地形高程数据在警戒潮位核定合理性分析及应急决策中的应用

熊嘉才，冯朝材，朱万里，莫文渊（.海南省海洋监测预报中心，海南海口57006；.海南大学，海南海口5708）

地形高程数据在警戒潮位核定合理性分析及应急决策中的应用

熊嘉才1，冯朝材1，朱万里1，莫文渊2
（1.海南省海洋监测预报中心，海南海口570206；2.海南大学，海南海口570228）

通过实地地形高程测量，利用核定岸段地形高程数据与核定值进行对比分析，能较客观解决核定值的合理性分析问题。海南省2014年核定的岸段中，通过对比分析结果表明：乐东岸段原核定值偏高，其余岸段原核定值偏低，但新核定的警戒潮位值合理。

警戒潮位；地形高程数据；合理性分析

1　引言

海南省于1992年在海南岛沿岸进行了警戒潮位核定［1］，并一直沿用至今。根据国家海洋局的统一部署，海南省海洋与渔业厅自2012年起，按照新的《警戒潮位核定规范》（GB/T 17839—2011，下简称《规范》）［2］开展了全省12个市县沿岸警戒潮位的核定工作。新核定的警戒潮位值如何判定其合理性，是本次核定工作的关键，也是难点所在。石强［3］、黄培基等［4］、黄锦林等［5］对警戒潮位核定方法进行过有益的探讨和研究，但均未见对核定值的合理性做过分析。在《规范》“7.5校验”一节内容中，虽然提出了一个校验的基本思路，但在实际核定工作中难以落实。同时，新核定的警戒潮位值与1992年核定的警戒潮位值，哪个更加合理，是核定工作结束时必须回答的问题，《规范》中也没有可参照的标准。本文通过引入GPS高程测量方法［6-8］，对海南岛沿岸具有代表性的4个无堤坝岸段乐东莺歌海岸段、昌江海尾港岸段、临高金牌港岸段、万宁乌场港岸段的核定成果及相应岸段的高程实测数据进行对比分析，能较客观解决新的核定值的合理性分析问题，为今后的警戒潮位核定工作提供借鉴，且能为政府应急决策提供依据。

2　资料来源

乐东岸段采用莺歌海临时验潮资料，昌江岸段采用海尾港临时验潮资料，临高金牌港岸段采用金牌港临时验潮资料，万宁岸段采用乌场港临时验潮资料。各验潮点观测资料满足3个月时长（见表1）。

表1　4岸段临时验潮点

3　警戒潮位值核定方法和结论

3.1重现期高潮位计算方法

乐东莺歌海岸段、昌江海尾港岸段、临高金牌港岸段、万宁乌场港岸段均没有建立长期验潮站，只有临时验潮资料。根据《规范》（附录D）的要求，乐东莺歌海岸段和万宁乌场岸段采用“极值同步差比法”计算该岸段重现期高潮位；昌江海尾港岸段和临高金牌港岸段采用增减水相关法计算该岸段极值潮位分布，最终计算该岸段第Ⅰ型极值分布（见表2）。

3.2警戒潮位计算方法

本文仅分析蓝色警戒潮位值的核定，根据《规范》要求，蓝色警戒潮位值的计算方法如下：Hb=Hs+ Δhb。式中Hb为蓝色警戒潮位值，Hs为2—5 a重现期高潮位，Δhb为修正值。

Δhb=h1+h2+h3，h1为防潮设施受浪程度调整值（见表3），h2为防潮设施建设标准调整值（见表4），h3为岸段重要程度调整值（见表5）。

3.3核定结论

计算结果见表6，乐东莺歌海岸段蓝色警戒潮位值为1.95 m（1985国家高程基准，下同）；昌江海尾港岸段蓝色警戒潮位值为2.75 m；临高金牌港岸段蓝色警戒潮位值为2.80 m；万宁乌场港岸段蓝色警戒潮位值为2.00 m。

表2　各岸段重现期高潮位计算方法

表3　h1取值

表4　h2取值

表5　h3取值

表6　各岸段蓝色警戒潮位计算结果

4　新核定警戒潮位成果与原有警戒潮位值的比较分析

乐东莺歌海岸段、昌江海尾港岸段、临高金牌港岸段、万宁乌场港岸段原有警戒潮位是1992年核定的，其值减去30 cm后相当于本次核定的蓝色警戒潮位值［9］。万宁乌场港岸段原有警戒潮位值为2.08 m；乐东莺歌海岸段原有警戒潮位值为2.48 m；昌江海尾港岸段原有警戒潮位值为2.53 m；临高金牌港岸段原有警戒潮位值为2.88 m。

原蓝色预警值与本次核定的蓝色预警值进行比较，4个核定岸段的原蓝色预警值普遍低于新核定的蓝色预警值，仅乐东岸段原蓝色预警值高于新核定的蓝色预警值（见表7）。

表7　4岸段原有蓝色预警值与新核定蓝色预警值的对比

5　高程实测资料

海南岛沿岸除海口市及三亚市，其他岸段基本无堤防工程，沿岸承灾体为村庄及港口码头。通过走访相应市县“三防”、水务局和海洋与渔业局等相关部门，结合现场调查，掌握了沿岸地势低洼的承灾体分布（见图1—4，红色标注为各测点位置），并委托专业测绘部门对其地面高程进行测量，得到其高程值。经专家验收通过后采信使用。

6　判断核定值合理性的技术路线与方法

6.1技术路线和方法

新核定的警戒潮位值如何判定其合理性，是核定工作的关键，也是难点所在。但《规范》中没有可参照的标准。

图1　万宁岸段沿岸低洼承灾体分布图

图2　乐东岸段沿岸低洼承灾体分布图

现阶段全国警戒潮位核定工作中，分析核定值合理性时，采用的方法基本都是统计该核定岸段代表站点的历史高潮位数据［10］，对于风暴潮影响较严重的岸段，比如海南岛东北部岸段［11］，当该岸段的逐日高潮位超蓝色警戒潮位值一般在1a 2—3次，即蓝色预警一年发布2—3次时，认为是相对合理的；而风暴潮影响轻微岸段，比如海南岛西部岸段，当该岸段的逐日高潮位超蓝色警戒潮位值一般在1a 1—2次，即蓝色预警一年发布1—2次时，认为是相对合理的。但利用实测潮位资料，只能分析预警发布次数的相对合理性。

图3　昌江岸段沿岸低洼承灾体分布图

图4　临高金牌岸段沿岸低洼承灾体分布图

新核定的警戒潮位值是否比原有警戒潮位值更加合理，是否符合实际应急需求，本文采用的技术路线是：首先通过收集省测绘部门1∶10 000以上大比例尺的地形图，掌握该岸段高程特征分布，从中筛选出地势较低的沿岸承灾体，结合当地海洋、水务和三防等有关管理部门的意见，最终确定容易致灾的沿岸低洼承灾体数量及其分布，再实地测量，获取重点风险区域的承灾体高程数据。

其次利用核定岸段重点承灾体实测高程数据与该核定岸段蓝色核定值进行对比分析。

当蓝色预警值（Hb）-承灾体高程（H承灾体）≥0 cm时，判定该核定值不合理。因为警戒值高出承灾体高程时，说明海水已经开始淹没沿岸承灾体才开始发布预警，意味着灾害风险随时出现，灾害随时可能发生，蓝色预警没有起到初次预警和提醒的作用，预警过于缓慢。

当0 cm＜承灾体高程（H承灾体）-蓝色预警值（Hb）≤10 cm时，判定其值是合理的。因为当海水离沿岸承灾体地面高程还有10 cm的差距就开始预警，能给沿岸居民提供及时的预警。

当承灾体高程（H承灾体）-蓝色预警值（Hb）＞10 cm时，判定其值不合理。因为当海水距离沿岸承灾体地面高程超过10 cm，说明预警时间过早，则预警不警戒，失去预警意义。

可以用如下判别式表示：

6.2两种判别方法的优劣对比

利用核定岸段长期站历史高潮位数据进行校验，是警戒潮位核定中最普遍的分析方法，其优点是简捷、易行；而本文提供的校验思路直观、可信。两种校验思路优劣可见表8。

7　核定值的合理性分析

7.1金牌岸段核定值合理性分析

同样，在分析金牌岸段时，根据表9给出的该岸段地势低洼的保护目标的地形高程数据，兰堂村农田路面高程最低，为2.74 m，文潭村农田路面高程为2.80 m，其余沿岸村庄高程普遍在3.0 m以上。金牌岸段原蓝色预警值为2.58 m，用原核定值发布蓝色预警时，沿岸保护目标地势均高出蓝色预警值16 cm以上，且绝大部分承灾体地势高出预警值40 cm以上，原核定值偏低，预警时间过早，即预警不警戒。新核定的蓝色警戒潮位值为2.80 m，用新的核定值发布蓝色预警时，兰堂村农田淹没仅6 cm，马袅村和文潭村农田地势高程基本与蓝色预警值相同，其余沿岸保护目标地势均高出蓝色预警值，用新核定值发布蓝色预警，仅兰堂村农田受淹，且受淹轻微，其余沿岸保护目标均得到有效保护。因此，从防灾减灾实际需要分析，新核定的警戒潮位值定得合理，能满足实际应急预警需求。

表8　两种校验方法优劣对比

表9　临高金牌岸段低洼承灾体高程数据分析

7.2昌江岸段核定值合理性分析

对于昌江岸段，本文也根据该岸段沿岸地势低洼的保护目标的地形高程数据进行分析（见表10），昌江沿岸村庄海尾镇海尾市村高程较低，为2.52 m，其余高程普遍在3.0 m以上。昌江岸段原蓝色预警值为2.23 m，用原核定值发布蓝色预警时，除海尾镇海尾市村地势高出蓝色预警值29 cm，其余沿岸保护目标地势均高出蓝色预警值80 cm以上，原预警值明显偏低，预警不警戒现象严重。新核定的蓝色警戒潮位值为2.75 m，用新的核定值发布蓝色预警时，海尾镇海尾市村淹没达23 cm，其余沿岸保护目标地势均高出预警潮位30 cm以上。从防灾减灾实际需要分析，原核定值偏低，预警过早，用原核定值发布蓝色预警没有实际预警意义。用新的核定值发布蓝色预警，虽然造成沿岸个别保护目标受淹（海尾镇海尾市村），但从该案段承灾体总体高程分析，新核定的蓝色预警值对沿岸整体保护目标，明显更有预警意义。因此，新的核定值比原核定值更加合理。

7.3乐东岸段核定值合理性分析

为了分析乐东岸段新核定的警戒潮位值是否能满足实际应急工作的需要，与原有警戒潮位值比较，新核定的警戒潮位值是否更加合理，本文利用乐东岸段沿岸低洼地段的承灾体高程数据进行分析（见表11）。乐东沿岸承灾体高程较低的有莺歌海养殖场，高程为2.44 m，乐罗镇球港村路面，高程为1.91 m，乐罗镇望楼港村路面，高程为2.22 m，九所镇中灶村路面，高程为1.73 m，九所镇罗马村路面，高程为2.49 m。乐东岸段原蓝色预警值为2.18 m，用原有核定值发布蓝色预警时，九所镇中灶村已经淹没达45 cm，乐罗镇球港村淹没达27 cm，用原有核定值发布蓝色预警保护不了该岸段的保护目标，原蓝色预警值偏高。而新核定的蓝色警戒潮位值为1.95 m，用新的核定值发布蓝色预警时，沿岸村庄仅九所镇中灶村淹没达22 cm，乐罗镇球港村淹没达4 cm，其余沿岸低洼承灾体没有出现潮水淹没情况，基本都能得到有效保护，考虑到该案段承灾体高程差异较大，新核定的警戒潮位值是合理的，比原核定值更加符合实际预警需求。

表10　昌江岸段低洼承灾体高程数据分析

表11　乐东岸段低洼承灾体高程数据分析

表12　万宁岸段低洼承灾体高程数据分析

7.4万宁岸段核定值合理性分析

根据万宁岸段沿岸地势低洼的保护目标的地形高程数据，本文分析了万宁岸段新旧核定值的合理性（见表12）。万宁沿岸村庄高程普遍在2.1 m以上。万宁岸段原蓝色预警值为1.78 m，用原核定值发布蓝色预警时，沿岸保护目标地势均高出蓝色预警值达34 cm以上，原核定值太低，用原核定值发布蓝色预警，形同虚设。新核定的蓝色警戒潮位值为2.00 m，用新的核定值发布蓝色预警时，后安镇白石村地势高出预警值12 cm，和乐镇乐群村地势高出预警值15 cm，其余沿岸保护目标地势均高出蓝色预警值达30 cm以上，用新的核定值发布蓝色预警，虽然其值定得稍微低了一些，但新核定的警戒潮位值比原预警值合理。

8　应急决策

通过现场调查分析（见图1—4），能直观判断核定岸段容易遭受风暴潮灾害侵袭的村庄以及低洼区域；结合预报预警结论，能使应急指挥决策部门有的放矢，做好提前预警、提前疏散可能遇险的保护目标。通过对万宁岸段地势低洼的保护目标的地形测量分析，万宁小海及老爷海一带沿岸保护目标是海洋灾害影响最严重的区域，最容易遭受风暴潮灾害侵袭；乐东岸段风暴潮灾害影响最严重的区域则分别在乐东北部（岭头港）、中部（莺歌海镇）和南部（乐罗镇）沿岸一带；昌江岸段风暴潮灾害影响最严重的区域在昌江北部（新港）、中部（海尾镇）和南部（昌化镇）一带沿岸；临高金牌港岸段风暴潮灾害影响最严重的区域在金牌港-马袅湾沿岸及文澜江出海口一带沿岸。

9　结语

根据国家海洋局的统一部署，海南省海洋与渔业厅自2012年起，按照新的《警戒潮位核定规范》（GB/T 17839—2011）开展了全省12个市县沿岸警戒潮位的核定工作。但新核定的警戒潮位值是否比原有警戒潮位值更加合理，是否符合实际应急需求，规范中没有标准。本文从2014年度海南岛沿岸警戒潮位核定工作中，通过高程实测数据分析，较客观地分析了新核定的警戒值是否符合实际需求，结论如下：

（1）乐东岸段原核定值偏高，其余岸段原核定值偏低，但新核定的警戒潮位值是合理的；

（2）通过地形高程数据分析，能直观判定各岸段海洋灾害影响最严重的区域，结合预报预警结论，更能为海洋防灾减灾应急指挥提供决策依据；

（3）海南岛警戒潮位核定岸段验潮站分布稀少，无法利用实测潮位进行核定值的合理性分析；而且，利用实测潮位资料，也只能分析预警发布次数的合理性，毕竟潮位高低与警戒值大小没有内在联系。而承灾体地形高程数据是分析核定结果合理性的一种直观途径。尤其对于无堤坝岸段的警戒潮位核定。海南省2014年4个岸段的核定成果，通过引入岸段地形高程数据，利用地形高程数据与核定值的对比分析，证明了新核定结果合理。

［1］海南省“三防”总指挥部，海南省海洋局.海南岛沿海警戒水位确定报告［R］.1992.琼府办［1993］56号.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 17839-2011警戒潮位核定规范［S］.北京:中国标准出版社，2012.

［3］石强.沿海防潮警戒水位的基本意义和确定方法研究［J］.海洋预报，1998，15（3）:51-56.

［4］黄培基，陈雪英.山东沿海风暴潮警戒水位确定的分析研究［J］.黄渤海海洋，1995，13（1）:11-18.

［5］黄锦林，张婷，李嘉琳.沿海警戒潮位核定技术问题探讨［J］.海洋预报，2015，32（1）:26-32.

［6］谢劲松.GPS高程测量原理及方法探讨［J］.广东科技，2010，19（4）:87-88.

［7］李宏博，史先琦，万奇灵，等.GPS高程拟合在丘陵地区地形测量中的应用研究［J］.测绘地理信息，2015，40（4）:44-47.

［8］付培义，苏巧梅.山地GPS高程测量方法探索［J］.太原理工大学学报，2002，33（5）:555-557.

［9］国家海洋局.风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案［R］.北京:国家海洋局，2012.

［10］费岳军.宁波市沿海海洋灾害风险调查及警戒潮位核定［M］.北京:海洋出版社，2015.

［11］李文欢，石海莹.海南省风暴潮灾害及防范系统研究［M］.北京:海洋出版社，2014.

Rationality analysis of terrain elevation data in the warning tidal level verification and its application in emergency decision

XIONG Jia-cai1，FENG Zhao-cai1，ZHU Wan-li1，Mo Wen-yuan2
（1.Ocean monitoring and forecasting center of Hainan province，Haikou 570206 China；2.Hainan university，Haikou 570228 China）

Based on the terrain elevation measurement，the elevation data is compared with ratified value，and the rationality of the ratified value is analyzed.For ratified value in 2014，the comparison results indicates that the ratified value in Ledong coast is slightly high，but it is slightly low for other coast.Moreover，the result shows that the newly ratified warning water level is rational.

the warning tidal level；the terrain elevation data；rationality analysis

P731.23

A

1003-0239（2016）04-0017-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2016.04.003

2015-09-23

南海数值预报业务化系统研制及其应用项目（201105002）。

熊嘉才（1963-），男，高级工程师，学士，主要从事海洋环境预报及灾害研究工作。E-mail：13907629156@139.com