刘 针,程永舟,戈龙仔,夏 波

(1.长沙理工大学 水利工程学院,湖南 长沙410114;2.交通运输部 天津水运工程科学研究所,天津300456;3.港口水工建筑技术国家工程实验室,天津300456)

沙质海岸具有丰富的自然资源和优美的风光,是人类生活的聚居地,具有海岸防护、旅游休闲和生态服务等多种重要功能。在全球气候变化和人类活动背景下,我国半数以上的海滩遭受侵蚀破坏,我国主要海湾自然岸线的比例由20世纪40年代的78.21%降至2014年的28.87%[1],海岸带固有的生态活力和环境弹性逐渐降低,甚至丧失。海岸侵蚀会带来巨大的生命财产损失,对其功能和状态进行修复和保护迫在眉睫。

20世纪,以建造丁坝、防波堤、海堤等硬式构筑物来应对海岸侵蚀,但“硬性”结构防护海岸往往暴露诸多弊端[2-3]。随着海岸工程学家和海岸地貌研究人员的不断探索,发现向海滩抛沙等海滩养护措施可以减缓海滩的侵蚀。海滩养护技术已经被认可为一种环境友好型且经济有效的海岸侵蚀应对措施,广泛应用于世界各地。

为了能够实现岸线演变的预测,通常采用理论分析、现场观测[4]、物理模型试验及数值模拟等方法来研究沙质海岸的形态变化规律。海岸岸滩演变模型主要可分为3种:海岸岸线模型(Coastline Model)、海岸剖面模型(Coastal Profile Model)和海岸区域模型(Coastal Area Model),区域模型主要有MIKE,ADCIRC,XBeach,Delft3D,ROMS,Telemac等,其中XBeach被广泛用于各种类型的海岸环境。

在海滩演变方面国内外进行了很多物理模型的研究,大部分以剖面演变为重点进行实验研究。Zwamborn等[5],Gunyakti[6]对人工沙坝的参数和护滩效果进行了研究。……