基于广东省沿海简易海洋水文气象观测设施建设的研究

冼嘉俊，姚琴

（广东省海洋发展规划研究中心 广州 510220）

基于广东省沿海简易海洋水文气象观测设施建设的研究

冼嘉俊，姚琴

（广东省海洋发展规划研究中心 广州 510220）

海洋水文气象观测设施是海洋观测的基础，广东省在近年也在加快其建设。本文结合广东省18个简易水文气象观测设施的建设情况提出了一些注意事项及建议，为广东省今后及其他地区建设类似简易观测设施提供参考。

简易观测设施；广东省；选址；施工

广东省是海洋经济大省，海洋经济总量已连续19年位居全国首位。近年来，广东省全面贯彻党的十八大提出的“建设海洋强国”的战略部署，以全面加快广东海洋经济综合试验区建设为抓手，不断提高海洋综合管理能力，努力将广东打造成为建设海洋强国的主力省。与此同时，广东省也是全国海洋灾害多发地区，是全国遭受海洋灾害损失最严重的地区之一。海洋经济的发展和日益严峻的海洋灾害，给广东省海洋预报减灾事业发展提出更高要求。沿海水文气象观测作为防灾减灾海洋观测网中最基础也是最重要的组成部分，一直是广东省海洋立体观测网建设的重点之一，也是当前投入最大，建设数量最多的部分。

1 现状

广东省位于我国大陆的南端，大陆海岸线长达4 114 km，居全国之首，拥有海岛1 963个，总海岸线长达8 500 km。广东沿海从东到西共有潮州、汕头、揭阳、汕尾、惠州、深圳、东莞、广州、中山、珠海、江门、阳江、茂名和湛江十四个城市，人口总计7 866.77万。同时，广东省还利用自身优势，发展出了具有自身特色的海洋工程装备制造、海洋旅游、水产养殖、港口航运等海洋产业，至2015年海洋生产总值连续21年居全国首位。

水文气象观测设施其主要功能是安装水文气象自动观测设备，对测点的水文气象要素进行长期连续自动的观测，并将观测数据传输到海洋预报台，为海洋防灾减灾和海洋预报提供现场实时观测资料。作为海洋经济大省，广东省沿海海洋水文气象观测设施主要由国家海洋局及广东省海洋主管部门负责组织建设。国家海洋局观测设施建设较早，至今已经在广东省沿海建设了21个长期海洋水文气象观测设施，其中多个站点已观测超过20年。广东省海洋主管部门建设的观测设施虽然起步晚，但建设效率高。在合理加密避免重复的前提下，已启动21个（长期3+简易18）海洋水文气象观测设施的建设工作，并将于近期完成建设。全省40多个潮位观测设施主要分布在湾口、海洋灾害敏感区域或海岛面外海一侧。

广东省现有海洋观测设施虽然已有一定规模，但其密度距离《全国海洋观测网规划(2014-2020)》“沿海县（市辖区）至少建设一个海洋站（点），全国海洋站（点）沿海岸线平均分布间隔在100 km以内，重点区域岸线间隔在30 km以内”的要求还有一定的差距，更不能完全满足广东省海洋经济快速发展的要求。

图1 站点分布示意图

2 简易水文气象观测设施建设

2.1 建设内容

沿海简易海洋水文气象观测设施其主要功能是对水文气象要素进行长期连续自动的观测，并将观测数据传输到广东省海洋预报部门，为海洋防灾减灾和海洋预报提供现场实时观测资料。测量要素包括潮位、风速、风向、气温、相对湿度、气压和降水量。观测系统对数据的采集、处理、接收、存储符合《海滨观测规范》（GB/T 14914-2006）的要求；数据传输符合海洋数据传输网的要求，可以与国家海洋局的水文气象数据传输网相兼容；设备符合《海洋站水文气象观测设备与系统集成通用技术要求》，通用性好。

具体建设内容包括三部分：

（1）水文气象自动观测系统建设，用于测量潮位、风速、风向、气温、相对湿度、气压和降水量，主要包括数据采集器、温湿度传感器、气压传感器、风速风向传感器、雨量传感器、水位计、通信设备和电源；

（2）基础设施建设，主要包括测风塔（风杆）、数据采集器保护箱、潮位仪保护箱、电源保护箱、潮位井筒、井外水尺和避雷设备等；

（3）数据接收处理系统建设，主要包括数据接收处理计算机、通信设备等。

2.2 简易观测设施与长期观测设施的比较

长期观测设施一般需要建设栈桥外伸，滩涂面越宽栈桥越长，滩涂越深需要打桩的深度越深。在滩涂区域建设海洋观测设施难度大、费用高，并且施工完成后周边环境需要相对稳定。简易观测设施与传统的长期观测设施相比具有成本低、占用空间小、施工难度低、迁移灵活性强等优点。简易观测设施是依托码头或防护工程，利用其水深条件及管理优势建设，只需使用码头或防护工程的一个小角落，不需要建设栈桥更不需要打桩，其建设施工周期只需要3～5天，建设费用仅需传统的长期水文气象观测设施的1/5左右，自带太阳能供电系统不需要外部供电，通过双井筒可同时进行水质环境监测。并且经比较两者的观测周期及观测数据精确性基本一致。

但同时易观测设施相对于长期观测设施也存在对建设环境比较依赖、抗撞能力较低、使用寿命较短、可搭载设备空间少等缺点。

2.3 简易观测设施建设注意事项

简易观测设施的建设主要分为选址和施工两个部分。结合当前广东18个简易观测设施的建设情况，总结出一些注意事项。

简易观测设施的选址直接影响到水文气象自动观测设备运行的安全及管理，选址的合理性将决定了观测数据的使用价值。在选址方面主要注意一下几点：

（1）周边不能有大型障碍物，避免选在狭窄区域，以免影响潮位观测代表性；

（2）选址点风浪不能太大，最好避免风暴潮直接冲击区域，以免波浪影响潮位精度及破坏观测设施；

（3）选址点附近不能有大型河流或排水管道汇入，以免径流影响潮位；

（4）选址点避免在新填海区或海岸侵蚀严重的区域，以免产生沉降影响观测设施水准点；

（5）选址点避免在淤积较为严重的区域，以免堵塞井筒水体交换口；

（6）选址前应了解当地发展需求，以免后期周边开发建设影响观测数据准确性；

（7）选址点尽量选在码头、防波堤等已建工程上，可以降低施工难度也可以更好地保护观测设施安全，但同时应避免在船只停靠区域，以免船只碰撞损坏观测设施，例如码头、防波堤的转角处；

（8）选址点应与已建海洋及水利观测设施有一定距离且平均分布，以免重复建设；

（9）选址区域尽量选在人口聚集、经济发达区域或重大项目等重点区域，观测数据可更有效应用于重点区域的海洋预警报及防灾减灾；

（10）选址点尽量避免人流大的区域，以免造成不必要的人为损坏；

（11）选址点应尽量选在已有水准点附近，以便进行水尺零点的水准引测；

简易观测设施的建设施工决定了观测设施的寿命，在施工方面主要注意：

（1）施工前要提前掌握当地潮差及高潮水位高，以确定水文观测设备安装的安全位置；

（2）验潮井井口要高于理论最高潮位2米以上并有遮挡，以免涌浪冲入井口；

（3）防雷系统一定要接入地面，以免雷击损坏设备；

（4）设施周边要安装防护栏及显眼位置安放警示牌，降低人为破坏风险；

（5）太阳能板方向应安装在正南，应避免周边有高建筑物遮挡；

（6）如建设地点周边有较高的建筑物气象设施应安装在其楼顶，否则应安装在标准风塔上；

（7）气温湿度传感器周边应铺设隔热和透水材料，以免风塔或地面所散发的热量和水蒸气影响所测数据的准确性；

（8）降水传感器安装应尽量高于或远离其他装置，并且确保四周无遮挡；

（9）井筒水体交换口开口方向需由内向外成45°倾斜状，可减少垃圾片的进入并具有消波效果；

（10）如安装在非标准码头上应对整个简易观测设施底部进行强化。

2.4 建设中遇到的问题及解决方案

（1）淤积问题

简易水文观测设施一般要求在最低潮位时井筒底部水深能达到1 m以上，以确保最低潮位时观测数据不受影响。但广东省局部地区沿海淤积比较严重，在使用一段时间后会出现验潮井水体交换孔被堵塞的情况，大大影响低潮时潮位数据的准确度。如果定期对其周边进行清淤将耗费较大的人力物力。

针对这一问题，在选址时可尽量选在航道附近，因航道通航需要会定期进行清淤工程，可降低淤积的风险，并在建设水文观测设施时增加了引流管，引流管位置位于验潮井底部上方，一端连接水体交换孔，管身向下倾斜约5°，向外延伸至水深较深的区域，引流管末端位于最低潮位下0.5至1 m处。

（2）滩涂问题

广东省沿海滩涂较多，当有需求在特定区域建设海洋观测设施时，在区域内不一定具备适合建设并且水深条件符合的地点。

针对这一问题，根据滩涂范围的大小可选择以下2种方式：

1）滩涂离岸距离较短时，可考虑在使用传统的浮子式潮位仪的基础上增加一个雷达式潮位仪。雷达式潮位仪可通过吊臂往外延伸一定距离获取潮位数据，但在风暴潮或波浪较大时观测数据精度会受一定的影响，此时潮位一般较高，可通过浮子式潮位仪进行数据补充，提高潮位数据的精度；

2）滩涂离岸较远时，可查找周边海域是否有合适的建设平台，如海上平台、岛礁、桥墩等，将观测设施安装其上。

（3）漫堤问题

广东省是台风风暴潮袭击较为严重的地区，风暴潮增水与天文潮高潮叠加时可达到5 m以上潮差。通常简易观测设施建设在港口码头上，而码头设施通常是允许越浪甚至是漫堤。这就增加了观测设备被海水浸泡的风险，而且浮子式潮位仪井筒顶端需高于最高潮位，井筒过高会降低其整体强度及维护难度。

针对这一问题，可将数据采集器安装在周边建筑物内或风塔上，观测设施底部金属部分增加防锈涂层。而潮位传感器可改用压力式潮位仪，井筒顶端只需高于码头即可，海水漫过其上也不影响潮位观测。

3 建议

（1）国家海洋局及广东省海洋主管部门已经在广东省沿海建设了40多个水文气象观测设施，但对照国家海洋局《海滨观测规范》要求和参照国际海洋观测站（点）布局惯例，在建设密度、数据处理和布局合理性等方面，都存在较大的建设空间和差距，需要从省、市级层面积极配合加大沿岸海洋观测站建设力度，进一步优化和完善整体布局。

根据广东省沿海的海洋灾害情况及特点，在海洋灾害多发区、人口密集区及经济较发达地区适当加密水文气象观测设施的建设，实现海洋观测重点区域观测设施沿海岸线平均分布间隔在30 km以内。

（2）为符合国家海洋局提出的“一站多能”建设，建议在水质敏感区域增加水质监测传感器，在位于海岛或其周边有较大规模围填海工程的水文气象观测设施上增加视频监视系统，在口门、湾口等区域可搭载雷达观测系统增加观测范围。通过搭载不同观测设备，将观测设施打造成基础扎实、功能完善的基层观测监测业务网络。

（3）建议协调广东省水利、气象、珠江水利委员会等相关部门将其建设的水文站点及企业自建的海洋观测设施纳入海洋立体观测网络，建立健全海洋数据共享机制，开展海洋观测资料的集成整合，实现省内各部门数据资源共享。

（4）建议在现有国家海洋局中心站基础上增加由地市直接管理的观测监测基地，构建海洋应急观测监测近岸海域快速反应圈。

4 结论

随着全国海洋经济的大发展及海洋防灾减灾工作的需求，海洋观测需求也将日益增大，单纯依赖传统的长期观测设施建设将跟不上需求的速度，建设简易观测设施将成为一个有力的补充。特别是在港口经济较为发达的区域，建设简易观测设施即可减少港口岸线的占用更可利用已有港口资源降低建设难度。本文结合广东省18个简易观测设施的建设情况提出了一些注意事项及建议，可以为广东省今后及其他地区建设简易观测设施提供参考。

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[2] 林航.沿海长期验潮站的建设探讨[J].传播传媒,2014(16).

[3] 海滨观测规范[M].科学出版社,国家海洋局编,1987.

2017-07-03