風暴潮和地面沉降災害對河北省沿海地區的影響

2024年3月12日發(作者：小孩腳痛)

風暴潮和地面沉降災害對河北省沿海地區的影響

邢忠信

1、2

張熟 郜洪強

21

（1.河北省地質調查院，石家莊050081;

2.河北地勘局第四水文工程地質大隊，滄州061000）

摘 要：河北省沿海地區是環渤海濱海產業經濟帶重點開發建設地區，在該省的經濟和社會

發展中占有十分重要的地位。然而，河北省沿海風暴潮災害嚴重，成災風暴潮的發生頻率有

增加的趨勢。近幾年沿海一帶地面沉降速率上升，更加大了風暴潮災害的危害程度。文中重

點闡述了河北省沿海地區地面沉降和風暴潮災害的歷史與現狀、規律和成因；進行了災害發

生發展趨勢預測；分析顯示，如果地面沉降發展勢頭得不到遏制且不加防護措施，對河北省

沿海地區將造成嚴重影響，到2050年沿海地區大面積的陸地將被淹沒，風暴潮災害將更加

肆虐。結合當地實際提出了防災對策，以期對河北省沿海地區的防災減災工作有所促進和借

鑒。

關鍵詞：河北沿海；地面沉降；風暴潮;影響因素；趨勢預測；防災對策

1. 前 言

河北省海岸帶長487公里，戰略地位重要，區位優勢明顯，是環渤海濱海產

業經濟帶重點開發建設地區，環渤海大港群工程、北方鋼鐵基地、化工基地、能

源基地、農業基地、機械工業基地等都集中在本區。沿岸除秦皇島、京唐港、黃

驊港外，尚有中小型漁港及鹽碼頭30多個，集中分布于入海河口。另外還有大

口河、曹妃甸等優良港址，是華北、西北地區增辟入海通道的理想岸段。海岸帶

分布有大港油田、冀東油田，分布著較豐富的海洋生物資源，海鹽和地熱資源也

很豐富。沿海地區在我省的經濟和社會發展中占有十分重要的地位。

然而，河北省沿海受風暴潮災害嚴重，地面沉降問題也很突出，由于不良地

質作用的影響，二者都有加重的趨勢。隨著沿海地區人口的增加和沿海經濟的迅

速發展，災害損失將會更加嚴重。采取相應的措施防止或減輕災害程度已成為當

務之急。

2. 沿海風暴潮災害

2.1風暴潮的時空分布規律

渤海灣沿岸是我國沿海風暴潮災害最為嚴重的地區之一。歷史上關于河北沿

海風暴潮的記載，始于西漢元帝初元元年(即公元48年)，距今已有兩千多年，

由于記載時斷時續，至1949年有記載的風暴潮災害只有46次。明朝嘉靖年間開

始記載逐漸增多，從1528～1949年的421年間共記載36次，平均12年1次；

1950～2003年的54年間發生風暴潮31次，平均1.7年1次。臺風導致的風暴

潮15次，強冷空氣導致的11次，機制不明者5次。其中成災風暴潮8次，嚴重

的6次。成災風暴潮的發生頻率有增加的趨勢。見表1。

1

表1 河北沿海風暴潮災害發生頻率統計表

時間段

1528-1949

1950-1985

1985-2003

2.2風暴潮成災情況

年

421

35

18

風暴潮次數

36

4

4

間隔時間（年/次）

12

9

4.5

建國以來，風暴潮成災最嚴重的是1965、1972、1985、1992、1997和2003

年。1965年11月7日，風暴潮造成滄州沿海22個村莊進水，沖毀了大量橋梁

道路，海岸向陸路遷移4～10m，直接經濟損失50多萬元。1972年7月27日，

唐山、秦皇島沿海發生風暴潮，昌黎、撫寧、樂亭、秦皇島市等沿海地帶上百個

村莊及23家工廠遭海水侵襲，造成直接經濟損失160多萬元。1985年8月19

日，唐山市的豐南、唐海、灤南、樂亭四縣沿海地帶遭風暴潮襲擊，80%～90%

的村莊進水，新港、新港船廠被淹，直接經濟損失140多萬元。1992年9月1

日，河北沿海發生特大風暴潮，海水向內陸推進4公里。房屋被淹，大量農田、

鹽田、蝦池被沖毀，正在建設中的京唐港也遭到破壞，直接經濟損失3.42億多

元。1997年8月2日受97年11號臺風影響，我省滄州、唐山、秦皇島沿海發

生特大風暴潮，向內地入侵達10km。許多村莊被淹，蝦池、鐵路、公路、電力、

通訊、水利設施也遭到嚴重破壞。滄州直接經濟損失3.2億元，唐山直接經濟損

失4.1億元，秦皇島直接經濟損失3.3億元，全省超過10億元。2003年10月

11日，沿海再次遭受特大風暴潮侵襲，僅滄州就損壞船只1242條，沖毀蝦池、

蟹池3.2萬畝，40個鹽場被淹，沖毀閘涵818座，大小泵站及船臺65個，海水

浸地7800畝，28個村進水，倒塌損壞房屋1947間，交通電力、通訊等設施也

遭到嚴重破壞，滄州直接經濟損失就達3.65億元以上。全省直接經濟損失超過

10億元。

總的來看，成災風瀑潮正朝逐漸加重的趨勢發展，隨著沿海社會經濟的發展，

風瀑潮災害損失越來越嚴重。從一次風瀑潮災害的損失來看，臺風風暴潮危害程

度遠高于強冷空氣風暴潮的危害。

2.3風暴潮危害的影響因素

（1）氣象因素

①氣壓

根據靜力學公式，氣壓下降(升高)1百帕，海平面升高(下降)1cm，氣壓下

降是誘發風暴潮的主要強迫力。夏季熱帶氣旋引起的風暴潮，隨氣旋侵入，偏東

風力增加，并使氣壓下降，海平面上升。而春秋季節冷空氣活動引起的風暴潮，

其主要成因是冷高壓侵入，偏東風(向岸風)增大所致。而冷高壓侵入導致氣壓上

升，對潮位上升不利，這是夏季風暴潮強度比秋季強的原因之一。

2

②風向風速

作用于水面的風應力是誘發淺水風暴潮的主要強迫力。向岸風引起增水易產

生風暴潮，離岸風減水不會產生風暴潮。

風暴潮幅度的公式為：

ξ=k×τ

0

L/ρgh

式中，ξ為風暴潮幅度，τ

0

為海平面上的風應力，L為海域水平尺度，h為

水深，ρ為海水密度，g為重力加速度，k為經驗常數(可取值1.5)，其中τ

0

可表

示為：

τ

0

=CP

a

W

2

P

a

為空氣密度，W為海面上風速，C為經驗常數，可取2.6×10

-3

。

由公式可以看出風暴潮的幅度與風速W的平方成正比與海水深h成反比。這

說明淺海區風暴潮的發展比深水區劇烈。河北沿海位于半封閉的渤海灣淺海中，

對風暴潮的發生發展極為有利。

③降水

一般降水對風暴潮影響很小，但在熱帶氣旋伴隨特大暴雨來臨時，在沿岸產

生很大的徑流使海面相應升高，可加劇風暴潮的危害。2003年10月11日風暴

潮就是伴隨強降雨而來，滄州平均降水量157.2mm，最大208.8mm，強降雨加重

了風暴潮災害。

（2）淺海效應

渤海灣是喇叭型，又是淺海大陸架，極有利于風暴潮災的發生。當波周期保

持不變時，波速和波長將隨水深變淺而減小，會使波高迅速增加，另外海浪觸及

海底時還產生折射現象，當海浪進入深度變動的過渡海域時，在較深的海水中波

浪傳播很快，在淺海中波浪會變慢，而使波峰增高。渤海是超淺海，造成潮位變

化幅度增大，易于風暴潮形成和發展。

（3）天文大潮的影響

海洋潮汐主要是由于月球引力作用，造成海洋水面周期性升降的現象。渤海

灣每月有兩次大潮，發生于朔(農歷初一)、望(農歷十五)，或者后延2～3天。

而建國后的六次大的成災風暴潮均發生于朔、望日及以后1～4天內。由于潮汐

還存在半日潮和全日潮（我省沿海以半日潮為主），所以在下午5點和早上5點

左右是最易產生風暴潮高峰潮位的時刻。2003年10月11日特大風暴潮發生于

凌晨4點，下午5點再遇高潮。

（4）海平面上升的影響

海平面上升是全球性問題。是由于大氣中CO

2

和其它溫室氣體大幅度增加所

導致的后果。據政府間氣候變化委員會(IPCC)最新報告預測，到2030年大氣中

二氧化碳總濃度將達到560ppm，比工業革命前增加一倍，這時地球平均溫度將

上升1～2℃。據此預測下一世紀末全球海平面上升0.5～1.0m。據我國海洋局

3

1989和1990年發布的海洋公報，根據48年長期驗潮資料統計，過去百年里海

平面平均上升14cm，上升速率1.4mm/a。六十年代以來上升值明顯加大，約2.1～

2.3mm/a。海平面上升是風暴潮災害加重的原因之一。

（5）海岸侵蝕的影響

海岸帶的侵蝕一方面與風暴潮侵襲有關，另一方面風暴潮沖刷沿海砂壩，也

降低了海岸對風暴潮的防御能力。如滄州沿海的狼坨子，三十一年間(54～85年)

遭侵蝕的最大距離350m。

（6）地面沉降的影響

地面沉降使風暴潮的水位相對升高，致使許多沿海防災設施的設計標準降

低，一遇風暴潮就極易成災。從92、97、2003年三次大的風暴潮情況看其高潮

位相差無幾，屬同一級別，且97年后還修建了防波堤，但成災程度逐年加大。

3. 地面沉降

3.1地面沉降現狀

地面沉降是指在自然因素和人為因素下形成的地表垂直下降現象。隨著人類

活動的加劇，河北沿海地區發生了嚴重的地面沉降，成為我國沉降面積、沉降量

和速率最大，類型最復雜的地區之一。

（1）黃驊沉降區

黃驊沉降區發育始于1976年，當時的沉降量7mm，到80年累計沉降量74mm，

90年累計沉降量152mm，沉降速率11.2mm/a。近幾年黃驊沉降區發展迅速，從

98年至2001年3.5年間，岐口～南排河一帶沉降量450mm，沉降速率128mm/a，

最大累計沉降量1111mm。沉降量大于800mm的面積756.47km

2

。

（2）南堡、唐海沉降區：位于南堡堿廠地下水漏斗區，沉降區面積2920km，

中心沉降量為803.8mm，沉降速率為40.19mm/a。

3.2地面沉降的危害

地面沉降造成地面標高的損失，這對于地面高程本就不大的沿海地帶影響尤

其嚴重,造成的最直接后果就是水患。

（1）內澇積水

地面沉降區內普遍存在比較嚴重的滯汛積水問題，不僅影響交通和環境，而

且常使建筑物在汛期被水侵沒，造成嚴重的經濟損失。

（2）河道防洪排瀝能力降低

沉降區內有多條行洪排瀝河道，沉降造成攔河堤壩等防洪設施破壞，導致御

洪能力不斷下降，出現嚴重的水患威脅。

（3）加大風暴潮災害

在濱海地區，地面沉降使陸地地面高程下降，導致海水侵襲和風暴潮災害加

劇。同時，濱岸防潮堤下沉，發生局部開裂，也造成抗風

4

2

暴潮能力的降低，加大風暴潮災害危害程度。

3.3地面沉降產生的原因

引起地面沉降的原因可分為自然因素及人為因素。自然因素中，包括構造

活動、軟弱土層的自重壓密固結、海平面上升等；人為因素中，包括過量開采地

下水、地下熱水及油氣資源、大規模工程建設等。本區由于構造活動引起的地面

沉降速率僅2～4mm/a，軟弱土層的自重壓密固結、海平面上升等引起的地面沉降

和本區總沉降相比也是微不足道的。因此，就本區而言人為因素是導致地面沉降

的主要原因。

（1）超采地下水引起地面沉降深層地下水的長期超采導致大面積的地下水

水位降落漏斗的形成并逐年擴展，引起松散地層大量釋水，使地層壓縮、固結而

產生沉降。沿海地區巨厚的的粘性土層，為地面沉降的發生提供了物質基礎（見

表2）。粘性土的釋水壓縮是永久性的，它決定了地面沉降的不可逆性。

表2

粘性土厚度統計表

沉降區

黃驊

巖性

粘土

0-100m 100-200m

5.8 29.61

9.24

4.00

62.20

200-300m 300-400m>400m

157.79

47.46

86.70

51.20

合計

319.90

178.86

116.40

254.70

89.3837.32

3.05 62.27

0.00 24.10

33.8038.80

亞粘土 56.84

粘土

南堡

亞粘土 68.70

1.60

（2）開采地熱引起地面沉降

本地區蘊藏有地下熱水資源，地下熱水開采量逐年增加，抽取地下熱水引起

水位下降，地層內孔隙水壓力減少有效應力增加，必然引起地層進一步壓實而導

致地面沉降。

（3）開采油氣資源引起地面沉降

在油氣田區，開采油氣資源也會引起地面沉降。根據大港油田的有關資料，

2 500m以下普遍出現了欠壓密地層，黃驊凹陷中最大異常地層壓力系數為1.552，

發現于3702.7m處沙河街組地層中。油氣開發將使流體壓力降低，固體顆粒有效

應力增加，使泥巖進一步固結壓密而引起地面沉降。

（4）地表荷載引起地面沉降

由于城市規模擴大，高大建筑物不斷增加，鐵路、橋梁等交通設施及運輸荷

載的影響，地表荷載加重，也加速了地面的沉降。

4. 地面沉降和風暴潮對沿海地區的影響預測

從世界沿海50多個國家和地區受風暴潮災害之侵擾的情況看，風暴潮成災

程度公認與海平面上升和地面沉降有關，它導致風暴潮位的相對上升從而引起災

5

情變化。地面沉降與海平面上升表現為海岸線向陸地推進。

4.1海岸岸線高程預測

海岸岸線高程的變化主要與地面沉降、海平面變化及岸線自然高程有關。

（1）地面沉降預測

根據河北沿海地區地面沉降現有資料，參考相鄰類似地區研究成果，地面沉

降分兩種情況進行分析預測:一是按目前沉降速率，即滄州沿海平均100 mm/a，

唐山沿海40 mm/a。二是考慮到2010～2020年,南水北調工程引水成功，加之各

種有效節水措施使地下水開采得到控制，從而地面沉降得到緩解，同時考慮到地

面沉降的滯后效應，滄州沿海取50 mm/a，唐山沿海20 mm/a；2020年后人為因

素引起的地面沉降及其滯后效應基本得到控制，主要由地殼變動引起地面沉降，

綜合考慮滄州沿海取5mm/a，唐山沿海4 mm/a。

（2）海平面變化預測

海平面變化受多種因素影響，而氣候冷暖影響最大。依據我國海洋驗潮資料，

本次海平面上升按2.3 mm/a進行分析預測。

（3）岸線自然高程

渤海灣沿岸岸線目前自然高程在黃海平均海平面上1.5m。

以上三種因素迭加即為預測的海岸岸線高程。2050年渤海沿岸岸線高程將

達6.31 m(滄州)和3.49 m(唐山)。見表3。

表3 渤海灣沿岸岸線高程預測表

海岸段

滄州沿

岸

唐山沿

岸

地面沉降

第一方案

第二方案

第一方案

第二方案

470cm

135cm

188cm

60cm

海平面上升

11cm

11cm

11cm

11cm

相對上升

481cm

146cm

199cm

71cm

自然高程

150cm

150cm

150cm

150cm

岸線高程

631cm

296cm

349cm

221cm

4.2地面沉降和風暴潮的影響分析

由上述分析可見，如果地面沉降發展勢頭得不到遏制，沿海地區將有大面積

的陸地低于海平面。如不采取防護措施，到2050年滄州沿海6.3米高程以下的

地區，農場、鹽場及部分村落將被淹；唐山市的唐海、豐南縣大部分也不能幸免。

到2050年再發生5.40米以上(建國以來造成危害的)的風暴潮,屆時的潮高要加

上地面沉降值和海平面上升值，即滄州沿海要加6.31 m,唐山市沿海要加3.49 m。

將對沿海港口、城鎮造成嚴重危脅。地面沉降發展勢頭得到緩解和控制后，風暴

潮災害也會有一定程度的加重。

要防止風暴潮沿海必須構筑堤壩。沿海防波堤壩的高度：

H=h

1

+h

2

+k

6

h

1

相當于風暴潮最高潮位(加上沉降、海平面上升因素之后)，h

2

風浪爬高與

護面粗糙系數構筑形式有關，本區經驗值為1.3米，k為安全超高取0.5米。

屆時滄州沿岸防浪堤高程要達到10.16(13.51)米以上，唐山市的唐海、豐

南縣沿岸防浪堤高程也要達到9.41(10.69)米以上，才能防止風暴潮的襲擊。

沿岸防浪堤對防御風暴潮的襲擊是有效的，也是必須的。風暴潮的襲擊可以

通過修建海擋工程加以防御，而內澇問題則只能通過人工排水加以解決，這對沿

海城鎮建設是非常不利的。

5. 減災防災對策

河北省沿海受風暴潮災害嚴重，地面沉降問題也很突出。隨著沿海地區人口

的增加和沿海經濟的迅速發展，災害損失將會更加嚴重。采取相應的措施防止或

減輕災害程度已成為當務之急。

（1）加強風暴潮及其成災規律的研究

風暴潮成因及其成災規律的研究涉及海洋、天文、地理、氣象等多學科多

專業，應組織相關學科進行攻關，深入分析研究其規律和特點，為防災、減災和

抗災服務。

（2）搞好風暴潮災害的監測、預報

在過去的幾十年中，我國已經建立了一個風暴潮監測預報系統，然而位于

我省的驗潮站不多，相應的氣象站網也較少，應進行補充和加強，以提高風暴潮

災害研究的深度和預報精度。

（3）加強地面沉降監測預測

河北省地面沉降研究起步較晚、程度較低，嚴重滯后于控沉減災需要。因

此，首先要加強地面沉降調查、監測與研究工作。

（4）減緩和控制地面沉降

①根據水資源條件，限制地下水開采量，防止地下水水位大幅度持續下降，

控制地下水降落漏斗規模。

②根據地下水資源的分布情況，合理選擇開采區，調整開采層和開采時間，

避免開采地區、層位、時間過分集中。

③人工回灌地下水，補充地下水水量，提高地下水水位。

（5）加強災害的防御宣傳，提高全民的防災意識

加大輿論宣傳，提高防災意識，普及防災常識，規范行動行為，避免或減輕

其造成的經濟損失。

（6）積極組織防災抗災、搶險救災，可大大減輕潮災損失。

（7）科學合理的修建防潮工程

隨著沿海經濟的發展，濱海城鎮、工廠和港口的不斷增加，現有防潮工程

遠遠達不到新形勢的要求，應根據新情況，重新設計或修造。沿海防波堤壩的高

7

度，應考慮到風暴潮最高潮位(加上地面沉降、海平面上升因素之后)、風浪爬高

及安全超高三種因素的疊加。與此同時，應加強我省沿海海防林等生物工程的建

設。力爭使每次風暴潮災的損失減小到最小程度。

（8）搞好規劃，合理避災

科學合理的搞好沿海地區的發展規劃，新擴建工程項目，要盡量考慮到防災

減災因素，防患于未然，以免造成不必要的損失。

6. 結 語

河北省渤海灣沿岸是我國沿海風暴潮災害比較嚴重的地區之一，而且成災風

暴潮的發生頻率有增加的趨勢。近幾年沿海一帶地面沉降速率上升，加大了風暴

潮災害的危害程度。隨著沿海地區人口的增加和沿海經濟的迅速發展，災害損失

將會更加嚴重。采取相應的措施防止或減輕災害程度已成為當務之急。由于本地

區地面沉降和風暴潮研究程度相對較低，嚴重滯后于防災減災的需要，應盡快開

展調查、監測與研究工作，為防災減災提供依據，為沿海地區社會經濟可持續發

展服務。受資料和研究程度所限，地面沉降和風暴潮的發生發展趨勢預測難免有

所偏差，有待于今后進一步深入研究和完善。

參考文獻：

[1]中國科學院地學部.海平面上升對中國三角洲地區的影響及對策[M].北京:

科學出版社,1994.

[2]徐家聲、劉鶴智.黃驊海岸帶開發環境概論[M].北京:海洋出版社，1991.

[3]陳宗.潮汐學[M].北京:科學出版社,1980.

[4]游竟炎.渤海灣風暴潮的時空分布[J].河北氣象,1996(1).

The storm tide and land subsidence disasters to the influence of

the foreland of Hebei

XING Zhong-xin

12

，ZHANG Shu

2

，GAO Hong-qiang

3

、

( Institute of Geological survey ,Shijiazhuang 050081; Fourth Team of Hydrogeological and

Engineering Geology,Hebei Bureau of Geo-exploration,Cangzhou 061000)

Abstract:The foreland of Hebei is an alongside the a industry in Bohai Sea in

wreath economy to take the point development developments region, occupying a

very important position in the economy with social r, the

foreland of Hebei is a rious area of storm tide disaster, the occurrence frequency of

the storm tide prents the augmentative the last few years ,land subsidence

8

of the foreland velocity rising,enlargement disastrous and dangerous degree in tide in

thesis inside

expatiated the history with the prent condition, regulation with

becau of the land subsidence and storm tide disasters;proceeded the disaster the occurrence with

develop the trend estimate

;The analysis shows, if land subsidence development trend

can’t to be suppresd and don’t adopt the protection measure, it will result a rious

influence to the foreland of Hebei, a big area in foreland in 2050 will be drowned, and

the storm tide disaster will indulge in atrocities ation the region put

forward the disaster prevention counterplan physically, to hope reduces the disaster to

the disaster prevention of the foreland of Hebei the work has to promote with draw

lessons from.

Key words: The foreland of Hebei;Land subsidence; affect the factor;Trend

estimate;Disaster prevention counterplan

地調項目：環渤海地區（河北部分）地下水資源與環境地質調查評價

（2）

作者簡介：邢忠信（1958），男，教授級高工，主要從事水文地質、工程地質、

環境地質及地質災害調查研究工作。

交稿日期：2004-9-26

聯系方式：

E-mail地址:***********************

9