作为自组织格局的滩角

对海滩冲流带内的流与泥沙输运的计算机模拟表明,一个将局部流加速与沿岸水面梯度结合的模型足以形成均匀间距的滩角。模拟的滩角特征及其形成的条件与观测的自然滩角状况吻合良好。模型中的自组织机制与一个已被接受的孤立波模型不同,在孤立波模型中沿岸孤立波产生规则的侵蚀和淤积模式从而形成滩角。由于这两个模型给出类似的预测,目前所具有的观测数据不足以将它们区分开。     

两种滩角成因假说的实证分析

驻立边缘波假说和自组织机制假说是最为广泛接受的两种解释滩角成因的假说.基于在粤东后江湾实测的碎波带动力要素和滩角数据,对这两种假说的有效性进行了分析.结果表明这两种假说都能比较有效地解释滩角的成因,但都存在显著的缺点.认为更加系统、高密度和高精度的观测是下一步研究的方向.     

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.     

常浪条件下滩角地形变化的观测与分析

滩角是海滩上由波浪作用形成的一种变化极为复杂的韵律地形,与海滩状态有显著的关系。通过对滩角地形的详细观测,研究了滩角在常浪条件下的调整和变动过程。通过对地形动力要素和滩角地形变化过程的详细分析,认为Masselink等提出的碎波相似参数ξ和用ε(S/λ)2建立的滩角地形模式能较好的反映常浪条件下滩角的调整变动过程。通过对比,初步认为二者之间有较强的相关性。     

常浪条件下海滩滩角地形变化研究

通过对滩角地形的详细观测,研究了滩角在常浪条件下的调整和变动过程.通过对地形动力要素和滩角地形变化过程的详细分析,认为 Masselink 等提出的碎波相似参数ξ和用ε(S/λ)2 建立的滩角地形模式,能较好地反映常浪条件下滩角的调整变动过程.通过对比,初步认为二者之间有较强的相关性.滩角凸部和凹部的蚀积速率差异,可以引起滩角的消亡或发育.利用 EOF 分析方法能把滩角的主要变化过程分离出来:滩角在常浪条件下的变动主要含有沙坝运动过程、冲流变化过程和波浪变化过程等 3 个过程,占数据方差的 99 % 以上;凸部的顶点是凸部形态变化的一个转折点,凹部的形态变化表现出一种线性特征.