风暴潮和地面沉降灾害对河北省沿海地区的影响

2024年3月12日发(作者：小孩脚痛)

风暴潮和地面沉降灾害对河北省沿海地区的影响

邢忠信

1、2

张熟 郜洪强

21

（1.河北省地质调查院，石家庄050081;

2.河北地勘局第四水文工程地质大队，沧州061000）

摘 要：河北省沿海地区是环渤海滨海产业经济带重点开发建设地区，在该省的经济和社会

发展中占有十分重要的地位。然而，河北省沿海风暴潮灾害严重，成灾风暴潮的发生频率有

增加的趋势。近几年沿海一带地面沉降速率上升，更加大了风暴潮灾害的危害程度。文中重

点阐述了河北省沿海地区地面沉降和风暴潮灾害的历史与现状、规律和成因；进行了灾害发

生发展趋势预测；分析显示，如果地面沉降发展势头得不到遏制且不加防护措施，对河北省

沿海地区将造成严重影响，到2050年沿海地区大面积的陆地将被淹没，风暴潮灾害将更加

肆虐。结合当地实际提出了防灾对策，以期对河北省沿海地区的防灾减灾工作有所促进和借

鉴。

关键词：河北沿海；地面沉降；风暴潮;影响因素；趋势预测；防灾对策

1. 前 言

河北省海岸带长487公里，战略地位重要，区位优势明显，是环渤海滨海产

业经济带重点开发建设地区，环渤海大港群工程、北方钢铁基地、化工基地、能

源基地、农业基地、机械工业基地等都集中在本区。沿岸除秦皇岛、京唐港、黄

骅港外，尚有中小型渔港及盐码头30多个，集中分布于入海河口。另外还有大

口河、曹妃甸等优良港址，是华北、西北地区增辟入海通道的理想岸段。海岸带

分布有大港油田、冀东油田，分布着较丰富的海洋生物资源，海盐和地热资源也

很丰富。沿海地区在我省的经济和社会发展中占有十分重要的地位。

然而，河北省沿海受风暴潮灾害严重，地面沉降问题也很突出，由于不良地

质作用的影响，二者都有加重的趋势。随着沿海地区人口的增加和沿海经济的迅

速发展，灾害损失将会更加严重。采取相应的措施防止或减轻灾害程度已成为当

务之急。

2. 沿海风暴潮灾害

2.1风暴潮的时空分布规律

渤海湾沿岸是我国沿海风暴潮灾害最为严重的地区之一。历史上关于河北沿

海风暴潮的记载，始于西汉元帝初元元年(即公元48年)，距今已有两千多年，

由于记载时断时续，至1949年有记载的风暴潮灾害只有46次。明朝嘉靖年间开

始记载逐渐增多，从1528～1949年的421年间共记载36次，平均12年1次；

1950～2003年的54年间发生风暴潮31次，平均1.7年1次。台风导致的风暴

潮15次，强冷空气导致的11次，机制不明者5次。其中成灾风暴潮8次，严重

的6次。成灾风暴潮的发生频率有增加的趋势。见表1。

1

表1 河北沿海风暴潮灾害发生频率统计表

时间段

1528-1949

1950-1985

1985-2003

2.2风暴潮成灾情况

年

421

35

18

风暴潮次数

36

4

4

间隔时间（年/次）

12

9

4.5

建国以来，风暴潮成灾最严重的是1965、1972、1985、1992、1997和2003

年。1965年11月7日，风暴潮造成沧州沿海22个村庄进水，冲毁了大量桥梁

道路，海岸向陆路迁移4～10m，直接经济损失50多万元。1972年7月27日，

唐山、秦皇岛沿海发生风暴潮，昌黎、抚宁、乐亭、秦皇岛市等沿海地带上百个

村庄及23家工厂遭海水侵袭，造成直接经济损失160多万元。1985年8月19

日，唐山市的丰南、唐海、滦南、乐亭四县沿海地带遭风暴潮袭击，80%～90%

的村庄进水，新港、新港船厂被淹，直接经济损失140多万元。1992年9月1

日，河北沿海发生特大风暴潮，海水向内陆推进4公里。房屋被淹，大量农田、

盐田、虾池被冲毁，正在建设中的京唐港也遭到破坏，直接经济损失3.42亿多

元。1997年8月2日受97年11号台风影响，我省沧州、唐山、秦皇岛沿海发

生特大风暴潮，向内地入侵达10km。许多村庄被淹，虾池、铁路、公路、电力、

通讯、水利设施也遭到严重破坏。沧州直接经济损失3.2亿元，唐山直接经济损

失4.1亿元，秦皇岛直接经济损失3.3亿元，全省超过10亿元。2003年10月

11日，沿海再次遭受特大风暴潮侵袭，仅沧州就损坏船只1242条，冲毁虾池、

蟹池3.2万亩，40个盐场被淹，冲毁闸涵818座，大小泵站及船台65个，海水

浸地7800亩，28个村进水，倒塌损坏房屋1947间，交通电力、通讯等设施也

遭到严重破坏，沧州直接经济损失就达3.65亿元以上。全省直接经济损失超过

10亿元。

总的来看，成灾风瀑潮正朝逐渐加重的趋势发展，随着沿海社会经济的发展，

风瀑潮灾害损失越来越严重。从一次风瀑潮灾害的损失来看，台风风暴潮危害程

度远高于强冷空气风暴潮的危害。

2.3风暴潮危害的影响因素

（1）气象因素

①气压

根据静力学公式，气压下降(升高)1百帕，海平面升高(下降)1cm，气压下

降是诱发风暴潮的主要强迫力。夏季热带气旋引起的风暴潮，随气旋侵入，偏东

风力增加，并使气压下降，海平面上升。而春秋季节冷空气活动引起的风暴潮，

其主要成因是冷高压侵入，偏东风(向岸风)增大所致。而冷高压侵入导致气压上

升，对潮位上升不利，这是夏季风暴潮强度比秋季强的原因之一。

2

②风向风速

作用于水面的风应力是诱发浅水风暴潮的主要强迫力。向岸风引起增水易产

生风暴潮，离岸风减水不会产生风暴潮。

风暴潮幅度的公式为：

ξ=k×τ

0

L/ρgh

式中，ξ为风暴潮幅度，τ

0

为海平面上的风应力，L为海域水平尺度，h为

水深，ρ为海水密度，g为重力加速度，k为经验常数(可取值1.5)，其中τ

0

可表

示为：

τ

0

=CP

a

W

2

P

a

为空气密度，W为海面上风速，C为经验常数，可取2.6×10

-3

。

由公式可以看出风暴潮的幅度与风速W的平方成正比与海水深h成反比。这

说明浅海区风暴潮的发展比深水区剧烈。河北沿海位于半封闭的渤海湾浅海中，

对风暴潮的发生发展极为有利。

③降水

一般降水对风暴潮影响很小，但在热带气旋伴随特大暴雨来临时，在沿岸产

生很大的径流使海面相应升高，可加剧风暴潮的危害。2003年10月11日风暴

潮就是伴随强降雨而来，沧州平均降水量157.2mm，最大208.8mm，强降雨加重

了风暴潮灾害。

（2）浅海效应

渤海湾是喇叭型，又是浅海大陆架，极有利于风暴潮灾的发生。当波周期保

持不变时，波速和波长将随水深变浅而减小，会使波高迅速增加，另外海浪触及

海底时还产生折射现象，当海浪进入深度变动的过渡海域时，在较深的海水中波

浪传播很快，在浅海中波浪会变慢，而使波峰增高。渤海是超浅海，造成潮位变

化幅度增大，易于风暴潮形成和发展。

（3）天文大潮的影响

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现象。渤海

湾每月有两次大潮，发生于朔(农历初一)、望(农历十五)，或者后延2～3天。

而建国后的六次大的成灾风暴潮均发生于朔、望日及以后1～4天内。由于潮汐

还存在半日潮和全日潮（我省沿海以半日潮为主），所以在下午5点和早上5点

左右是最易产生风暴潮高峰潮位的时刻。2003年10月11日特大风暴潮发生于

凌晨4点，下午5点再遇高潮。

（4）海平面上升的影响

海平面上升是全球性问题。是由于大气中CO

2

和其它温室气体大幅度增加所

导致的后果。据政府间气候变化委员会(IPCC)最新报告预测，到2030年大气中

二氧化碳总浓度将达到560ppm，比工业革命前增加一倍，这时地球平均温度将

上升1～2℃。据此预测下一世纪末全球海平面上升0.5～1.0m。据我国海洋局

3

1989和1990年发布的海洋公报，根据48年长期验潮资料统计，过去百年里海

平面平均上升14cm，上升速率1.4mm/a。六十年代以来上升值明显加大，约2.1～

2.3mm/a。海平面上升是风暴潮灾害加重的原因之一。

（5）海岸侵蚀的影响

海岸带的侵蚀一方面与风暴潮侵袭有关，另一方面风暴潮冲刷沿海砂坝，也

降低了海岸对风暴潮的防御能力。如沧州沿海的狼坨子，三十一年间(54～85年)

遭侵蚀的最大距离350m。

（6）地面沉降的影响

地面沉降使风暴潮的水位相对升高，致使许多沿海防灾设施的设计标准降

低，一遇风暴潮就极易成灾。从92、97、2003年三次大的风暴潮情况看其高潮

位相差无几，属同一级别，且97年后还修建了防波堤，但成灾程度逐年加大。

3. 地面沉降

3.1地面沉降现状

地面沉降是指在自然因素和人为因素下形成的地表垂直下降现象。随着人类

活动的加剧，河北沿海地区发生了严重的地面沉降，成为我国沉降面积、沉降量

和速率最大，类型最复杂的地区之一。

（1）黄骅沉降区

黄骅沉降区发育始于1976年，当时的沉降量7mm，到80年累计沉降量74mm，

90年累计沉降量152mm，沉降速率11.2mm/a。近几年黄骅沉降区发展迅速，从

98年至2001年3.5年间，岐口～南排河一带沉降量450mm，沉降速率128mm/a，

最大累计沉降量1111mm。沉降量大于800mm的面积756.47km

2

。

（2）南堡、唐海沉降区：位于南堡碱厂地下水漏斗区，沉降区面积2920km，

中心沉降量为803.8mm，沉降速率为40.19mm/a。

3.2地面沉降的危害

地面沉降造成地面标高的损失，这对于地面高程本就不大的沿海地带影响尤

其严重,造成的最直接后果就是水患。

（1）内涝积水

地面沉降区内普遍存在比较严重的滞汛积水问题，不仅影响交通和环境，而

且常使建筑物在汛期被水侵没，造成严重的经济损失。

（2）河道防洪排沥能力降低

沉降区内有多条行洪排沥河道，沉降造成拦河堤坝等防洪设施破坏，导致御

洪能力不断下降，出现严重的水患威胁。

（3）加大风暴潮灾害

在滨海地区，地面沉降使陆地地面高程下降，导致海水侵袭和风暴潮灾害加

剧。同时，滨岸防潮堤下沉，发生局部开裂，也造成抗风

4

2

暴潮能力的降低，加大风暴潮灾害危害程度。

3.3地面沉降产生的原因

引起地面沉降的原因可分为自然因素及人为因素。自然因素中，包括构造

活动、软弱土层的自重压密固结、海平面上升等；人为因素中，包括过量开采地

下水、地下热水及油气资源、大规模工程建设等。本区由于构造活动引起的地面

沉降速率仅2～4mm/a，软弱土层的自重压密固结、海平面上升等引起的地面沉降

和本区总沉降相比也是微不足道的。因此，就本区而言人为因素是导致地面沉降

的主要原因。

（1）超采地下水引起地面沉降深层地下水的长期超采导致大面积的地下水

水位降落漏斗的形成并逐年扩展，引起松散地层大量释水，使地层压缩、固结而

产生沉降。沿海地区巨厚的的粘性土层，为地面沉降的发生提供了物质基础（见

表2）。粘性土的释水压缩是永久性的，它决定了地面沉降的不可逆性。

表2

粘性土厚度统计表

沉降区

黄骅

岩性

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

合计

319.90

178.86

116.40

254.70

89.3837.32

3.05 62.27

0.00 24.10

33.8038.80

亚粘土 56.84

粘土

南堡

亚粘土 68.70

1.60

（2）开采地热引起地面沉降

本地区蕴藏有地下热水资源，地下热水开采量逐年增加，抽取地下热水引起

水位下降，地层内孔隙水压力减少有效应力增加，必然引起地层进一步压实而导

致地面沉降。

（3）开采油气资源引起地面沉降

在油气田区，开采油气资源也会引起地面沉降。根据大港油田的有关资料，

2 500m以下普遍出现了欠压密地层，黄骅凹陷中最大异常地层压力系数为1.552，

发现于3702.7m处沙河街组地层中。油气开发将使流体压力降低，固体颗粒有效

应力增加，使泥岩进一步固结压密而引起地面沉降。

（4）地表荷载引起地面沉降

由于城市规模扩大，高大建筑物不断增加，铁路、桥梁等交通设施及运输荷

载的影响，地表荷载加重，也加速了地面的沉降。

4. 地面沉降和风暴潮对沿海地区的影响预测

从世界沿海50多个国家和地区受风暴潮灾害之侵扰的情况看，风暴潮成灾

程度公认与海平面上升和地面沉降有关，它导致风暴潮位的相对上升从而引起灾

5

情变化。地面沉降与海平面上升表现为海岸线向陆地推进。

4.1海岸岸线高程预测

海岸岸线高程的变化主要与地面沉降、海平面变化及岸线自然高程有关。

（1）地面沉降预测

根据河北沿海地区地面沉降现有资料，参考相邻类似地区研究成果，地面沉

降分两种情况进行分析预测:一是按目前沉降速率，即沧州沿海平均100 mm/a，

唐山沿海40 mm/a。二是考虑到2010～2020年,南水北调工程引水成功，加之各

种有效节水措施使地下水开采得到控制，从而地面沉降得到缓解，同时考虑到地

面沉降的滞后效应，沧州沿海取50 mm/a，唐山沿海20 mm/a；2020年后人为因

素引起的地面沉降及其滞后效应基本得到控制，主要由地壳变动引起地面沉降，

综合考虑沧州沿海取5mm/a，唐山沿海4 mm/a。

（2）海平面变化预测

海平面变化受多种因素影响，而气候冷暖影响最大。依据我国海洋验潮资料，

本次海平面上升按2.3 mm/a进行分析预测。

（3）岸线自然高程

渤海湾沿岸岸线目前自然高程在黄海平均海平面上1.5m。

以上三种因素迭加即为预测的海岸岸线高程。2050年渤海沿岸岸线高程将

达6.31 m(沧州)和3.49 m(唐山)。见表3。

表3 渤海湾沿岸岸线高程预测表

海岸段

沧州沿

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

相对上升

481cm

146cm

199cm

71cm

自然高程

150cm

150cm

150cm

150cm

岸线高程

631cm

296cm

349cm

221cm

4.2地面沉降和风暴潮的影响分析

由上述分析可见，如果地面沉降发展势头得不到遏制，沿海地区将有大面积

的陆地低于海平面。如不采取防护措施，到2050年沧州沿海6.3米高程以下的

地区，农场、盐场及部分村落将被淹；唐山市的唐海、丰南县大部分也不能幸免。

到2050年再发生5.40米以上(建国以来造成危害的)的风暴潮,届时的潮高要加

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

将对沿海港口、城镇造成严重危胁。地面沉降发展势头得到缓解和控制后，风暴

潮灾害也会有一定程度的加重。

要防止风暴潮沿海必须构筑堤坝。沿海防波堤坝的高度：

H=h

1

+h

2

+k

6

h

1

相当于风暴潮最高潮位(加上沉降、海平面上升因素之后)，h

2

风浪爬高与

护面粗糙系数构筑形式有关，本区经验值为1.3米，k为安全超高取0.5米。

届时沧州沿岸防浪堤高程要达到10.16(13.51)米以上，唐山市的唐海、丰

南县沿岸防浪堤高程也要达到9.41(10.69)米以上，才能防止风暴潮的袭击。

沿岸防浪堤对防御风暴潮的袭击是有效的，也是必须的。风暴潮的袭击可以

通过修建海挡工程加以防御，而内涝问题则只能通过人工排水加以解决，这对沿

海城镇建设是非常不利的。

5. 减灾防灾对策

河北省沿海受风暴潮灾害严重，地面沉降问题也很突出。随着沿海地区人口

的增加和沿海经济的迅速发展，灾害损失将会更加严重。采取相应的措施防止或

减轻灾害程度已成为当务之急。

（1）加强风暴潮及其成灾规律的研究

风暴潮成因及其成灾规律的研究涉及海洋、天文、地理、气象等多学科多

专业，应组织相关学科进行攻关，深入分析研究其规律和特点，为防灾、减灾和

抗灾服务。

（2）搞好风暴潮灾害的监测、预报

在过去的几十年中，我国已经建立了一个风暴潮监测预报系统，然而位于

我省的验潮站不多，相应的气象站网也较少，应进行补充和加强，以提高风暴潮

灾害研究的深度和预报精度。

（3）加强地面沉降监测预测

河北省地面沉降研究起步较晚、程度较低，严重滞后于控沉减灾需要。因

此，首先要加强地面沉降调查、监测与研究工作。

（4）减缓和控制地面沉降

①根据水资源条件，限制地下水开采量，防止地下水水位大幅度持续下降，

控制地下水降落漏斗规模。

②根据地下水资源的分布情况，合理选择开采区，调整开采层和开采时间，

避免开采地区、层位、时间过分集中。

③人工回灌地下水，补充地下水水量，提高地下水水位。

（5）加强灾害的防御宣传，提高全民的防灾意识

加大舆论宣传，提高防灾意识，普及防灾常识，规范行动行为，避免或减轻

其造成的经济损失。

（6）积极组织防灾抗灾、抢险救灾，可大大减轻潮灾损失。

（7）科学合理的修建防潮工程

随着沿海经济的发展，滨海城镇、工厂和港口的不断增加，现有防潮工程

远远达不到新形势的要求，应根据新情况，重新设计或修造。沿海防波堤坝的高

7

度，应考虑到风暴潮最高潮位(加上地面沉降、海平面上升因素之后)、风浪爬高

及安全超高三种因素的叠加。与此同时，应加强我省沿海海防林等生物工程的建

设。力争使每次风暴潮灾的损失减小到最小程度。

（8）搞好规划，合理避灾

科学合理的搞好沿海地区的发展规划，新扩建工程项目，要尽量考虑到防灾

减灾因素，防患于未然，以免造成不必要的损失。

6. 结 语

河北省渤海湾沿岸是我国沿海风暴潮灾害比较严重的地区之一，而且成灾风

暴潮的发生频率有增加的趋势。近几年沿海一带地面沉降速率上升，加大了风暴

潮灾害的危害程度。随着沿海地区人口的增加和沿海经济的迅速发展，灾害损失

将会更加严重。采取相应的措施防止或减轻灾害程度已成为当务之急。由于本地

区地面沉降和风暴潮研究程度相对较低，严重滞后于防灾减灾的需要，应尽快开

展调查、监测与研究工作，为防灾减灾提供依据，为沿海地区社会经济可持续发

展服务。受资料和研究程度所限，地面沉降和风暴潮的发生发展趋势预测难免有

所偏差，有待于今后进一步深入研究和完善。

参考文献：

[1]中国科学院地学部.海平面上升对中国三角洲地区的影响及对策[M].北京:

科学出版社,1994.

[2]徐家声、刘鹤智.黄骅海岸带开发环境概论[M].北京:海洋出版社，1991.

[3]陈宗.潮汐学[M].北京:科学出版社,1980.

[4]游竟炎.渤海湾风暴潮的时空分布[J].河北气象,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

地调项目：环渤海地区（河北部分）地下水资源与环境地质调查评价

（2）

作者简介：邢忠信（1958），男，教授级高工，主要从事水文地质、工程地质、

环境地质及地质灾害调查研究工作。

交稿日期：2004-9-26

联系方式：

E-mail地址:***********************

9