任春平, 鄒志利

（1. 太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024；

2. 大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024）

沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)研究進(jìn)展

任春平1, 鄒志利2

（1. 太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024；

2. 大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024）

沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)目前已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定的研究對(duì)于近岸泥沙、污染物輸移以及海岸養(yǎng)護(hù)等都有很重要的意義。本文詳細(xì)介紹了沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展，具體包括沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展，沿岸流線性不穩(wěn)定理論，非線性不穩(wěn)定理論以及沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的其它理論分析。結(jié)果表明國外對(duì)于該問題的研究（主要是有關(guān)不穩(wěn)定理論方面）已經(jīng)取得很多成果，但國內(nèi)目前很少，并且現(xiàn)在對(duì)沿岸流不穩(wěn)定研究比較成熟的理論基礎(chǔ)是不穩(wěn)定理論，該理論都假定增長率最大的不穩(wěn)定模式?jīng)Q定著沿岸流的波動(dòng)特性。但對(duì)于多模式不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究還基本沒有，對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)三維特性的研究（包括數(shù)值研究及實(shí)驗(yàn)研究）也基本沒有報(bào)道。所以這兩個(gè)方面可能是以后對(duì)該問題研究的重要方向。

沿岸流；沿岸流不穩(wěn)定；線形不穩(wěn)定；非線性不穩(wěn)定

波浪斜向傳播到淺水區(qū)，由于水深減小，發(fā)生淺水變形，引起波高增大，最終發(fā)生破碎，波浪破碎后波浪動(dòng)量流（輻射應(yīng)力）沿岸分量在通過破波帶時(shí)的變化并不能由平均水面坡降力所平衡。在沿岸方向，需要有底部剪切應(yīng)力來平衡輻射應(yīng)力梯度。而時(shí)均剪切應(yīng)力只有在發(fā)生時(shí)均流動(dòng)時(shí)才存在。因此，處于衰減中的表面波，將沿岸波動(dòng)動(dòng)量轉(zhuǎn)化為時(shí)均沿岸流動(dòng)，這就產(chǎn)生了波導(dǎo)沿岸流[1-4]。

1989年Oltman-Shay等[5]在SUPERDUCK現(xiàn)場(chǎng)沿岸流實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到沿岸流蜿蜒波動(dòng)。該波動(dòng)具有如下特征：波動(dòng)頻率在0.001～0.01 Hz之間，比低頻波的波動(dòng)頻率更低（所以O(shè)ltman-Shay等（1989）也將這種波動(dòng)稱為超低頻波）；與相同頻率下‘0’模式邊緣波（具有最短的波長）相比，他們觀測(cè)到的波動(dòng)的沿岸方向的波長更小，即在相同周期條件下，這種波動(dòng)的波長比重力波（邊緣波、漏失波）的要小；這種周期性的波動(dòng)只有在沿岸流產(chǎn)生的情況下才出現(xiàn)，并且隨平均沿岸流的大小和方向而改變它的傳播速度和方向。將以上描述的波動(dòng)現(xiàn)象稱為沿岸流的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。

Bowen和Holman（1989）[6]利用他們建立的剪切不穩(wěn)定模型對(duì)該現(xiàn)象作了解析分析，該模型建立的理論基礎(chǔ)為：沿岸流產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力是沿岸流在垂直岸方向產(chǎn)生的剪切Vx（V沿岸流速，為坐標(biāo)原點(diǎn)在岸線上且指向離岸方向的距岸線的坐標(biāo)），相當(dāng)于引起潮流的“科氏力”。并且他們分析的頻率波數(shù)結(jié)果與Oltman-Shay等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合，所以他們也將觀測(cè)到的這種現(xiàn)象稱為剪切波。

國外學(xué)者對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究三方面都進(jìn)行了研究。到目前為止，對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究在數(shù)值計(jì)算方面研究較多，而在實(shí)驗(yàn)方面較少，有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)沿岸流不穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)報(bào)道只有二個(gè)，分別是1986年[7]和 1997 年[8]報(bào)道的在 Duck (North Carolina)所做的兩次沿岸流實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，1989年Oltman-Shay等[5]對(duì)第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，2004年Noyes等[8]對(duì)第二次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。有關(guān)實(shí)驗(yàn)室的報(bào)道只有 1997年Reniers等[9,10]的沿岸流實(shí)驗(yàn)及 2005年鄒志利[11]報(bào)道的沿岸流實(shí)驗(yàn)。

國外學(xué)者對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)數(shù)值方面的研究主要是集中在：沿岸流線性不穩(wěn)定數(shù)值研究[9,12-18]，沿岸流剪切不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的非線性研究[19-24]，即這些不穩(wěn)定隨著時(shí)間將發(fā)生怎樣的變化，除了這些研究外，其他一些學(xué)者在沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理方面也做了研究[25-27]。

1 沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)研究進(jìn)展

1.1 現(xiàn)場(chǎng)以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

1989年Oltman-Shay等[5]通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)沿岸流實(shí)驗(yàn)（稱為 SUPERDUCK 實(shí)驗(yàn)，Duck， North Carolina，1986[7]）觀測(cè)到的數(shù)據(jù)的分析表明觀測(cè)到的沿岸流的低頻振蕩在沿岸方向傳播，并且不滿足重力波（邊緣波，漏失波）特性，即在相同頻率下與重力波相比它的波長比重力波的短，傳播速度比重力波小，因此需要新的機(jī)理來解釋這種現(xiàn)象。

Oltman-Shay 等（1989）[5]主要從譜分析方面（包括頻譜，互譜，頻率波數(shù)譜，由于該實(shí)驗(yàn)在沿岸方向布置了 10個(gè)雙向流速儀，所以可以做頻率波數(shù)譜，頻率波數(shù)譜是波函數(shù)或時(shí)空振動(dòng)信號(hào)在頻率波數(shù)域的表示）對(duì)這種現(xiàn)象的性質(zhì)進(jìn)行了分析。除了前面所述的頻率特性外，他們還觀測(cè)到這種周期性的波動(dòng)只有在沿岸流產(chǎn)生的情況下才出現(xiàn)，并且隨平均沿岸流的大小和方向而改變它的傳播速度和方向；沿岸方向的流速波動(dòng)幅值達(dá)到20 cm/s，并且垂直岸方向的流速也有相同的長周期波動(dòng)，但波動(dòng)幅值要小于沿岸方向的波動(dòng)幅值。1997年 Reniers等[9,10]對(duì)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)入射波采用了規(guī)則波和隨機(jī)波，兩者都是單向斜向入射，地形采用有壩剖面和平直斜坡，在沿岸方向布置了 12個(gè)雙向流速儀。他們對(duì)流速儀測(cè)得的流速時(shí)間歷程進(jìn)行了譜分析和頻率波數(shù)譜分析，結(jié)果表明在有壩剖面地形條件下，不管入射波是規(guī)則波還是不規(guī)則波都觀測(cè)到了沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，而在平直斜坡地形條件下，則都沒有觀測(cè)到沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，所以他們認(rèn)為地形對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的發(fā)生有很重要的影響。然而，他們認(rèn)為這并不能表示在平直斜坡條件下不會(huì)產(chǎn)生沿岸流不穩(wěn)定，可能由于入射條件（主要指入射波高）還沒有達(dá)到足以產(chǎn)生沿岸流不穩(wěn)定的條件。他們?cè)敿?xì)分析了增加入射波高（其它條件不變）后對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的影響，結(jié)果表明，波高增加使得沿岸流分布的后剪切（backshear，指平均沿岸流最大值向離岸方向一側(cè)的剪切）增大，從而導(dǎo)致剪切不穩(wěn)定發(fā)生的頻率波數(shù)域范圍增大，相應(yīng)的傳播速度也有增加。最后，他們還用基于線性不穩(wěn)定理論的數(shù)值模型計(jì)算了剪切波的色散關(guān)系，并且結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果相一致。

Noyes等（2004）[8]通過詳細(xì)分析在現(xiàn)場(chǎng)沿岸流實(shí)驗(yàn)（Duck，North Carolina，1997）中采集到的流速時(shí)間歷程來研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的特性，結(jié)果表明剪切波主要出現(xiàn)在沿岸流最大值附近。

目前國內(nèi)對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究很少，鄒志利等（2005）[11]，金紅等（2006）[29]首先報(bào)道了在大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，并給出了在平直斜坡地形上測(cè)得的沿岸流隨時(shí)間周期性的變化，同時(shí)給出了對(duì)應(yīng)的墨水受到沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)影響后的運(yùn)動(dòng)變化。任春平等（2008）[30]利用線性不穩(wěn)定理論分析了在大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到的沿岸流不穩(wěn)定，通過理論分析表明，在1:40平直斜坡上觀測(cè)到的沿岸流不穩(wěn)定的波動(dòng)周期都與理論分析結(jié)果吻合較好，但由于實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的傳播速度及波長誤差較大，所以這兩方面的比較研究有待下一步進(jìn)行。同時(shí)還分析了沿岸流波動(dòng)強(qiáng)度沿垂直岸方向的變化，表明沿岸流波動(dòng)幅值在平均沿岸流最大值附近最大。

1.2 沿岸流線性不穩(wěn)定

因?yàn)樗顚?duì)沿岸流的影響不大，所以它可以被近似看作是二維流，并且在流體力學(xué)中二維流常常被觀測(cè)到是不穩(wěn)定的[31]。但人們真正覺得需要去分析沿岸流的不穩(wěn)定特性是在 Oltman-Shay等[5]在1989年在SUPERDUCK現(xiàn)場(chǎng)沿岸流實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到沿岸流蜿蜒運(yùn)動(dòng)之后。

自從Bowen和Holman等（1989）將剪切不穩(wěn)定模型應(yīng)用到沿岸流不穩(wěn)定分析中之后，又有許多學(xué)者將剪切不穩(wěn)定機(jī)理應(yīng)用到更加與實(shí)際相符合的地形和沿岸流中。

1992年 Dodd等[13]在 Bowen和 Holman[6]所建線性不穩(wěn)定模型的基礎(chǔ)上建立了考慮底摩擦影響的模型，并將該模型計(jì)算的頻率波數(shù)色散關(guān)系與1986年的SUPERDUCK實(shí)驗(yàn)（沙壩地形）和1980年的NSTS實(shí)驗(yàn)（平直斜坡地形）分析得到的頻率波數(shù)色散關(guān)系進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，與SUPERDUCK實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，理論預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果有一定的吻合，他們認(rèn)為與該實(shí)驗(yàn)的比較能支持他們所建的模型；對(duì)于NSTS實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)離散程度大而不能下結(jié)論，但是對(duì)于僅有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論結(jié)果是吻合的。他們通過比較這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的不穩(wěn)定特性表明在有壩地形上產(chǎn)生不穩(wěn)定對(duì)于有壩地形來說是一種更加常見的現(xiàn)象。

圖 1 (a)背景旋（Vxh）分布；(b)沿岸流分布及地形Fig. 1 (a) Background vorticity distribution; (b) Longshore current profile and horizontal bottom

1994年Dodd[12]詳細(xì)分析了平直斜坡地形上底摩擦對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明底摩擦即可通過對(duì)沿岸流的影響來影響沿岸流不穩(wěn)定的產(chǎn)生，又可以直接削弱沿岸流不穩(wěn)定。減少底摩擦系數(shù)可以使沿岸流不穩(wěn)定強(qiáng)度增加，這是因?yàn)闇p少底摩擦系數(shù)增大了沿岸流的剪切，從而更有利于不穩(wěn)定的發(fā)展。

前剪切（Frontshear）是指由平均沿岸流最大值到岸邊一側(cè)產(chǎn)生的剪切，而后剪切（Bcakshear）指平均沿岸流最大值向離岸方向一側(cè)的剪切。Baquerizo等（2001）[32]用沿岸流線性不穩(wěn)定模型對(duì)平底上三角形流速分布進(jìn)行了解析解分析，并證明了對(duì)于背景旋（Vxh）在平均沿岸流最大值兩側(cè)有兩個(gè)極值的情況存在由前剪切引起的不穩(wěn)定。并通過調(diào)整三角形流速向岸和離岸一側(cè)流速分布的斜率分析了前剪切和后剪切在哪個(gè)范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位，哪個(gè)范圍內(nèi)有可能兩個(gè)都起主導(dǎo)作用。Baquerizo等（2001）[32]還用沿岸流不穩(wěn)定數(shù)值模型計(jì)算了Leadbetter Beach實(shí)驗(yàn)中考慮前剪切沿岸流分布的不穩(wěn)定增長模式，并與 Leadbetter Beach實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果相吻合，但僅僅考慮后剪切的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不吻合。

1.3 沿岸流非線性不穩(wěn)定

為了研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)引起的波動(dòng)幅值達(dá)到一定值之后的變化，需要用非線性不穩(wěn)定模型來分析，因?yàn)殡S著不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)引起的攝動(dòng)速度、波面變化已經(jīng)不滿足線性模型中的假設(shè)。

Dodd 和 Thornton（1992）[16]、Feddersen（1996）[33]利用弱非線性理論對(duì)海灘上沿岸流不穩(wěn)定進(jìn)行了解析研究。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)沿岸流不穩(wěn)定達(dá)到有限幅值后，就會(huì)改變平均沿岸流的分布。Falques等（1994）[17]建立了在“剛蓋”假定基礎(chǔ)上考慮了底摩擦和側(cè)混的非線性淺水模型，并且用該模型在平直斜坡上進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的波動(dòng)幅值要么為常數(shù)要么周期性變化的，并且他們發(fā)現(xiàn)波動(dòng)周期隨著波動(dòng)幅值的增加而增大。

Allen等（1996）[19]通過數(shù)值方法詳細(xì)研究了平直斜坡下底摩擦系數(shù)和計(jì)算域在沿岸方向的長度對(duì)沿岸流不穩(wěn)定的影響。他們忽略了側(cè)混并且在給定沿岸流流速分布的基礎(chǔ)上研究接下來不穩(wěn)定隨著時(shí)間的變化。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)摩擦系數(shù)減小時(shí)，不穩(wěn)定呈現(xiàn)出明顯的周期性波動(dòng)、倍周期分岔（倍周期分岔是指一個(gè)系統(tǒng)，在一定的條件下，經(jīng)過周期加倍，會(huì)逐步喪失運(yùn)動(dòng)變化的周期行為而進(jìn)入混沌），最終達(dá)到一種混亂狀態(tài)。當(dāng)沿岸方向的計(jì)算域增加時(shí)，沿岸流不穩(wěn)定主要呈現(xiàn)出的特點(diǎn)是波動(dòng)很快轉(zhuǎn)變?yōu)椴▌?dòng)幅值更大的非線性波動(dòng)。他們還發(fā)現(xiàn)達(dá)到有限幅值的剪切不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)可以大大改變均值沿岸流的分布。當(dāng)有限幅值的波動(dòng)出現(xiàn)之后，即使平均沿岸流最初是十分穩(wěn)定的，這時(shí)平均沿岸流也不會(huì)有任何穩(wěn)定的特征，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中測(cè)到的平均沿岸流分布相當(dāng)于不穩(wěn)定出現(xiàn)情況下所得到的平均沿岸流分布，這樣就可以反映出很多跟初始自由波動(dòng)狀態(tài)有關(guān)而我們常常不知道的中間過程。

?zkan-Haller和 Kirby（1996）[34]用考慮底摩擦和側(cè)混影響的非線性淺水方程模擬 SUPERDUCK實(shí)驗(yàn)中的剪切不穩(wěn)定。他們將數(shù)值模型計(jì)算的速度時(shí)間歷程、波動(dòng)傳播速度和最后的平均沿岸流與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。他們還分析了底摩擦系數(shù)與側(cè)混系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響：底摩擦系數(shù)減少，平均沿岸流增大，速度波動(dòng)幅值增大，傳播速度增大；側(cè)混系數(shù)增大，速度時(shí)間歷程波動(dòng)幅值減小，不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)波長增大。

Slinn等（1998）[20]用非線性淺水方程（考慮底摩擦，而沒有考慮側(cè)混）研究了兩個(gè)有壩地形上的剪切不穩(wěn)定。他們發(fā)現(xiàn)底摩擦系數(shù)較大時(shí)剪切波呈現(xiàn)等幅波動(dòng)，當(dāng)摩擦系數(shù)較小時(shí)剪切波波動(dòng)幅值不規(guī)則，并且這些不穩(wěn)定引起了破波帶內(nèi)的動(dòng)量側(cè)混以至于大大改變了沿岸流的分布。他們還對(duì)用Thornton和Guza模型計(jì)算的流速分布和剪切不穩(wěn)定出現(xiàn)時(shí)的沿岸平均以及時(shí)均后的流速分布進(jìn)行了線性不穩(wěn)定分析。結(jié)果表明對(duì)于這兩個(gè)流速分布其不穩(wěn)定波數(shù)范圍和最不穩(wěn)定波數(shù)對(duì)于出現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng)情況（即底摩擦系數(shù)較小時(shí)）基本相近；Thornton和Guza流速分布所對(duì)應(yīng)的不穩(wěn)定增長率的量級(jí)大于不穩(wěn)定出現(xiàn)之后的流速分布所對(duì)應(yīng)的增長率，這就是為什么用測(cè)量得到沿岸流分布進(jìn)行線性不穩(wěn)定分析與沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的波數(shù)范圍和傳播速度較吻合的原因。所以在用線性不穩(wěn)定模型分析沿岸流不穩(wěn)定模式時(shí)應(yīng)該用測(cè)得的沿岸流速分布，即用擬合的沿岸流速分布。

綜上所述，以上提到的對(duì)沿岸流的不穩(wěn)定研究中，始終有一點(diǎn)是不變的，那就是當(dāng)初始的沿岸流生成并且接下來能夠觀測(cè)到沿岸流不穩(wěn)定增長到有限幅值之后，所有研究者的思想都是按照Bowen和Holman[6]所用的線性不穩(wěn)定分析。

1.4 沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的其它理論分析

除此之外，還有其他幾個(gè)機(jī)理被提出來解釋Oltman-Shay觀測(cè)到的現(xiàn)象。Shemer等（1991）[35]認(rèn)為沿岸流和輻射應(yīng)力的振蕩可能是由于由一個(gè)載波（主頻波）和兩個(gè)最不穩(wěn)定Benjamin-Feir副頻波組成的三波系統(tǒng)長時(shí)間演化引起。Fowler和Dalrymple（1989）[26]提出相對(duì)于海灘入射角不同的入射波列可以產(chǎn)生在沿岸方向以很大時(shí)間尺度運(yùn)動(dòng)的裂流。而Haller等（1997）[27]提出離岸波群可以直接引起低頻的旋波運(yùn)動(dòng)。以上幾個(gè)研究學(xué)者的理解都是認(rèn)為觀測(cè)到的振蕩是一個(gè)受外力作用的現(xiàn)象，而線性不穩(wěn)定理論則認(rèn)為是由某種特征模式引起的自由的振蕩。Shrira等（1997）[36]，Dodd等（2004）[13]研究表明通過三波相互作用可以導(dǎo)致爆發(fā)式不穩(wěn)定（explosive instability）產(chǎn)生。盡管有許多學(xué)者提出各種機(jī)理解釋Oltman-Shay觀測(cè)到的現(xiàn)象，但是到目前為止研究最多并且較成熟的是線性不穩(wěn)定理論。

2 結(jié) 語

近年來對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究已經(jīng)成為近岸水動(dòng)力學(xué)研究的熱點(diǎn), 對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定的研究對(duì)于近岸泥沙、污染物輸移以及海岸養(yǎng)護(hù)等都有很重要的意義。近年來，國外對(duì)該問題的研究已經(jīng)取得很多成果，但國內(nèi)很少。目前對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究基本都是基于線性不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)理論來研究，該理論都假定增長率最大的不穩(wěn)定模式?jīng)Q定著沿岸流的波動(dòng)特性。但對(duì)于多模式不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究還基本沒有，對(duì)于沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)三維特性的研究（包括數(shù)值研究及實(shí)驗(yàn)研究）也基本沒有報(bào)道。所以這兩個(gè)方面可能是以后對(duì)該問題研究的重要方向。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是推動(dòng)該研究更深入的主要方面，但沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少，所以以后應(yīng)從實(shí)驗(yàn)方面對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)行更加全面的研究：尤其是沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)對(duì)于泥沙、污染物等的影響，這將有助于研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)對(duì)于海岸演變的影響，為保護(hù)海岸提供有力的支持。并且實(shí)驗(yàn)研究有助于更加深入的分析研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理。

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Research development of the shear instability of longshore currents

REN Chun-ping1, ZOU Zhi-li1

(1. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China;
2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

Recently, the research on the instability of longshore currents becomes the hotspot. The study on this problem has great effects on the sediment and contamination transport and coastal defences. In this paper, the development of shear instability of longshore currents is reviewed. Field and laboratory experiments on the shear instabilities, linear instability theory and non-linear instability theory and other generation mechanisms of the instability of longshore currents are summarized. It indicates that much more achievements are made than the domestic research. The popular theory for the instability of longshore currents is the linear shear instability theory. It is assumed that the instability mode with the largest growth rate dominates the instability of longshore currents. The research on the multi-mode of the instability of longshore currents has not been carried out recently. And the studies on three dimension characters of the instability of longshore currents including numerical and laboratory aspect haven’t carried yet. Therefore, these two may be the major topics on the instability of longshore currents before long.

longshore currents; the instability of longshore currents; linear instability; non-linear instability

P731.21

A

1001-6932(2010)05-0588-06

2009-08-14；

2009-12-28

任春平（1978－），男，山西省祁縣人，博士。主要從事海岸水動(dòng)力學(xué)研究。電子郵箱：chunpingren@163.com