[科普中国]-海岸和近岸过程

简介

海岸的近岸过程主要考虑对海岸的侵蚀作用，按照动力机制与过程，主要有以下四个方面：长重力波运动与海岸侵蚀；近岸环流、波增水、底流运动与岸滩侵蚀；海滩碎波带地形动力状态与岸滩侵蚀方式；波生沿岸流、沿岸输沙与海岸长期变化。1

分类长重力波运动与海岸侵蚀长重力波指的是低于通常的风浪、涌浪频带。典型频率介于0.04-0.004 Hz的低频波动。研究表明长重力波是近岸波能的重要组成部分，其能量陆水深减小而増大.在高能风暴浪作用期间，在碎波带内长量力波能量并不受到波破碎的强烈耗损。此低频波占据控制作用，而且大量的离岸泥沙运发生在长重力频带，是造成海岸严重侵蚀井威胁海岸工程设施的主板驱动力。

近岸环流、波増水、底流运动与岸滩侵蚀对波浪在碎波带内传播的探索性模型试验和观察证明了近岸环流系统的复杂性、其中包括了由波浪风驱动形成的剪切流、涡流、不稳定性本要素，尤其重要的是，此环流并非只是由解析上所证明的入射所驱动的稳定平均流，近岸带波、流、地形之间的互反馈耦含过程使得驱动力和地形变化无互为因果关系。

有关现场观测发配破碎波驱动的沿岸流通常是不稳定的。这一不稳定性即是所谓的剪切，具有1～10 min的周期性。均方根速度可达散10cm/s。风暴浪期间，剪切不稳定性可能变沿岸流在垂直海岸方向的结构并可能产生强涡流，破浪导致的波动辐射应力梯度产生的波増水可成向海的底部回流。而且波増水的沿岸梯度可驱动裂流，因此可能是造成风暴期间岸滩侵蚀的机制之一。

海滩碎波带地形动力状态与岸滩侵蚀方式在对澳大利亚众多砂质海岸地形动力过程深入研究基础上，归纳出6种海滩-碎波带地形动力状态；高度耗散性、高度反射性和中间状态(包括沿岸砂坝凹槽状态、韵律砂坝和海滩、横向砂坝和裂流、砂脊细沟或者低潮台地四种状态），进而提出了与海滩-碎波带地形动力状态相联系的滩肩冲越、裂环流元沿滩迁移、长重力波増水后滨切割等三种侵蚀方式。

波生沿岸流、沿岸输沙与海岸长期变化这一方面的研究成果主要是应用海岸动力学原理，考虑近岸水下地形、岸线形态和人工建筑物对波浪的折射、映射作用、根据沿岸波能流和沿岸波高不等的沿岸输沙效应，建立海岸长朋演变的数学模型。通过对现状岸线变化的数值模拟预测在海岸波动力自然作用过程和人类海岸建筑物干涉下的海岸线长朗演变趋势，具有实际应用价信的岸线演变模式多为一线模式。国内研究也主要集中在一线模型。2

海岸侵蚀终极平衡形态规律研究人员通过对大量原型海湾的观测归纳和实验室的反复试验研究·提出了一系列经验公式来拟合平衡海湾的平面形态，对海岸的终极侵蚀和堆积状况进行预测，比较典型的有对数螺线模式、双曲正切根式、抛物线模式等，平衡形态规律在海岸长朝侵蚀演变预测与防灾护岸工程、创造接近自然的平衡海岸形态与环境为目标方面得到了广泛的应用。1

研究意义海岸带环境保护与资源开发利用是未来解决人口増长、陆地资源枯竭、环境污染和经济可持续发展的一个优先战略选择，然而，近几十年来由于全球气候变化、入海河流、海岸动力和人类活动曾因景之间复杂的耦合作用。全球海岸普遍遭受侵蚀，已经制约、威胁巷海岸带经济社会的可持续发展，进入21世纪以来。全球气候变化异常日益显现。全球性海平面上升将导致海岸侵蚀后退、有可能加大的风暴潮强度及频度还将进一步加大海岸侵蚀强度，岸线进退及其形态演变趋势已经引起了广泛关注和高度重视。联含国环境规划署在1991年发布的"当前全球环境状况"中就指出，全球变暖将加速海平面升高，会引起严重的社会经济后果、会威胁低洼岛屿及沿海地区，联合国教科文组织十分重视海岸侵蚀对临海区域经济与社会可持续发展的威胁，专设一海岸区域和小岛屿(CSI)环境与发展项目。资助监测海岸侵蚀与演变、资料分析、资源评估。目前，海岸侵蚀机制及演变趋势已经成为海岸带陆海相互作用研究的重要内容。2