烟台市感潮水文站网布局优化研究
2020-12-23
(山东省烟台市水文局 烟台 264000)
1 烟台市基本概况
烟台市地处胶东半岛中部,是全国首批14 个沿海开放城市之一,位于东经119°34′~121°57′,北纬36°16′~38°23′。濒临黄海、渤海,北与大连一水相连,东与日本、韩国隔海相望,南与青岛地域相接,西与天津呼应,是连接辽东和山东半岛的枢纽城市、连结环渤海经济圈的节点城市、面向东北亚地区的窗口城市。全市总面积13746km2,全市陆地海岸线曲长702.5km,岛屿众多,海岛曲长206.6km。
1.1 水文气象
烟台市属暖温带季风型大陆性气候,四季分明,与同纬度内陆地区比较,具有空气湿润、雨量适中、冬暖夏凉、气侯宜人的特点。全市多年平均年降水量(1950—2011年)683.9mm,陆上水面蒸发量1149.4mm,年平均气温11~12.5℃,七、八月份最高,达25℃左右,一月份最低,内陆地区达-4℃, 沿海一般-2℃左右。季风比较明显,冬季风速最大,多北风和西北风,春季次之,多南风;夏季风速较小,多南风和东南风;秋季天高气爽,风向较乱,风速较小。台风多发生在夏季,并多伴有暴雨侵袭,对东部地区影响较大。大于或等于八级以上大风日数,全市多年平均为43.1 天。
1.2 地形地貌
烟台市地形主体为低山丘陵。山丘起伏和缓,沟壑纵横交错。山区位于市域中部,主要由昆嵛山、牙山、艾山、罗山、大泽山横亘东西,构成半岛屋脊。山体多由花岗岩组成,海拔在500m 以上。最高峰为昆嵛山,海拔923m。丘陵分布于低山区周围及其延伸部分。海拔100~300m,起伏和缓,连绵逶迤,山坡平缓,沟谷浅宽。山丘区占总面积的 87%。平原(海拔50m 以下)主要有滨海平原和河谷平原。滨海平原在莱州、龙口、牟平等沿海地区有较大面积分布;河谷平原主要分布在大沽夹河、东五龙河、黄水河的河谷地带,面积较小。平原区占总面积的13 %。
1.3 河流水系
烟台市中小河流众多,主要河流以横亘东西的昆嵛山、牙山、艾山、罗山、大泽山为主体的“胶东屋脊”为分水岭,南北分流入海。向南流入黄海的有五龙河、留格河及流经青岛入海的大沽河;向东北流入黄海的有大沽夹河、辛安河;向西北流入渤海的有黄水河、界河、王河。其特点是河床比降大,源短流急,暴涨暴落,属季风雨源型河流。长度在5km 以上河流121 条,其中流域面积300km2以上的有15 条。
1.4 风暴潮灾害
建国以来,烟台风暴潮灾共发生24年次,平均2.5年一次,比历代更加频繁。其中特大潮灾8年次,平均7年一次。因沿海地区开发很快,经济发展迅速,故潮灾损失也比历代更加严重。如1997年特大风暴潮灾造成沿海地区直接经济损失115 亿元,是历史上最严重的风暴潮灾。
2 感潮水文监测现状
烟台市海岸线全长909.1km,其中陆地岸线长702.5km,岛屿岸线长206.6km,约占山东省的26%。烟台市沿海地区是人口密集区,是经济社会发展的重要区域,同时,也是自然灾害频发的区域。提升烟台市沿海地区水文监测能力,适应和支撑经济社会发展的需要,迫切需要开展感潮水文监测。
烟台市入海河口感潮水文监测于1950年9月在北胶莱河海沧口水文站开始,主要观测项目包括潮水位、地下水位、比降、流量、含沙量、降水量、蒸发量、气温、气压、湿度、风力风向等,于1960年撤站,烟台市再没有开展感潮水文监测。
感潮水文监测所积累的翔实可靠的水文资料,为以后沿海地区建港、河口整治、围垦、河口开发等提供了重要基础资料,为保障沿海地区经济社会安全运行、区域开发发挥了重要作用。随着经济社会的高速发展,入海河口防潮监测的重要性和迫切性越来越强烈,河道防潮工程、河口整治、围垦、河口开发对入海河道及河口的水文基础资料的需求越来越强烈。现阶段,随着工程建设及需要,应按照《水文站网规划技术导则》(SL34-2013)及《感潮水文测验规范》(SL732-2015)的要求,对测站数量、布局进行规划,用以满足防潮减灾、防潮堤、港口航道的规划与设计、近海生态环境保护等需要。新建感潮水文测站,进行潮水位、盐度、水质、水温、波浪、水生态、辅助气象等内容的监测,研究潮汐变化规律及影响,为沿海地区防潮减灾、港口建设、海洋经济发展提供有力保障。
3 感潮水文监测建设的必要性
3.1 保障人民群众生命财产安全的要求
据统计,建国以来山东省风暴潮灾共发生24年次,平均2.5年一次,发生的频次有增大的趋势。随着沿海地区开发力度的加大,潮灾损失也更加严重。近年来,由于热带风暴引起的破坏性风暴潮时常发生,给沿海地区造成巨大损失。
3.2 烟台市防潮减灾体系建设的重要组成部分
防潮水文监测是山东省防洪工程体系和水利基础设施的重要组成部分,防潮减灾体系建设是山东省沿海地区区域经济社会安全运行、沿海区域开发的重要保障。建设河口水文监测站网,进行水文监测,是近海防潮工作的重要非工程措施,为了保障防洪安全,必须采取加强信息采集、传输和预警等措施,加强防汛管理和综合调度。防潮水文站网在监测和预报沿海风暴潮、评估风暴潮及海啸灾害规模及范围等方面发挥着不可替代的作用。
3.3 保障海岸地区生态环境可持续发展的需要
改革开放以来,烟台开发区和芝罘区沿海经济快速发展,人口数量不断增长,城市化进程不断加快,建设用地不断增加,但在经济增长和城市建设过程中也一定程度地降低了河道的多功能保护要求和水资源的承载能力。由于气候变暖,海平面上升,海岸侵蚀状况日益严重,给沿海地区河口养殖、河口整治以及河口开发带来较大干扰。这些都迫切需要在芝罘区套子湾大沽夹河入海口附近、烟台西部龙口港附近、烟台东部区域高新区北寨附近、烟台南部丁字湾附近建设感潮水文监测站。开展感潮水文项目的监测,研究潮水变化规律、监测近海海洋水生态环境,从而更有针对性地保障沿海河口地区生态环境可持续发展。
3.4 水资源综合管理和河口开发建设的需要
由于河口地区受海洋潮汐影响,需要摸清河口地带咸、淡水分界线及其变化规律,为下游工农业取水设计合理取水地点;此外考虑到沿海地区建港、河口整治、围垦等工程的需要,非常有必要开展入海河口水文站网建设,进行河口水文监测,评估河口区及周边冲淤及海岸侵蚀状况,评估河口区生态环境状况,为港口、航道、防潮堤规划和建设以及河口开发、近海养殖等提供连续的水文资料和依据。
4 潮水位站网规划总体思路
4.1 规划的指导思想
建设本着“统筹兼顾、因地制宜、实用可靠、经济合理”的原则,解决当前感潮水文监测薄弱问题。感潮水文监测以潮水位、水温、波浪为主,同时监测盐度、水质、水生态、辅助气象等。
在现有水文监测站网运行的基础上,按照《山东半岛蓝色经济区水利发展规划》的要求,以及《水利部关于潮水位站网规划项目任务书的批复》(水规计〔2017〕202 号)的具体要求,开展《烟台市水文局潮水位站网规划》编制工作。规划以保障社会安全为核心,建立健全水文监测体系,提高入海河流及河口的防灾避险能力,为烟台市经济和社会的可持续发展提供水文支撑和服务。
4.2 规划的原则
本规划是在原有水文监测站网基础上的一次补充,建立健全潮水位监测站网是完善水文监测功能与范围,更好地为地方经济社会发展、水资源利用、水生态保护服务。本规划作为站网布局规划,遵循以下原则:
(1)明确定位、合理布局。以支撑区域经济社会发展需求、扩大水文监测范围、提升监测能力为目的。遵循区域发展和《全国水文事业发展规划》总体布局,按照各水文测站的功能定位,科学评价、合理布局,并做好与烟台市已有相关规划的衔接。
(2)统筹兼顾、突出重点。充分考虑区域经济社会发展各项涉水事务新需求,完善沿海地区的水文站网布设,以潮水位监测为重点,兼顾潮流量、水质、泥沙等监测要素,统筹规划水文站网。
(3)适度补充、避免重复。坚持因地制宜、实用为本。充分利用海洋等其他部门可共享站点资源,在水文部门现有测站基础上进行适度补充、避免重复,用最少的站点发挥最大的经济效益。
(4)技术先进、引领发展。在满足技术规范要求基础上,规划新建测站充分利用现代科技和信息技术,坚持以自动监测为主,引领水文现代化发展。
4.3 规划建设目标
以满足烟台市经济社会发展对沿海地区防潮减灾、河口湿地建设、河口区开发治理和近海生态环境保护的需求为重点,结合水文发展的实际需求,提高沿海水文监测能力,建立健全潮水位站网,满足防潮减灾、保护人民生命财产安全、水资源管理保护以及区域开发建设的需要,促进沿海及河口地区的经济社会可持续发展。
按照标准化、规范化、现代化的要求,执行《水文站网规划技术导则》(SL34-2013)的规划要求,依据《水文基础设施及技术装备建设标准》(SL276-2002),建设和改造水文测报基础设施设备,全面提高水文监测能力。新建站要达到环境优雅、设施先进、测报准确、交通方便、服务高效,要建设完善的滨海感潮水文监测体系,提高水文信息采集的自动化水平,确保采集的数据满足资料整编的要求。
5 潮水位站网规划方案
5.1 潮水位站网规划布设方案
根据现有水文站网存在的不足,按照站网规划的原则以及烟台市地理及河流、海洋潮汐特点,对烟台市潮水位站网进行规划。规划建设潮水位站5处,分别是莱州市海沧感潮水位站、龙口市龙港街办柳海潮水位站、烟台市芝罘区芝罘岛潮水位站、烟台市高新区马山寨潮水位站、海阳市辛安镇辛安潮水位站。烟台市潮水位站一览表见表1。
5.2 潮水位站主要监测任务
按照《潮水位站网规划技术要求》,烟台市无集水面积3000km2以上的河流,但烟台市海岸线较长,且滨海区域是防灾减灾、生态环境保护以及经济开发的重要区域,滨海区域是人口密集区、重要产业园区、沿海灾害易发区、坏境敏感区等区域,所以烟台市规划的四处潮水位站监测的重点是潮水位,同时对盐度、水质、水温、波浪、水生态、辅助气象等要素进行监测。
6 综合评价
潮水位站网建设是水文基础设施工程的重要组成部分。开展感潮水文监测可以为当地工农业生产、防汛防潮、生态保护、水资源管理等多个方面服务。潮水位站在监测和预报沿海风暴潮、评估风暴潮及海啸灾害规模及范围等方面也发挥着不可替代的作用,为各级防汛指挥部门组织抗洪抢险提供准确及时的决策依据,对于沿海城市防汛、减少城市内涝等方面起着重要作用。同时,水文监测设施不改变附近生态状况,不产生污染,对周边环境无不利影响。因此,本项目从环境的角度来说是可行的,而且是有利的。
表1 烟台市潮水位站一览表
烟台市潮水位站网建成后,将建立烟台市近海海岸的防潮减灾监测体系,通过气象、潮水位等信息的自动采集、传输和处理,开展风暴潮预报预警,为抗击风暴潮灾害调度提供可靠的决策依据;通过实时动态监测沿海水质变化情况,确保沿海水生态环境安全;通过对近海河道、港口的泥沙冲淤规律分析,为港口航道的规划设计提供依据。通过沿海地区入海河口水文站网建设,将会大大加强烟台市突发公共水事件的应急监测能力,为突发水事件应急预测预警提供服务,减轻突发公共水事件对经济和人民生命财产造成的损失,在防潮减灾、海洋工程建设、近海海洋环境保护等方面起到重要作用的同时,也将产生巨大的经济效益和社会效益■