渔港防台风等级评估研究

韩小燕　梁连松　董宇佳　姚辰阳

摘要：文章通过对历史上影响苍南近岸海域的24场风暴潮过程进行分析筛选，确定1323“菲特”为最危险台风路径基础，设计了8～17级的间距为22.5 km的18条构造台风路径，采用FVCOM浪、潮、流耦合模式分别计算潮位场、流场和浪场分布，通过分析渔港岸线是否淹没、锚泊地是否船只走锚、防波堤防浪能力3个指标确定单项防台评估能力，按“就低不就高”的原则最终确定霞关一级渔港的防台风等级为9级，并且渔船锚泊是渔港的薄弱环节，最后结合研究过程中发现的问题，提出渔港防台风建议。

关键词：渔港; 防台风等级;FVCOM浪、潮、流耦合模式;评估; 霞关

中图分类号：P7;U698.91 文献标志码：A 文章编号：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 “lower，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 漁港防台风等级问题的提出

渔港是渔货的集散地，是水产品综合加工基地，也是渔业生产的重要基础设施，在为渔民提供生产、生活服务的同时，还为抵御风暴灾害提供避难所，是渔区防灾减灾体系建设的重要组成部分[1-2]。随着沿海区域社会经济的持续发展，渔港建设现状已难以适应防灾减灾发展的新需求[2]。

本研究以苍南县为例，作为浙江省受台风影响最严重的地区之一，平均每年有3.6个台风影响苍南近岸海域，几乎每年都会对渔港造成不同程度的灾害损失。0608号超强台风“桑美”登陆霞关镇，造成苍南县800余艘渔船沉没;0713号台风“韦帕”登陆霞关镇，造成苍南县815艘渔船沉没;1323号台风“菲特”登陆福鼎市，苍南县渔港损失约4 830万元，船只损毁277艘。渔港成为继千里标准海塘建成后浙江沿海防灾减灾体系中薄弱的环节之一，渔港避风能力建设和研究越来越受到地方政府的高度重视。王传聪等[3]从防波堤建设标准、避风锚地的底质、锚泊区域及方式等方面探讨了避风型渔港的避风因素。孙龙等[4]从不同特征波高之间的关系分析了渔港港内锚地泊稳允许的最大波高。张超等[5]从地理位置、掩护条件、港池水域面积、水深、底质、口门朝向与宽度、防波堤等影响因素分析渔港避风能力。孙志林等[6]以Delft3D模型为基础，从渔港岸线、锚泊地和防波堤3方面计算分析象山港的防台风等级。

目前现有渔港的防台风等级没有明确划定，而渔港内岸线、防波堤等水工建筑物的设计与锚地的选划多考虑潮汐、波浪、海流，并且参数选择过程中均没有与台风等级相对应，使得渔港防台风指挥决策缺乏科学合理的依据。因此，开展渔港防台风等级评估工作，有利于全面提高渔港防灾减灾能力，保障沿海渔民群众生命财产安全，促进渔区社会和谐稳定。

2 霞关渔港防台风等级评估指标体系建立

霞关一级渔港位于温州市苍南县霞关镇，处于温州最南端，港口四周岛屿众多，避风条件较好。本研究采用数学模型分别对不同等级台风影响下，霞关渔港附近海域风暴潮、海浪和海流变化进行模拟计算分析，以此开展霞关渔港的防台风等级评估研究。

2.1 模型建立

本研究选取FVCOM模型和FVCOM/UG-SWAN进行风暴潮、海浪和海流的计算，其中FVCOM模型用于风暴潮和海流计算，UG-SWAN模型用于海浪计算，过程中进行浪流耦合。采用非结构三角形网格，共生成63 654格点和119 157个网格单元。模型网格采用不同区域配置不同分辨率的做法，外海网格分辨率为15～30 km，温州近海海域网格分辨率为1～5 km，霞关渔港邻近海域网格分辨率为100～500 m，霞关渔港内网格分辨率为20～100 m。

海浪模式与风暴潮、海流模式采用同一套网格，模型计算所需的潮位过程由风暴潮模型实时提供。3个模式均采用藤田- 高桥嵌套模型来进行台风气压场和风场的模拟。

模型大范围地形使用最新的ETOPO1（1′×1′）数据，近海地形采用电子海图1∶30 000的数据，沿岸采用1∶5 000电子海图数据，霞关渔港周边海域采用2013年地形测量数据，霞关港内采用2018年6月的水深测量数据。

2.2 最危险台风构造

通过对1971—2018年影响苍南的登陆型台风进行筛选，得到满足以下3个条件的24个典型台风过程：①霞关附近海域风力达到8级及以上;②霞关附近海域有效波高达到2.5 m及以上;③霞关附近海域高潮位增水达到50 cm及以上。在此基础上，选择影响最为严重的9417号、9711号、0216号、0608号、1323号和1808号共6个台风，分别将其路径平移至霞关渔港附近登陆，并赋予相同的移动速度、中心气压和最大风速，通过对比模型计算得到的霞关渔港风暴潮位和台风浪，最终确定1323号为最危险台风构造的基础路径。然后将1323号基础路径平移到霞关渔港中心位置，并以22.5 km为间距分别向霞关渔港南北两侧平移，分布范围覆盖渔港南北两侧约200 km内，最终形成18条构造路径。

结合霞关渔港现场调研及历史台风影响情况，将构造台风路径分别按照热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风的10档进行台风风暴潮、台风浪及流场计算，计算选取历史上自2004年有风圈半径资料以来影响霞关的典型13场台风的七级风圈半径平均值的1/10作为最大风速半径，并以近3年6—9月期间的平均高潮位作为天文潮叠加值（表1）。

2.3 评估指标选择

影响渔港避风能力的因素十分复杂，涉及地理位置、天然掩护条件、港池面积、水深、底质、口门朝向及宽度、防波堤建设标准等[5]，而在实际过程中，人們往往通过对渔港附近风、潮、浪的判断来进行避风。文章结合地方防灾减灾及避风需求，选取渔港岸线是否淹没、锚泊地是否船只走锚及防波堤防浪能力3个指标分别进行单项因子防台评估，最终按照“就低不就高”的原则得到霞关渔港的防台等级。

（1）渔港岸线是霞关渔港防御风暴潮漫堤的主要水工建筑物，岸线高程决定了风暴潮来袭时潮水是否漫过岸线进入渔港后方，进而淹没渔港道路及后方集聚区。霞关渔港岸线主要有2类（图1），① 人工岸线4段，实测堤顶高程分别为4.0～4.6 m、6.6～7.0 m、5.6～6.5 m和5.5～8.8 m，② 自然岸线3段，后方均为山体，高程较高。

图1 渔港岸线、防波堤及特征点分布

（2）霞关渔港锚泊地主要位于南关岛—老鼠尾岛—防波堤与霞关镇岸线之间的掩护区域，面积共约75万m2，可以满足停靠各类船舶800余艘。深度在6 m的区域位于霞关内港东部，面积约16万m2，可锚泊440 kW以上渔船。

（3）霞关渔港防波堤主要有2条，分别为老鼠尾防波堤和霞关—门仔屿防波堤（图1），设计防护标准均为100年一遇，设计极端高水位为5.03 m，其中老鼠尾防波堤堤顶设计高程6.8 m，挡浪墙高程8.0 m;霞关—门仔屿防波堤堤顶设计高程7.7 m，挡浪墙高程8.7 m。100年一遇设计波高老鼠尾防波堤根据不同断面分别为4.18 m（H5%）、4.47 m（H5%）和4.54 m（H5%），霞关—门仔屿防波堤为5.86 m（H5%）。

3 霞关渔港防台风等级评估结果

3.1 渔港岸线评估结果

根据实测高程值区间范围及岸线种类，选取了6个潮位特征点（S1～S6）（图1），采用各特征点附近的最大潮位与0.5倍有效波高之和（简称Hlevel）与岸线挡浪墙高程对比（图2）进行评估。当Hlevel小于等于岸线挡浪墙高程时，不发生漫堤现象，反之，则发生漫堤现象。

由图2可知，12级台风影响时，渔港岸线发生漫堤风险（S5），岸线设施的防台风能力削弱。因此霞关渔港岸线设施防台风等级为11级，与现场调研反馈的“风力达11级以上时港区道路淹没”的实际情况相符。

3.2 锚泊地评估结果

根据台风影响下渔港不同锚泊区域渔船受到的风和流合力，与锚抓力进行比较，当F（船受风、流应力）≥F（锚抓力）时渔船发生走锚，无法正常锚泊。本节只针对单船单锚锚泊情况下的霞关在籍渔船进行评估。

据统计，目前霞关渔港在籍渔船204艘，流刺网渔船和单拖渔船占比最多，其中流刺网渔船78艘，总长主要集中在38.0～42.9 m;单拖渔船80艘，总长主要集中在33.0～37.9 m。因此，结合渔港实际情况，本节主要选择流刺网渔船和单拖渔船开展评估。渔船各种参数根据在籍渔船实际情况取平均值，详见表2。

选取锚泊区域12个代表点（A1～A12）（图1）分别进行作用力计算，结果见表3。可以看到，流刺网渔船在风力达到11级时，渔船所受的风、流合力大于锚抓力，出现走锚风险;单拖渔船在风力达到10级时，出现走锚风险，因此霞关渔港锚泊地的防台风等级为9级。

3.3 防波堤防浪能力评估结果

防波堤的防浪能力主要反映了自身的抗浪能力和对后方港内水域的掩护能力，研究分别采用：① 防波堤设计标准和台风影响下堤前水动力状况，比较分析防波堤自身的防台风等级;② 台风影响下以允许最大有效波高1.0 m作为渔船泊稳条件评估防台风等级。两者中取最低的等级作为防波堤防浪能力评估结果。

3.3.1 防波堤自身等级评估

老鼠尾防波堤与霞关—门仔屿防波堤潮位和波高设计标准均为100年一遇，设计潮位及设计波高见2.3节。提取不同等级台风影响下防波堤堤前的最高潮位和5%波高值（表4），进行防波堤自身等级评估。

从表4可以看出，14级台风影响时，两段防波堤堤前最高潮位已经超过100年一遇极端高水位;17级台风影响霞关渔港时，老鼠尾防波堤堤前最大波高4.22 m，高于其中一个断面的100年一遇设计波高4.18 m;霞关—门仔屿防波堤堤前最大波高始终低于100年一遇设计波高。因此，霞关渔港防波堤自身防台风等级为13级。

3.3.2 渔港泊稳条件评估

本节港池避风面积按12级台风时有效波高小于1.0 m的水域面积计算[7]，通过统计不同级别台风影响下渔港锚泊区域最大有效波高小于1.0 m的水域面积，并计算可以停泊渔船的数量，最终以能容纳在籍渔船数的最高等级作为最终评估等级。

经统计，10级台风影响下，霞关渔港港区内有效波高小于1.0 m。11级台风影响时，1.0 m等值线开始进入港区范围，但仅限于港区西侧边缘，泊稳面积未发生明显改变。13级台风影响时，港区内有效波高基本大于1.0 m，仅在码头前沿附近、门仔屿西侧及老鼠尾防波堤后方等局部区域小于1.0 m，泊稳面积大幅减小。

根据现场调查，在受台风影响小的情况下，霞关渔港渔船停泊时多为多艘渔船并排停靠，强风影响时，以单船抗风居多。本研究选取最大每组安排3艘船并排停靠进行分析，得到每组渔船的锚泊面积分别为流刺网渔船3 993.6 m2和单拖渔船3 742.2 m2。

表5为各级台风影响下霞关渔港可锚泊的面积和渔船数量。从表5可以看出，受13级台风影响时，港区内泊稳面积为15.7万m2，可锚泊渔船数已经少于在籍渔船数，无法发挥霞关渔港的锚泊功能。

因此，根据防波堤自身防台风等级和渔船适宜停泊的防台风等级，根据就低不就高，霞关渔港防波堤防浪能力等级为12级。

3.4 霞关渔港防台风等级评估结果

根据单项防台风能力，岸線设施防台风等级为11级，锚泊地防台风等级为9级，防波堤及泊稳条件防台风等级为12级。从最不利方面考虑，按就低不就高的原则，确定霞关渔港防台风等级为9级，渔船锚泊是相对薄弱的环节。

4 结论

（1）本研究采用了FVCOM浪-潮-流耦合模型，港域网格分辨率为20～100 m，精细刻画了霞关渔港岸线地形。

（2）本研究选取1323号台风“菲特”为基础进行最危险台风构建，分别计算不同台风强度（8～17级）、不同路径（18条）影响下霞关渔港的潮位场、浪场和流场的分布，为后期评估分析提供数据结果。

（3）根据岸线前沿Hlevel与岸线挡浪墙高程对比、渔船受到的风流作用力之和与锚抓力比较及防波堤防浪能力，得到霞关渔港岸线设施防台风等级为11级，锚泊地为9级，防波堤为12级。

（4）根据单项评估结果，采取就低不就高的方法，确定霞关一级渔港防台风等级为9级，同时明确渔船锚泊是渔港的薄弱环节。

5 建议

孙欣[8]提出目前我国很多渔港和避风锚地抗台风能力较差，渔船航行、停泊安全缺乏有力保障，结合霞关渔港防台风等级评估研究，提出以下几点渔港防台风建议。

（1）强化渔港主体功能。从渔港实地调访发现，沿岸部分渔港港域内普遍存在渔排等渔业养殖设施，致使渔港功能区混乱，停泊作用减弱，建议明确渔港功能定位，突出主导功能[9]。

（2）加强渔船监控管理。目前渔船类型钢制船较多，当发生走锚情况时，存在撞击渔港岸线、防波堤等设施及相互碰撞的风险，建议渔港管理部门台风影响期间加强渔船的监控管理，防范风险造成的损失。

（3）强化渔港海洋气象数据监测和应用。渔港作为渔区海洋灾害防御的重点，港区及邻近海域历史灾害观测资料是准确量化分析灾害影响程度的基础，建议加强港区现有海洋和气象数据的监测和应用，条件允许的情况下丰富和完善海洋和气象观测要素，为渔港防台风管理和渔船避风提供实时数据。

（4）开展重点保障目标预报。风、浪、流是影响渔港避风和渔船停泊安全的主要因素，均可以通过数学模型和专家经验方法进行具有针对性的预测，建议开展渔港重点保障目标精细化预警报，为渔港避风措施的部署提供有效辅助参考。

参考文献

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[2] 李杏筠.渔港避风能力影响因素分析及评估指标体系构建[J].海洋信息，2017 （2）：58-63.

[3] 王传聪，栾曙光，郝晓燕，等.避风型渔港避风因素浅析[J].渔业现代化，2009，36（1）：65-66，70.

[4] 孙龙，陈国强，李醒，等.渔港港内锚地泊稳允许波高比较分析[J].水运工程，2011 （12）：54-56.

[5] 张超，栾曙光，夏璐一.影响渔港避风能力的因素分析[J].价值工程，2014 （28）：287-288.

[6] 孙志林，郝浩余，许雪峰，等.象山港防台风等级评估[J].自然灾害学报，2017，26（5）：93-101.

[7] 浙江省海洋与渔业局.浙江省渔港和渔船避风锚地建设“十三五”规划[Z].2016.

[8] 孙欣.我国渔港防台风建设及其措施[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2013，15（1）：38-41.

[9] 陈思增.当前渔港建设项目管理存在问题与对策思考[J].中国水产，2007（1）：78-80.