海口湾典型风暴潮数值模拟及极端高水位推算

摘要

海南岛是热带风暴以及台风多发地区,每年一般为8～9次,最多可达11次.通常5-11月为热带风暴、台风季节,其中8-10月为最盛期.当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压的作用,使海水向海岸方向强力堆积,潮位猛涨,强台风的风暴潮往往能使沿海水位快速上升,根据海口1949年至2015年共67年的台风资料统计,凡是登陆海南省以及广东省西部沿岸的台风均可以造成海口港不同程度的风暴潮增水,这对附近工程的极端高水位有很大影响.由于实测台风数据资料序列长度的限制,采用传统的频率分析方法拟合和预测较长重现期的台风引起的极端水位可能产生较大误差,诸如50年或100年一遇的台风引起的极端水位值.为了解决这一问题,考虑采用依据有限数量的历史水位资料的数值模拟方法进行极端水位的预测研究.在这种情况下,利用具有准确历史数据的气象和天文潮以及其他可能驱动因素作为水动力数值模拟的驱动因素来进行数值模拟.这样通过水动力模型便可将现有气象统计资料与未知的水位数据联系起来,从而实现由气象因素推求极端水位预测值的目的.本研究通过Monte Carlo模型随机生成500年周期内可能出现的448个台风的一些列参数(气压、风场、路径等)、进而加载至Delft3D水动力模型对水位过程线序列进行数值模拟的方法,再通过最大值排序以实现对可能出现的台风风暴潮不同重现期极端高水位值进行估算的目的,推求出重现期为50年、100年以及500年的极端高水位预测值分别为2.68m、2.68m和3.02m.