弧形海岸裂流的数值模拟研究

弧形海岸波浪产生的裂流严重危害人类活动，但是目前对其特征缺乏充分认识。本文对Haller物理模型实验和三亚大东海的数值模拟表明FUNWAVE模式具有较好的裂流模拟能力。基于该模式进行了多种弧形海岸条件的裂流数值模拟，给出裂流的一些特征：（1）海岸弯曲度增大，裂流增强；（2）海岸坡度对裂流有比较大的影响，太陡或太平缓的海岸不利于形成裂流；（3）海岸尺寸减小，裂流减弱；（4）波高和波周期增大，裂流增强，但是对于某些海岸而言，0.4m波高可能就存在危害比较大的裂流。     

国内裂流研究进展

裂流是我国华南沿海地区较为频发的一种自然灾害。本文从国内裂流发生概况、裂流的研究历史以及研究进展等方面对裂流作出阐述,并与国外研究裂流的方法进行了对比。介绍了国外在现场观测运用的方法和设备、国内自研究裂流以来开展的物理模型试验、数值模型以及评价裂流风险的方法。展望了未来国内裂流的研究趋势。     

裂流垂向分布实验研究

通过物理模型实验给出了沙坝海岸丁坝附近交叉波浪场形成的裂流沿裂流槽水深平均速度剖面中心线的垂向分布,研究了各个测量断面上横向速度、纵向速度以及速度矢量沿水深的分布特征。研究分析了沿岸方向驻波节腹点和裂流槽相对位置的影响以及规则波和不规则波结果的差异,得到了裂流速度时均值和时变值的结果。结果表明,纵向速度在不同的时间段上的平均值基本是相同的,但横向速度不是这样,其在不同时间段上的平均值在大小和正负号上都可能存在较大差别,这导致整个速度矢量在不同时间段上也表现出不同的三维分布特征。但这些不同的分布也存在着共同点,即沿水深速度矢量大部分存在着向丁坝方向偏转,这反映了丁坝存在的影响。特别是,纵向速度沿水深分布都可以采用统一的幂函数表达。     

广东省14个海滩裂流类型及统计特征分析

裂流是沿海地区频发的一种高速离岸流。根据Castelle的裂流分类模型对广东省14个海滩的Google Earth影像进行了解译分类,对裂流分类模型在遥感影像中的应用进行了探讨。结果表明:在高风险月份,海滩裂流的组成较为单一,混合型裂流少,水深控制的裂流占据主导地位,裂流数量总体维持在较高水平;在中风险月份,水动力控制的裂流和混合型裂流的比例增加,水深控制的裂流仍然占有一定比例;在低风险月份,裂流很少出现,甚至无裂流发生。裂流的类型与海滩的状态密切相关。对于海湾中的海滩,海湾长度影响裂流的数量,海湾凹入度影响不同类型裂流的组成比例。考虑到实验条件的限制,这一规律需要后续结合实际地形地貌进行更细致和深入的研究和验证。按照本文解译标准得出的分类结果,与前人提出的裂流风险性评价模型吻合度较高,进一步说明了该解译标准的有效性,为今后对海滩裂流的研究和分类工作提供了一定的参考。     

基于XBeach模型的深圳金沙湾裂流的数值模拟

金沙湾是粤港澳大湾区重要的滨海旅游景点之一,深受世界各地游客的青睐.利用XBeach模型模拟金沙湾海滩的近岸环流,研究了不同模拟波况下裂流的发生情况.结果表明,金沙湾产生裂流很大程度上受到波高和地形的影响,在年平均有效波高波况下,金沙湾沿岸无明显裂流,当入射波高超过某个阈值后,沿岸裂流风险提高.裂流的强度和离岸距离与入...     

威海国际海水浴场裂流调查与区划研究

裂流发生迅速,发生位置隐秘,发生范围相对较小,发生时海浪大、流速快,这些特点给裂流观测带来困难。本文以威海国际海水浴场为研究对象,通过水深地形测量、海浪海流观测及高空摄影等多种观测方式相结合,尝试采用可行且易于实现的方法对裂流易发区域进行定位,在此基础上对该海域裂流类型和产生原因进行分析,并进一步进行威海国际海水浴场裂流区划。研究表明:威海国际海水浴场水下地形较为复杂,离岸200 m范围内存在5个沙丘-沟槽结构,沟槽和东侧栈桥前沿是裂流危险区,分属海滩型裂流和边界型裂流,裂流流速在0.5~1 m/s之间,观测期间裂流平均风险等级为中等。本研究可为裂流观测和海水浴场管理提供一定的参考。     

湛江东海岛裂流风险评价

裂流是海滩旅游中重要的安全隐患,国内目前还很少有裂流风险的评价研究。文章基于地形动力学模型对湛江东海岛海滩裂流风险从年平均、逐月平均和逐月常浪向状况下进行了评价。结果表明:(1)东海岛海滩全年平均状态为沙坝消散型海滩,一年四季出现裂流的概率较大,为中等危险性的海滩;(2)逐月平均海滩类型以沙坝消散型为主,但在6—7月海滩类型为低潮沙坝/裂流型,海滩风险等级最高,8月的月平均海滩状态为无沙坝消散型,属于危险性较低海滩,但此时波浪向为SE向时,海滩状态变成低潮沙坝/裂流型,裂流风险等级很高;(3)海滩管理者要重视对海滩裂流风险的管理。     

华南休闲海滩沙坝触发的裂流风险及特征研究

为应对频发的致命性海滩溺水事故，自然资源部开展了我国首次滨海旅游区裂流灾害技术调查，在华南地区发现大量滨海休闲海滩存在浅滩沙坝和裂流现象。作为全国调查的部分成果，本文应用多种方法研究了广东省3个热门海滩沙坝触发的裂流机理、特征和演变规律。地形动力计算和卫星影像显示了沙坝形态、岸线形状以及裂流的高度动态性，尤其在青澳湾裂流呈现非常规的反季节变化，冬季风险较高而夏季风险较低。在相位解析水动力数值模拟中，裂流表现出对沙坝形态、浪高、浪向的高度敏感性。沙坝间较宽间隙会产生尺寸较大的裂流区，但比起窄沟槽不一定伴随更强的流速。当大部分水流集中从邻近的较宽通道回流入海时，部分窄沟槽几乎没有裂流产生。裂流流速与浪高成正比与入射角成反比。数值模拟结果表明，当入射角达到10°～30°时，沿岸流会取代离岸流占主导地位。现场调查也验证了在低潮时，较浅的水深会放大水流和波浪的地形效应，导致裂流风险加剧。本文研究结果可为滨海旅游区裂流灾害的工程减缓措施和公共警示提供有益参考。未来将会持续开展针对特定岸线的长期观测，以为裂流预警报和风险管控积累足够的统计数据。     

深圳西涌滨海旅游区海滩裂流风险评估及特征分析

基于海滩地形动力学、遥感影像的风险预识别以及现场排查等方法,对西涌滨海旅游区海滩裂流风险进行了初步评估。评估结果表明:地形动力分析结果显示,西涌滨海旅游区泳场逐月平均沙滩类型大部分是沿岸沙坝和裂流沟槽交替的沙坝型(B),风险等级高;影像特征判断该沙滩属于沿岸沙坝和裂流沟槽交替的沙坝型(B)或者低潮位附近伴有冲流沙坝及裂流沟槽的低潮沙坝裂流型(LTBR),裂流风险等级高;历史影像和现场调研均发现该海滩发生过裂流;综合判定该海滩裂流风险等级为高。但鉴于观测资料限制和评价方法自身局限性的影响,本次排查结论仅为初步结论,其合理性尚需更加深入的研究。     

近岸过程与海岸侵蚀机制研究进展

首先简单介绍了砂质海岸近岸地形动力过程的时空多尺度特征及其复杂性,海岸系统相互依存的3个方面和近岸带地形动力基本特征;进而从5个方面论述了国内外对砂质海岸侵蚀地形动力过程与机制研究的进展:1)长重力波运动与海岸侵蚀;2)近岸环流、波增水、底流运动与岸滩侵蚀;3)海滩-碎波带地形动力状态与岸滩侵蚀方式;4)波生沿岸流、沿岸输沙与海岸长期变化;5)海岸侵蚀终极平衡形态规律。最后概括了未来需优先探索的地形动力学问题和研究策略。     

Rip current charactersitics and their role in the exchange of water and surf diatoms between the surf zone and nearshore

Photogrammetric measurements of dye dispersion in a high-energy surf zone provided semi-quantitative measurements of the pattern and flux of water exchange between the surf zone and nearshore. The intensity of current flow, the rip morphology and its position within the surf zone have important ecological implications for the surf zone and nearshore biota. A variety of water-movement patterns was found, ranging from currents which remained confined to the beach terrace to those which involved substantial exchange across the breaker line. In considering rips as exchange mechanisms, two rip types are recognized. Depending on the exchange of water across the breaker line, a rip may be classified as ‘exchange’ or ‘non-exchange’. The ecological significance of these current types is discussed and a classification scheme for rip currents is proposed. Offshore fluxes across the breaker line by rip currents ranged from negligible to 80 m³s⁻¹ rip⁻¹. The estimated maximum flux per running meter of the Sundays River Beach was calculated as 0·0.32m ³ s⁻¹. The half-residence period of surf-zone water ranged from as little as 22 min t0 5 days, averaging 3·6 h.A dichotomy of current patterns found between the water column and surface layers is used to explain the build up of a concentration gradient in cell numbers of the surf diatom Anaulus birostratus within the surf zone despite extensive flushing by surf circulation.     

Rip currents, mega-cusps, and eroding dunes

Dune erosion is shown to occur at the embayment of beach mega-cusps O(200 m alongshore) that are associated with rip currents. The beach is the narrowest at the embayment of the mega-cusps allowing the swash of large storm waves coincident with high tides to reach the toe of the dune, to undercut the dune and to cause dune erosion. Field measurements of dune, beach, and rip current morphology are acquired along an 18 km shoreline in southern Monterey Bay, California. This section of the bay consists of a sandy shoreline backed by extensive dunes, rising to heights exceeding 40 m. There is a large increase in wave height going from small wave heights in the shadow of a headland, to the center of the bay where convergence of waves owing to refraction over the Monterey Bay submarine canyon results in larger wave heights. The large alongshore gradient in wave height results in a concomitant alongshore gradient in morphodynamic scale. The strongly refracted waves and narrow bay aperture result in near normal wave incidence, resulting in well-developed, persistent rip currents along the entire shoreline.

The alongshore variations of the cuspate shoreline are found significantly correlated with the alongshore variations in rip spacing at 95% confidence. The alongshore variations of the volume of dune erosion are found significantly correlated with alongshore variations of the cuspate shoreline at 95% confidence. Therefore, it is concluded the mega-cusps are associated with rip currents and that the location of dune erosion is associated with the embayment of the mega-cusp.     

改进的波流相互作用Boussinesq方程

对于波流相互作用的Boussinesq方程,为了考虑水流作用所引起的平均水面变化,通过引入新的计算速度,使方程色散关系中的水深为考虑水流影响后的实际水深,并使方程色散精度达到了Padé[4,4]。通过计算潜堤强水流和裂流两种背景水流流场情况下的波浪运动特征,验证了该模型和数值方法的正确性。     

饵料对花尾胡椒鲷仔稚鱼存活和生长的影响

采用6种饵料分别投喂花尾胡椒鲷15日龄的仔鱼,15d后测定其成活率、全长、体重和捕苗操作后1d的死亡率。结果表明,投喂经自制的乳化鱼肝油强化的卤虫无节幼体或经自制的乳化鱼肝油强化的卤虫无节幼体加轮虫,花尾胡椒鲷仔稚鱼的成活率最高（86％～98％）,生长快,捕苗操作后的死亡率低（0％～2．7％）;投喂轮虫,花尾胡椒鲷仔稚鱼的成活率也较高（86％～88％）,但捕苗操作后的死亡率较高（5．9％～9．1％）,而生长最慢;投喂未经营养强化的卤虫无节幼体,仔稚鱼成活率最低（68％～78％）,捕苗操作后的死亡率最高（48．3％～542％）;投喂桡足类或桡足类加轮虫,成活率较高（78％～90％）,捕苗操作后未发现死亡,但生长较慢。龙尾胡椒鲷15日龄仔鱼在停止投饵的情况下,4d即全部死亡。可以认为,经营养强化的卤虫无节幼体是花尾胡椒鲷仔稚鱼的最佳饵料,桡足类也是花尾胡椒鲷仔稚鱼的优质饵料。