-8月(占60.5%)，其中7月份發(fā)生頻次最多(占32.9%)。同時(shí)，每年5-7月和10-12月為潿洲島的天文大潮期，這兩個(gè)時(shí)間段恰好分別是臺風(fēng)影響時(shí)段和大風(fēng)天數(shù)最多時(shí)段，因此大風(fēng)天氣引起的風(fēng)暴增水和大浪配合天文高潮位使得這兩段時(shí)間成為全年中沙灘侵蝕的高危時(shí)段。

(2)近幾年來高潮位出現(xiàn)的頻次和極值均越來越高。年極值高潮位主要集中出現(xiàn)在11月、12月、1月和7月，其中12月份為全年中最易出現(xiàn)年極值高潮位的月份。從某種意義來說，雖然冬季大風(fēng)造成的風(fēng)暴增水和波浪遠(yuǎn)不如臺風(fēng)引起的劇烈，但是其對潿洲島西南部沙灘的侵蝕影響跟臺風(fēng)相比有過之而無不及。

(3)經(jīng)耿貝爾方法推算，廣西潿洲島50(100)年一遇的水位為524.2(534.4) cm。50年(100年)一遇高水位在研究區(qū)域北部越過大潮線50～60(100) m，中部越過大潮線20～50(30～50) m，南部越過大潮線50～60(60～70) m。海洋工程可以依據(jù)推算結(jié)果做相應(yīng)重現(xiàn)期的防護(hù)。

(4)風(fēng)暴潮和大潮對沙質(zhì)海岸侵蝕的影響不容忽視。通過歷史資料統(tǒng)計(jì)以及風(fēng)暴潮-海浪耦合模式結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)，較強(qiáng)的風(fēng)暴潮過程疊加在天文潮高潮以后，潮水就會漫過潿洲島西南部大潮線，在大浪的配合作用下加劇對海灘的侵蝕作用?？梢栽谝浊治g區(qū)域有針對性地栽種防風(fēng)林樹種和固沙植被，并適當(dāng)采取防護(hù)性工程建設(shè)以阻止沙灘繼續(xù)后退。

致謝：本文中使用的廣西潿洲島附近水深地形數(shù)據(jù)、陸地高程數(shù)據(jù)以及部分潮位資料由國家海洋局北海海洋環(huán)境監(jiān)測中心站測量并提供，在此表示感謝!

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Impacts of storm surge and spring tide on the beach erosion ofthe southwestern Weizhou Island，Guangxi Province

Li Mingjie1，Wu Shaohua1，Liu Qiuxing1，Dong Jianxi1

(1.NationalMarineEnvironmentalForecastingCenter，Beijing100081，China)

In this paper，various history datum，such as meteorological data，tidal data，and storm surge data,etc，are collected and analyzed. Highest tidal levels of multiyear return periods are calculated using the Gumbel curve method，and the related inundation areas are also showed. It is revealed that the worsening beach erosion of the southwestern Weizhou Island is mainly due to the frequently occurrence of the extreme high tide in recent years. In addition，a coupled storm surge-wave numerical model is used to present the inundation process by storm surge during the 0312 typhoon. Impacts of storm surge and spring tide on the beach erosion is analyzed and elaborated，which is of certain directive significance to the local beach restoration and protection．

storm surge; spring tide; beach erosion; Gumbel curve method; numerical simulation

2014-10-17；

2015-01-20。

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目——沿海重點(diǎn)保障區(qū)域精細(xì)化綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)研制與應(yīng)用(201305031)；廣西北海潿洲島整治修復(fù)項(xiàng)目——北海市潿洲島西南海域岸灘侵蝕研究。

李明杰(1984—)，男，江蘇省泰興市人，博士，助理研究員，主要從事風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)及相關(guān)研究。E-mail:limj@nmefc.gov.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.013

P731.23

A

0253-4193(2015)09-0126-12

李明杰，吳少華，劉秋興，等. 風(fēng)暴潮、大潮對廣西潿洲島西南沙灘侵蝕的影響分析[J]. 海洋學(xué)報(bào)，2015，37(9):126-137，

Li Mingjie，Wu Shaohua，Liu Qiuxing，et al. Impacts of storm surge and spring tide on the beach erosion of the southwestern Weizhou Island，Guangxi Province[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(9):126-137，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.013