基于XBeach模型的深圳金沙灣裂流的數(shù)值模擬

胡鵬鵬，李志強(qiáng)*，朱道恒，李高聰，蘇倩欣

( 1. 廣東海洋大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

1 引言

裂流是因岸灘入射波高的變化和波浪增減，使水在沿岸方向分布不均勻，導(dǎo)致水位分布不均，從而產(chǎn)生輻射應(yīng)力，其驅(qū)動了裂流產(chǎn)生[1]。沿岸不均勻性的形成有各種原因，如波浪運(yùn)動的不穩(wěn)定性和波浪的非線性相互作用[2-4]。裂流在近岸物質(zhì)（如懸浮沉積物、浮游生物、營養(yǎng)物質(zhì)和其他漂浮物質(zhì)）向海輸移方面發(fā)揮著重要的作用[5-6]。裂流是近岸最為致命的自然災(zāi)害之一，對海灘上游客的生命安全有著嚴(yán)重的威脅[7-8]。據(jù)估計(jì)，世界每年發(fā)生的海灘救援事故中有50%～90%與裂流有關(guān)[9]。澳大利亞每年約有25 000起海灘溺水事故，與裂流有關(guān)的占89%[10]。美國每年平均死于裂流的人數(shù)估計(jì)在35～100人[11-12]。

Shepard[13]最早提出“裂流”這一概念，此后對其理論、觀測、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模型等多方面進(jìn)行了研究[14]。1962年Longuet-Higgins和Stewart[15]提出使用輻射應(yīng)力的概念解釋波生流產(chǎn)生機(jī)制之后，近岸流的數(shù)值模擬研究取得了很大的進(jìn)展。與現(xiàn)場觀測和物理實(shí)驗(yàn)等方法相比，數(shù)值模擬所需的實(shí)驗(yàn)成本較小且可以直觀再現(xiàn)流場隨時間變化的過程。國內(nèi)外眾多專家學(xué)者已經(jīng)采用數(shù)值模擬對裂流進(jìn)行了研究。XBeach模型是模擬裂流最先進(jìn)的模型之一，模擬結(jié)果的精確度較高，在國外已經(jīng)被廣泛運(yùn)用[16-19]。在國內(nèi)，目前該模型在岸堤防護(hù)評價、植被消浪研究中有所應(yīng)用[20-22]，但對裂流的模擬研究較少。國內(nèi)最常用模擬裂流的數(shù)值模型是基于完全非線性Boussinesq方程的FUNWAVE波浪模型[23-25]，該模型能模擬受隨機(jī)波浪影響下的快速變化的裂流。不過為了設(shè)置模型的周期性側(cè)邊界條件以消除側(cè)邊界誤差，需要保證側(cè)邊界的地形差異不能太大。XBeach模型可以通過在側(cè)邊界設(shè)置流邊界和潮汐邊界條件以忽略兩側(cè)邊界地形不均的影響。

金沙灣是粵港澳大灣區(qū)重要的濱海旅游景點(diǎn)之一，深受世界各地游客的青睞。大鵬半島在金沙灣東側(cè)形成岬角導(dǎo)致金沙灣兩側(cè)地形差異巨大。本文使用XBeach模型模擬金沙灣海灘的近岸環(huán)流，研究在不同的波浪條件下裂流的發(fā)生情況，為金沙灣的海灘管理提供參考。

2 研究區(qū)概況

金沙灣地處廣東省深圳市大鵬半島（圖1b），南臨大鵬灣，與香港隔海相望，距香港最近僅4.17 km，見圖1a。金沙灣的地理位置十分優(yōu)越，其擁有海濱公園、海濱度假區(qū)等眾多旅游設(shè)施，是深圳東部黃金海岸的重要景點(diǎn)之一。隨著粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，金沙灣也受到了世界各地游客的青睞。金沙灣海灘是長度約為2.2 km的平直型海灘，大鵬半島在海灘東側(cè)形成岬角，遠(yuǎn)離大鵬半島一側(cè)是廣闊的海域。根據(jù)距離海灘最近的秤頭角觀測站的資料統(tǒng)計(jì)可知，金沙灣平均潮差為0.93 m，平均高潮位為1.70 m，最大潮差為2.51 m，潮汐屬于不規(guī)則半日混合潮。月平均有效波高為0.14～0.26 m，全年最大有效波高可達(dá)1.32 m（圖2），常浪向?yàn)镾向，次浪向?yàn)镾SW向。圖1c為金沙灣衛(wèi)星影像圖。

圖1 金沙灣海灘位置Fig. 1 Location of the Jinsha Bay beach

圖2 金沙灣波浪數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Fig. 2 Statistics of wave data in the Jinsha Bay

3 數(shù)值模型

3.1 XBeach模型

XBeach模型是為了模擬海灘上極端風(fēng)暴響應(yīng)而開發(fā)的[26]，但也被廣泛用于模擬破波帶內(nèi)流體動力[27]。XBeach模型解決了波浪傳播、水流、泥沙輸運(yùn)和床面變化的2D水平耦合問題。該模型包括1個具有方向擴(kuò)展的非平穩(wěn)波浪驅(qū)動器，它解釋了波浪群的沖浪運(yùn)動，這些運(yùn)動對于精確模擬裂流很重要[28]。本文對模型的理論和控制方程不作詳細(xì)說明，均可以在公開的官方手冊和網(wǎng)站（https://oss.deltares.nl）上找到。

3.2 水下地形

本研究的岸灘和水下地形是由金沙灣的實(shí)測地形數(shù)據(jù)（比例尺1∶100）和海圖資料（比例尺1∶10 000）拼接獲取。實(shí)測近岸地形測量范圍為由岸向海延伸268 m，外海水深通過矢量化海圖后插值得到，最后將兩者統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系上，如圖3所示。水下測量采用數(shù)字化測深儀配合GPS-RTK無驗(yàn)潮測深法，該方法精度及效率較高，可較好地消除波浪、潮汐、水位落差等影像。在靠近海灘左側(cè)附近有一片海底暗礁區(qū)，由于該暗礁區(qū)無測深數(shù)據(jù)，因此，數(shù)值模擬區(qū)的范圍選擇為該暗礁區(qū)邊緣至岬角處。

圖3 金沙灣地形測深Fig. 3 Topographic bathymetries of the Jinsha Bay

x-y坐標(biāo)由經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而得到，x軸和y軸方向上的距離分別為925 m和1 696 m，空間網(wǎng)格大?。▎蝹€網(wǎng)格的長和寬）dx=5 m和dy=4 m。岬角位于150～640 m（x軸）和0～75 m（y軸）間，在300～400 m（x軸）有1個海灣將岬角截斷為上、下兩部分。在x=800 m，y=1 586 m處有1塊露出水面的礁石。圖3上的紅線標(biāo)記了5個跨海岸地形剖面的位置，剖面圖如圖4所示。金沙灣岬角與海灘近似垂直，因此以y軸方向作為岬角處的跨岸方向。在4組海灘跨岸剖面中，水深隨y值的增大而增加，表明遠(yuǎn)岬角一側(cè)的水深大于近岬角一側(cè)（圖3）。另外，從圖中也能看出，遠(yuǎn)岬角一側(cè)（如剖面y=1 448 m）的地形變化相對更大。y=380 m、y=628 m、y=1 008 m 3處剖面分別都有一個水下沙壩（Bar3、Bar2、Bar1）存在，位于（x,y）=（670 m，380 m）、（700 m，628 m）、（780 m，1 008 m）處，沙壩的深度在水下約2 m。x=500 m是一個岬角跨岸剖面，在海岸向海100 m的范圍內(nèi)，岬角處的地形坡度明顯大于其他4個海灘跨岸剖面。

圖4 金沙灣5個跨岸地形剖面圖Fig. 4 Five cross-shore topographic profiles of the Jinsha Bay

3.3 模型設(shè)置

利用JONSWAP參數(shù)譜在XBeach模型離岸邊界上產(chǎn)生不規(guī)則波，通過JONSWAP峰值增強(qiáng)系數(shù)（γ=3.3）和方向擴(kuò)展系數(shù)（s=10°）來控制波譜的擴(kuò)展，離岸的流邊界設(shè)置為弱反射邊界。為了研究不同波況條件下裂流的產(chǎn)生情況，使用不同波高、峰值波角的波浪條件模擬了金沙灣海灘的近岸環(huán)流，表1顯示了本次實(shí)驗(yàn)不同的輸入波條件，波況1的波高為金沙灣年平均有效波高，其他波高為模擬波高。假設(shè)在模型域外沿岸是均勻的，側(cè)邊界上波流均選用Neumann邊界。禁用潮汐信號選項(xiàng)，初始水位設(shè)置為0。模擬的時間步長dt=1 s，模型總模擬時間為3 600 s，以保證波浪達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。對于本研究的所有模擬，XBeach模型僅在流體動力學(xué)模式下運(yùn)行，考慮到波浪在到達(dá)近岸后會受到非線性的影響，流體動力學(xué)選擇Surf beat模塊。CFL是計(jì)算流體動力學(xué)中，判斷計(jì)算的收斂條件，選用默認(rèn)值0.7。關(guān)閉形態(tài)動力學(xué)選項(xiàng)（沉積物輸送和底部變化），以最大限度地減少計(jì)算時間。其他物理和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)設(shè)置與模型手冊中的默認(rèn)值保持一致。

表1 不同的模擬入射波條件Table 1 Different simulated incident wave conditions

4 模擬結(jié)果

4.1 金沙灣裂流特征

根據(jù)地形測深對包括裂流在內(nèi)的近岸環(huán)流進(jìn)行了數(shù)值模擬。XBeach模型輸出的變量H是均方根波高（Hrms），有效波高（Hs）可通過零階矩波高（Hm0=Hrms×）對其進(jìn)行評估[29]。破波帶外側(cè)邊緣設(shè)定為近岸平均翻滾耗散大于0.1倍最大值的位置[30]，圖5中黑色虛線表示破波帶外側(cè)邊緣位置。圖5顯示，在波況1下通過數(shù)值計(jì)算得到計(jì)算域的平均水位、平均有效波高和流速，其中圖5a和圖5b表示總模擬時間的后120 s水位和有效波高的平均值，圖5c表示在模擬時間為3 600 s時獲得的流速。在圖5a中，平均水位的變化不明顯，破波帶寬度很小且?guī)缀蹩拷毒€，從圖5c中可以看出沿岸并沒有裂流產(chǎn)生，圖5b中沿岸波高呈現(xiàn)不均勻的分布，表明金沙灣地形具備裂流發(fā)生的條件，但由于波高較低無法驅(qū)動裂流的產(chǎn)生。金沙灣的月平均有效波高基本維持在0.2 m上下，總體上海灘發(fā)生裂流的風(fēng)險較低。但金沙灣的月最大有效波高變化較大，最大時有效波高（1.32 m）甚至接近年平均有效波高（0.19 m）的7倍，當(dāng)有效波高增大時，金沙灣海灘發(fā)生裂流的風(fēng)險也將升高。

圖5 波況1下的平均水位（a）、平均有效波高（b）和流速（c）Fig. 5 Average water level (a), average significant wave height (b), and velocity diagram (c) at wave condition 1

裂流的產(chǎn)生需要一定的波高條件，金沙灣的年平均有效波高較低不利于裂流產(chǎn)生。為了進(jìn)一步探究在更高的波高條件下，金沙灣沿岸地形對裂流產(chǎn)生的影響，以波況2下的模擬結(jié)果作為案例進(jìn)行分析。圖6是在波況2下的平均水位，平均波高和流速的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，計(jì)算方式與圖5相同，在圖6b中添加了2 m等深線（紅色實(shí)線）以標(biāo)示沙壩的位置。與波況1相比，當(dāng)有效波高為0.75 m時有明顯的裂流產(chǎn)生。如圖6a所示，海灘位置的破波帶寬度明顯大于岬角處，這是因?yàn)獒到翘幗逗５椎匦纹露容^陡，變化過大，導(dǎo)致波浪迅速破碎。圖6a顯示，破波帶以外的水位變化不明顯，當(dāng)進(jìn)入破波帶后，波浪破碎，水量開始積累，平均水位也增加，在海岸線處的水位最高。圖6b所示的波高分布很好地顯示出金沙灣海岸不均勻的地形特征。從沿岸破波帶的不均勻分布可以發(fā)現(xiàn)，波高近岸的變化是由于波浪受到近岸不規(guī)則地形的影響而發(fā)生不均勻破碎導(dǎo)致的。

圖6 波況2下的平均水位（a）、平均有效波高（b）和流速（c）Fig. 6 Average water level (a), average significant wave height (b), and velocity diagram (c) at wave condition 2

Bar1、Bar2、Bar3都處于波高較高的區(qū)域，從圖6b可以看出這3個水下沙壩均位于破波帶（黑色虛線）外側(cè)，沙壩位于水下約2 m處，波浪在經(jīng)過沙壩時沒有發(fā)生破碎。圖6c顯示了發(fā)生裂流的4個裂流（Rip1、Rip2、Rip3和Rip4）。

圖7分別是圖6b和圖6c中4處裂流區(qū)域波高和流速的放大圖，箭頭標(biāo)示了裂流的位置。Rip1處于較低波高區(qū)域，圖7a和圖7e箭頭所示的下側(cè)有一處高波高區(qū)，上側(cè)平均波高相對較低。在Rip1的上方有1塊露出水面的礁石，在該礁石處的破波帶寬度比其他位置更寬，在礁石前有一處高波高區(qū)，波高達(dá)0.8 m，礁石后的波高迅速降低至0.1 m上下。圖7e顯示了礁石對其所在位置的近岸環(huán)流的控制作用，在其影響下，礁石上下分別發(fā)育了向上和向下的沿岸流，向下的沿岸流成為了Rip1的補(bǔ)償流。在圖7e下方（y=1 300～1 350 m）也有一處離岸水流，該水流流出破波帶后向外延伸了100多米，Rip1在流出破波帶后逐漸流向該水流，不過該水流的流速較小。Rip2、Rip3和Rip4的裂流頸兩側(cè)平均波高高于流出位置，與Rip2相比，Rip3和Rip4兩側(cè)高波高區(qū)面積更大。圖7f顯示了Rip2的形態(tài)，可以看出Rip2的離岸距離是4個裂流中最小的，約50 m左右，這可能與其補(bǔ)償流的流速較小有關(guān)。Rip3離岸有一定距離，其下方的補(bǔ)償流流速較大。Rip4流出最遠(yuǎn)，離岸距離約150 m，與此對應(yīng)的是其裂流根部兩側(cè)均有著流速較快的補(bǔ)償流。裂流的流出距離受到其裂流根部補(bǔ)償流流速和數(shù)量的影響。補(bǔ)償流的流速越大、數(shù)量越多，裂流的離岸距離越遠(yuǎn)。圖7d顯示岬角處的波高相對較低，波高變化較小。在靠近岬角的一側(cè)出現(xiàn)了一束流速較小的離岸水流，來自海灘和岬角的沿岸流成為其補(bǔ)償流。

4.2 裂流對入射波高的敏感性

為了探究不同波高條件下近岸環(huán)流的變化及裂流的發(fā)育情況，通過改變JONSWAP譜的有效波高得到波況3、波況4（圖8，圖9）。圖8、圖9計(jì)算方式同圖5。圖6a、圖8a和圖9a表明，隨著入射波譜的有效波高逐漸增大，破波帶寬度逐漸變寬，近岸增水量增加。通過圖9b中計(jì)算的破波線范圍可以判斷，當(dāng)波高增大到1.0 m/s時，在Bar1和Bar2兩處有一片小范圍的離岸破碎區(qū)，波浪經(jīng)過沙壩時發(fā)生了一次破碎，之后到達(dá)近岸處又破碎一次，在Bar3處波浪破碎線向海外凸。從圖6b、圖8b和圖9b所示的波高分布來看，岬角處的波高一直處于一個相對較低的值且增加不明顯，這可能是由于岬角對波浪的遮蔽作用所導(dǎo)致的，來自外海波浪的一部分能量被岬角消耗，圖中靠近外海的岬角出現(xiàn)較強(qiáng)的沿岸流也暗示了這一點(diǎn)。另外，波高變化也導(dǎo)致近岸流速產(chǎn)生了劇烈變化。圖10顯示了不同波高下的流速超過0.2 m/s的流場范圍，與Hs=0.19 m相比，入射波高增加至0.5 m時，平均波高在模擬區(qū)域的分布變化更加顯著，而且近岸出現(xiàn)了多條裂流，但流速較小且離岸流出距離較短。Hs=1.0 m時，流速增加，規(guī)模較大的裂流出現(xiàn)了6個。

圖8 波況3下的平均水位（a）、平均有效波高（b）和流速（c）Fig. 8 Average water level (a), average significant wave height (b), and velocity diagram (c) at wave condition 3

圖9 波況4下的平均水位（a）、平均有效波高（b）和流速（c）Fig. 9 Average water level (a), average significant wave height (b), and velocity diagram (c) at wave condition 4

圖10 不同波高下流速大于0.2 m/s的流速Fig. 10 Flow velocity diagram with velocity greater than 0.2 m/s under different wave heights

以波況2下出現(xiàn)的4個裂流區(qū)域?yàn)槔?，圖11、圖12是波況3、波況4在Rip1至Rip4區(qū)域的平均波高和流速的放大圖。在波況2出現(xiàn)裂流的相同位置，均有離岸水流的出現(xiàn)，但在Hs=0.5 m波況下離岸強(qiáng)度不大。入射波高增大到1.0 m后裂流強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，圖11和圖12中的裂流均從相對兩側(cè)的低波高處流出。與其他幾個區(qū)域裂流離岸流動流出破波帶不同，圖12f中箭頭所示的裂流在破波帶內(nèi)再循環(huán)流動[31]。再循環(huán)流動會導(dǎo)致近岸物質(zhì)在破波帶內(nèi)循環(huán)往復(fù)運(yùn)動而無法流出破波帶。

圖11 圖8中波高和流速放大圖Fig. 11 Zoomed figure of wave height and velocity in Fig. 8

圖12 圖9中波高和流速放大圖Fig. 12 Zoomed figure of wave height and velocity in Fig. 9

4.3 裂流對波向的敏感性

改變波譜峰值波向角度以研究近岸裂流的發(fā)生情況。圖13為相同波高，不同峰值波向下流速場的數(shù)值計(jì)算結(jié)果（t=3 600 s）。從圖13可以看出，隨著入射波峰值波角（θp）增大，破波帶寬度變化不大。當(dāng)θp=22.5°時，海灘近岸的沿岸流得到加強(qiáng)，裂流發(fā)生的數(shù)量和強(qiáng)度降低。以Rip3區(qū)域?yàn)槔?，上?cè)有一個向下的沿岸流向破波線外偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生裂流，但裂流的離岸距離大約只有破波帶的寬度。另外在岬角處的離岸水流發(fā)育偏斜裂流，當(dāng)岬角或海灘上的丁壩等人工建筑截斷破波帶產(chǎn)生的沿岸流時，使其向近海偏轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生這種裂流[32]。當(dāng)θp增大到62.5°時，海灘沿岸產(chǎn)生強(qiáng)烈的沿岸流，并始終保持在破波帶內(nèi)，近岸無裂流產(chǎn)生，岬角處的偏斜裂流強(qiáng)度增強(qiáng)，離岸流出距離增加。從圖14所示的平均波高分布可知，隨著入射波角的增大，岬角區(qū)域的波高增大。

圖13 不同θp下的流速Fig. 13 Flow velocity under different θp

圖14 岬角處平均有效波高分布Fig. 14 Average significant wave height distribution at the headland

通過模擬發(fā)現(xiàn)，在金沙灣的岬角處產(chǎn)生了偏斜裂流，其強(qiáng)度對θp的敏感性較高，并隨著θp的增大而增強(qiáng)。偏斜裂流的補(bǔ)償流分別來自海灘和岬角的沿岸流，這與 McCarroll等[33]在澳大利亞的鯨魚海灘現(xiàn)場觀測到的偏斜裂流不同，其觀測到的偏斜裂流的補(bǔ)償流僅來自于海灘的沿岸流，并向岬角傾斜。金沙灣的岬角長度相對于鯨魚海灘更長且近似垂直于海灘，鯨魚海灘的岬角只有很短一部分垂直海灘并快速向外海傾斜，這可能是造成兩者產(chǎn)生區(qū)別的原因。為了研究兩種補(bǔ)償流的差異，在偏斜裂流的兩側(cè)，即補(bǔ)償流的岬角和海灘來源處分別部署站點(diǎn)P1和P2（圖3）以獲得兩處的流速。圖15顯示，總模擬時間后20 min的速度時間序列，從圖中可以看出P1的流速始終大于P2，隨著θp的增大，P1和P2兩站點(diǎn)的流速增加。岬角處的坡度相比于海灘更陡，波浪觸底時間更晚，波能損失相對更小，在破碎時可以釋放更大的能量，所以在岬角處產(chǎn)生的沿岸流的流速高于海灘沿岸流，同時金沙灣的長岬角特征有利于這種沿岸流的保持，因此，產(chǎn)生了不同于McCarroll等[33]的觀測結(jié)果。當(dāng)θp增加時，峰值波向與海灘夾角減小，海灘沿岸流得到加強(qiáng)。

圖15 P1和P2站點(diǎn)的流速時間序列Fig. 15 Time series of flow velocity at stations P1 and P2

5 討論

5.1 裂流形成的影響因素

裂流的形成受到波高、波向、自然岬角和近岸不規(guī)則地形等多種因素的影響[32]。模擬結(jié)果表明，金沙灣年平均有效波高（0.19 m）較小，難以形成裂流。當(dāng)入射波有效波高增加到0.5 m時，平均波高分布和流場與波況1相比變化顯著，海灘沿岸有裂流產(chǎn)生（圖8），因此入射波高在0.19～0.5 m之間存在一個能夠驅(qū)動裂流產(chǎn)生的波高閾值，該閾值的確定還需進(jìn)一步的研究。Hs≥0.5 m時，波高越高會導(dǎo)致波浪更早觸底而發(fā)生變形破碎，沿岸大多數(shù)位置都產(chǎn)生了裂流，尤其在Bar1至Bar3處特征更明顯。入射波向也是影響裂流產(chǎn)生的另一個重要的因素。當(dāng)θp=0時最容易產(chǎn)生裂流，隨著θp增大，沿岸流逐漸增強(qiáng)，裂流數(shù)量和離岸強(qiáng)度逐漸降低。圖6和圖7表明，金沙灣水下地形對波浪傳播的影響很大，這是因?yàn)槭艿降匦斡绊懞蟛ɡ税l(fā)生不均勻破碎后導(dǎo)致波高分布不均，裂流從相對于兩側(cè)波高較低的波高低谷流出，這驗(yàn)證了裂流的沿岸波高分布不均的成因理論。另外，由于金沙灣岬角較長，岬角對近岸環(huán)流的控制作用更加顯著，岬角處也產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沿岸流，并成為了偏斜裂流的補(bǔ)償流之一。偏斜裂流的強(qiáng)度隨θp的變化與海灘處裂流相反，隨波高變化相同，這是需要關(guān)注的現(xiàn)象。這現(xiàn)象與鯨魚海灘因海灘的沿岸流受到岬角截斷而發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成裂流不同[33]，后續(xù)將開展現(xiàn)場觀測進(jìn)行對比驗(yàn)證。由于上述裂流影響因素對金沙灣海區(qū)均有作用，其具體影響方式和作用強(qiáng)度還要進(jìn)一步探討。

5.2 海灘浴場安全管理

金沙灣深入大鵬灣內(nèi)，受到大鵬半島及周圍島嶼的遮蔽作用，到達(dá)此處的波浪條件相對較弱，導(dǎo)致金沙灣月平均有效波高維持在較低水平。但從最大有效波高分布來看，全年逐月的最大波高基本大于或接近0.5 m（圖2），處于旅游旺季的6-10月更是顯著超過0.5 m，這是裂流出現(xiàn)概率較大的波況。作為深圳著名的濱海旅游景區(qū)，金沙灣每年要接待大量來自世界各地的游客，因此，做好海灘的裂流預(yù)警和海灘管理工作是十分必要的。

海灘岬角遮蔽處水下地形平緩，沙質(zhì)較細(xì)，波浪較小，成為一些游泳能力較弱游客戲水的首選岸段。本文模擬結(jié)果顯示，當(dāng)出現(xiàn)入射波向角（WSW）較大時，大鵬半島岬角會導(dǎo)致強(qiáng)烈的朝向岬角的沿岸流產(chǎn)生，其以補(bǔ)償流形式在岬角附近形成偏斜裂流，這一現(xiàn)象也得到了現(xiàn)場海灘浴場管理人員證實(shí)，這表明，有岬角遮蔽的區(qū)域也不一定是一個安全的地帶，需要加強(qiáng)警惕。華南海岸以岬間海灘為主，這一現(xiàn)象的揭示對眾多海灘的浴場管理有重要意義。

6 結(jié)論

作為粵港澳大灣區(qū)重要的濱海旅游景點(diǎn)之一，金沙灣每年會接待大量來自世界各地的游客，金沙灣裂流可能對海灘游客的生命安全造成嚴(yán)重的威脅。本文使用XBeach模型研究了金沙灣裂流在不同模擬波況下的發(fā)生情況。在年平均波高的波況下，金沙灣的裂流風(fēng)險較低。當(dāng)波高超過0.5 m后，受金沙灣地形的影響，模擬區(qū)波高分布變化顯著，沿岸有裂流產(chǎn)生。裂流受地形的影響較大，裂流頸總是傾向從相對于兩側(cè)波高較低的波高低谷流出，增加波高可以促進(jìn)裂流強(qiáng)度和離岸距離的增加。入射波向?qū)┨幜蚜骱推绷蚜鞯挠绊懴喾?，入射波角增大，海灘處的裂流?qiáng)度減弱，偏斜裂流強(qiáng)度增強(qiáng)。另外，在金沙灣的岬角區(qū)域會產(chǎn)生偏斜裂流，與McCarroll等[33]觀測結(jié)果不同的是，其補(bǔ)償流來源于海灘和岬角的沿岸流，這可能是金沙灣的長岬角特征造成的，需要通過后續(xù)的現(xiàn)場觀測進(jìn)行對比驗(yàn)證。本文的研究工作有助于金沙灣的海灘管理工作，也為國內(nèi)使用XBeach模型對裂流進(jìn)行模擬研究提供了一些參考。