陳海洲, 謝 琳

鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程岸線數(shù)值模擬以及模型的驗(yàn)證方法

陳海洲, 謝 琳

(海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院, 海南 海口 571126)

以樂(lè)東鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程為例, 其完工1年后的岸線監(jiān)測(cè)結(jié)果, 表明需要進(jìn)一步對(duì)人工沙灘后的海灘岸線演變進(jìn)行研究分析。通過(guò)GENESIS岸線演變模型模擬人工沙灘后的岸線變化, 并嘗試采用3種方法對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后, 對(duì)人工沙灘工程后1年、3年、5年岸線變化進(jìn)行了模擬分析。研究結(jié)果表明: GENESIS岸線演變模型對(duì)于包圍型(攔沙堤和離岸堤結(jié)合方式)人工沙灘工程是適用的。工程完工1年后, 補(bǔ)沙岸線形成了侵淤變化的凹凸彎曲岸線, 侵淤幅度不大, 5年后侵淤幅度變緩, 開始逐漸趨于平衡。據(jù)此, 也為人工沙灘后期的養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)沙防護(hù)工作起到重要的參考作用。

鶯歌海; 人工沙灘; 岸線演變; 數(shù)值模擬; 模型驗(yàn)證

近年來(lái), 我國(guó)沿海地區(qū)越來(lái)越多地以實(shí)施人工沙灘的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)侵蝕變化海灘的整治修復(fù), 但其研究重點(diǎn)主要集中在人工沙灘的施工及養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)方面, 而對(duì)侵蝕海灘整治修復(fù)(即人工沙灘養(yǎng)護(hù))后的沙灘及岸線的演變研究較少[1]。人工沙灘工程后, 沙灘是否向預(yù)期效果變化以及沙灘養(yǎng)護(hù)技術(shù)的效果如何, 需要工程后定期的監(jiān)測(cè)和維護(hù), 但可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算來(lái)推算人工沙灘后海灘岸線今后的發(fā)展趨勢(shì), 以便為工程后期的定期維護(hù)提前提供參考和依據(jù)。

數(shù)學(xué)模型(數(shù)值模擬)應(yīng)用于人工養(yǎng)灘后海灘岸線變化的主要有一線數(shù)學(xué)模型、二線數(shù)學(xué)模型等, 而目前被國(guó)際上廣泛使用且相對(duì)合理成熟的數(shù)模系統(tǒng)主要是基于一線數(shù)學(xué)模型的GENESIS模型系統(tǒng)[2]。

Kakisina等[3]利用GENESIS(模擬海岸線的通用模型)的NEMOS建模, 對(duì)印尼安汶灣北部海岸沙灘在無(wú)保護(hù)的現(xiàn)有條件、攔沙堤以及攔沙堤和海堤組合三種情況下的岸灘岸線進(jìn)行模擬, 結(jié)果很好地證明了北部海岸沙灘侵蝕嚴(yán)重的發(fā)展趨勢(shì)。

Young等[4]討論了模擬海岸線變化的通用模型(GENESIS)的適用性問(wèn)題, 針對(duì)模型的不足也提出了更具建設(shè)性的意見(jiàn)和方法, 以便能更好地使得GENESIS模型進(jìn)行海岸線的演變模擬。

潘毅等[5]利用NEMOS(近岸演化模型系統(tǒng))中的GENESIS岸線演變模型, 預(yù)測(cè)北戴河西海灘不同養(yǎng)護(hù)方案下工程方案實(shí)施后10年內(nèi)的岸線變化情況, 分析了模擬結(jié)果并提出最佳養(yǎng)護(hù)效果方案。

胥巖等[6]采用基于GENESIS模型構(gòu)建了岸線演變模型, 對(duì)老虎石公園海灘養(yǎng)護(hù)工程后3~5 a內(nèi)的岸線演變趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析, 模擬結(jié)果能夠反映老虎石及周圍海灘的水動(dòng)力和地貌動(dòng)力演變規(guī)律。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外數(shù)值模擬在人工養(yǎng)灘后的研究, 本文以海南省樂(lè)東黎族自治縣鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程為例, 通過(guò)GENESIS岸線演變模型來(lái)模擬人工沙灘后的岸線變化, 并嘗試采用了3種方法對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后, 對(duì)人工沙灘工程后1年、3年、5年岸線變化進(jìn)行了模擬分析, 進(jìn)一步對(duì)該人工沙灘的養(yǎng)灘效果進(jìn)行了評(píng)價(jià), 并為該工程后期定期維護(hù)提出了意見(jiàn)和建議。

1 人工沙灘工程概述

海南省樂(lè)東黎族自治縣鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程整治修復(fù)總長(zhǎng)度1 200 m, 形成沙灘面積約6.28 hm2, 人工補(bǔ)沙干灘寬度40~90 m?？偲矫娌贾冒?個(gè)北攔沙堤和3個(gè)離岸堤, 如圖1。其中北攔沙堤根部與岸線相連, 長(zhǎng)281.4 m, 堤身距離岸線116 m; 離岸堤由北向南依次布置離岸堤1、離岸堤2和離岸堤3: 其中離岸堤1北端與攔沙堤堤頭斜坡底相距54.5 m, 南端與離岸堤2相距79.7 m, 距離岸線224 m; 離岸堤2南端與離岸堤3北端相距77.3 m, 堤身與岸線相距273 m; 離岸堤3堤身與岸線相距210 m。北攔沙堤和離岸堤頂高程均為3.8 m。

圖1 2017年鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程航拍圖

該人工沙灘工程于2016年竣工[7], 于工程完工1年后即2017年第一次對(duì)其定期的岸線監(jiān)測(cè), 監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示了補(bǔ)沙岸線的變化, 但工程鄰近岸線顯示了更大的變化。鑒于此, 考慮通過(guò)GENESIS岸線演變模型來(lái)計(jì)算推演該人工沙灘工程后5年內(nèi)岸線的變化, 以便工程后期更好地進(jìn)行定期維護(hù)。

2 GENESIS岸線演變模型

GENESIS(generalized model for simulating shore-line change)是基于一線理論所開發(fā)的模擬海岸長(zhǎng)期變化的系統(tǒng), 目前, 主要是應(yīng)用于預(yù)測(cè)岸線的長(zhǎng)期演變及岸線對(duì)海岸建筑物和人工養(yǎng)灘的響應(yīng)等[2, 5, 6]。

根據(jù)潘毅等[2]研究, GENESIS模型主要機(jī)理有以下4個(gè)方面的假設(shè): (1)海灘的剖面必須維持一個(gè)平衡不變的情況, 長(zhǎng)時(shí)間里其剖面假設(shè)保持不變。在這海灘剖面不變的原則下, 使用一條線, 即海岸線。以代表海岸的前進(jìn)與后退。即為一線模型。(2)沿岸輸沙必須介于兩個(gè)明顯易定的控制剖面水深點(diǎn)。岸側(cè)控制點(diǎn)位于海水能到達(dá)的最高點(diǎn), 以灘肩高程來(lái)計(jì)算; 而海側(cè)的控制點(diǎn)是無(wú)輸沙運(yùn)動(dòng)的最淺深度, 稱為閉水深度。在這兩個(gè)控制點(diǎn)之間海灘剖面平行移動(dòng), 提供了最簡(jiǎn)單的方法來(lái)說(shuō)明海岸在離岸方向的體積變化, 使岸線的改變量易于計(jì)算。(3)在一個(gè)開放的海域里, 沿岸輸沙率是一個(gè)與破碎波波高和方向有關(guān)的函數(shù)。(4)海岸線長(zhǎng)時(shí)間演變的趨勢(shì)受波浪所產(chǎn)生的沿岸漂沙及邊界條件控制, 不包括風(fēng)暴潮、季節(jié)性波浪和潮位變化等因素的影響。

本文就是利用近岸演化模型NEMOS(nearshore evolution modeling system)中的岸線演變模型GENESIS及其配套的波浪模型STWAVE對(duì)鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程后岸線的演變進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)。其具體控制方程如下:

GENESIS模型控制方程為[6]:

式中:代表沿海岸線方向;代表垂直海岸線方向;B為波浪所能達(dá)到陸側(cè)的最大高程(即灘肩高度);C為海側(cè)無(wú)顯著輸沙運(yùn)動(dòng)的封閉水深(閉水深度);s為離岸輸沙率0為向岸輸沙率,=s+0為橫向輸沙率;為沿岸輸沙率, 通過(guò)下式計(jì)算:

式中:為有效波波高;g為群波波速; 下標(biāo) b 表示波浪破碎時(shí)的各種波浪條件(參數(shù));bs為破波角(破碎波波峰與當(dāng)?shù)睾０毒€之間的夾角);1和2為無(wú)量綱參數(shù), 定義如下:

, (4)

式中:表示海水密度;s為沙的密度;為海灘的孔隙率; tan為在沿岸輸沙作用下的海灘平均坡度; 常數(shù)1.416為有效波高向均方根波高的轉(zhuǎn)化系數(shù);1、2為控制沿岸輸沙率大小的調(diào)整參數(shù), 具體可根據(jù)模擬結(jié)果來(lái)調(diào)整。

STWAVE是一個(gè)基于波作用平衡方程的有限差分模型, 控制方程為:

式中:a為波速;g為群波波速;為波浪正交方向;為波向線方向(能量傳播的方向);ω為相對(duì)角頻率;ω為絕對(duì)角頻率;為波能密度;為能量的源、匯項(xiàng)[6, 8-9]。

3 模型的建立和參數(shù)設(shè)置

模型模擬區(qū)域采用的是矩形網(wǎng)格, 見(jiàn)圖2。圖中白色點(diǎn)為人工沙灘竣工后岸線點(diǎn), 藍(lán)色點(diǎn)為水深測(cè)站, 右側(cè)為陸地, 左側(cè)為海洋, 沿岸縱向代表模型的軸, 橫向代表模型的軸。模擬區(qū)域計(jì)算網(wǎng)格的軸大致垂直于岸線方向(軸與正北方向夾角72°), 長(zhǎng)度為1 300 m, 且向海側(cè)的水深取16 m;軸與軸垂直, 長(zhǎng)度為2 350 m, 其網(wǎng)格間距設(shè)定為25 m。

GENESIS模型需要的波浪由外海傳到近岸區(qū)的波浪參數(shù)通過(guò)STWAVE模型來(lái)確定, STWAVE模型根據(jù)實(shí)測(cè)波浪數(shù)據(jù)將模擬結(jié)果表示為不同波高、周期、波向的波浪事件組合共同作用于模擬區(qū)域, STWAVE模擬后得到處理校正的波浪條件, 并輸入GENESIS模型。

波浪數(shù)據(jù)采用鶯歌海海洋站長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)波浪數(shù)據(jù), 該海域波浪以風(fēng)浪為主, 風(fēng)浪常浪向是SE, 其頻率為19%, 次常浪向是SSE, 其頻率是12%, 涌浪的常浪向是S, 其頻率為14%, 次常涌浪向是SSW, 其頻率為7%。全年波浪常浪向?yàn)镾向, 其頻率為18%, 次常浪向是SE向, 頻率為15%。強(qiáng)浪向是SE, 最大波高值9.0 m, 次強(qiáng)浪向是S和SSW, 它們的最大波高都是7.0 m。N和NE向的平均波高值最大, 為1.0 m, NNE和WSW向平均波高值次之, 為0.9 m[7]。波浪玫瑰圖見(jiàn)圖3。

圖3 波浪玫瑰圖

根據(jù)上述鶯歌海海洋站長(zhǎng)期(1967—2006年)的統(tǒng)計(jì)波浪數(shù)據(jù), 利用軟件統(tǒng)計(jì)波浪有效平均數(shù)據(jù), 輸入GENESIS模型, 建立波浪模擬區(qū)域邊界, 并對(duì)有效波浪數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選, 形成模擬研究區(qū)域的波浪場(chǎng), 最后輸入STWAVE模型進(jìn)行模擬計(jì)算。

圖4是通過(guò)STWAVE模型模擬后所展示的是波高1.0 m, 周期4.11 s, 波向61.71°的常浪向的波場(chǎng)事件, 輪廓線為等波高線, 箭頭表示波矢。

根據(jù)工程方案及相關(guān)資料數(shù)據(jù)[3], 確定GENESIS模型參數(shù): 閉合水深C=4 m, 灘肩高度B=3 m, 中值粒徑50=0.5 mm, 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)1=0.6, 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)2=0.5。

同時(shí)為了使數(shù)值模擬能盡可能更好地還原實(shí)際情況, 在GENESIS模型中對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)狀海灘情況進(jìn)行了必要的處理: 項(xiàng)目南側(cè)施工通道、北攔沙堤、漁港防波堤擬化為海堤、防波堤, 離岸堤1、離岸堤2、離岸堤3擬化為離岸堤。圖5所展示的為最終確定并建立好的GENESIS模型。

圖4 STWAVE模擬波浪場(chǎng)

Fig. 4 STWAVE wave field simulation

4 項(xiàng)目GENESIS模型的驗(yàn)證

為了能有效地驗(yàn)證GENESIS模型對(duì)鶯歌海人工沙灘項(xiàng)目方案的適用性以及模型結(jié)果的可靠性, 本文首先使用模型模擬了人工沙灘工程后1年的岸線變化情況, 其次分別采用了實(shí)測(cè)岸線對(duì)比、實(shí)測(cè)地形對(duì)比、現(xiàn)狀沿岸輸沙趨勢(shì)模擬三種方法進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。

4.1 實(shí)測(cè)岸線對(duì)比驗(yàn)證

鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程于2016年一年時(shí)間施工完成, 在2017年對(duì)工程竣工后的岸線和岸灘地形進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。因此使用2017年鶯歌海三鶯村岸段實(shí)測(cè)岸線對(duì)GENESIS模型驗(yàn)證。圖6可以看出, 模型模擬工程后1年的岸線變化趨勢(shì)與實(shí)測(cè)岸線基本是一致的。區(qū)別較大的岸線段主要集中在施工通道南側(cè)岸線, 這是因?yàn)槭┕ねǖ滥蟼?cè)岸線段存在人為堆積施工砂, 由此顯示該岸線段岸線淤積幅度較大。

圖5 鶯歌海人工沙灘工程后GENESIS模型

4.2 實(shí)測(cè)地形對(duì)比驗(yàn)證

使用鶯歌海三鶯村岸段2015年(施工前)水下地形測(cè)量數(shù)據(jù)與2017年(竣工第一年)水下地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證, 即將鶯歌海人工沙灘工程施工前后的水下地形進(jìn)行疊加對(duì)比。圖7顯示的是人工沙灘工程施工完成一年后, 其所在的區(qū)域岸灘地形的沖淤變化。通過(guò)疊加模擬岸線, 可以看出模擬岸線的發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)測(cè)地形展示的侵淤變化趨勢(shì)是基本一致的, 其侵蝕、淤積幅度與實(shí)測(cè)侵淤變化圖顯示的侵淤幅度能較好地?cái)M合, 局部存在偏差。主要原因是施工通道南側(cè)存在施工后人為堆放的施工砂, 由此顯示了偏大的淤積幅度。

4.3 工程后沿岸輸沙模擬驗(yàn)證

通過(guò)軟件模擬分析人工沙灘工程后現(xiàn)狀沿岸輸沙、侵淤變化規(guī)律, 再對(duì)比驗(yàn)證模擬岸線變化趨勢(shì)。本文使用SMC(coastal modelling system)軟件[10-12], 對(duì)鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程后的現(xiàn)狀波浪場(chǎng)、沿岸流場(chǎng)、沿岸輸沙場(chǎng)進(jìn)行模擬。本次模擬采用的波浪條件為一典型的常浪, 波向S15W, 波高0.7 m, 周期4.1 s, 由鶯歌海海洋站波浪統(tǒng)計(jì)資料得出。模擬未考慮風(fēng)場(chǎng)和潮流因素。圖8、圖9、圖10所示, 在SW向波浪條件作用下, 工程后人工沙灘沿岸區(qū)域沿岸流在遇到離岸堤、攔沙堤、漁港防波堤時(shí)受阻形成回旋流, 顯示了較為強(qiáng)烈的沿岸流, 北攔沙堤與漁港防波堤之間的沿岸流表現(xiàn)最為明顯, 這也證明了實(shí)測(cè)地形中該岸段岸線沖淤變化最大。沿岸流大小和方向決定了沿岸輸沙強(qiáng)度和方向, 圖中沿岸輸沙強(qiáng)度和方向與沿岸流的一致, 各離岸堤、攔沙堤之間口門處向陸側(cè)岸灘顯示了明顯的沿岸輸沙變化, 而北攔沙堤與漁港防波堤的岸線段表現(xiàn)了更為強(qiáng)烈的沿岸輸沙變化。對(duì)比工程后的沿岸流、沿岸輸沙變化與模擬岸線, 可以看出模擬岸線的變化和起伏趨勢(shì)與沿岸流、沿岸輸沙變化的方向和趨勢(shì)基本是一致的。

圖6 模擬、實(shí)測(cè)岸線對(duì)比驗(yàn)證

圖7 水下地形對(duì)比驗(yàn)證

5 人工沙灘工程后預(yù)測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)上述驗(yàn)證方法很好地驗(yàn)證了GENESIS模型, 由此, 使用驗(yàn)證過(guò)的GENESIS模型對(duì)鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程后3年、5年內(nèi)的岸線演變?cè)龠M(jìn)行模擬。初始岸線以2016年工程竣工時(shí)候的補(bǔ)沙灘肩岸線, 依據(jù)設(shè)置的參數(shù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型反復(fù)率定。圖11為人工沙灘工程后1年、3年、5年內(nèi)岸線模擬結(jié)果。

圖8 波高矢量場(chǎng)

圖9 波生沿岸流場(chǎng)

圖10 沿岸輸沙場(chǎng)

根據(jù)工程平面的布置, 由北向南依次布設(shè)北攔沙堤、離岸堤1、離岸堤2、離岸堤3。而從現(xiàn)狀所知, 離岸堤3與陸域之間設(shè)有施工通道, 施工通道海域?qū)傩詾榉峭杆再|(zhì), 使得離岸堤3與施工通道連成一體形成似一個(gè)防波攔沙堤。由此, 項(xiàng)目區(qū)岸段內(nèi)形成了一個(gè)合圍的狀態(tài), 經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬, 很明顯可以看出岸線今后將形成凹凸彎曲的岸線, 表明了岸線侵蝕淤漲的變化較大。從圖中看出, 在南側(cè)離岸堤3和施工通道的影響作用下, 其掩蔽區(qū)為波影區(qū), 岸線向海推進(jìn), 形成淤積岸線。泥沙向北輸運(yùn), 至離岸堤2和離岸堤1處時(shí), 由于離岸堤的遮蔽作用, 在其掩蔽區(qū)內(nèi)岸線向海推進(jìn)、突起, 從3年、5年后岸線的變化趨勢(shì), 可以看出離岸堤2處突起區(qū)比之離岸堤1突起區(qū)相對(duì)小一些, 這也表明了泥沙主要的輸運(yùn)方向是由南向北。而對(duì)于沒(méi)有遮蔽作用的岸線段, 岸線侵蝕后退, 但未達(dá)到工程前岸線位置(補(bǔ)沙寬度約70 m)。泥沙輸運(yùn)至北側(cè)攔沙堤處時(shí), 受到攔沙堤的遮蔽作用, 其掩蔽區(qū)同樣是波影區(qū), 岸線向海推進(jìn)淤漲, 形成淤積。受到主波向浪的作用, 岸線自北攔沙堤開始侵蝕后退, 且侵蝕幅度較大, 工程后一年內(nèi)岸線侵蝕后退最大幅度約90 m。但由于漁港防波堤的遮擋作用, 在防波堤堤腳處泥沙堆積、岸線向海推進(jìn), 形成淤積區(qū)。由此, 表明鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程對(duì)于北攔沙堤與漁港防波堤之間的岸段岸線的影響是較大, 后期應(yīng)注重對(duì)此岸段沙灘區(qū)的補(bǔ)沙工作。

圖11 人工沙灘工程后5年內(nèi)岸線演變模擬結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

本文以海南樂(lè)東鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程為例, 利用GENESIS模型對(duì)該人工沙灘工程后的岸線演變進(jìn)行了研究分析。首次嘗試了以實(shí)測(cè)岸線對(duì)比、實(shí)測(cè)地形對(duì)比、現(xiàn)狀沿岸輸沙趨勢(shì)模擬三種方法對(duì)GENESIS模型進(jìn)行驗(yàn)證, 其驗(yàn)證結(jié)果顯示基本是一致的。由此表明, GENESIS岸線演變模型對(duì)于包圍式(攔沙堤和離岸堤結(jié)合方式)人工沙灘修復(fù)工程后岸線演變研究是適用的。據(jù)此, 通過(guò)岸線演變模型(GENESIS模型)對(duì)鶯歌海三鶯村岸段人工沙灘工程后1年、3年、5年內(nèi)的岸線演變進(jìn)行數(shù)值模擬, 項(xiàng)目區(qū)岸段內(nèi)的一個(gè)合圍的狀態(tài)下, 補(bǔ)沙岸線今后將形成凹凸彎曲的岸線, 表明了岸線侵蝕淤漲的變化。但岸線侵淤變化較大的主要是集中在北攔沙堤與漁港防波堤之間的岸線段, 這說(shuō)明人工沙灘工程對(duì)于鄰近岸線的影響大于本身補(bǔ)沙岸線的影響。

根據(jù)模擬結(jié)果可以知道, 人工沙灘工程內(nèi)的補(bǔ)沙岸線(灘肩岸線)后期需要定期的進(jìn)行維護(hù), 同時(shí)工程對(duì)本身岸線的影響遠(yuǎn)小于對(duì)工程鄰近自然岸線的影響, 結(jié)合到本工程的實(shí)際情況, 建議后期在維護(hù)人工沙灘工程內(nèi)沙灘時(shí), 需要注重和加強(qiáng)對(duì)鄰近岸線沙灘的監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作。

通過(guò)本文研究分析, GENESIS岸線演變模型對(duì)于人工沙灘養(yǎng)護(hù)后期沙灘的演變研究是值得使用的研究手段, 這也為人工沙灘后的預(yù)期效果發(fā)展的認(rèn)識(shí)和評(píng)估提供了科學(xué)依據(jù)。

[1] 段以雋. 海州灣沙灘修復(fù)整治效果研究[D]. 南京: 南京師范大學(xué), 2015. Duan Yijun. Study on the beach repairing and restoration of Haizhou bay[D]. Nanjing: Nanjing Normal University, 2015.

[2] 潘毅. 數(shù)值模型研究秦皇島海灘養(yǎng)護(hù)工程[D]. 上海: 同濟(jì)大學(xué), 2009. Pan Yi.Study on Qinhuangdao Beach nourishment project with numerical model[D]. Shanghai: Tongji University, 2009.

[3] Kakisina T J, Anggoro S, Hartoko A, et al. NEMOS (Nearshore Modelling of Shoreline Change) model for abrasion mitigation at the northern coast of Ambon Bay[J]. Aquatic Procedia, 2016, 7: 242-246.

[4] Young R S, Pilkey O H, Bush D M, et al. A discussion of the generalized model for simulating shoreline change (GENESIS)[J]. Journal of Coastal Research, 1995, 11(3): 875-886.

[5] 潘毅, 匡翠萍, 楊燕雄, 等. 北戴河西海灘養(yǎng)護(hù)工程方案研究[J]. 水運(yùn)工程, 2008, (7): 23-28. Pan Yi, Kuang Cuiping, Yang Yanxiong, et al. Study on beach nourishmen scheme of west beach in Bei-daihe[J]. Port & Waterway Engineering, 2008, (7): 23- 28.

[6] 胥巖, 潘毅, 陳永平. 老虎石公園海灘養(yǎng)護(hù)岸線演變模擬及預(yù)測(cè)[J]. 中國(guó)港灣建設(shè), 2016, 36(5): 1-5. Xu Yan, Pan Yi, Chen Yongping.Performance analysis and prediction of beach nourishment project in Zhongzhi 6th and 9th Bathing Places in Beidaihe[J]. Journal of Tongji University: Natural Scirnce, 2016, 36(5): 1-5.

[7] 謝琳, 莫李帥, 王盛健, 等. 樂(lè)東縣鶯歌海鎮(zhèn)(三鶯村段)岸灘整治修復(fù)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告[R]. ?？? 海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院, 2017. Xie Lin, Mo Lishuai, Wang Shengjian, et al.Feasibility Research report of the beach repairing and restoration in Sanyingcun bank, Yinggehai, Ledong County[R]. Haikou: Hainan Academy of Ocean and Fisheries Scie-nces, 2017.

[8] Hanson H, Kraus N C. GENESIS: Generalized model for simulating shoreline change[R]. Washington: Department of the Army US Army Corps of Engineers Washington, DC, 1989.

[9] 顧杰, 王佳元, 馬悅, 等. 北戴河新區(qū)沙壩工程后海灘演變預(yù)測(cè)[J]. 中國(guó)港灣建設(shè), 2016, 36(11): 5-10. Gu Jie, Wang Jiayuan, Ma Yue, et al. Prediction on shoreline evolution after bar nourishment project at New District, Beidaihe[J]. China Harbour Engineering, 2016, 36(11): 5-10.

[10] Quetzalcóa(chǎn)tl O, González M, Cánovas V, et al. SMCε, a coastal modeling system for assessing beach proce-sses and coastal interventions: Application to the Brazilian coast[J]. Environmental Modelling & Software, 2019, 116: 131-152.

[11] González M, Medina R, Gonzalez-Ondina J, et al. An integrated coastal modeling system for analyzing beach processes and beach restoration projects, SMC[J]. Com-puters & Geosciences, 2007, 33: 916-931.

[12] 劉會(huì)欣, 楊燕雄, 劉建濤, 等. 北戴河新區(qū)養(yǎng)灘工程岸線穩(wěn)定性模擬[J]. 海洋地質(zhì)前沿, 2014, 30(3): 38- 46. Liu Huixin, Yang Yanxiong, Liu Jiantao, et al.Sho-reline stability simulation of the beach in New Beidaihe District after nourishment[J]. Marine Geology Frontiers, 2014, 30(3): 38-46.

Shoreline numerical simulation and model verification methods of artificial beach in Sanyingcun bank, Yinggehai

CHEN Hai-zhou, XIE Lin

(Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences, Haikou 571126, China)

This paper presents a case study on an artificial beach project in Sanyingcun bank, Yinggehai. According to measured shoreline results in the first year after the completion of the project, the evolution of the shoreline after the development of the artificial beach needs to be further studied and analyzed. This study uses generalized model for simulating shoreline change (GENESIS) to simulate shoreline changes after the creation of the artificial beach. Then, three methods are used to verify the model. Based on the verified model, this study analyzes the shoreline evolution one year, three years, and five years after the completion of the artificial beach project.Results show that the GENESIS model is applicable for the artificial beach project through a combination of sand-blocking dikes and offshore breakwaters. One year after the creation of the artificial beach, the nourishment shoreline takes a concave–convex form characterized by erosion and siltation changes, but not in a wide range. After five years, the rate of erosion and siltation slows down and gradually becomes balanced. Thus, this study can be an important reference for implementing beach nourishment strategies after the project completion.

Yinggehai; artificial beach nourishment; shoreline evolution; numerical simulation; model verification

Apr. 8, 2019

[Funds of the Central Treasury for the Protection of Oceanic Islands and Sea Areas, No. 612 [2016] of the State Oceanic Administration]

P753

A

1000-3096(2020)04-0044-08

10.11759/hykx20190408001

2019-04-08;

2019-11-18

中央海島和海域保護(hù)資金支持項(xiàng)目(國(guó)海辦字[2016]612號(hào))

陳海洲(1982-), 男, 高級(jí)工程師, 碩士, 從事海洋工程、海洋地質(zhì)研究工作, E-mail: chenhaiz@163.com; 謝琳(1980-),

, 男, 高級(jí)工程師, 碩士, 從事港口碼頭工程研究工作, E-mail: 57536385@qq.com

(本文編輯: 劉珊珊)