風暴潮對濱海電廠取水的影響研究

趙俊杰 白靜 （交通運輸部天津水運工程科學研究院 天津300456）

風暴潮是由熱帶氣旋、溫帶氣旋、強冷空氣和氣壓驟變引起的海面異常升高的現象。

我國的渤海是風暴潮災害嚴重地區之一。近30年來，渤海灣沿岸不斷發生強寒風暴潮，1992年8月發生的16號臺風引起的風暴潮，破壞了部分海堤，塘沽港老碼頭倉庫被淹，天津許多企業停產，損失達4億元。2003年10月10日至12日發生在渤海灣和萊州灣的一次強溫帶風暴潮中，河北省損失慘重，有30多個村莊被海水包圍，許多重要企業被迫停產，沿海養殖損失達3.6億元。[1]本文以渤海3次風暴潮為例，對風暴潮進行數值模擬，給出某濱海發電廠取水工程附近沿岸的風暴潮增水值。

該電廠位于北方某濱海城市，南距渤海0 m，等深線直線距離約為3.5 km。廠址范圍內為鹽田，地勢平坦，地面標高約2.2 m。工程擬建設4×1 000 MW燃煤機組，利用海水做冷卻水源，采用帶海水冷卻塔的二次循環供水系統，其他所需淡水全部采用海水淡化技術解決。電廠取水采用高潮位取水的方式，在海擋外設置3座沉淀調節池，在東一級沉淀調節池入口和西一級沉淀調節池入口分別設置閘門調節進水水位，一、二級沉淀調節池均垂直海擋布置，東、西一級沉淀調節池并列布置在二級沉淀調節池南側，其中：東、西一級沉淀調節池擋沙堤長度分別約1.7 km、2.3 km，堤頂標高均為7.0 m。

1 黃、渤海風暴潮數值模式

描述風暴潮的準三維流體動力方程為：

利用上述模式，首先將海面氣壓場進行數字化離散處理和客觀分析，然后利用兩層海面風場診斷模式計算整個區域內10 m高度處的海面風場，并進行時間和空間插值，輸入風暴潮模式計算各個天氣過程的風暴潮增水值。

2 風暴潮數值模擬結果及影響分析

圖1 風暴潮增水模擬點位置圖

本項目模擬范圍是整個渤海，其空間步長Δt=5是1/120經緯度，時間步長秒。共模擬計算了9216、9711號熱帶風暴，以及2003年10月10日至12日發生在渤海的3次較大的風暴潮過程。表1、2、3給出的是3次風暴潮過程造地區附近岸段部分站點造地前后的風暴潮最大增水值及其變化（站位見圖1）。

表1 9216號臺風風暴潮增水值及其變化

表2 9711號臺風風暴潮增水值及其變化

表3 2003年10月溫帶風暴潮增水值及其變化

由表1～3可以看出：3次風暴潮過程中，9711號臺風風暴潮的增水值最大，9216號臺風風暴潮增水值次之，2003年10月的溫帶風暴潮增水值最小。

工程前與工程后比較，3、4、5號站位風暴潮增水值無變化；2號站位風暴潮增水值略有增加；1號站位增水值最大。3次風暴潮過程增水值分別為191 cm、232 cm、181 cm，較工程前分別增加9 cm、10 cm、6 cm。

綜上所述，實施電廠取水工程后，僅在項目附近岸段風暴潮增水值有所變化，但變化很小，最大僅為10 cm。遠項目區岸段增水無變化，由于本項目圍埝標高7 m，現海檔標高僅6.2 m，項目實施后，使該項目所在岸段的抗風暴潮能力增強。所以，從風暴潮對項目的影響方面看，該項目的開發亦是可行的。

3 防止風暴潮措施

在工程施工期間，突遇強風暴潮，未完成的岸堤和基礎受風暴潮襲擊，可能發生部分岸段受毀，并引起工程區內沙石流失，直接影響到周圍海洋環境。故在施工時，應做好抗風暴潮預案和安全措施，以減輕災害帶來的損失。

在運營期間突遇強風暴潮，將影響到取水安全，應做好抗風暴潮預案和安全措施。同時，每次風暴潮過后，兩個沉淀調節池都會有不同程度的淤積，應啟動清淤預案。

為了保護海洋環境，避免環境風險事故的發生，建議采取以下措施：

①及時關注災害性天氣預報，密切注意臺風、風暴潮等災害性天氣的動態；

②建立防抗臺風、風暴潮等災害性天氣的值班制度，布置避風措施和制定搶險方案等；[2]

③成立應急組織機構，一旦發生風險事故，應急組織機構立即投入搶險，并及時通報相關的主管部門。

4 結論

實施天津北疆電廠取水工程后，僅在項目附近岸段風暴潮增水值有所變化，但變化很小，遠項目區岸段增水無變化。由于本項目圍埝標高7 m，現海檔標高僅6.2 m，項目實施后，使該項目所在岸段的抗風暴潮能力增強。從風暴潮對項目的影響方面看，在采取本文提出的防止風暴潮措施后，該項目的開發是可行的?！?/p>

[1]馮文合.津港地區水文氣象介紹[J].中國海事，2008（3）：67-68.

[2]張文婷，張行南，劉永志，等.基于G IS的風暴潮洪水風險分析系統研究[J]. 水電能源科學，2008（2）：44-47.