楊干然　陳良圭

　　媽灣港位於珠江口伶仃洋的東岸、南頭半島的西端，北靠大鏟灣、南鄰赤灣

　　港。港區經暗士頓水道至香港中區的航程僅20哩。媽灣岸段有3km長的深水岸綫，岸灘狹窄。離岸300-800m有一條水深10m以深的赤灣-暗士頓漲潮冲刷槽，水深條件優越，適宜建設順岸式的深水港口。

　　筆者對赤灣波浪站1982-1983年的實測資料進行了統計分析，推算了不同重現期的臺風極值波浪，爲媽灣港港工設計提供依據。

　　一、波浪特徵分析

　　1．赤灣波浪觀測概况

　　赤灣波浪站設在赤灣獅山（左砲臺）臨海的陡崖上，位於113°53.1′E，22°28.15′N。由交通部水運規劃設計院設立，1981年12月1日開始觀測。1982年11月1日至1983年底由中山大學河口海岸研究室接續觀測，共取得二年零一個月的觀測資料。

　　測波站以國産HAB-II型岸用光學測波儀爲主要觀測手段，並用DSL-1型拾震式波浪儀等自記儀器進行比測試驗［2］。岸用測波儀的海拔高程爲20.40m ,測波房視野範圍（SE-NW）爲180°，波浪浮子在SSW方向，投放點水深9.8m。按國家海洋局制訂的《海濱觀測規範》，每日逢08，11，14，17時進行風和浪的觀測。潮位和風速資料采用赤灣潮水位站的記録，風速儀海拔高程爲80m。

　　2．波浪基本特徵

　　實測表明，赤灣-媽灣海域，全年以風浪爲主，混合浪不多，純涌浪極少。從圖1看出，島嶼和地形的屏障作用較好。資料表明，海面平静、海况爲零級的次數占總觀測次數的49.5%。這反映出海區只是受當地風影響，屬短風區類型。

　　根據赤灣站1982—1983年風的統計資料，全年中以SE向風（頻率爲15%）及E向風（12%）爲主，其次是NE向風（9%）和N向風（8%）。平均風速在3-5m/s之間變化，以WNW，SSW及SSE方向稍大；而强風向則是E向風及SW向風（表1，圖2A）。圖2（B）表明，E向風頻率最大，SE向則爲强風向，E，W，SW向爲次强風向。

　　從表1看出，波浪和風的對應關系尚好，波向中頻率最大的是SSE向（7.9%），其次爲SE向（6%）和S向（5.9%）。最大波高爲1.0m1、波向SSW。强波向與强風向基本一致。

　　表2中列出赤灣站風和浪的特徵值。由表2及圖3可見：赤灣站的年平均波高爲0.2m，而波高在0.5-1.0m以上者，主要出現在6-10月臺風盛行期，是臺風所引起的。1982-1983年中，大於0.5m的波高共有33次（22d），占總觀

　　測次數的0.01%。據此，我們認爲：赤灣-媽灣海域的波浪强度是不大的；對泊穩條件要求不太嚴格的大型船隻來説，在不修築防波堤的情况下，每年可供正常作業的天數在340—350d之間（以每年遭受3—5次臺風侵襲或影響、每次臺風平均有5d不能進行裝卸作業計算）。

　　二、影響媽灣港的臺風和臺風浪

　　珠江口在每年6-10月常受到西太平洋臺風與南海臺風的侵襲或影響。

　　據廣東省氣象臺所編的《廣東省灾害性天氣概况》，在1951-1976年的26年中，登陸廣東的臺風平均每年6.3次，加上影響廣東的次數，每年達13.4次。而登陸珠江口岸段（惠東-臺山）的臺風，平均爲1.4次/年。另據姚國權等1）轉引香港皇家天文臺的觀測資料，1884-1980年在珠江口附近登陸的臺風，平均爲1.55次/年；12級（風速32.6m/s）强臺風出現的頻率爲0.3次/年。可見，登陸珠江口岸段的臺風次數是不多的。盡管如此，一旦12級以上强臺風登陸，伴生較大的風浪和風暴增水。因此，在珠江口設計水工建築物時，必須掌握該海區的極值波浪資料，以策安全。

　　1983年9月9日晨，8309號臺風在珠海登陸。赤灣站記録到該臺風波浪的部分波形曲綫 。經整理後得到下列特徵值（表3）：在平均風速爲22-25m/s（瞬時風速達30m/s），風向爲NNW向時，H1/10爲1.62m，T爲3.58S；其中，Hmax=1.92m、Tmax=4.6s、波向NNW。

　　三、不同重現期極值波浪的推算

　　1．風資料的采集與處理

　　波浪推算所用的風速值，應是相應風區内的風速值。按照赤灣—媽灣的地理位置與水下地形特點，影響兩個港灣的最大波浪方向是S，SW，W，NW，NNW方向。這5個方向的風區長度爲30-40km，换算成等效風區則爲20-30km。據此，我們認爲在計算上述5個方向的臺風浪時，可應用相同的風場。由於臺風影響的範圍通常都有幾百公里,因此對於赤灣、媽灣這兩個相鄰港灣來説，其風場完全可以看成是一樣的。這樣，就可以利用赤灣站觀測的風速資料，訂正成伶仃洋的風場後作爲媽灣港波浪推算的風速值。由於計算風浪所用的風速值應是海面上10m處的風速，而按照赤灣站的風速是指岸上80m高度的風速，因此，先按《港口工程技術規範》（以下簡稱“規範”）將岸上風速訂正成海面上10m處的風速。

　　根據赤灣站1967-1981年風的資料，參考珠海（1961-1980年）、深圳（1952-1980年）和香港（1948-1979年）風的資料，並參照有關意見1得出媽灣港不同重現期的風速值（表4）。

　　2．風區

　　由於媽灣港前方的水域邊界條件很不規則，且有島嶼、淺灘等影響，因此風區的計算是比較復雜的。我們選用了美國海岸防護手册［4］建議的等效風區長度的計算方法，其計算公式是：

　　Fc=∑ni=1Ficos2αi/∑ni=1cosαi

　　式中，Fi爲計算點沿着主風向左右兩側相隔ai角劃出來的射綫 （對岸距離）長度，ai是每條射綫同主方向之間的夾角，我們取主方向左右各24°射綫範圍内每隔6°取一條射綫作等效風區的計算，可得到表5的結果。其中，平均水深是按照設計高潮位計算的。3．不同重現期極值波浪的推算

　　在港口工程的設計中，常以不同重現期的極值波浪作爲依據。推算極值波浪的方法是很多的，我們選用“規範”方法和Ippen方法［5］進行推算。

　　按照上述風速和風區資料，用“規範”法計算得出結果（表6）。

　　由表5看出，媽灣港風區長度爲25-47km，等效風區僅17.5-35km，是很小的。而工程上常應用多年一遇的波浪值，因此其對應的風速值是較大的。Ippen在1966年提出的理論和計算方法正是以“風區小、風速大”這兩個條件爲出發點。這與媽灣港的實際情况頗爲相似。因此，又按照Ippen方法計算了媽灣港不同重現期的波浪要素，得出結果（表7）。

　　由表6，表7可見，上述兩種方法計算的結果是相當接近的，但Ippen方法所得數值偏高一些，這主要是由於該方法不考慮水深因素的緣故。而實際上水深大小對風浪的成長是有影響的。

　　姚國權等指出，涌浪從珠江口的大萬山傳播到内伶仃島外南沙灘附近（在赤灣港西南方17km處），折射系數約爲0.15，如再考慮島嶼繞射、淺灘引起的波浪破碎及底部磨損等影響，傳至赤灣的涌浪則更小，故可忽略不計。據此，我們在媽灣港極值波浪推算中，没有考慮涌浪的訂正問題。

　　四、結 語

　　1．媽灣海區的常波向爲SSE，SE，强波向爲SSW-NNW。本海區的涌浪和混合浪的頻率極小，幾乎全是風浪控制。年平均波高爲0.2m。臺風是産生媽灣港區大浪的唯一因素，由兩次臺風所得最大波高分别是1.0m及1.62m。可見，本海區波浪强度是不大的。

　　2．文中用兩種方法推算不同重現期大風所産生的極值波浪，兩種結果比較接近。用“規範”法推算的波高及週期值與有關資料比較，結果是令人滿意的，可供設計單位參考。

　　由於實測資料和風的資料系列偏短，推算方法亦不盡完善，文中推算的結果是初步的，有待日後在實踐中驗证。

　　原載：熱帶海洋，1987，6（1）