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。     

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.     

海滩近岸带中尺度地形动力过程研究进展

海滩近岸带中尺度地形动力过程是海岸海洋科学研究的重要研究内容之一.近20年来该领域发展较快,取得了一些重要的成果.对近岸带中尺度地形动力过程的碎波带地形与沙坝、冲流带地形与滩角、海滩风暴响应、观测技术手段等主要领域的进展进行了总结和评述,并对我国海滩研究提出要从加强观测手段和制定长期观测计划两方面来加强的建议.     

海滩冲流带高频振动及碎波带波浪作用的模态分析

一般来说,研究者对海滩中长尺度变化的研究比较多,通过时间间隔为数小时、1d,1周、1个月甚至1a一次的重复测量来分析海滩的变化特征,但海滩冲流带是动力和地形发生高频率变化的一个区域,每次波浪引起的上冲和回流过程均要引起滩面泥沙的运动,造成滩面的局部堆积和侵蚀,而滩面地形的改变又反过来影响到下一次的冲流过程。这些现象对研究海滩碎波带动力和滩面地形相互作用机理、认识近岸泥沙的运动规律以及探讨岸滩的长期冲淤演变是十分有意义的。     

雷州半岛南部青安湾海滩的沉积特征和地形发育

本文以野外实测资料和室内分析、计算资料为基础,研究了双曲率青安湾海滩的沉积特征和地形发育,并讨论了各种因素对海滩特征的影响。认为:青安湾海滩目前遭受侵蚀后退;滩面沉积物变化与水动力强度相适应;滩面重矿物和稳定重矿物含量分布与沉积物中值粒经(φ)和分选程度成正比;滩面的侵蚀、淤积变化与滩面水动力强度的变化相关;海滩坡度的变化主要存在时间尺度和空间尺度两种形式。     

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.     

粤东后江湾涨落潮下的碎波带波能与滩面地形时空变化分析

利用涌浪和处于陡滩面、滩面下陡坎和深槽海滩地形条件下的海滩碎波带压力波和滩面地形资料,对碎波带中的入射总波能、长重力波能及两者比值随潮位涨落的变化关系,碎波带动力因子与滩面地形之间的作用关系及典型相关和多维偏交叉谱关系等作了初步分析。结果表明,碎波带中的入射总波能与潮位涨落呈现出一致的变化规律;而碎波带中的长重力波能变化与潮位涨落变化趋势相反;碎波带各动力因子、滩面潜水位和碎波带波浪、潮位及滩面地形引起的滩面陡坎处破波点位置变动等因素的耦合作用,对滩面向海发育和滩面地形变化有重要影响。     

基于连岛沙坝原理设计的海滩排水管头地貌稳定性研究

海滩排水管建设对海滩环境影响较大。以厦门会展中心连岛沙坝式排水管头工程影响海滩演变为例,研究连岛沙坝式海滩排水管头对海滩地形稳定性和沉积的影响。1)通过对研究区连岛沙坝式管头附近海滩10条剖面进行分析,研究管头附近海滩滩肩宽度、滩面坡度和单宽留存沙量等剖面形态变化特征。测量数据分析表明,无管头保护滩面高程降低,滩面坡度总体变陡,滩肩蚀退严重;受管头保护滩面高程上升,坡度变缓,滩肩宽度略有减小,剖面单宽沙量留存比例大于1。2)2012-2016年多期岸线及管头边界线变化结果表明,工程施工后,排水管身始终被沙体覆盖,一年后部分管头被沙体覆盖,最终管头被覆盖率稳定在70%以上。3)会展管头附近海滩潮上带和高潮带沉积物自北向南运移,低潮带则相反;潮上带和中潮带上部沉积物从管头所在"连岛沙坝"向两侧海滩输移,而低潮带和中潮带下部输移方向相反。沉积物粒径由岸向海逐渐变粗,越靠近管头,沉积物粒径呈变细趋势。最后讨论了引起管头局部海滩地形地貌变化的主要因素。     

0709号台风影响下粤东后江湾海滩地形动力过程研究

基于0709号台风"圣帕"影响下粤东后江湾的现场实测海滩前滨地形资料和水动力、风等资料,采用典型相关分析方法识别了台风影响下海滩前滨地形不同的变化过程,揭示了这些不同变化过程的主要控制因子,并尝试给出了物理解释。研究结果表明:(1)台风影响下海滩前滨地形的主要变化过程是水上滩肩被破坏—水下岸坡略有堆积—水下沙坝泥沙向海搬运,控制这一过程的主要动力因子是风速东向量、最大波高和碎波尺度参数;(2)海滩前滨地形的次要变化过程是海滩前滨泥沙向海搬运而形成水下沙坝,控制这一过程的主要动力因子是最大波周期和海滩地下水位;(3)海滩前滨地形也表现出前滨上部地带堆积、下部侵蚀的变化过程,控制这一过程的主要动力因子是沿岸流、海滩地下水位和最大波高。这些研究结果进一步揭示了台风影响下海滩前滨地形动力过程是由多个不同的地形-动力过程耦合作用而组成。     

热带气旋前进方向两侧海滩风暴效应差异研究--以海滩对0307号台风"伊布都"的响应为例

在0307号台风“伊布都”(Imbudo)袭击华南沿海前后,对相距约300km的高栏岛飞沙湾(位于气旋前进方向右侧)和水东港下大海(位于气旋前进方向左侧)的固定海滩剖面地形及滩面沉积物进行了对比调查。调查结果表明,右侧海滩地形受台风暴浪冲击发生剧烈变化：后滨陆侧堆积,后滨向海侧及前滨滩面侵蚀(单宽侵蚀量达55m^3／m,平均海面(MSL)位置蚀退13m,岸线位置蚀退5m),以致剖面类型由滩肩式断面向沙坝式断面转变,表现出了海滩对台风做出快速响应;而左侧海滩剖面地形基本保持原状,虽也略呈侵蚀,但冲淤变化不大,表现为对台风做出迟缓响应。同时,从动力、滨海输沙、滩面沉积物变化和海岸地貌等方面对两侧海滩明显差异的风暴效应的机制进行了探讨。     

深圳湾人造沙滩选址和修复方案

深圳湾经过近三十年的围填海活动,沿岸动力条件发生较大变化,如今自然状态下难以发育沙滩。从构建高品质游憩空间、防护海岸和提升旅游开发价值来看,沙滩是深圳湾急需的资源。为了加强人和海洋的联系、激发深圳湾的活力,建立城市自然缓冲区、化解极端风暴的威胁,以此达到防护海岸和满足居民休闲游赏需求的目的,本研究以近岸海洋要素的自然属性为主,海洋开发活动等社会属性为辅进行综合分析,并辅以数值模型进行验证,在深圳湾内选择适宜开展沙滩修复的海岸。沙滩修复选址时考虑了波浪、潮流、地形、地貌、沉积物等近岸海洋要素;数值模型包括潮流场模型、波浪模型和沙滩长期的平面演化模型。本研究案例对岸线动态变迁较大,自然状态难以发育沙滩的海岸的人造沙滩选址和设计方案提供示范与借鉴。     

冬季波浪与人工岛联合作用下日月湾海滩冲淤演变特征

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。     

岬间海滩泥沙输运趋势与剖面分形研究

根据1999年7月实测的粤东岬间海滩沉积与地形变化资料,采用沉积物输运概率模式(McLaren模型)对海滩沿岸泥沙运移趋势进行探讨。结果表明,在常波况条件下海滩沿岸泥沙向偏南方向运移,在高能条件下可能出现与常波况条件下相反运动的趋势。进一步利用分形分布模型研究了海滩剖面的分形性质,提出了岬间海滩剖面地形变化的短期分形预测模型。     

Efficacy of beach dewatering — Alassio,Italy

The goal of this study is to estimate the efficiency of dewatering operations in Alassio Beach, north Italy by following an integrated approach which included beach volume calculations, daily mapping of the shoreline position, examination of specific beach widening events and daily comparisons of morphodynamic characteristics of the drained beach versus a control section which included wave run-up, bar patterns, rip migration, evolution of the berm and cusp morphology.     

粤东后江湾冲流带滩面高频振动及动力作用分析

利用涌浪影响下短时段内的冲流带滩面高频高程数据和碎波带波流资料,在奇异谱分析(SSA)的基础上,对比研究了不同形态滩面的冲淤变化趋势、趋势分布形状、冲淤变化周期和冲淤变化强度,以及同一条剖面不同桩点间各因素间的变化关系;用交叉谱方法探索了每分钟滩面高频冲淤变化与碎波带长重力波间的作用关系。分析结果表明,滩角韵律地形引起的冲流分流作用促进了滩脊向滩谷的泥沙转运,冲流带滩面存在明显的长重力波频段的周期性冲淤振动,滩面冲淤振动强度由滩面下部向上部递减,碎波带长重力波对滩面高频冲淤变化起重要作用。     

粤东后江湾冲流带滩面高频振动及动力作用分析

利用涌浪影响下短时段内的冲流带滩面高频高程数据和碎波带波流资料,在奇异谱分析(SSA)的基础上,以比研究了不同形态滩面的冲淤变化趋势、趋势分布形状、冲淤变化周期和冲淤变化强度,以及同一条剖面不同桩点间各因素间的变化关系;用交叉谱方法探索了每分钟滩面高频冲淤变化与碎波带长重力波间的作用关系.分析结果表明,滩角韵律地形引起的冲流分流作用促进了滩脊向滩谷的泥沙转运,冲流带滩面存在明显的长重力波频段的周期性冲淤振动,滩面冲淤振动强度由滩面下部向上部递减,碎波带长重力波对滩面高频冲淤变化起重要作用.     

人工海滩研究进展

海滩是激浪作用下泥沙在激浪带的堆积,是海岸带最活跃的地貌单元。近年来,由于世纪性的海平面上升,侵蚀型海滩范围扩大,侵蚀加重,海滩宽度变窄、坡度变陡和滩面物质粗化等问题日益严重,引起了广泛关注,亦成为海岸工程研究的热点课题之一。几十年的工程实践表明,海滩喂养与人工海滩是当前防护海滩侵蚀最有效的措施,并已为欧、美、日等国广泛应用。利用海岸地貌学原理方法,借鉴模拟环境条件类似的周边自然海滩的形成和演变规律,合理的设计海滩物质的颗粒大小和组成,海滩的坡度、高度、宽度以及填砂范围等关键参数,能够有效地使人工海滩更快的达到平衡状态并维持其稳定。在海滩的娱乐休闲功能在国际范围内日益受到重视的今天,这一方法在海岸工程应用上具有重要的现实意义。     

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。