2) 中国广州 510070 广东省地震局
2) Guangdong Earthquake Agency, Guangzhou 510070, China
我国东南沿海地处环太平洋地震带,该海域海底地震频率高,具备引发海啸的水深条件,历史上发生多起海啸事件。一般,在印度洋及太平洋发生的海啸,受中南半岛、印度尼西亚群岛、菲律宾群岛及琉球群岛等岛屿的阻隔,到达南海时强度较弱,易实现提前预警。因此,一般只需考虑源于南海地区局地的海啸危险性。但是,大多数研究集中在马尼拉海沟俯冲区地震活动对南海地区造成的海啸危险性。事实上,南海近海区域的滨海断裂带存在多个有可能发生7—7.5级地震的潜在震源区。据史料记载,汕头南澳地区百年前曾发生里氏7.3级地震,并引发严重的海啸灾害。在上述多个潜源区若发生上限地震,造成海啸灾害的危险性不容忽视。本文在假定滨海断裂带发生7.5级以上强震的极端条件下,模拟计算了广东沿海地区,特别是粤港澳大湾区海岸带发生海啸灾害的危险性。
2 数值模拟分析假设滨海断裂带的珠二北断裂发生7.5级地震,采用美国Cornell大学研发的COMCOT海啸模型,模拟计算海啸产生、传播、爬高、上岸和淹没沿海低洼区域的整个过程。COMCOT模型的控制方程是基于垂向平均的浅水波方程,采用有限差分法和多重网格嵌套技术,从而兼顾计算精度和计算效率。通过对历史海啸事件,如1960年智利海啸、2003年Algeria海啸以及2004年印度洋海啸等的模拟和复现,模型的准确性和适用性已多次得到验证。
本次计算模型设计为两重网格,第一层网格采用2弧分的数据,第二层网格采用修正过海岸边界的ASTERGDEM的1弧秒分辨率的数据,计算区域为珠江口附近港珠澳及近岸区域,计算范围为(113.3°—114.3°E,21.7°—22.7°N)。断层部分参数参照资料如表 1所示,根据震级、震源深度等资料,设定断层面长度180 km,断层面宽度30 km。在沿岸近海及近岸设定多个观测点(图 1),模拟时长设定为5 h。模拟结果显示,珠海东部南部、澳门东南部万山群岛、桂山群岛、香港离岛区西南部将有多个区域最大海啸浪高达3 m以上,甚至5 m以上。
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表 1 珠二北断裂震源参数表 Table 1 Focal parameter table of the northern fault of the Zhu2 Depression |
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图 1 珠二北震中相对位置图 Fig.1 The location map of the epicenter in the northern fault of the Zhu2 Depression |
在珠江口区域同时设置40多个参考点(部分点位置如图 1),分布于港珠澳地区近岸及近海区域,考察海啸发生时这些位置的波高时序变化,以确定珠海万山群岛附近区域、珠江口西侧珠海澳门沿岸近海区域和珠江口东侧港深沿岸近海区域的海啸危险性。文中给出几个波高较大测点的波高时序图,见图 2。
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图 2 模拟监测点波高时序图 Fig.2 Comparison diagram of the wave height on the simulated monitoring points |
(1)珠海万山群岛附近区域:地处珠江口以南,距震中最近且正对外海。模拟结果显示,在测点4和测点6的近海岸边分别产生高达7 m和4 m的浪高,澳门近海测点9也产生了最高超过3.5 m的浪高,其他测点的浪高基本在2 m以下。
(2)珠江口西侧珠海澳门沿岸近海区域:位于珠江口西岸,不会受到海啸波的正面袭击,且外部受到多个海岛、岛链的保护。模拟结果显示,测点23、24(位于珠海唐家湾近海区域)浪高在4 m以上,15、17、26测点浪高超3 m,其他测点浪高多在2 m以下。
(3)珠江口东侧港深沿岸近海区域:位于港深地区,受到西南方向群岛和岛链的保护。模拟结果显示,仅27、33、34测点正对西南方向的区域浪高超1.5 m,其他测点,如深圳西侧浪高在0.5 m以内,东部盐田区域测点最大浪高也在1 m以内。
4 结论及进一步工作模拟结果显示,在滨海断裂带发生7.5级及以上强震的极端条件下,广东沿海地区,特别是粤港澳大湾区沿岸存在发生海啸灾害的危险性,即使是纯走滑断层,在大潮期也有可能产生浪高达2 m以上的海啸波,而近海的一些地势陡峭的岛屿更容易受到海啸灾害的侵袭,这可能由近海海岛局部的特殊地形及特殊的海洋水深梯度变化所致。针对此种情况,后续将结合特殊的局部实际地形,设置一系列模拟试验,模拟海啸中水深变化对局部区域的影响。港珠澳地区地处粤港澳大湾区的核心地带,海啸灾难一旦发生,损失将不可估量,考虑极端严重情况,有必要针对可能的灾害风险未雨绸缪,作好应对措施,助力大湾区经济的稳定发展。
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