海岸地区长周期地貌模型研究进展

Ｄ ｅ Ｖ ｒ ｉ ｅ ｎ ｄ 等 ８ ］ 将海岸地貌模型分为两类 ， 分别定义为面 向过程模拟 （ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 和面 向
表现 模拟 （ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ． ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 。 面 向过 程 模拟 研究 小尺 度现 象 的具 体发 展过 程 ， 而 面 向表现 模 拟认 为 海岸 现象 存 在时 间尺 度不 匹配 的问题 ， 在模 拟 中仅关 注 与被研 究 变量 尺度 相 近 的动 力作 用下 的净 影 响 。 多 年
Ｂｉ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ： Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ （ １ ９ ８ ８ 一 ） ， ｍａ ｌ ｅ ， ｄ ｏ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ．
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水 道 港 口
第３ ４卷第 ６期
应用 ” 一 ｓ。 此外 ， Ｒ ｏ ｅ ｌ ｖ ｉ ｎ ｋ 还提ｊ ＿ ｒ 地貌 更新 技 术 ， 将 地 貌 更新 方法分 为潮 平 均法 、 地 貌 快速 判 定法 、 联 机
陈 橙， 王义刚 ， 黄 惠 明， 袁春 光
（ 河海 大 学 海 岸 灾害及 防护教 育部 重点 实验 室 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ）
摘 要： 海岸地 区的长周期地貌演变关 系到了人类对海岸带 资源的合理开发 、 保护及 可持续利用 。 研究者
不断改进和提高 了海岸地 区长周期 地貌模型 的适用性 和可靠性。 文章从发展 概况 、 时空尺度 、 计算原理 、 信息约减技 术以及模 型应用等方面简述 了海岸地 区长周期地貌模型 的研究进展 ，并认为模型的理论 、 技
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２ ０ １ ３年 １ ２月
水
道
港 口
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｅ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｈａｒ ｂ ｏｒ
海 岸 地 区 长 周 期 地 貌 模 型 研 究 进 展
海岸地区包括了 沿岸、 河 口、 潮汐水道以及三角洲等 ， 是一个复杂的动力地貌系统。 随着社会经济的发展， 人们 对海岸地区地貌的影响日 益增加， 尤其是长周期的影响关系到海岸带资源可持续利用和保护、 工程建设、 农业发展、
自 然灾害防治以及生态环境保护等重大问题。 因此 ， 海岸地区动力地貌的长周期演变正成为研究和预测的热点。 由于实测资料通常难以满足研究 的需要 ，因此建立海岸动力地貌过程 的数学模型已成为研究 的一个重
法 和 并行 联 机 法 ， 这 些 地 貌 更 新方 法都 被 学 者 们 （ Ｃ ａ ｙ ｏ ｃ ｃ ａ 。 ， Ｗｕ等 。， Ｉ ） ａ ｓ ｔ ｇ ｈ ｅ ｉ ｂ等 ¨） 应 用 于模 型 歼 发 中。 基 于 两种模 拟 思 路 的总结 和实 践 ， Ｈ ｉ ｍ ｂ ａ ｌ 。 提 …哿长 时 问 度 动 力地 貌 模 型 分 为复 杂模 型 和 理想 化 模 型， 前 者 使 用真 实 的地 彤 、 边界 条 件 和物 理 参数 ， 能够 反 映 ｆ Ｈ 研 究 域 的真 实情 况 ， 后 肯使 用 简化 的方 程 和 地形 ， 把 地 貌演变 的主要 过程 孤 遗Ｈ ｛ 来进 行分 析 。 这 儿年 ， 一 学 者 （ Ｊ ｉ ｍ ｅ ｎ ｅ ｚ 等 ！ ， Ｋ ａ ｒ ｕ ｎ ａｒ ａ ｔ ｈ ｎ ａ等 ） 还提
１ 河 口海 岸 地 貌 模 型发 展 概 况
河 口海岸地貌模型作为预测海岸 、 河流 以及河 口系统的基本工具 ， 其发展是从早期 的岸线模型开始的 ，
近３ ０ ａ 来 经历 了二维水 深 平均 ［ 、 准三 维 ］ 和三 维 ［ ］ 的模 式 ， 现 已经得 到广 泛 的应用 。
要手段。 经过几十年的发展 ， 地貌模型无论从理论上还是从技术方法上都有 了长足的进步 ， 其对诸如沿岸 系 统ｌ １ 、 河 口系统［ ２ ］ 、 潮汐汊道系统 以及三角洲系统 模拟的适用性及可靠性都有 了很大的提高。 本文将对 地貌模型的发展及长周期地貌模型的模拟技术进行综述 ， 并探讨模型的应用及发展方 向。
来学者们对两种模型的优势与不 足进行了探讨
， 认为面 向表现模拟能够适用于长时间尺度（ 一年至千
年） 的研究 ， 但是忽略了真实的力学背景 ， 往往仅适用 于特定 的算例， 通用性较差。 面向过程模拟理论较为成 熟， 在模拟时间尺度较短（ 小时到天 ） 的海岸动力地貌时精度和可靠性较高 ， 但是在长周期尺度下并不优于面 向表 现模 拟 。 造 成这 一 现象 的 原 因有两 方 面 ： 一方 面 是 因为 长周 期 的动 力地 貌是 一 个 复杂 系 统 ， 其动 力 作用 具有多时空尺度 ， 且各模块（ 水动力 、 泥沙输运 、 地貌演变 ） 相互耦合 ， 无法完全详尽正确地描述 ； 另一方面， 面 向过程模型在偏微分方程解的计算中具有数值误差 ， 这种误差在长时间尺度 的大量迭代计算中被累积 ， 并反
术还可进一 步提高 ， 模型的应用范围还可拓展到更 大尺度 。
关键词 ： 海岸系统 ； 动力地貌 ； 长周 期模 型 ； 信息约减 ； 研究 进展
中图分 类号 ： Ｐ ７ ３ ７ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ４ ６ ７ — ０ ６
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ７ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ８
基金项 目： 国家科技支撑计划 （ ２ ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｂ ０ ３ Ｂ ０ １ ） ； 江苏省 自然科学基金青年基金 项 目（ Ｂ Ｋ ２ ０ １ ２ ４ １ １ ） 作者简介 ： 陈橙 （ １ ９ ８ ８ 一 ） ， 男， 福建省福州人 ， 博 士研究生 ， 主要从事海岸 、 河 口动力环境及模拟研究。
馈 在最 终 的地貌 演 变 中 。
为 了减少面向过程模型的数值误差 ， 提高长周期动地地貌模 型的可靠性 ， Ｄ ｅ Ｖ ｒ ｉ ｅ ｎ ｄ等［ ５ ， １ １ Ｊ 和Ｌ ａ ｔ ｔ ｅ ｕ ｘ ［
引人 了信息约减概念 ， 包括输入约减 、 模型约减和输 出约减 ， 使得面向过程模型得 到了发展并受 到了广泛 的