风暴潮对滨海电厂取水的影响研究

赵俊杰 白静 （交通运输部天津水运工程科学研究院 天津300456）

风暴潮是由热带气旋、温带气旋、强冷空气和气压骤变引起的海面异常升高的现象。

我国的渤海是风暴潮灾害严重地区之一。近30年来，渤海湾沿岸不断发生强寒风暴潮，1992年8月发生的16号台风引起的风暴潮，破坏了部分海堤，塘沽港老码头仓库被淹，天津许多企业停产，损失达4亿元。2003年10月10日至12日发生在渤海湾和莱州湾的一次强温带风暴潮中，河北省损失惨重，有30多个村庄被海水包围，许多重要企业被迫停产，沿海养殖损失达3.6亿元。[1]本文以渤海3次风暴潮为例，对风暴潮进行数值模拟，给出某滨海发电厂取水工程附近沿岸的风暴潮增水值。

该电厂位于北方某滨海城市，南距渤海0 m，等深线直线距离约为3.5 km。厂址范围内为盐田，地势平坦，地面标高约2.2 m。工程拟建设4×1 000 MW燃煤机组，利用海水做冷却水源，采用带海水冷却塔的二次循环供水系统，其他所需淡水全部采用海水淡化技术解决。电厂取水采用高潮位取水的方式，在海挡外设置3座沉淀调节池，在东一级沉淀调节池入口和西一级沉淀调节池入口分别设置闸门调节进水水位，一、二级沉淀调节池均垂直海挡布置，东、西一级沉淀调节池并列布置在二级沉淀调节池南侧，其中：东、西一级沉淀调节池挡沙堤长度分别约1.7 km、2.3 km，堤顶标高均为7.0 m。

1 黄、渤海风暴潮数值模式

描述风暴潮的准三维流体动力方程为：

利用上述模式，首先将海面气压场进行数字化离散处理和客观分析，然后利用两层海面风场诊断模式计算整个区域内10 m高度处的海面风场，并进行时间和空间插值，输入风暴潮模式计算各个天气过程的风暴潮增水值。

2 风暴潮数值模拟结果及影响分析

图1 风暴潮增水模拟点位置图

本项目模拟范围是整个渤海，其空间步长Δt=5是1/120经纬度，时间步长秒。共模拟计算了9216、9711号热带风暴，以及2003年10月10日至12日发生在渤海的3次较大的风暴潮过程。表1、2、3给出的是3次风暴潮过程造地区附近岸段部分站点造地前后的风暴潮最大增水值及其变化（站位见图1）。

表1 9216号台风风暴潮增水值及其变化

表2 9711号台风风暴潮增水值及其变化

表3 2003年10月温带风暴潮增水值及其变化

由表1～3可以看出：3次风暴潮过程中，9711号台风风暴潮的增水值最大，9216号台风风暴潮增水值次之，2003年10月的温带风暴潮增水值最小。

工程前与工程后比较，3、4、5号站位风暴潮增水值无变化；2号站位风暴潮增水值略有增加；1号站位增水值最大。3次风暴潮过程增水值分别为191 cm、232 cm、181 cm，较工程前分别增加9 cm、10 cm、6 cm。

综上所述，实施电厂取水工程后，仅在项目附近岸段风暴潮增水值有所变化，但变化很小，最大仅为10 cm。远项目区岸段增水无变化，由于本项目围埝标高7 m，现海档标高仅6.2 m，项目实施后，使该项目所在岸段的抗风暴潮能力增强。所以，从风暴潮对项目的影响方面看，该项目的开发亦是可行的。

3 防止风暴潮措施

在工程施工期间，突遇强风暴潮，未完成的岸堤和基础受风暴潮袭击，可能发生部分岸段受毁，并引起工程区内沙石流失，直接影响到周围海洋环境。故在施工时，应做好抗风暴潮预案和安全措施，以减轻灾害带来的损失。

在运营期间突遇强风暴潮，将影响到取水安全，应做好抗风暴潮预案和安全措施。同时，每次风暴潮过后，两个沉淀调节池都会有不同程度的淤积，应启动清淤预案。

为了保护海洋环境，避免环境风险事故的发生，建议采取以下措施：

①及时关注灾害性天气预报，密切注意台风、风暴潮等灾害性天气的动态；

②建立防抗台风、风暴潮等灾害性天气的值班制度，布置避风措施和制定抢险方案等；[2]

③成立应急组织机构，一旦发生风险事故，应急组织机构立即投入抢险，并及时通报相关的主管部门。

4 结论

实施天津北疆电厂取水工程后，仅在项目附近岸段风暴潮增水值有所变化，但变化很小，远项目区岸段增水无变化。由于本项目围埝标高7 m，现海档标高仅6.2 m，项目实施后，使该项目所在岸段的抗风暴潮能力增强。从风暴潮对项目的影响方面看，在采取本文提出的防止风暴潮措施后，该项目的开发是可行的。■

[1]冯文合.津港地区水文气象介绍[J].中国海事，2008（3）：67-68.

[2]张文婷，张行南，刘永志，等.基于G IS的风暴潮洪水风险分析系统研究[J]. 水电能源科学，2008（2）：44-47.