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