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为解决传统沿岸输沙率（LSTR）计算方法的局限及风暴浪期间 LSTR 估算不准确问题，研究人员开展基于悬浮泥沙水平运动的新 LSTR 方程研究。结果显示新方程与传统方程计算结果和实测值契合度良好，增强了新模型适用性，对预测风暴浪输沙意义重大。
海岸，作为大自然与人类活动的重要交汇地带，一直以来都承载着丰富的生态、经济价值。经过数千年的演变，海岸已形成了相对稳定的平衡状态。这里不仅是渔业、旅游业等经济活动的重要区域，更是众多生物的栖息家园。然而，近年来，随着气候变化、人类基础设施建设等因素的影响，海岸平衡正遭受着严重的威胁，海滩侵蚀、海岸线变化等问题日益凸显。
在导致海岸线变化的诸多因素中，泥沙运动的干扰是关键因素之一。其中，重新分配侵蚀会打破海岸的平衡，而要理解这类海岸线变化，就必须准确估算沿岸输沙率（Longshore Sediment Transport Rate，LSTR） 。长期以来，能量通量方法被广泛用于分析 LSTR，美国陆军工程兵团提出的 CERC 公式（1984）便是基于此方法。但该公式存在局限性，计算的 LSTR 需用泥沙输移系数调整，且未考虑沙粒大小。此后，许多学者提出新的公式，如 Kamphuis（1991）考虑了泥沙中值粒径和海滩坡度，但这些公式大多未考虑风暴浪的影响。而风暴浪可能引发更严重的海滩侵蚀，现有基于悬浮泥沙方法估算的 LSTR 在风暴浪期间会因波浪持续时间而被低估，因此，准确估算风暴浪期间的 LSTR 迫在眉睫。
为了解决这些问题，研究人员开展了一项关于风暴浪作用下沿岸输沙率的研究。研究人员通过应用悬浮泥沙方法，结合风暴浪情景，推导出了峰值 LSTR 和通用 LSTR 方程。他们选取美国 12 个海滩站点，将新方程计算结果与现场观测值以及传统公式估算值进行对比验证。研究成果发表在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》上，为海岸研究领域提供了重要的理论支持。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是收集数据，从美国 12 个海滩站点获取波浪、泥沙和 LSTR 的观测数据；二是公式推导，基于悬浮泥沙的水平行为，结合风暴浪情景，推导出峰值 LSTR 和通用 LSTR 方程；三是对比分析，将新方程计算结果与传统方程计算结果和现场观测值进行对比，验证新方程的适用性。
下面详细介绍研究结果：
- 传统沿岸输沙公式：在众多 LSTR 模型中，CERC 公式应用最为广泛，其公式包含多个参数，如沿岸能量通量因子、重力加速度、砂孔隙度指数、海水密度、砂密度、砂的比重等 。但该公式存在一定的局限性，计算时需调整泥沙输移系数且未考虑沙粒大小。
- 风暴浪引起的海岸线退缩：实际情况中，风浪生成过程中波高并非恒定，而是随时间变化，会经历从增大到峰值再逐渐消散的过程。研究将这种情景下的风暴浪定义为季节性高浪。
- 沿岸输沙的现场观测：研究选取美国 12 个站点的 LSTR 现场数据，这些数据被广泛用于后续的模型研究。研究人员将基于新推导的峰值 LSTR 方程计算结果和其他四个传统方程计算结果与现场数据进行对比。
- 新 LSTR 方程的整体评估和局限性：通过对比发现，大部分计算得到的 LSTR 都在预测与测量 LSTR 的比值范围内，这表明无论是传统方程还是新提出的方程，在不同波高条件下都具有一定的实用性。但从有限的波浪和泥沙特征现场数据来看，CERC 公式可能存在一些问题。
研究结论和讨论部分表明，新提出的基于悬浮泥沙水平行为推导的 LSTR 方程，在与传统方程和现场观测值对比时，展现出了良好的契合度，增强了新模型在 LSTR 计算中的适用性，尤其在预测风暴浪期间的峰值 LSTR 方面具有重要意义。这一研究成果为海岸侵蚀研究、海岸线变化预测提供了更精准的工具，有助于相关部门制定更有效的海岸保护和管理策略，对维护海岸生态平衡、保障沿海地区经济可持续发展有着不可忽视的价值。同时，研究也指出了新方程的局限性，为后续研究指明了方向，有望推动该领域进一步发展，让人类更好地应对海岸环境变化带来的挑战。
