台风风暴潮灾害条件下海水网箱养殖脆弱性定量评价研究

In recent years, the storm surge has been a frequent marine disaster in coastal areas therefore caused severe facility damage and property losses on the mariculture. This project analyzes the damage characteristics of various types of net-cages through detailed field survey during the extreme event, accounting the integrated response of the net-cage to complex hydrodynamic conditions. The major goal of present work is to quantitatively assess the damage state of the facility and the survival ratio of aquaculture products in these cages. The storm surge process is numerically simulated using high resolution models. The damage mechanism of the marine cage is studied thoroughly from major factors of the hazard, such as wind, wave, current, tide, and surge. Based on these, quantitative vulnerability curves of the net cage for both single hazard and multi-hazard are proposed, using the regression analysis method. And the sensitivity and uncertainty are further studied. Accurate and reliable implementation of the mariculture damage assessment gives significant basis for the further quantitative assessment of marine disaster risk and financial losses. This project provides critical results for the effective disaster mitigation and the scientific improvement of the regional integrated storm surge disaster risk governance.

近年来，风暴潮灾害频发，对海水养殖带来的危害和损失非常严重。本项目从灾害角度出发，针对实际发生的台风风暴潮灾害（含近岸浪），选择海水网箱养殖为研究对象，通过灾害现场调查，系统分析风暴潮灾害过程各类网箱损害特点，定量判别网箱损毁程度和网箱内养殖产品存活率。利用风暴潮数值模拟技术重建风灾害过程，分析风暴潮灾害风、浪、流、潮等致灾因子对海水网箱养殖的成灾机制。在此基础上，基于回归分析方法，构建单一和多致灾因子的网箱养殖脆弱性曲线，开展敏感性和不确定性分析，为进一步开展风暴潮灾害定量风险评估和灾害损失评价提供支撑，提高风暴潮灾害综合防范管理的科学性和前瞻性，尽可能有效减轻灾害对沿海社会经济的损失。

本项目以本研究以重力式网箱为研究对象,分析了网箱受损机理特征，建立网箱脆弱性矩阵，完成了预期研究目标。项目的主要研究进展如下：.利用无人机拍摄、现场调查等方式，开展了台风风暴潮典型案例网箱受灾成灾灾害现场调查，获取了网箱受损第一手现场资料。定量分析了网箱受损程度现场判别方法，将网箱受损程度分为特别严重、严重、中度、轻度。.利用Jelesnianski模型风场和气压场，采用SWAN第三代海浪模型，构建了浙江沿海波浪传播模型，精细化重建了研究区台风风暴潮灾害过程，模拟了有效波高和、最大波高，波周期等水文动力要素空间分布。基于物模实验和数值模拟，分析了四点锚碇方式周长分别为40 m、60 m、80 m的单体网箱在20 m、22 m、23 m水深下，不同波浪和水深条件下锚绳的最大张力、网衣容持率最小值以及浮架最大应力的变化，梳理了网箱受损的破坏机理。结果表明，锚绳受损的主控致灾因子为浪高，网箱容积率发生改变的主要因素是网箱周长，周长越大，有效容积损失越严重；浮架承载的荷载主要来自锚绳张力、波浪载荷及网衣的自重，破坏机理较复杂，分析表明周长对浮架应力的影响最大，波高次之。根据分析结果，分别建立周长40m、60m和80m网箱锚绳张力、网衣容积率和网箱浮架与波高水深比的定量关系。.基于灾害案例网箱受损程度现场调查、灾害数值模拟、物模与数模实验等研究结果，基于统计分析方法建立了不同周长网箱在甜点水深条件下网箱锚绳、网衣和浮架受损程度与最大波高的脆弱性矩阵，分析其不确定性。上述研究成果可为网箱灾前安全评价与布局选址、灾中风险预警、灾后养殖保险提供技术支撑。