长重力波运动与近岸过程研究综述

简要介绍了长重力波的概念和作用,概述了近岸长重力波的运动形式、类型、分布和波能变化,分析了近岸长重力波与泥沙运动、海岸侵蚀、近岸环流系统、海滩碎波带地貌形态和潮汐等的关系,提出了进一步研究的几点建议。     

国外砂质海滩沙坝地貌动力学研究进展

本文从地貌动力学角度综述了沙坝时空变化、实地观测技术、形成机制和海滩状态，以及沙坝分类研究的成果。文中从三个方面介绍了沙坝的成因：（１）破波点－沙坝过程；（２）长周期驻立边缘波；（３）波流联合输沙。指出今后的重点和方向是探求沙坝的运动和形态特征与近岸环流模式的关系，以及与沙坝时空变化相联系的潲滩过程。海滩沙坝地貌动力学的研究有赖于运用先进的技术和长期的实地观测。     

斯里兰卡南部海域次重力波特征研究

次重力波在近岸水动力运动过程中起到重要作用,深入地了解次重力波对预防其引发的近岸灾害有着重要意义。结合波浪现场观测方法和数值模拟方法研究了斯里兰卡南部海域次重力波特征。短波和自由次重力波通过海浪谱模型WAVEWATCH III模拟,而约束次重力波通过二阶非线性理论模拟,数值模拟结果与现场观测结果对比吻合良好。研究结果表明,斯里兰卡南部海域大部分时间以自由次重力波为主;在强涌浪海况下（短波波高大于2.5 m,周期大于15 s）约束次重力波逐渐逼近自由次重力波甚至占主导地位;斯里兰卡大陆架极其狭窄,对涌浪的能量损耗作用极为有限,使得近岸面对强劲的涌浪及其伴生的次重力波的侵袭,增大了次重力波引发近岸水动力灾害的风险。     

长重力波形成机制研究进展

简要介绍了长重力波的概念和它在近岸过程的重要性,概述和评析了长重力波形成的Munk与Tucker模式,BLW,Unoki和非线性作用模式,BFLW模式以及BLW和BFLW联合作用等6种模式,展望了长重力波综合研究的内容和必要性.     

海南亚龙湾海滩养护工程前后近岸波流场模拟研究

本文利用西班牙通用海岸工程模拟软件SMC,以海南亚龙湾海域为例,进行了拟建海滩养护工程前后近岸波浪场、波生沿岸流场和近岸输沙场的模拟研究,模拟结果显示海滩养护工程能够起到降低波能,改善近岸流场,减弱沿岸流强度和输沙强度的作用,表明拟建工程方案是合理可行的,能够起到稳定海滩的作用。     

二维沙质海滩剖面形态试验研究

海滩形态是近岸过程与海岸工程的一个重要研究内容,为探讨人工沙滩平衡剖面的形成及其形态特征和波浪作用下的滩面泥沙运动,从泥沙与波浪运动的相似规律出发,采用天然沙以正态整体模型进行二维沙质海滩的形态试验.试验证明人工沙质海滩在波浪作用一定时间之后,其剖面基本趋于一种平衡状态,沙源的向岸推移和向海下拉的情况也基本稳定.试验显示混合波的冲刷要大于单纯斜向波,单纯斜向波的冲刷大于单纯正向波,因此人工沙质海滩施工时应考虑到不同来波方向对剖面的影响.对比各个系列的整个人工沙质海滩剖面变化情况,可以看出整个沙滩剖面呈冲刷形态:从岸向海方向,在滩肩平台上形成一定的沙源堆积体;在滩肩缘到斜坡中部侵蚀最大,在斜坡下部侵蚀较小且向海呈逐渐减小趋势.     

近岸海浪、风暴潮及海啸灾害远程实时监测系统的现场试验及应用

利用自主研发的近岸海浪、风暴潮及海啸灾害远程实时监测系统,在广东省阳江市闸坡附近海域进行了远程实时监测试验.文章介绍了监测系统的组成,对2007年9月1日-10月3日的观测记录进行了分析,计算出台风增水、波高和波周期,采用低通滤波方法获得重力外波.实验结果表明,研发的近岸海浪、风暴潮及海啸灾害远程实时监测系统可供实际推广应用.     

边缘波研究进展

由于折射作用,在波浪近岸传播过程中会出现一种特殊的、沿着岸线传播的波浪,这种波浪被称为边缘波。边缘波平行于岸线传播,其振幅在岸线处最大,在远离岸线的方向,其振幅呈指数型减小,它们的能量基本被限制在离海岸一波长的距离之内,因此边缘波对近岸地区工程、地貌等有着重要影响。本文对边缘波的研究历史、研究进展进行了阐述,主要介绍了以下几个方面：（1）基于不同控制方程、不同地形上的边缘波理论;（2）实际观测到的边缘波特性;（3）物理模型试验中边缘波的造波方式以及观测到的边缘波特性;（4）数值模拟方法在边缘波研究中的应用。最后,展望了边缘波在未来的研究趋势。     

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。     

基于自组织机制理论的滩角地形数值模拟

一般认为滩角是近岸带泥沙、水动力和地形耦合作用的产物,对近岸带特别是碎波带和冲流带的动力变化响应迅速,还可以反映海滩状态,但具体的成因一直得不到很好的解释.首先详细介绍了关于滩角成因的争论以及自组织机制理论,其中驻立边缘波假说和自组织机制假说是最为认同的两种滩角成因假说.基于WERNER(1993)提出的滩角形成的自组织机制假说,建立包含冲流动力、泥沙输运和地形演变的滩角形成和发育的元胞自动机模型.模型中修正了以前研究中的坡度参数表达式和水动力输入方式.经过200个冲流循环的数值模拟,原来平直的滩面上形成了明显的滩角形态,滩角间距约为5.5～6.0 m,520个循环周期后,滩角形态基本上达到稳定状态.对模拟过程进行分析,结果表明:(1)模拟得到的滩角形态比先前的研究结果更接近天然状态下的滩角;(2)随机的水质点冲流运动使海滩地形呈无规律变化,但通过动力、泥沙、地形之间的反馈过程逐渐形成了滩角地形;(3)滩角形成过程中,海滩基本上处于堆积过程中.开始堆积速度较快,当滩角形态达到准平衡状态时(大约300个循环后),海滩体积增速变慢,并逐渐地达到稳定状态,海滩体积变化呈现小的波动调整;(4)模拟得到的有效冲流距离(S)和滩角间距(λ),满足滩角自组织机制假说的基本关系.因此,可以认为滩角是在海滩泥沙、地形与波、流的自组织过程中形成的,是一种堆积地形.自组织理论为从不同的侧面认识和研究海岸带现象与过程提供一扇窗口,是一个值得研究的方向.     

桩式离岸堤保滩促淤工程消浪效果试验研究

在上海奉贤南北港保滩促淤工程中，采用了一种新型结构型式－桩式离岸堤，并通过物理模式试验进行了桩式离岸堤消浪效果研究。针对离岸堤通常建于近岸水区破波带的特点，重点研究水深，堤高以及堤身结构对波浪衰减的影响，同时对桩式离岸堤堤后水域的波浪底流速 分析探讨。研究结果表明，桩式离岸堤不仅具有良好的消浪效果。而且可在较大范围内改变波态，即由引起水体剧烈紊动的破波转变为浅水推进波，从而有效地改善海滩上的动力条件，促进海滩免受侵蚀，是一种具有广泛应用前景和新型保滩促淤结构。     

北戴河人工喂养海滩的演化特征

以北戴河西海滩为例,通过对海滩养护后近岸地形以及表层沉积物的变化进行研究,分析海滩人工喂养后的演化特征:明显遭受侵蚀,平均单宽侵蚀量为44.8 m3/m,滩肩平均蚀退距离15m,东部侵蚀速率大于西部;新海滩沉积物整体细化,分选变好,喂养4个月后沉积物净输移趋势以沿岸搬运为主,运移方向NE—SW向;离岸潜堤形成的波影区以外海滩明显受到侵蚀,形成侵蚀热点.喂养1年后,填沙保存76％,海滩形态与预期形态较为相近,养滩效果良好.     

波控中等潮差海滩剖面时空变化过程研究

通过对一波控中等潮差海湾切线段 16个月海滩剖面数据,采用 EOF 分析提取了占数据总方差 91. 32 % 的前 3个空 间特征函数研究海滩剖面空间变化。结果发现第一空间特征函数指示了滩肩顶至碎波带海滩剖面变动逐渐增强的特征,是海 滩剖面变化的主要模式;第二空间特征函数指示了滩肩形成与消亡;第三空间特征函数指示了大潮高潮位的巨型滩角的存 在。通过对 EOF 分析得到的时间特征函数作连续功率谱分析,反映该海滩剖面波能在大小潮汐约半月潮周期、近塑望月潮 频率周期和大小潮汐约 2个月潮周期内对这些空间过程的控制,体现了这一波控中等潮差海岸近岸区,叠加在周期性潮汐之 上的波浪是海滩演变的主要动力因素,这在以前的研究中所忽略。     

近岸带波高与周期分布的核密度估计

使用双变量核密度估计方法描述近岸带波高和周期联合概率密度分布与波高、周期边缘密度分布。结果表明,核密度估计方法比通常使用的参数模式能更好地显示出具有多峰的波要素统计结构,核密度估计的波周期带宽系数能反映波浪谱的某些信息,尤其以波周期带宽和谱宽参量具有良好的线性关系。     

海平面变化及其海岸响应

第四纪气温的大幅度冷暖变化，导致全球海平面的变化，引起陆架海侵扣海退。海岸上的各种地貌如海滩、沙坝、三角洲扣陆架沙脊等响应海平面升降而发生新的演化扣变异。东海陆架古岸线、围绕古岸线发育的陆架沙脊、陆架深切河谷扣河谷充填沉积以及冰后期海进型扣海退型沙坝的形成乖演化等沉积事件都是响应海平面升降的结果。近百年来特别是近30年全球海平面普遍上升，引起风暴潮的频度扣幅度的增大。近岸波能增强，越滩浪增多，导致海滩侵蚀，岸线后退。Bruun法则扣其他一些模型能够说明海滩随海平面上升而蚀退的规律，但在预测速率时仍存在很多问题。使用时应注意海平面变化的区域性、海滩发育的滞后性和海滩蚀退因素间的权重关系。     

海岸带推移质泥沙运动的现场测量及航道淤积量的计算

本文介绍了海滩及近岸浅水区使用的两种推移质捕沙器的结构及使用方法,并分析了部分测量结果。测量表明,中潮线以下海滩及近岸浅水区内,推移质沙的运动方向基本上和波能的传递方向一致。据此关系,提出了直接运用波能流和推移质沙量的函数关系来计算推移质输沙量的方法,它不同于常用的只利用波能的沿岸分量的计算方法。     

防波拦沙堤在人工沙滩设计中的应用研究

海滨城市核心区的沙质海滩是吸引人们旅游度假的一道靓丽风景线,无论是自然沙质海滩还是人工沙质海滩,演变稳定后均形成岬湾弧形岸线形态.兴建防波拦沙堤可以对沙滩起到良好的护沙固沙作用,其不仅可以作为沙滩的硬质边界线存在,将岸线塑造成适合养滩的岬湾地形;且能遮蔽外海风浪,在人工沙滩近岸区域形成波高流速均稳定的水域.基于海口湾畅...     

波浪对级配砂海滩滩形塑造的试验研究

砂质海滩剖面形态受到泥沙粒径、海洋动力的影响。自然或人工海滩一般由粒径不同的级配泥沙组成,其海滩剖面形态应与海滩砂的级配有关。本文用不同粒径和级配的砂铺设海滩,进行了不同波浪动力作用下滩形形成的水槽试验,探究海滩剖面与波浪动力、泥沙粒径以及级配之间的关系。结果表明:波高越大越容易形成沙坝型剖面,波高越小越容易形成滩肩型剖面,沙床粒径越细,泥沙横向输移量越大,沙坝宽度越大,沙坝位置更为向海,滩肩更为向岸;波周期越大,滩肩位置越容易淤积;级配沙床中,对沙坝形态起主要影响作用的为粗颗粒泥沙。试验得到的水下沙坝形态参数奎利根比并非已有研究给出的定值,与泥沙组成和波参数有关。     

华南海岸岬间海滩地形动力状态类型研究

海滩地形动力状态分类对于理解近岸带动形动力过程、海滩浴场风险评估等方面有重要的意义。收集了华南51个岬间海滩波高、波周期、潮差和泥沙粒径等地形动力要素特征值,利用分层聚类分析方法,同时结合海滩相对潮差分类模型,对华南岬间海滩的类型进行了探讨,结果表明:(1)华南岬间海滩可以聚类成7个类型。通过与相关的现场观测比较,各类型在地形组合上具有各自的显著特征;(2)聚类分析结果能很好的区分中到大潮差海岸与小潮差海滩之间的差异,与相对潮差模型结果一致。对于小潮差海滩,聚类结果与相对潮差模型有一定的差异,表明华南小潮差海滩的分类还需要进一步深入研究。     

基于蚁群优化的近岸影像水边线变化分析方法

由于近岸视频监测技术具有构建成本低、时空分辨率高的特点,近年来已成为海岸动态监测的互补手段。在近岸视频监测中,水边线可作为岸滩边缘位置变化的替代指标,受复杂海滩地形及不规则的波浪及潮汐变化影响,如何从视频图像中准确检测水边线是近岸视频监测所面临的挑战问题之一。本文针对传统图像处理方法在水边线提取中存在的效率不高和抗噪声能力差等问题,将CIELab颜色模型和蚁群优化算法相结合,对台风风暴潮期间石老人海滩的水边线进行提取和定量分析,并与传统算法进行对比。对青岛石老人海滩2011年台风期间的实时影像资料分析结果表明,与传统的提取算法相比,本文提出的方法在数字视频影像的水边线监测应用中可靠性高,并具有良好的细节呈现能力和抗边缘噪声能力,适用于弱边缘水边线的提取。分析结果验证了本方法在极端天气条件下对视频影像中水边线动态变化的自动提取可行性,对构建长时序海滩岸线动态变化影像自动分析系统具有较好的应用价值。