海洋开发与管理 2012年 条件和计算结果的可靠性等方面对这些模型做原始岸滩的作用。 Bruun和Dean对海滩平衡剖 了分类比较和评价,指出了各个模型的优缺点面做了开创性研究,尤其Dean从能量平衡角度 及适用范围,为模型实际应用提供指导。LIT-阐述了该模式的理论基础,成为后人提出的其 CROS、 Larson和 Kraus模型在海滩养护中均他平衡剖面模式的依据。目前,该模式已被广 得到了实际应用,用于海滩养护的方案设计和泛应用到在海滩养护剖面的设计和相关理论研 评估 究中 2.3海滩平衡剖面模式研究进展 Dean平衡剖面模式形式简洁、应用方便, 海滩养护的剖面设计主要依据平衡剖面的但其中参数物理意义不明确,由于实际海滩动 力环境差别较大,因而此模式在全世界不同的 概念。因此,如何合理确定给定水动力和泥沙环境差别较 条件下的稳定岸滩形态是至关重要的。早期针 海岸动力环境下难以普遍适用。 对平衡剖面的实验研究证明13-,在较陡前滩3海滩养护研究中存在问题 的海滩上呈现上凹形,沿离岸方向坡度逐渐变 缓。 Bruun5提出了能量法则,将这种试验和理 (1)总体上看,我国海岸演变的研究侧重于 论上的上凹性联系起来,并将水深看做离岸距 运用地质、地形学方法分析海底剖面的变化情 况,此方法严重依赖于长期的海底地形实测资 离的函数。Dean57在理论上证明了 Bruun的能 料,以及数据采集点和典型海底剖面的选取, 量法则,并假定平衡剖面直接与单位水体的稳 定能量耗散率有关,得出了一个经验数——形 给实际操作带来诸多不便;在海滩剖面研究中 很少从水动力学方面去研究泥沙与岸滩冲淤变 状参数A来表达两者联系,提出用y=Ax描化过程的关系,主要是因为泥沙横向输运计算 述平衡剖面形态。Moor3定义了形状参数A 涉及因素很多,如,离岸沙坝、过度冲刷过程、 与泥沙中值粒径的关系。 另外, Velling)近岸带封闭输沙平衡的海墙、海滩喂养及泥沙粒径变化等的合理考虑 都是模型需要解决的问题。因此,加强泥沙动 概念描述平衡剖面。考虑前滩的线性陡坡段力学研究是问题的关键所在。随着海岸工程应 Dean的平衡剖面模式经发展,成为Deam用需要及相关理论和技术的发展,针对岸滩演 Moore-Wiege模式0.wang提出的三段变的水动力模型研究将是一种趋势 海滩剖面形态模式,Dean[的提出的多段海滩剖 (2)在海滩养护设计中,简单应用Dean的 面模式。 Bodge和 Komar提出了幂指数形平衡剖面模式对补滩剖面进行设计存在很大不 式-,并指出Dean的平衡剖面缺陷在于在足:在水深为0处,前滩坡度出现无穷大的情 前滩(x=0)处坡面出现无穷大情况。Lec基形,且由其回归结果显示等号左右长度因次并 于为微幅波理论,以显式形式给出了联系波周不一致;不能描述平衡海滩剖面上可能出现的 期(波长)的平衡剖面的几何形状。Lee讨论了滩肩和沙坝;形状参数A仅考虑了泥沙参数的 Dean剖面模式指出Dean的理论中把质点运动作用,并没有考虑波高、波向、波周期和粒径 与能耗联系起来不科学,因为能量是标量而非在滩面的分布、潮位变动等影响。由于实际海 矢量。印萍等通过日照海滩实测资料与Dean滩动力环境差别较大,因此该模式在全世界不 模式对比分析也发现,将海滩剖面在水深3.5m同的海滩环境下难以普遍适用。应鼓励从实际 处分成两段分别进行线性回归分析,与Dean模海滩剖面地形结构、滩面泥沙组成与输移、波 式符合良好,而3.5m水深正好是中粗砂与沙质浪运动特征等方面寻求改进 粉砂的分界水深。 Bernabeu6的剖面模式将潮 位影响考虑进去,对于受潮汐影响较大的海滩 4结束语 更具指导意义 海滩资源合理的利用及保护已经成为世界 从上述平衡剖面的发展可知,目前仍然没范围内的一项重要工程技术内容。我国的“十 有详尽的方法来描述具体海岸环境因素对给定 五”发展规划更是把岸线恢复及岸滩保护作４８ 海洋开发与管理 ２０１２年 条件和计算结果的可靠性等方面对这些模型做 了分类比较和评价，指出了各个模型的优缺点 及适用范围，为模型实际应用提供指导。ＬＩＴ ＣＲＯＳＳ、Ｌａｒｓｏｎ和 Ｋｒａｕｓ模型在海滩养护中均 得到了实际应用，用于海滩养护的方案设计和 评估。 ２３ 海滩平衡剖面模式研究进展 海滩养护的剖面设计主要依据平衡剖面的 概念。因此，如何合理确定给定水动力和泥沙 条件下的稳定岸滩形态是至关重要的。早期针 对平衡剖面的实验研究证明［５３－５５］，在较陡前滩 的海滩上呈现上凹形，沿离岸方向坡度逐渐变 缓。Ｂｒｕｕｎ［５６］提出了能量法则，将这种试验和理 论上的上凹性联系起来，并将水深看做离岸距 离的函数。Ｄｅａｎ［５７］在理论上证明了 Ｂｒｕｕｎ的能 量法则，并假定平衡剖面直接与单位水体的稳 定能量耗散率有关，得出了一个经验数———形 状参数犃 来表达两者联系，提出用狔＝犃狓犿 描 述平衡剖面形态。Ｍｏｏｒｅ［５８］定义了形状参数 犃 与泥沙中值粒径的关系。 另外，Ｖｅｌｌｉｎｇａ［５９］用近岸带封闭输沙平衡的 概念 描 述 平 衡 剖 面。考 虑 前 滩 的 线 性 陡 坡 段 Ｄｅａｎ 的 平 衡 剖 面 模 式 经 发 展， 成 为 Ｄｅａｎ ＭｏｏｒｅＷｉｅｇｅ模 式［６０－６２］。Ｗａｎｇ［６３］提 出 的 三 段 海滩剖面形态模式，Ｄｅａｎ［６４］提出的多段海滩剖 面 模 式。Ｂｏｄｇｅ 和 Ｋｏｍａｒ 提 出 了 幂 指 数 形 式［６５－６６］，并指出 Ｄｅａｎ 的平衡剖面缺陷在于在 前滩 （狓＝０）处坡面出现无穷大情况。Ｌｅｅ［６７］基 于为微幅波理论，以显式形式给出了联系波周 期 （波长）的平衡剖面的几何形状。Ｌｅｅ讨论了 Ｄｅａｎ剖面模式指出 Ｄｅａｎ的理论中把质点运动 与能耗联系起来不科学，因为能量是标量而非 矢量。印萍等［６８］通过日照海滩实测资料与 Ｄｅａｎ 模式对比分析也发现，将海滩剖面在水深３．５ｍ 处分成两段分别进行线性回归分析，与 Ｄｅａｎ模 式符合良好，而３．５ｍ 水深正好是中粗砂与沙质 粉砂的分界水深。Ｂｅｒｎａｂｅｕ［６９］的剖面模式将潮 位影响考虑进去，对于受潮汐影响较大的海滩 更具指导意义。 从上述平衡剖面的发展可知，目前仍然没 有详尽的方法来描述具体海岸环境因素对给定 原始岸滩的作用。Ｂｒｕｕｎ和 Ｄｅａｎ对海滩平衡剖 面做了开创性研究，尤其 Ｄｅａｎ从能量平衡角度 阐述了该模式的理论基础，成为后人提出的其 他平衡剖面模式的依据。目前，该模式已被广 泛应用到在海滩养护剖面的设计和相关理论研 究中。 Ｄｅａｎ平衡 剖 面 模 式 形 式 简 洁、应 用 方 便， 但其中参数物理意义不明确，由于实际海滩动 力环境差别较大，因而此模式在全世界不同的 海岸动力环境下难以普遍适用。 ３ 海滩养护研究中存在问题 （１）总体上看，我国海岸演变的研究侧重于 运用地质、地形学方法分析海底剖面的变化情 况，此方法严重依赖于长期的海底地形实测资 料，以及数 据 采 集 点 和 典 型 海 底 剖 面 的 选 取， 给实际操作带来诸多不便；在海滩剖面研究中， 很少从水动力学方面去研究泥沙与岸滩冲淤变 化过程的关系，主要是因为泥沙横向输运计算 涉及因素很多，如，离岸沙坝、过度冲刷过程、 海墙、海滩喂养及泥沙粒径变化等的合理考虑 都是模型需要解决的问题。因此，加强泥沙动 力学研究是问题的关键所在。随着海岸工程应 用需要及相关理论和技术的发展，针对岸滩演 变的水动力模型研究将是一种趋势。 （２）在海滩养护设计中，简单应用 Ｄｅａｎ的 平衡剖面模式对补滩剖面进行设计存在很大不 足：在水深为 ０ 处，前滩坡度出现无穷大的情 形，且由其回归结果显示等号左右长度因次并 不一致；不能描述平衡海滩剖面上可能出现的 滩肩和沙坝；形状参数 犃 仅考虑了泥沙参数的 作用，并没有考虑波高、波向、波周期和粒径 在滩面的分布、潮位变动等影响。由于实际海 滩动力环境差别较大，因此该模式在全世界不 同的海滩环境下难以普遍适用。应鼓励从实际 海滩剖面地形结构、滩面泥沙组成与输移、波 浪运动特征等方面寻求改进。 ４ 结束语 海滩资源合理的利用及保护已经成为世界 范围内的一项重要工程技术内容。我国的 “十 二五”发展规划更是把岸线恢复及岸滩保护作