福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)

張 莉，商少平,3，張峰，謝燕雙,3

（1.廈門大學(xué)水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點實驗室，福建廈門361005; 2.廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建廈門361005；3.廈門大學(xué)海洋觀測技術(shù)研發(fā)中心，福建廈門361005）

福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)

張 莉1,2，商少平1,2,3，張峰1,2，謝燕雙1,2,3

（1.廈門大學(xué)水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點實驗室，福建廈門361005; 2.廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建廈門361005；3.廈門大學(xué)海洋觀測技術(shù)研發(fā)中心，福建廈門361005）

基于SWAN模式和MATLAB GUI軟件建立了福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合計算模式和海堤預(yù)警顯示兩部分：天文潮-風(fēng)暴潮-海浪耦合水位計算采用自主研發(fā)的FETSWCM模式（Finite Element Tide-Storm Surge-Wave Coupled Model），臺風(fēng)浪計算采用SWAN模式（Simulation WAve Nearshore），耦合計算時FETSWCM為SWAN提供風(fēng)場、水位場及流場，SWAN為FETSWCM提供波浪輻射應(yīng)力；海堤預(yù)警顯示基于MATLAB GUI軟件交互界面，根據(jù)模式計算波浪爬高所及高程結(jié)果（天文潮-風(fēng)暴潮耦合水位與波浪爬高的和）對福建沿岸海堤進行可視化預(yù)警報。使用該系統(tǒng)進行兩場臺風(fēng)過程福建省沿岸的漫堤后報檢驗，結(jié)果表明：1312號臺風(fēng)過程7條海堤及1319號臺風(fēng)過程東山縣8條海堤漫堤預(yù)警準(zhǔn)確率為87%。

福建沿岸；漫堤；臺風(fēng)浪；預(yù)警系統(tǒng)

1 引言

福建海岸位于我國東南沿海，在西北太平洋臺風(fēng)的主要移動路徑上。福建省大陸海岸線總長3 752 km、海島海岸線總長807 km，海岸線長度居全國第二，臺風(fēng)暴潮災(zāi)害成為如此漫長海岸線上的主要災(zāi)害之一。風(fēng)暴潮災(zāi)害是由風(fēng)暴潮、天文潮和近岸海浪等結(jié)合引起的沿岸水位異常造成的災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計[1]，1990—2008年共有106次臺風(fēng)登陸或影響福建省，平均每年約為5.58個，給人民生命財產(chǎn)帶來了巨大危害。例如2001年“飛燕”（CHEBI）臺風(fēng)引起的風(fēng)暴潮和臺風(fēng)浪，給福建沿海造成122人死亡（含失蹤），45.2億元直接經(jīng)濟損失。

我國自漢代起就開始建筑海堤，海堤是海岸防護的重要水工建筑物。海堤作為防浪、潮建筑物，對社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生命財產(chǎn)安全有著重要保障意義。臺風(fēng)誘發(fā)的極端風(fēng)暴潮增水若遇上天文潮大潮，并同臺風(fēng)大浪作用，極易引發(fā)海堤漫堤。一旦漫堤，將會造成岸堤破壞，海水倒灌、內(nèi)澇等災(zāi)害。

臺風(fēng)過程海堤漫堤預(yù)警一般以堤前水位是否超過堤頂高程來判斷，也有學(xué)者通過加入越浪率對漫堤風(fēng)險進行分級[2]。波浪爬高和越浪的計算始于20世紀(jì)50年代，之后國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)物理模型試驗和現(xiàn)場試驗提出了一系列波浪爬高和越浪量的計算公式。近年來，隨著海堤越浪數(shù)值模擬研究得到發(fā)展，可通過商業(yè)軟件FLOW-3D和FLUENT等對海堤越浪進行計算[3-4]。

為了應(yīng)對臺風(fēng)過程造成的漫堤災(zāi)害，本文基于SWAN模式和MATLAB GUI軟件建立了福建天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)，有效提高了對福建沿岸海堤臺風(fēng)風(fēng)暴潮漫堤預(yù)警能力，并在數(shù)次臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程中得到了較好的驗證。

2 預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計

福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)包含天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤計算模式和預(yù)警顯示兩個部分（見圖1）：天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤計算模式（FETSWCM-SWAN）計算臺風(fēng)、潮汐和海浪聯(lián)合驅(qū)動下的堤前耦合水位及堤前有效波高；預(yù)警顯示根據(jù)模型計算結(jié)果（波浪爬高所及高程）在MATLAB GUI交互顯示系統(tǒng)中對福建省海堤進行可視化預(yù)警。

3 天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合預(yù)報模式

3.1 研究區(qū)域及網(wǎng)格分布

本文以福建沿岸海堤為主要研究對象，研究區(qū)域水深分布如圖2所示。計算域采用三角網(wǎng)格進行剖分，開邊界網(wǎng)格分辨率為30 km，福建沿岸網(wǎng)格平均分辨率為1 km，最高100 m，共有11 802個網(wǎng)格結(jié)點和20 448個三角網(wǎng)格（見圖3）。計算域水深在外海采用etop2-1min水深數(shù)據(jù)插值，福建近岸采用最高分辨率為500 m的多方式融合水深插值。

圖1 福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)流程圖

圖2 計算域水深（m）及驗潮站（●）、海浪浮標(biāo)（+）、大祚海堤（Δ）位置分布

圖3 研究區(qū)域網(wǎng)格分布

3.2 天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警模式

臺風(fēng)過程中天文潮、風(fēng)暴潮和海浪三者是相互影響的[5-15]：天文潮和風(fēng)暴潮相互作用將使潮位出現(xiàn)潮時和潮位的變化[5-6]；潮流和水位對波浪的計算也將出現(xiàn)明顯影響，使得有效波高出現(xiàn)明顯潮周期振蕩[4]；海浪通過波浪輻射應(yīng)力而對水位產(chǎn)生影響[10-14]。

為此，本文建立一個天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合計算模式（FETSWCM-SWAN）。該模式是福建沿岸天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪有限元耦合水位計算模式（Finite Element Tide-Storm Surge-Wave Coupled Model,FETSWCM）與臺風(fēng)浪計算模式（Simulation WAve Nearshore，SWAN）的雙向耦合模式。計算過程中FETSWCM為SWAN波浪計算浪提供風(fēng)場、流場及水位驅(qū)動，而SWAN為FETSWCM水位計算提供輻射應(yīng)力梯度，數(shù)據(jù)交換時間間隔為900 s，耦合計算流程見圖1。

FETSWCM模式中，控制方程采用笛卡爾坐標(biāo)系下的GWCE方程（Generalized Wave Continuity Equation）和VIMEs方程（Vertically Integrated Momentum Equations），坐標(biāo)的oxy面與靜止海面重合，x軸指向正東，y軸指向正北，z方向以向上為正，方程表達式如下：

式中：?為oxy面起算的海面上升高度，即水位（m）；t為時間（s）；τ0為數(shù)值參數(shù)，其取值可參照底摩擦系數(shù)[15]；U、V為深度平均流的x、y方向分量（m/s）；H為總水深，H=h+ζ，h為水深；f為科氏參數(shù)；g為地球重力加速度（m/s2），取值為9.8；Ps為海面氣壓；ρ0為海水密度；τsx和τsy為風(fēng)應(yīng)力的x、y方向分量；τwx和τwy為波浪輻射應(yīng)力梯度的x、y方向分量；τbx和τby為底摩擦應(yīng)力的x、y方向分量；

τsx和τsy由下式計算：

式中：ρa為近海面處空氣密度；W→為海面高度10 m處的風(fēng)速；Cs為風(fēng)應(yīng)力系數(shù)，由下式計算：

τwx和τwy由下式計算：

式中：Sxx、Sxy、Syx、Syy分別為波浪輻射應(yīng)力張量。τbx和τby由下式計算：

式中：Cd為底摩擦系數(shù)，本模型取值為1.5×10-3。

圖4 1969—2015年41場歷史臺風(fēng)路徑圖

對式（1）—（3）采用有限元法進行離散求解；初始場水位和流速均為0；計算時間步長為300 s;開邊界潮汐驅(qū)動取自全球潮汐模型NAO99b模型（http: //www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/index_En.html）；臺風(fēng)風(fēng)場采用修正了部分區(qū)間不連續(xù)后的考慮了臺灣海峽及臺灣島地形影響的臺風(fēng)風(fēng)場模型[16]；臺風(fēng)氣壓場采用Holland氣壓模型[17]，為避免近岸低潮潮波變異，F(xiàn)ETSWCM模式計算最低水深設(shè)置為5 m。

SWAN模型計算時間步長為900 s，譜分布于360°，方向步長為3°，離散頻率為0.125 Hz，選用的物理過程有波浪淺化、折射、底摩擦、破碎和三相波非線性效應(yīng)，計算最低水深設(shè)置為0.5 m，使用風(fēng)場、水位和流場聯(lián)合驅(qū)動。

計算一場歷時3 d的臺風(fēng)過程，F(xiàn)ETSWCMSWAN模式在PC服務(wù)器Linux系統(tǒng)下進行8核并行計算需耗時30 min，基本達到預(yù)報需求。

使用FETSWCM-SWAN模式對福建省三沙、平潭、崇武、廈門和東山5個驗潮站（見圖2）的天文潮和風(fēng)暴潮過程進行了模擬驗證：

（1）模擬了2009年5月1日—6月29日的天文潮，并與驗潮站逐時潮位數(shù)據(jù)進行平均絕對誤差統(tǒng)計。平均絕對誤差計算MAE公式為：

式中：ζi為模擬值，為實測值，M為參加統(tǒng)計的數(shù)據(jù)量。

（2）模擬后報了1969—2015年間41場（見圖4）對福建影響較大臺風(fēng)的風(fēng)暴潮，并與實測風(fēng)暴潮數(shù)據(jù)進行平均絕對誤差統(tǒng)計。實測風(fēng)暴潮為驗潮站逐時潮位數(shù)據(jù)與調(diào)和分析天文潮的差值，模擬風(fēng)暴潮為FETSWCM耦合潮位與天文潮模擬的差值。

表1 FETSWCM模式天文潮、風(fēng)暴潮模擬誤差統(tǒng)計表

表2 FETSWCM-SWAN模式有效波高模擬誤差統(tǒng)計表

FETSCM模式對天文潮和風(fēng)暴潮模擬誤差統(tǒng)計結(jié)果見表1，其中天文潮平均絕對誤差為23 cm，風(fēng)暴潮后報平均絕對誤差為20 cm，表明該模式可以用于福建沿岸天文潮和風(fēng)暴潮預(yù)報。

使用FETSWCM-SWAN模式對2013—2015年間5場對正面登陸或影響福建省的臺風(fēng)在臺灣海峽10個浮標(biāo)站位（見圖2）的有效波高進行模擬驗證。實測數(shù)據(jù)源于福建省海洋預(yù)報臺每隔10—60 min發(fā)布的臺灣海峽浮標(biāo)實測浪高。FETSCM模式對有效波高模擬的誤差統(tǒng)計結(jié)果見表1，有效波高模擬平均絕對誤差為0.70 m。

4 天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)

漫堤災(zāi)害發(fā)生于堤前水位高程超過海堤高程或者波浪沿海堤坡面上上爬高程超過海堤高程時。為了應(yīng)對臺風(fēng)過程造成的漫堤災(zāi)害，本文建立了福建天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合預(yù)報模式的水位和波高計算結(jié)果對福建省海堤進行漫堤預(yù)警判斷，并最終形成預(yù)警結(jié)果。

4.1 漫堤預(yù)警方案

波浪爬高是波浪傳播到海堤時，水體在海堤坡面上上爬高程與靜水高程的差。波浪爬高計算在漫堤災(zāi)害預(yù)報中占有重要地位。當(dāng)災(zāi)害性波浪爬高疊加在高潮位上時，將可能發(fā)生漫堤災(zāi)害。由于不同海堤的結(jié)構(gòu)形式、波浪狀態(tài)和海堤周圍海洋環(huán)境的不同，海堤的波浪爬高計算往往是復(fù)雜且各異。使用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》[18]中推薦的波浪爬高和越浪估算方法，需要對海堤的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、海堤周圍海洋環(huán)境和波浪狀態(tài)進行深入調(diào)查。短期內(nèi)，使用這種方法并不能實現(xiàn)對福建沿岸眾多海堤的漫堤預(yù)警，因此本文提出使用與波高對應(yīng)的波浪爬高計算方法，并根據(jù)包含波浪爬高的堤前總水位與海堤高程進行比較的方式來對海堤進行漫堤預(yù)警。

存在句按照語義層面來進行分類，基本上可以劃分為時間類、空間類和時空混合類；再出現(xiàn)頻率上來看，空間類存現(xiàn)句出現(xiàn)的次數(shù)最多，而時間類或時空混合類存現(xiàn)句出現(xiàn)的頻率相對較低。

海堤高程設(shè)計中，對不允許越浪的堤防，波浪爬高累計頻率取2%；對允許越浪的堤防，爬高累計頻率取13%[18]。當(dāng)累計頻率為13%的爬高超過海堤高程時，代表該海堤可能會有越浪；當(dāng)累計頻率為2%的爬高超過海堤高程時，代表該海堤很可能發(fā)生整片爬升水流越堤。本文提出使用累計頻率為13%的波浪爬高進行漫堤預(yù)警，當(dāng)此爬高值超過海堤高程，代表該海堤會發(fā)生較大越浪、甚至發(fā)生大片水流漫堤，漫堤風(fēng)險高。

Yoo等[19]在韓國Jumunjin港口進行波浪爬高觀測并統(tǒng)計了累計頻率2%波浪爬高與堤前有效波高的對應(yīng)關(guān)系；Hofland等[20]通過水槽實驗獲得有效波高為0.58—0.95 m條件下累計頻率2%波浪爬高值。本文根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》[18]中爬高累計頻率換算系數(shù)KF，將Yoo等和Hofland等的波浪爬高觀測結(jié)果進行轉(zhuǎn)換得到累計頻率為13%的波浪爬高，并將其與堤前有效波高進行了擬合（見圖5），兩者的擬合關(guān)系如式（12），相關(guān)性可達0.94。

本文將臺風(fēng)過程中可能會造成漫堤的這一波浪沿海堤坡面上上爬高程稱作波浪爬高所及高程，它是天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合水位與臺風(fēng)浪累計頻率為13%的波浪爬高之和，表達式如下：

式中：ζTSW-runup為天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合過程波浪爬高所及高程；ζTSW為天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合水位，由FETSWCM模式計算得到；Ru13%為累計頻率為13%的波浪爬高，可由SWAN模式計算的有效波高根據(jù)公式（12）換算得到。

海堤預(yù)警根據(jù)堤前波浪爬高所及高程與海堤高程的比較進行如下分級：

（1）紅色預(yù)警，波浪爬高所及高程≥海堤高程，意味著該海堤會出現(xiàn)較大面積海水漫堤；

圖5 有效波高與累計頻率為13%的波浪爬高擬合

圖6 1319號臺風(fēng)期間福建省海堤漫堤預(yù)警圖

圖7 1319號臺風(fēng)期間漫堤預(yù)警匯總表（部分）

圖8 1319號臺風(fēng)期間“東山縣前港海堤”水位過程曲線顯示

（2）黃色預(yù)警，海堤高程＞波浪爬高所及高程≥海堤高程-50 cm，意味著該海堤可能會有較大越浪；

（3）藍色預(yù)警，海堤高程-50 cm＞波浪爬高所及高程≥海堤高程-100 cm，意味著該海堤可能會出現(xiàn)少量越浪；

（4）無預(yù)警，海堤高程-100 cm＞波浪爬高所及高程，意味著該海堤基本不會出現(xiàn)越浪。

4.2 漫堤預(yù)警顯示系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)通過MATLAB GUI交互式界面調(diào)用天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合模式計算結(jié)果對福建省海堤的臺風(fēng)過程漫堤情況進行預(yù)警顯示。海堤預(yù)警顯示包含漫堤預(yù)警圖顯示、漫堤預(yù)警匯總表顯示和堤前水位過程曲線顯示3個部分。

漫堤預(yù)警圖（見圖6）是在包含海堤地理位置的圖上通過不同顏色的海堤標(biāo)記而直觀顯示海堤的漫堤情況，可直觀判斷關(guān)注海堤的漫堤與否。漫堤預(yù)警匯總表（見圖7）將具有漫堤危險的海堤及漫堤出現(xiàn)時間，漫堤水位高度都一一列出，方便進行預(yù)警和統(tǒng)計；堤前水位過程曲線（見圖8）顯示包含波浪爬高所及高程曲線、波浪爬高曲線和海堤高程線，這些水位過程曲線顯示可作為實際漫堤預(yù)警的參考。

5 預(yù)報系統(tǒng)檢驗

本文對“1312”號（TRAMI）臺風(fēng)和“1319”號（USAGI）臺風(fēng)過程在福建沿岸海堤的漫堤災(zāi)害進行了后報檢驗?！?312”號臺風(fēng)漫堤調(diào)查實況是由國家海洋局海洋減災(zāi)中心、福建省海洋與漁業(yè)廳防災(zāi)減災(zāi)處和福建省海洋預(yù)報臺3個單位針對福清市、長樂市和連江縣開展風(fēng)暴潮、海浪災(zāi)情調(diào)研獲得；“1319”號臺風(fēng)漫堤調(diào)查實況是由國家海洋海洋環(huán)境預(yù)報中心、福建省海洋預(yù)報臺、東山海洋環(huán)境監(jiān)測站組成災(zāi)情調(diào)查統(tǒng)計調(diào)研組，針對東山縣開展風(fēng)暴潮、海浪災(zāi)情調(diào)研獲得。

2013年第12號臺風(fēng)“潭美”（TRAMI）于8月18日在臺灣島東南方海面上生成，近中心最大風(fēng)速為18 m/s（8級），中心最低氣壓為995 hPa，隨后“潭美”臺風(fēng)中心向南緩慢移動，8月19日08時（北京時，下同）又轉(zhuǎn)而向北移動，8月20日08時開始向西北方向移動，強度逐漸加強，于8月22日上午2時40分，在中國福建省福州市福清市城頭鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時近中心最大風(fēng)速35 m/s（12級），中心最低氣壓為957 hPa。

使用本文建立的漫堤預(yù)警系統(tǒng)對本次臺風(fēng)過程福建沿岸有實況調(diào)查的7條海堤進行預(yù)警。定安海堤和百勝半埕海堤預(yù)報預(yù)警等級為黃色，即海堤預(yù)報波浪爬高所及高程并不超過海堤高程，但距離海堤高程低于0.5 m，表明該兩處海堤雖然不會發(fā)生漫堤災(zāi)害，但有較大可能發(fā)生越浪。在災(zāi)后調(diào)查中發(fā)現(xiàn)該兩處海堤有海水沖刷痕跡和水草雜物遺留，并無堤壩損壞，說明該兩處海堤確有越浪，但不致漫堤災(zāi)害，判定預(yù)警準(zhǔn)確。其他5條海堤預(yù)警等級為紅色，表明海堤預(yù)報波浪爬高所及高程已超過海堤高程，極大可能發(fā)生漫堤災(zāi)害，實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)除長沙海堤與沙塘海堤外，其他海堤均發(fā)生了海水倒灌和海浪漫堤災(zāi)害。因此認(rèn)為“1312”號臺風(fēng)漫堤災(zāi)害預(yù)警中，除長沙海堤與沙塘海堤發(fā)生錯報之外，其余海堤均為準(zhǔn)確預(yù)警。預(yù)警與調(diào)查結(jié)果詳細(xì)對比見表2。

2013年第13號臺風(fēng)“天兔”（USAGI）于2013年9月17日02時在菲律賓以東的西北太平洋洋面上生成，近中心最大風(fēng)速為18 m/s（8級），中心最低氣壓為1 000 hPa；“天兔”臺風(fēng)緩慢向西移動，于9月19日17時加強為超強臺風(fēng)，近中心最大風(fēng)速為52 m/s（16級），中心最低氣壓為930 hPa；臺風(fēng)繼續(xù)向西北方向移動，于9月22日上午20時在中國廣東省汕尾市南部沿海登陸，登陸時近中心最大風(fēng)速45 m/s（14級），中心最低氣壓為940 hPa。

表2 “1312”號臺風(fēng)過程海堤預(yù)警及實況對比

表3 “1319”號臺風(fēng)過程海堤預(yù)警及實況對比

使用本文建立的漫堤預(yù)警系統(tǒng)對本次臺風(fēng)過程福建省東山縣有實況調(diào)查的8條海堤進行漫堤預(yù)警檢驗，預(yù)警等級均為紅色，實際調(diào)查均發(fā)現(xiàn)漫堤，并且岸堤損毀嚴(yán)重，漫堤預(yù)警準(zhǔn)確。預(yù)警與調(diào)查結(jié)果詳細(xì)對比見表3。

6 總結(jié)與討論

本文為福建沿岸海堤建立了天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合計算模式（FETSWCM-SWAN）和海堤預(yù)警顯示兩部分。主要研究成果如下：

（1）建立天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合計算模式，并對福建沿岸及臺灣海峽的天文潮、風(fēng)暴潮和海浪的模擬進行了后報檢驗，天文潮平均絕對誤差為23 cm，臺風(fēng)風(fēng)暴潮平均絕對誤差20 cm；有效波高平均絕對誤差為0.70 m；

（2）通過對Yoo和Hofland等人波浪爬高觀測數(shù)據(jù)進行換算，統(tǒng)計出合理的累計頻率為13%波浪爬高計算公式，并依此建立了漫堤預(yù)警方案；

（3）通過MATLAB GUI交互式界面調(diào)用天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合模式計算結(jié)果，建立福建省海堤的預(yù)警顯示。通過波浪爬高所及高程與海堤高程進行比較的方式來判斷海堤是否漫堤；

（4）使用該系統(tǒng)進行兩場臺風(fēng)過程預(yù)警，結(jié)果表明：“1312”號臺風(fēng)過程7條海堤中5條海堤準(zhǔn)確預(yù)警；“1319”號臺風(fēng)過程東山縣8條海堤均為準(zhǔn)確預(yù)警，漫堤預(yù)警準(zhǔn)確率為87%。

本文建立的天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪耦合漫堤預(yù)警系統(tǒng)基于Windows系統(tǒng)下Fortran及Matlab軟件，不需要昂貴的計算集群支持，操作簡單、使用門檻低且可移植性強，對福建省沿岸漫堤災(zāi)害預(yù)警有重要意義，其預(yù)報可視化功能可以更好服務(wù)于人民群眾。本文使用的波浪爬高觀測數(shù)據(jù)是二次統(tǒng)計獲得，并且不是臺風(fēng)期間的堤前實測數(shù)據(jù)，具有一定局限性。但兩場臺風(fēng)過程的準(zhǔn)確漫堤后報表明此公式在一定程度上用于福建省海堤的波浪爬高計算是可行的。后期若有更多海堤波浪爬高觀測數(shù)據(jù)，將對波浪爬高計算公式展開更深入的研究。海堤的越浪部分對漫堤風(fēng)險的評估有著重要意義，接下來的工作中將嘗試加入海堤越浪計算模塊，進一步完善本漫堤預(yù)報系統(tǒng)。

致謝：本文研究中使用海堤災(zāi)害調(diào)查結(jié)果源于國家海洋局海洋減災(zāi)中心、福建省海洋與漁業(yè)廳防災(zāi)減災(zāi)處、福建省海洋預(yù)報臺和東山海洋環(huán)境監(jiān)測站，在此對獲取這些資料的觀測人員和工作人員表示感謝。

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A tide-storm surge-wave coupled inundation warning system for Fujian coast

ZHANG Li1,2，SHANG Shao-ping1,2,3，ZHANG Feng1,2，XIE Yan-shuang1,2,3
（1.Key Laboratory of Underwater Acoustic Communication and Marine Information Technology,Xiamen University,Ministry of Education,Xiamen 361005 China;2.College of Ocean&Earth Sciences,Xiamen University,Xiamen 361005 China;3.Center for Ocean observation Technologies, Xiamen University,Xiamen 361005 China）

A visualized inundation warning system which coupled tide,storm surge and wave was established for the Fujian coast based on FORTRAN and MATLAB GUI.The water raise height coupled tide,storm surge and wave was simulated by FETSWCM,and the wave height was simulated by SWAN.In each step,FETSWCM and SWAN shared wind,water level,current and radiation stress gradient.The warning height is based on the above simulations.The warning of the seawalls along Fujian Coast can display by MATLAB GUI.The warning of typhoon TRAMI and USAGI for 15 seawalls along Fujian Coast were successful with the accuracy of 87%.

Fujian coast;over-seawall;wave;warning system

P731.22

A

1003-0239（2016）05-0061-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2016.05.007

2016-01-07

國家科技支撐計劃資助項目（2013BAB04B01）

張莉（1988-），女，博士在讀，從事河口近岸物理海洋學(xué)研究。E-mail:zhangnier99@sina.com