在采用Godunov型有限体积法的非静压模型中，导数限制器可以抑制数值震荡，提高模型稳定性。然而，其引入的数值耗散可能是模型总耗散的主要成分。尤其在波浪模拟中，当波浪发生破碎时，导数限制器引入的数值耗散能否较好地反应实际物理现象中所产生的耗散，仍是一个值得研究的问题。关于导数限制器对波浪模拟的影响，在基于浅水方程、Boussinesq方程和KdV方程的数学模型中已有较为系统的分析，而对于基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程的非静压模型还尚未有相关的研究。

        近日，课题组在非静压数学模型领域取得新进展，研究成果发表于国际期刊Applied Ocean Research，标题为Evaluating the influence of slope limiters on nearshore wave simulation in a non-hydrostatic model。博士研究生曹向明为文章第一作者，郑金海教授为通讯作者，张弛老师和时健老师为文章共同作者。本文研究了非静压模型NHWAVE中minmod、van Leer和superbee导数限制器对波浪模拟的影响。研究表明导数限制器对模型结果的影响与其各自的耗散特性密切相关。加密网格不一定能够提高导数限制器的精度。在模拟波浪破碎时，激波捕捉方法通过导数限制器引入数值耗散以模拟波浪破碎中的能量耗散，而湍流模拟方法并不引入显著的数值耗散。在湍流模拟中，波浪破碎引起能量耗散主要为紊动耗散。综合模型稳定性和耗散特征，van Leer限制器更适用于实际应用中的波浪模拟。

文章信息：
Cao, Xiangming, Zheng, Jinhai, Shi, Jian, Zhang, Chi and Zhang, Jisheng (2021) Evaluating the influence of slope limiters on nearshore wave simulation in a non-hydrostatic model. Applied Ocean Research, 112, 102683.

图1 文章中分析的三种导数限制器

图2 不同导数限制器的网格收敛性分析，从上到下依次为minmod，superbee和van Leer

图3 孤立波破碎算例中总能量随时间变化规律

        水流流经床面时，如果床面切应力超过床面泥沙抗侵蚀能力，床面泥沙颗粒将开始运动，冲刷随即发生。单位时间单位面积床面上冲刷进入水体的泥沙质量或体积称为上扬通量。上扬通量是泥沙输运研究中的基本物理量，广泛用于描述输沙数学模型的底部边界条件。准确计算上扬通量对于准确模拟泥沙输运和河床演变过程以及水环境和水生态至关重要。然而，由于复杂的水流和底床相互作用，准确计算上扬通量仍是具有挑战性的课题之一。

        近日，课题组在无粘性泥沙上扬通量研究领域取得进展，研究成果发表于国际期刊《Journal of Hydraulic Research》。文章题目为“Pickup Rate of Non-Cohesive Sediments in Low-Velocity Flows”，陈大可老师为第一作者，张弛老师为通讯作者。该成果是课题组与奥克兰大学泥沙冲刷团队合作下取得的。研究团队发现现有上扬通量计算公式在低上扬条件（泥沙起动条件附近）和高上扬条件（远高于起动条件）下均偏离实测值。通过自主开发的一套管式泥沙冲刷实验装置，研究团队对6组均匀沙在接近泥沙起动阈值的动力条件下进行了上扬通量测量。基于测量的实验数据和收集到的其他实验数据，研究团队对目前上扬通量计算中较常用的曹志先公式进行了修正。修正后的公式在36.7倍起动切应力以下的动力范围内与实测值均吻合较好。研究成果对于提高泥沙输运模拟精度和地形演变过程有重要意义。

文章信息：
Dake Chen, Bruce Melville, Jinhai Zheng, Yigang Wang, Chi Zhang, Dawei Guan & Cheng Chen (2021) Pickup rate of non-cohesive sediments in low-velocity flows, Journal of Hydraulic Research, DOI: 10.1080/00221686.2020.1871430.

图1 实验装置

图2 单位上扬面积与动力因素的关系

图3 修正后上扬通量公式计算值与实测值的比较

        在波浪长时间的作用下，沙质海岸地形剖面将趋于平衡状态。平衡剖面的概念在海岸工程种的应用非常广泛，如海滩养护工程的设计以及防浪建筑物的选址。此外，研究沙滩的平衡剖面对于评价海滩对自然力的响应也具有重要意义。传统的研究手段主要采用幂指函数等拟合平衡剖面的几何形态，建立相关的经验函数模型，而对平衡过程中的水沙运动机制知之甚少。

        近日，课题组在海岸地形平衡剖面动力机制研究领域取得进展，研究成果在国际期刊《Continental Shelf Research》上发表，标题为“Barred beach profile equilibrium investigated with a process-based numerical model”，博士生李元为第一作者，张弛老师为通讯作者。《Continental Shelf Research》是地学-海洋学领域的重要国际期刊，主要刊载有关大陆架与海洋环境的学术论文，其内容覆盖包括河口海岸学、物理海洋学和生态学各个研究领域，2019年的影响因子为2.424。

        文章中的主要工作包括：（1）应用基于物理过程的海滩剖面演变数学模型成功复演了实验室尺度和原型海岸尺度下沙坝平衡剖面。(2)分析了沙坝剖面平衡过程中波高、底部离岸流流速、水体含沙量的时空变化。（3）分别解析了波周期平均和相位解析两种时间尺度下总输沙率、推移质输沙率和悬移质输沙率的变化规律，揭示了向岸的推移质输沙和离岸的底部离岸流输沙之间的“互制”是导致沙坝剖面平衡的主要因素。（4）基于平衡剖面上破碎波能耗散率分布均匀的假定，提出了“波能熵”无量纲参数用以描述海岸剖面的平衡程度。（5）建立了波能熵与剖面累积输沙率之间的经验关系。

Yuan Li, Chi Zhang, Dake Chen, Jinhai Zheng, Jiawen Sun, Peng Wang, Barred beach profile equilibrium investigated with a process-based numerical model, Continental Shelf Research, Volume 222, 2021, 104432, https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104432.

图1：模型成功复演了实验室中的沙坝平衡剖面

图2：相位解析的流速、含沙量和输沙率

图3：波能熵与剖面累积输沙率的关系

        近日，课题组博士生曹向明、张利鹏及硕士生杨昊烨、万文杉在张弛老师和时健老师的指导下，开展了“水位调制下近岸波能演化与泥沙运动物理模型试验”。

        本试验在河海大学港口海岸与近海工程学院港建楼水槽进行，该水槽配备有一台主动吸收式推板造波机。试验中使用数字式浪高仪记录波面时间序列，小威龙剖面流速仪记录沙坝上方垂向流速分布。试验还采用了高分辨率相机系统记录了沿程波面时间序列和地形数据，可以得到高空间分辨率的波面、地形沿程变化。

        在定床、动床两种情况下，针对不同水位、波浪组合条件进行了多组试验，获取了不同组合条件下沿程波面和地形变化数据，为课题组和海洋三所联合承担的国家自然科学基金重点项目（41930538）“潮汐影响下的海滩动力地貌风暴响应机制研究”提供了宝贵的数据支持。

定床试验中沙坝上方波浪破碎

动床试验中的沙坝平衡剖面

相机参数标定

        海底管道可用于输水、输油、输电、输沙、排污等，被广泛应用于海岸整治和海洋工程等工程领域。管道下方海床冲刷可导致悬跨产生，使管道周围易产生涡激振荡等流体动力问题而引起结构疲劳破坏。准确预测海底管道冲刷悬跨横向拓展速度，是管道工程领域中的难点问题。前人对此领域的关注相对不足，少量研究仅针对单一清水或动床冲刷条件，且关注的影响因素不全面，也并没有形成统一的悬跨冲刷拓展预测理论。

        近日，课题组在海底管道冲刷领域取得进展，与丹麦科技大学海岸工程团队合作研究成果在一区期刊《Coastal Engineering》上正式发表，标题为“Span shoulder migration in three-dimensional current-induced scour around submarine pipelines”。基于物理模型试验，研究了水流作用下海底管道下方三维冲刷悬跨横向拓展速度。从海床冲刷的基础理论出发，基于量纲准则，提出了考虑清水和动床冲刷两种条件下的悬跨拓展速度预测模型。模型预测结果可在清水-动床冲刷临界条件处实现光滑过渡（图3），因而统一了自然界两种冲刷条件下的管道冲刷理论。模型考虑了流速、管道直径、泥沙粒径、管道埋深等管道冲刷的主要影响因素，与物理模型91组实测数据对比证实，本公式可成功应用于预测管道三维悬跨拓展的工程实践。

        课题组与丹麦科技大学海岸工程团队长期保持密切合作。2017-2020年课题组隋倜倜老师赴丹麦科技大学从事博士后研究，并至今担任丹麦科技大学客座学者。2020年7月份课题组邀请David Fuhrman教授开展线上讲座，共吸引国内外20多家学术机构的207位学者参加，并在会后进行了热烈的学术讨论。课题组今后将与丹麦科技大学海岸工程团队加强学术联系并深化科研合作。

文章信息：
Titi Sui, Leon Heine Staunstrup, Stefan Carstensen, David R. Fuhrman. (2021). Span shoulder migration in three-dimensional current-induced scour beneath submerged pipelines. Coastal Engineering, 164, 103776. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383919303886

图1 管道冲刷悬跨拓展的物理过程

图2 管道海床冲刷三维地形数值高程

图3 管道冲刷悬跨拓展速度清水/动床条件统一预测模型

图4 管道冲刷悬跨拓展速度清水/动床预测公式（与图3一致）

        12月26日，江苏省海洋湖沼学会2020年度学术会议在中国科学院南京地理与湖泊研究所九华园区顺利召开。本次年会线下线上同步进行，江苏省海洋湖沼领域相关部门的会员代表100余人参加此次年会。会议颁发了第一届江苏省海洋湖沼学会科学技术奖，课题组张弛老师荣获此奖励。授奖仪式后，张弛老师作了题为“沙质海滩养护修复的基础理论与关键技术研究”的学术报告，与现场专家学者展开了热烈的讨论。

        波浪边界层研究是海岸动力学的重要基础，边界层紊动和床面剪切应力直接控制了近底流态和泥沙运动。国内外开展了大量研究，取得了一系列前期成果，但限于设备条件，大多采用小比尺波浪水槽和振荡水槽，难以得到真实现场尺度下的边界层内部结构，制约了理论和方法的通用性。针对这一问题，交通运输部天津水运工程科学研究院解鸣晓研究员和课题组张弛老师等人开展协同攻关，在超大型波浪水槽内开展了大量波流耦合作用下的边界层试验，系统分析了接近于现场条件的波浪边界层流速时空过程、边界层厚度、紊动结构、波浪摩阻系数、波致雷诺应力和床面剪切应力等，发现边界层厚度减小、相位领先减弱和波浪摩阻系数增大效应，且这一效应随波浪非线性的增大而增强，提出了基于二阶Stokes波的流速不对称系数，构建了可适用于非线性波浪条件的床面剪切力计算公式，提高了模拟预测精度。该研究于近期发表在国际学术期刊Coastal Engineering。

相关文献：

Xie Mingxiao*, Zhang Chi*, Li Jinzhao, Li Shan, Yang Zhiwen, Zhang Huaqing*. Flow Structure and Bottom Friction on the Non-linear Turbulent Boundary Layer under Stormy Waves. Coastal Engineering, 2020, 103811.

        近日，福建省人民政府公布了2019年度福建省科学技术奖获奖名单。由自然资源部第三海洋研究所和本课题组等合作完成的项目“复杂动力条件下砂质海滩修复理论与关键技术研究与应用”获得2019年度福建省科学技术进步奖一等奖。

        该项目以我国国土空间生态修复需求为导向，针对我国复杂的海岸动力环境，推动近岸水动力理论发展，揭示海滩关键动力地貌过程，取得复杂动力下海滩演变的创新性认识，构建我国砂质海滩修复理论基础；原创多项海滩动力地貌数值模拟方法，构建海滩修复支撑理论体系；发明了生态友好型沙滩修复养护动力泥沙精准调控技术，提出组合式拦沙堤、仿真礁盘与管涵复合布设、透水岬头和生态潜堤等新方法，突破海滩养护多项关键技术瓶颈。建立我国砂质海滩修复理论与技术体系，显著提升了我国砂质海滩修复能力和水平，在全国范围内被广泛推广应用，有力支撑国土空间生态修复。

        研究团队专注海滩修复研究十余年，形成了从海滩养护理论研究、修复养护技术体系构建到工程应用推广的系统成果。授权发明专利13项，软件著作权9项，发表论文117篇，出版专著5部，编撰行业标准4项，在全国完成30项海滩修复养护技术应用，工程项目工程分获“全国优秀海洋工程”、“中国人居环境范例奖”和“Dame Sylvia Crowe Award – Landscape Institute, UK”等奖项。本成果推动了海岸防护工程技术进步，提高了海岸防灾减灾能力，保护了海岸带自然资源和生态环境，改善了滨海景观和旅游休闲文化生活，取得了显著的社会、经济和生态效益。有效的保护了我国海滩资源，已成为我国国土空间生态修复和保护的重要技术支撑。

        获奖项目信息：
        项目名称：复杂动力条件下砂质海滩修复理论与关键技术研究与应用
        完成人：蔡锋、张弛、戚洪帅、郑金海、杜军、雷刚、刘建辉、李广雪、时连强、朱君
        完成单位：自然资源部第三海洋研究所、河海大学、自然资源部海岛研究中心、自然资源部第一海洋研究所、中国海洋大学、自然资源部第二海洋研究所

        2020年12月9-12日，课题组师生参加了在浙江舟山由浙江大学等主办、河海大学等协办的8th International Conference on the Application of Physical Modelling in Coastal and Port Engineering and Science (Coastlab 2020)国际会议。Coastlab 2020是IAHR 85周年庆典的重要组成部分，该会议每两年举办一次，前七届均在欧洲召开，本次是第八届，也是首次在中国举办。来自59个国家或地区，超过一万人次的线上线下参会人员参加了本次学术盛会。

        课题组张弛老师、时健老师、隋倜倜老师、研究生曹祝宾、曹向明、迟善航、陈树彬参加了本次会议。张弛老师作了题为“Beach safety accidents in Chinese mainland coasts”的特邀报告，时健老师作了题为“Practice and exploration of Chinese living shorelines”的报告，隋倜倜老师作了题为“Experimental study on the three dimensional scour around marine pipelines”的报告，曹祝宾同学作了题为“Observation of wave overwash on an artificial beach”的报告，陈树彬同学作了题为“Physical modeling of regular wave induced horizontal circulation over a reef-lagoon-channel system”，与国内外专家学者开展了深入交流和讨论，张弛老师还担任了“S4 Coastal hazards and integrated management options”分会场主持人。在会议闭幕式上，郑金海教授指导的硕士研究生陈树彬同学获得由三位大会主席联合签发的“Second Prize Paper Award”。

        2020年9月18日，课题组线上召开了本学期第二次组会，会议由张弛老师主持，课题组老师以及各年级学生参加了组会交流，会上17级博士生李元向大家汇报了近期的研究成果。

        李元同学此次汇报的题目为“Morphological Hysteresis of Artificial Beach under Large Wave Condition: An Experimental Investigation”，主要介绍了采用近岸人工沙坝护岸养滩，抵御风暴浪侵袭的物理模型实验。近岸人工沙坝养滩通过将泥沙补给在滩面上，可以达到缓解侵蚀及喂养海滩的目的，是一种高效的软性海岸防护手段。以往的研究集中在人工沙坝的消浪特性及其对海滩的遮蔽效应上，但由于地形与水动力条件的复杂性，人工沙坝与天然海滩的地貌形态耦合机制尚不清晰。本次报告介绍了考虑不同初始地貌形态和人工沙坝设计参数的物理模型实验，在地貌响应层面上，对人工沙坝与天然海岸的地貌形态演变与耦合机制开展系统性研究。研究发现，风暴条件下，铺设人工沙坝可以短暂地改变海滩冲淤状态，在一定条件下可避免海滩发生侵蚀。此外，后方滩肩对侵蚀性风暴的响应存在一定的滞后性，这种滞后性与人工沙坝动态遮蔽效应有关。最后建立了经验公式来描述人工沙坝与天然滩肩地貌形态的耦合机制。

相关成果已在国际会议与期刊投稿：
Yuan Li, and Chi Zhang*. Morphological Hysteresis of Artificial Beach under Large Wave Condition: An Experimental Investigation. International Conference on Coastal Engineering 2020.

Yuan Li, Chi Zhang* and Haoye Yang et al. Morphology change of submerged artificial sandbar and its impacts on beach evolution under erosive wave condition. Coastal Engineering, (under review).

        2020年10月6日-10日，课题组张弛老师、隋倜倜老师和博士生李元参加了国际海岸工程会议（International Conference on Coastal Engineering, ICCE）。ICCE是由美国土木工程师学会（American Society of Civil Engineers，ASCE）旗下海岸工程研究理事会主办的两年一度的会议，是海岸工程学术界最高规格的学术盛会之一。受COVID-19疫情的影响，本次ICCE采用线上汇报的方式进行，共安排了15场主题报告以及300余场分会报告，会议注册人数超过3000人。议题涵括气候变化下的海岸与河口、风暴侵蚀、波浪与岸线模拟、近岸水动力过程、港口工程、海岸带新型观测技术、海岸灾害风险评估、海岸水工建筑物、越浪与极端事件分析、海啸与海岸洪水、泥沙运动、生态性海岸防护工程等国际前沿问题。

        张弛、隋倜倜和李元分别做了题为“New Breaker Index Formula in Parametric Wave Model”、“New Rational Model for the Current-Induced Three Dimensional Scour Beneath Submerged Pipelines”、“Morphological Hysteresis of Artificial Beach under Large Wave Condition: An Experimental Investigation”的报告，并与国际同行就海岸动力过程、海床泥沙运动与海滩修复养护的学术前沿和热点问题进行了深入交流。

        此外，应会议主席、海岸工程著名专家Patrick Lynett教授的邀请，课题组师生担任了本次国际会议的分会场主席和主持人。张弛教授担任了Session #7: Storm Erosion的分会场主席，隋倜倜副研究员担任了Session #20: Sediment Transport: Scour的分会场主席，李元博士生担任了Session #7: Storm Erosion与Session #10: Morphology的分会场主持人。

张弛老师主持分会场会议

张弛老师做“New Breaker Index Formula in Parametric Wave Model”报告

隋倜倜老师做“New Rational Model for the Current-Induced Three Dimensional Scour Beneath Submerged Pipelines”报告

李元做“Morphological Hysteresis of Artificial Beach under Large Wave Condition: An Experimental Investigation”报告

        滨海旅游业是我国海洋经济发展的支柱产业，海滩是滨海旅游业的重要载体。然而，海滩及其邻近水域的波浪、潮汐、暗流等动力过程复杂，加之多变的近岸海底地形，使得海滩游客暴露在具有潜在危险性的海滩动力环境之中。近年来，关于我国海滩游客安全事故的报道屡见不鲜，这表明我国海滩安全维护仍存在隐患。这些安全事故的发生不仅危害海滩游客的人身安全，也影响了滨海旅游业的高质量健康发展。即将开始的第一次全国自然灾害综合风险普查中，滨海旅游区是海洋灾害风险普查的主要承灾体之一。目前，针对我国海滩游客安全事故的研究较少，相关基础数据非常欠缺。

        针对这个问题和需求，课题组通过互联网搜索提取了2001-2019年期间公开新闻报道中的海滩游客安全事故信息，初步建立了由619条事故记录组成的我国大陆海滩游客安全事故数据库，涉及1141位失事游客（其中溺亡和失踪660人）和全部大陆沿海省份。在此基础上分析了我国海滩游客安全事故的时空分布特征和人口特征，探讨了事故多发地区、危险时段、危险人群和危险活动的特点及其主要影响因素。发现事故集中发生在东海南部以及南海沿岸，每年7、8月份达到峰值，15:00—18:00时间段发生事故最多，失事游客中7~24岁的年轻群体占比最高，男性人数约为女性人数的4.2倍。已知的大部分事故发生在游客进行游泳或戏水时，海浪和潮汐是有明确记载的造成事故的最重要自然动力因素。建议重视海滩安全知识的科普宣传和安全事故的规范化管理，同时提高游客的安全意识。

        过去的海洋灾害调查和研究更多侧重于风暴潮、灾害性海浪等极端灾害事件及其引起的人员伤亡和财产损失，对于平常时间中发生的海滩游客安全事故的关注较少。根据《2019中国海洋灾害公报》，2010年—2019年间平均每年有63人因风暴潮和灾害性海浪死亡或失踪。而本研究发现，此十年间仅网络公开报道的游客安全事故平均每年就有58人死亡或失踪，足见海滩游客安全问题的重要性。

        本研究以“我国大陆海滩游客安全事故数据库及事故特征分析”为题，发表在自然资源部主管的学术期刊《海洋开发与管理》，旨在为滨海旅游区的海洋灾害风险现状调查和防灾减灾策略制定提供支撑。课题组硕士生陆旭为论文第一作者，张弛老师为通讯作者。

        目前，课题组正在进一步收集海滩特征、近岸水体、气象条件、社会经济、人文背景和基础设施等方面的信息，继续丰富海滩游客安全事故数据库，以期进一步明确事故影响因素并建立事故发生概率的预测模型。

参考文献：

陆旭, 张弛*, 时健, 李方明, 张尧. 我国海滩游客安全事故数据库和事故特征分析. 海洋开发与管理, 2021, 6: 3-11.

原文链接：https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3525.P.20200918.1450.004.html

        2020年9月2日，课题组在线召开了本学期第一次组会，会议由张弛老师主持，课题组老师以及各年级学生参加了组会交流，会议上18级博士研究生迟善航向大家汇报了近期所做研究。

        迟善航同学本次汇报的题目为“基于视频影像的海堤越浪现场监测”。在海平面上升和风暴潮频发等气候变化的影响下，海堤越浪所造成的堤后破坏以及洪水泛滥具有显著的社会经济影响。在越浪的相关研究中，现有研究手段主要为物理模型试验和数值模拟，现场观测研究开展较少。本次报告介绍了一种基于海岸带岸基数字影像监测系统（COSVIMS）的海堤越浪现场观测研究。岸基视频影像监测技术是近年来使用较广泛的海岸带遥感观测技术，可通过采集和分析数字图像实现对海岸地区高时空分辨率的定量监测。使用虚拟像素传感器在时间堆栈图像中提取了2018年夏季AMPIL台风和JONGDARI台风期间日照海堤上的越浪，并对其时间和空间分布规律进行了分析。通过视频影像提取海堤越浪具有直观、空间覆盖范围大、时间分辨率高等优势，为海堤越浪的现场观测研究提供了新的可能。

        2020年8月6日至28日，课题组硕士生宋嘉诚随自然资源部第三海洋研究所刘根老师、何岩雨博士生等人前往汕头海门湾、珠海香炉湾和美丽湾、徐闻北部湾、海南文昌、琼海、茂名水东港、东山金銮湾等地开展海滩地形现场测量。

        本次野外测量选取我国热带风暴发生频率高及主要路径覆盖区域，涵盖大、中、小潮差能够体现潮汐影响的区域。测量方法包括RTK-GPS断面测量（后滨至0.5m水深）、无人机航摄影像获取，无人船水下地形测量（高潮位至6-10m水深），同时对部分沙滩进行表层沉积物采样。通过现场测量，获取了潮汐影响下不同类型海滩从后滨至10m水深处完整的剖面地形数据以及台风“海高斯”影响前后珠海香炉湾及美丽湾海滩剖面地形变化数据，为课题组和海洋三所联合承担的国家自然科学基金重点项目（41930538）“潮汐影响下的海滩动力地貌风暴响应机制研究”提供了宝贵的现场数据。

        近日，国家留学基金管理委员会（以下简称“留学基金委”）公布了2020年国家建设高水平大学公派研究生项目录取结果。该项目按照“选拔一流学生，到国外一流的院校、科研机构或学科专业，师从一流导师”的要求，旨在为服务国家经济社会发展和人才强国战略，培养一批国家急需的具有国际视野、通晓国际规则，能够参与国际事务和竞争的拔尖创新人才和高层次应用型专门人才。课题组博士生李元和曹向明顺利通过留学基金委评审，获得国家公派留学资格。

        2017级博士生李元将赴澳大利亚昆士兰大学联合培养12个月。昆士兰大学是世界50强名校、世界著名顶尖大学、享誉全球的高等科研学府。在张弛教授和国外导师Tom Baldock教授的共同指导下，李元同学将赴澳大利亚开展近岸人工沙坝养滩的数值模拟研究。

        2018级博士生曹向明将赴美国特拉华大学联合培养24个月，师从海岸动力学专家Fengyan Shi教授，开展海岸风暴期间次重力波运动相关研究。特拉华大学是美国最古老的一流公立研究型大学之一，2020年US News最佳公立大学排名全美39，土木与环境工程系下的应用海岸研究中心是美国最著名的海岸工程研究机构之一。

        为介绍和推广团队最新科研成果，促进产学研相结合，课题组张弛老师、陈立华老师参加了2020年5月9日的 “蓝色海岸-连云港”项目成果转化交流会，课题组张弛老师参加了2020年5月12日的“海洋装备产业抗击疫情助力发展线上研讨会”，课题组张弛老师、陈大可博士参加了2020年7月17日的“强输沙海岸演变与开发保护研究暨渤海湾水动力环境与防灾减灾研究学术研讨会”。

        在“蓝色海湾-连云港”项目成果转化交流会上，各位专家学者对各自研究领域内的最新成果进行了介绍。张弛老师分享了海岸带岸基数字影像检测系统，陈立华老师介绍了沉积物修复和改良工程技术、植被促生工程技术、海涂土壤盐灾控制工程技术。钱丽处长对专家们的成果转化结合点和应用前景进行了解读；郑金海校长提出拓展合作交流项目、继续深化校企合作的理念；徐伟院长对国家生态修复项目立项、申报进行了介绍，努力推进最新成果在工程中的应用。

张弛老师在“蓝色海湾-连云港”项目成果转化会议上做报告

        在“海洋装备产业抗击疫情助力发展研讨会”上，张弛老师做了关于“海洋生态文明建设中的科技创新工作及目前研究现状和需求”的主题报告，分析如何通过科技创新工作助力海洋生态文明建设。

2020年海洋装备产业抗击疫情助力发展研讨会宣传单

        在“强输沙海岸演变与开发保护研究暨渤海湾水动力环境与防灾减灾研究学术研讨会”上，张弛老师、陈大可博士分别做了题为“沙质海岸动力地貌过程的理论、观测与模拟研究” 、“不同流速下的均匀沙上扬通量计算公式”的学术报告。

强输沙海岸演变与开发保护研究暨渤海湾水动力环境与防灾减灾研究学术研讨会

        以上三个学术交流活动，对实现最新成果的交流与推广，以及切实推进新成果转化具有重要意义。课题组师生积极参与会议讨论 ，与同行专家学者、施工单位代表进行深度交流，努力推进校企合作和科研成果落地。

        祝贺课题组学生徐佳丽和沈晖华完成硕士阶段学习，顺利毕业。祝毕业生在工作岗位上再接再厉，再创辉煌，前程似锦！

        近期，课题组硕士生沈晖华在集成机器学习的波浪预报研究中取得新进展。相关成果以“基于Stacking集成机器学习的波浪预报研究”为题发表在期刊《河海大学学报(自然科学版)》。

        此篇文章采用多层感知器模型、随机森林模型为第一层子模型，极端树模型为第二层元模型，建立基于Stacking集成机器学习的波浪预报算法，并引入邻域平均法以抑制在拐点处所产生的数值震荡。以长江口外海2016年1至9月的风速和中国近海波高数据为数据源，利用机器学习风速与有效波高之间的关系。将2016年10月至11月的风速、波高数据用于预报结果的对比分析，预报前45天R2拟合优度达到0.97以上，平均误差最大值为0.08m，平均相对误差最大值为0.05，预报结果与波浪谱模型结果趋势一致，准确度较高；预报结果后15天误差增长较快，这与训练集数据中寒潮浪占比较少有关。

参考文献：

沈晖华, 时健, 徐佳丽, 朱士鹏, 郑金海. 基于Stacking集成机器学习的波浪预报研究. 河海大学学报(自然科学版), 2020, (4): 354-358. 

        结合“蓝色海湾整治行动”日照港口岸线退岸还海修复整治工程，课题组建立了海滩养护现场观测基地并已开展了近两年的持续观测研究。近日，课题组在国际期刊《Journal of Coastal Research》上发表了题为“Video-based Monitoring of an Artificial Beach Nourishment Project”的学术论文，报道了日照人工沙滩现场观测的最新研究进展。论文第一作者为曹祝宾博士生，合作作者包括迟善航博士生、张弛教授、郑金海教授和山东港湾建设集团有限公司庄磊高工。

        论文重点介绍了自主研发的岸基数字影像监测系统（COSVIMS）在人工沙滩工程建设不同阶段中的应用，探明了施工前的台风期间海堤越浪时空变化规律、吹填施工期的岸线高频变化特性、竣工后的人工沙滩初期演变及其风暴响应特征等。通过岸基数字影像的连续监测和分析，弥补了传统观测方法在时空覆盖和观测对象上的局限，获取了沙滩演变全过程的宝贵数据，明确了波浪冲越输沙及其与后滩的相互作用是反射型人工沙滩地貌调整再造的重要影响机制，预测了下一阶段的沙滩演变趋势，为人工沙滩设计及施工优化、维护措施制定及效果评估等方面提供了支持。

        目前，课题组正在综合采用岸基数字影像监测、高分辨率无人机监测、卫星遥感监测、动态剖面监测等多元观测手段，继续深化相关方面的研究。多元观测手段的集成互补有助于捕捉和解释更精细的海滩动力地貌演变过程，提供海滩养护工程全过程、全面和实时的监测信息，为海滩养护修复相关的科学研究、技术研发和工程管理等方面提供支撑。

        本研究得到国家杰出青年科学基金（51425901）、国家自然科学基金重点项目和面上项目（41930538，51879096）以及中央高校基本科研业务费项目（2018B639X14）的支持。

参考文献：

Zhubin Cao, Chi Zhang, Shanhang Chi, Lei Zhuang, and Jinhai Zheng (2020). “Video-based Monitoring of an Artificial Beach Nourishment Project”. Journal of Coastal Research, 95(sp1), 1037-1041. 

        2019年12月10日，港航院第八届“学海争峰”学术论坛在严恺馆702闭幕。本届“学海争峰”学术论坛共举办三场专题报告会，第一场报告会为博士专场，汇报内容涵盖水动力、港工结构、船舶等方向；第二场和第三场分别为硕士结构专场和水动力专场。本次学术论坛中，共28位汇报人走上讲台展示了他们的学术研究成果。

        课题组硕士生陆旭做了题为“中国海滩游客安全事故数据库的建立与分析”的报告、博士生迟善航做了题为“多元手段观测的人工沙滩演变分析”的报告，并分别获得了二等奖和三等奖。