地形高程數據在警戒潮位核定合理性分析及應急決策中的應用

熊嘉才，馮朝材，朱萬里，莫文淵（.海南省海洋監測預報中心，海南海口57006；.海南大學，海南海口5708）

地形高程數據在警戒潮位核定合理性分析及應急決策中的應用

熊嘉才1，馮朝材1，朱萬里1，莫文淵2
（1.海南省海洋監測預報中心，海南海口570206；2.海南大學，海南海口570228）

通過實地地形高程測量，利用核定岸段地形高程數據與核定值進行對比分析，能較客觀解決核定值的合理性分析問題。海南省2014年核定的岸段中，通過對比分析結果表明：樂東岸段原核定值偏高，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；地形高程數據；合理性分析

1　引言

海南省于1992年在海南島沿岸進行了警戒潮位核定［1］，并一直沿用至今。根據國家海洋局的統一部署，海南省海洋與漁業廳自2012年起，按照新的《警戒潮位核定規范》（GB/T 17839—2011，下簡稱《規范》）［2］開展了全省12個市縣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，是本次核定工作的關鍵，也是難點所在。石強［3］、黃培基等［4］、黃錦林等［5］對警戒潮位核定方法進行過有益的探討和研究，但均未見對核定值的合理性做過分析。在《規范》“7.5校驗”一節內容中，雖然提出了一個校驗的基本思路，但在實際核定工作中難以落實。同時，新核定的警戒潮位值與1992年核定的警戒潮位值，哪個更加合理，是核定工作結束時必須回答的問題，《規范》中也沒有可參照的標準。本文通過引入GPS高程測量方法［6-8］，對海南島沿岸具有代表性的4個無堤壩岸段樂東鶯歌海岸段、昌江海尾港岸段、臨高金牌港岸段、萬寧烏場港岸段的核定成果及相應岸段的高程實測數據進行對比分析，能較客觀解決新的核定值的合理性分析問題，為今后的警戒潮位核定工作提供借鑒，且能為政府應急決策提供依據。

2　資料來源

樂東岸段采用鶯歌海臨時驗潮資料，昌江岸段采用海尾港臨時驗潮資料，臨高金牌港岸段采用金牌港臨時驗潮資料，萬寧岸段采用烏場港臨時驗潮資料。各驗潮點觀測資料滿足3個月時長（見表1）。

表1　4岸段臨時驗潮點

3　警戒潮位值核定方法和結論

3.1重現期高潮位計算方法

樂東鶯歌海岸段、昌江海尾港岸段、臨高金牌港岸段、萬寧烏場港岸段均沒有建立長期驗潮站，只有臨時驗潮資料。根據《規范》（附錄D）的要求，樂東鶯歌海岸段和萬寧烏場岸段采用“極值同步差比法”計算該岸段重現期高潮位；昌江海尾港岸段和臨高金牌港岸段采用增減水相關法計算該岸段極值潮位分布，最終計算該岸段第Ⅰ型極值分布（見表2）。

3.2警戒潮位計算方法

本文僅分析藍色警戒潮位值的核定，根據《規范》要求，藍色警戒潮位值的計算方法如下：Hb=Hs+ Δhb。式中Hb為藍色警戒潮位值，Hs為2—5 a重現期高潮位，Δhb為修正值。

Δhb=h1+h2+h3，h1為防潮設施受浪程度調整值（見表3），h2為防潮設施建設標準調整值（見表4），h3為岸段重要程度調整值（見表5）。

3.3核定結論

計算結果見表6，樂東鶯歌海岸段藍色警戒潮位值為1.95 m（1985國家高程基準，下同）；昌江海尾港岸段藍色警戒潮位值為2.75 m；臨高金牌港岸段藍色警戒潮位值為2.80 m；萬寧烏場港岸段藍色警戒潮位值為2.00 m。

表2　各岸段重現期高潮位計算方法

表3　h1取值

表4　h2取值

表5　h3取值

表6　各岸段藍色警戒潮位計算結果

4　新核定警戒潮位成果與原有警戒潮位值的比較分析

樂東鶯歌海岸段、昌江海尾港岸段、臨高金牌港岸段、萬寧烏場港岸段原有警戒潮位是1992年核定的，其值減去30 cm后相當于本次核定的藍色警戒潮位值［9］。萬寧烏場港岸段原有警戒潮位值為2.08 m；樂東鶯歌海岸段原有警戒潮位值為2.48 m；昌江海尾港岸段原有警戒潮位值為2.53 m；臨高金牌港岸段原有警戒潮位值為2.88 m。

原藍色預警值與本次核定的藍色預警值進行比較，4個核定岸段的原藍色預警值普遍低于新核定的藍色預警值，僅樂東岸段原藍色預警值高于新核定的藍色預警值（見表7）。

表7　4岸段原有藍色預警值與新核定藍色預警值的對比

5　高程實測資料

海南島沿岸除海口市及三亞市，其他岸段基本無堤防工程，沿岸承災體為村莊及港口碼頭。通過走訪相應市縣“三防”、水務局和海洋與漁業局等相關部門，結合現場調查，掌握了沿岸地勢低洼的承災體分布（見圖1—4，紅色標注為各測點位置），并委托專業測繪部門對其地面高程進行測量，得到其高程值。經專家驗收通過后采信使用。

6　判斷核定值合理性的技術路線與方法

6.1技術路線和方法

新核定的警戒潮位值如何判定其合理性，是核定工作的關鍵，也是難點所在。但《規范》中沒有可參照的標準。

圖1　萬寧岸段沿岸低洼承災體分布圖

圖2　樂東岸段沿岸低洼承災體分布圖

現階段全國警戒潮位核定工作中，分析核定值合理性時，采用的方法基本都是統計該核定岸段代表站點的歷史高潮位數據［10］，對于風暴潮影響較嚴重的岸段，比如海南島東北部岸段［11］，當該岸段的逐日高潮位超藍色警戒潮位值一般在1a 2—3次，即藍色預警一年發布2—3次時，認為是相對合理的；而風暴潮影響輕微岸段，比如海南島西部岸段，當該岸段的逐日高潮位超藍色警戒潮位值一般在1a 1—2次，即藍色預警一年發布1—2次時，認為是相對合理的。但利用實測潮位資料，只能分析預警發布次數的相對合理性。

圖3　昌江岸段沿岸低洼承災體分布圖

圖4　臨高金牌岸段沿岸低洼承災體分布圖

新核定的警戒潮位值是否比原有警戒潮位值更加合理，是否符合實際應急需求，本文采用的技術路線是：首先通過收集省測繪部門1∶10 000以上大比例尺的地形圖，掌握該岸段高程特征分布，從中篩選出地勢較低的沿岸承災體，結合當地海洋、水務和三防等有關管理部門的意見，最終確定容易致災的沿岸低洼承災體數量及其分布，再實地測量，獲取重點風險區域的承災體高程數據。

其次利用核定岸段重點承災體實測高程數據與該核定岸段藍色核定值進行對比分析。

當藍色預警值（Hb）-承災體高程（H承災體）≥0 cm時，判定該核定值不合理。因為警戒值高出承災體高程時，說明海水已經開始淹沒沿岸承災體才開始發布預警，意味著災害風險隨時出現，災害隨時可能發生，藍色預警沒有起到初次預警和提醒的作用，預警過于緩慢。

當0 cm＜承災體高程（H承災體）-藍色預警值（Hb）≤10 cm時，判定其值是合理的。因為當海水離沿岸承災體地面高程還有10 cm的差距就開始預警，能給沿岸居民提供及時的預警。

當承災體高程（H承災體）-藍色預警值（Hb）＞10 cm時，判定其值不合理。因為當海水距離沿岸承災體地面高程超過10 cm，說明預警時間過早，則預警不警戒，失去預警意義。

可以用如下判別式表示：

6.2兩種判別方法的優劣對比

利用核定岸段長期站歷史高潮位數據進行校驗，是警戒潮位核定中最普遍的分析方法，其優點是簡捷、易行；而本文提供的校驗思路直觀、可信。兩種校驗思路優劣可見表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

同樣，在分析金牌岸段時，根據表9給出的該岸段地勢低洼的保護目標的地形高程數據，蘭堂村農田路面高程最低，為2.74 m，文潭村農田路面高程為2.80 m，其余沿岸村莊高程普遍在3.0 m以上。金牌岸段原藍色預警值為2.58 m，用原核定值發布藍色預警時，沿岸保護目標地勢均高出藍色預警值16 cm以上，且絕大部分承災體地勢高出預警值40 cm以上，原核定值偏低，預警時間過早，即預警不警戒。新核定的藍色警戒潮位值為2.80 m，用新的核定值發布藍色預警時，蘭堂村農田淹沒僅6 cm，馬裊村和文潭村農田地勢高程基本與藍色預警值相同，其余沿岸保護目標地勢均高出藍色預警值，用新核定值發布藍色預警，僅蘭堂村農田受淹，且受淹輕微，其余沿岸保護目標均得到有效保護。因此，從防災減災實際需要分析，新核定的警戒潮位值定得合理，能滿足實際應急預警需求。

表8　兩種校驗方法優劣對比

表9　臨高金牌岸段低洼承災體高程數據分析

7.2昌江岸段核定值合理性分析

對于昌江岸段，本文也根據該岸段沿岸地勢低洼的保護目標的地形高程數據進行分析（見表10），昌江沿岸村莊海尾鎮海尾市村高程較低，為2.52 m，其余高程普遍在3.0 m以上。昌江岸段原藍色預警值為2.23 m，用原核定值發布藍色預警時，除海尾鎮海尾市村地勢高出藍色預警值29 cm，其余沿岸保護目標地勢均高出藍色預警值80 cm以上，原預警值明顯偏低，預警不警戒現象嚴重。新核定的藍色警戒潮位值為2.75 m，用新的核定值發布藍色預警時，海尾鎮海尾市村淹沒達23 cm，其余沿岸保護目標地勢均高出預警潮位30 cm以上。從防災減災實際需要分析，原核定值偏低，預警過早，用原核定值發布藍色預警沒有實際預警意義。用新的核定值發布藍色預警，雖然造成沿岸個別保護目標受淹（海尾鎮海尾市村），但從該案段承災體總體高程分析，新核定的藍色預警值對沿岸整體保護目標，明顯更有預警意義。因此，新的核定值比原核定值更加合理。

7.3樂東岸段核定值合理性分析

為了分析樂東岸段新核定的警戒潮位值是否能滿足實際應急工作的需要，與原有警戒潮位值比較，新核定的警戒潮位值是否更加合理，本文利用樂東岸段沿岸低洼地段的承災體高程數據進行分析（見表11）。樂東沿岸承災體高程較低的有鶯歌海養殖場，高程為2.44 m，樂羅鎮球港村路面，高程為1.91 m，樂羅鎮望樓港村路面，高程為2.22 m，九所鎮中灶村路面，高程為1.73 m，九所鎮羅馬村路面，高程為2.49 m。樂東岸段原藍色預警值為2.18 m，用原有核定值發布藍色預警時，九所鎮中灶村已經淹沒達45 cm，樂羅鎮球港村淹沒達27 cm，用原有核定值發布藍色預警保護不了該岸段的保護目標，原藍色預警值偏高。而新核定的藍色警戒潮位值為1.95 m，用新的核定值發布藍色預警時，沿岸村莊僅九所鎮中灶村淹沒達22 cm，樂羅鎮球港村淹沒達4 cm，其余沿岸低洼承災體沒有出現潮水淹沒情況，基本都能得到有效保護，考慮到該案段承災體高程差異較大，新核定的警戒潮位值是合理的，比原核定值更加符合實際預警需求。

表10　昌江岸段低洼承災體高程數據分析

表11　樂東岸段低洼承災體高程數據分析

表12　萬寧岸段低洼承災體高程數據分析

7.4萬寧岸段核定值合理性分析

根據萬寧岸段沿岸地勢低洼的保護目標的地形高程數據，本文分析了萬寧岸段新舊核定值的合理性（見表12）。萬寧沿岸村莊高程普遍在2.1 m以上。萬寧岸段原藍色預警值為1.78 m，用原核定值發布藍色預警時，沿岸保護目標地勢均高出藍色預警值達34 cm以上，原核定值太低，用原核定值發布藍色預警，形同虛設。新核定的藍色警戒潮位值為2.00 m，用新的核定值發布藍色預警時，后安鎮白石村地勢高出預警值12 cm，和樂鎮樂群村地勢高出預警值15 cm，其余沿岸保護目標地勢均高出藍色預警值達30 cm以上，用新的核定值發布藍色預警，雖然其值定得稍微低了一些，但新核定的警戒潮位值比原預警值合理。

8　應急決策

通過現場調查分析（見圖1—4），能直觀判斷核定岸段容易遭受風暴潮災害侵襲的村莊以及低洼區域；結合預報預警結論，能使應急指揮決策部門有的放矢，做好提前預警、提前疏散可能遇險的保護目標。通過對萬寧岸段地勢低洼的保護目標的地形測量分析，萬寧小海及老爺海一帶沿岸保護目標是海洋災害影響最嚴重的區域，最容易遭受風暴潮災害侵襲；樂東岸段風暴潮災害影響最嚴重的區域則分別在樂東北部（嶺頭港）、中部（鶯歌海鎮）和南部（樂羅鎮）沿岸一帶；昌江岸段風暴潮災害影響最嚴重的區域在昌江北部（新港）、中部（海尾鎮）和南部（昌化鎮）一帶沿岸；臨高金牌港岸段風暴潮災害影響最嚴重的區域在金牌港-馬裊灣沿岸及文瀾江出海口一帶沿岸。

9　結語

根據國家海洋局的統一部署，海南省海洋與漁業廳自2012年起，按照新的《警戒潮位核定規范》（GB/T 17839—2011）開展了全省12個市縣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，是否符合實際應急需求，規范中沒有標準。本文從2014年度海南島沿岸警戒潮位核定工作中，通過高程實測數據分析，較客觀地分析了新核定的警戒值是否符合實際需求，結論如下：

（1）樂東岸段原核定值偏高，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）通過地形高程數據分析，能直觀判定各岸段海洋災害影響最嚴重的區域，結合預報預警結論，更能為海洋防災減災應急指揮提供決策依據；

（3）海南島警戒潮位核定岸段驗潮站分布稀少，無法利用實測潮位進行核定值的合理性分析；而且，利用實測潮位資料，也只能分析預警發布次數的合理性，畢竟潮位高低與警戒值大小沒有內在聯系。而承災體地形高程數據是分析核定結果合理性的一種直觀途徑。尤其對于無堤壩岸段的警戒潮位核定。海南省2014年4個岸段的核定成果，通過引入岸段地形高程數據，利用地形高程數據與核定值的對比分析，證明了新核定結果合理。

［1］海南省“三防”總指揮部，海南省海洋局.海南島沿海警戒水位確定報告［R］.1992.瓊府辦［1993］56號.

［2］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 17839-2011警戒潮位核定規范［S］.北京:中國標準出版社，2012.

［3］石強.沿海防潮警戒水位的基本意義和確定方法研究［J］.海洋預報，1998，15（3）:51-56.

［4］黃培基，陳雪英.山東沿海風暴潮警戒水位確定的分析研究［J］.黃渤海海洋，1995，13（1）:11-18.

［5］黃錦林，張婷，李嘉琳.沿海警戒潮位核定技術問題探討［J］.海洋預報，2015，32（1）:26-32.

［6］謝勁松.GPS高程測量原理及方法探討［J］.廣東科技，2010，19（4）:87-88.

［7］李宏博，史先琦，萬奇靈，等.GPS高程擬合在丘陵地區地形測量中的應用研究［J］.測繪地理信息，2015，40（4）:44-47.

［8］付培義，蘇巧梅.山地GPS高程測量方法探索［J］.太原理工大學學報，2002，33（5）:555-557.

［9］國家海洋局.風暴潮、海浪、海嘯和海冰災害應急預案［R］.北京:國家海洋局，2012.

［10］費岳軍.寧波市沿海海洋災害風險調查及警戒潮位核定［M］.北京:海洋出版社，2015.

［11］李文歡，石海瑩.海南省風暴潮災害及防范系統研究［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

南海數值預報業務化系統研制及其應用項目（201105002）。

熊嘉才（1963-），男，高級工程師，學士，主要從事海洋環境預報及災害研究工作。E-mail：13907629156@139.com