规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究.pdf

第43卷第10 期2023年10 月热带地理TROPICALGEOGRAPHYVol.43,No.10Oct.,2023张欣怡，姚宇，陈龙，陈仙金2 0 2 3.规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究热带地理，43（10）：18 7 4-18 8 1.Zhang Xinyi,Yao Yu,Chen Long,and Chen Xianjin.2023.Experimental Study of the Morphological Evolution of a Reef Islandunder Regular Waves.Tropical Geography,43(10):1874-1881.规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究张欣怡，姚宇12，陈龙12，陈仙金1（1.长沙理工大学水利与环境工程学院，长沙410 114；2.水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，长沙410 114）摘要：基于概化的水平一维珊瑚砂岛模型，开展物理模型实验，通过对规则波作用下砂岛剖面高程随时间变化的测量，重点分析砂岛形态因素（初始高度和宽度）和砂岛初始位置变化对砂岛地形演变的影响。结果表明：波浪作用下珊瑚砂岛发生高程的下降和砂岛向鴻湖侧的延长及迁移，砂岛达到平衡冲淤地形所需要的时间随着砂岛初始高度、初始宽度和距离礁缘初始位置的增大而减小；砂岛高程的冲刷下降量随着砂岛初始高度的增加而增大，随着砂岛初始宽度的增大而减小，随着岛前坡脚距礁缘初始距离的增大而减小；3种影响因素中，砂岛初始高度对高程的变化影响最大；砂岛向湖侧的相对迁移量随着砂岛初始高度的增加而减小，随着砂岛初始宽度的增大而增大，随着岛前坡脚距礁缘初始距离的增大而减小；3种影响因素中，砂岛初始位置对迁移的变化影响最大。通过回归分析得出预测砂岛高程变化和水平迁移的经验关系式。关键词：珊瑚砂岛；地形演变；规则波；波浪水槽中图分类号：P736.21DOl:10.13284/ki.rddl.003750珊瑚砂岛（reef island）通常是环礁上（atoll）由珊瑚沉积物、生活在珊瑚礁上死亡的微生物和珊瑚礁周围的卵石堆筑的岛屿，其大小、形态不一，是岛礁区适合人类生活的栖息地之一（Kench et al.,2012），较大的珊瑚砂岛还可供植被生长。近年来，因全球气候变化而伴随海平面上升和强台风多发，强台风易引发的极端波浪事件，将影响低海拔珊瑚砂岛岸线的稳定性（Kench etal.,2006,2015;Nurseetal.,2014;Fordetal.,2016)，且海平面上升可能使低洼砂岛在未来几十年后不再适合居住（Mimura,1999;Yamano et al.,2007;Dickinson,2009;Storlazzietal.,2015,2018)。然而，南海是中国风暴潮和海啸灾害高风险区，风暴潮、海啸影响下的自然和人工填筑的珊瑚砂岛的安全面临巨大的挑战。一个典型的例子为台风“茉莉”作用下，越南非法在中国南华礁填海造陆工地被海浪冲走（孙钊，2 0 16)。珊瑚砂岛是重要的海洋空间资源，关系到国家的领收稿日期：2 0 2 2-0 9-2 2；修回日期：2 0 2 2-11-2 5基金项目：国家自然科学基金项目一一“岸礁面珊瑚砂输运及其对工程活动响应机制研究”（519 7 9 0 13）、“风-浪共同作用下珊瑚礁海岸水沙动力特性及其砂岛演变规律研究”（52 2 0 130 7)；全国大学生创新创业训练计划项目“波浪作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究”(202210536017)作者简介：张欣怡（2 0 0 3一），女，湖南邵阳人，学士，研究方向为近岸水动力学，（E-mail）350 116 7 7 7 8 q q.c o m；通信作者：姚宇（19 8 2 一），男，湖南湘潭人，教授，工学博士，研究方向为珊瑚礁海岸水沙动力学，（E-mail）y a o y u 8 2 110 1 16 3.c o m。文献标志码：A文章编号：10 0 1-52 2 1(2 0 2 3)10-18 7 4-0 8开放科学（资源服务）标识码（OSID）：强土主权核心利益。因此，呕需加强对南海珊瑚砂岛在全球气候变化和远海极端天气影响下的演变规律研究，服务于维护中国领土权益和岛礁工程设施的需要。相对于现场观测（Hamylton et al.,2015;Kay-anneetal.,2016；周胜男等，2 0 2 0）和数值模拟(Lindemer et al.,2010;Beetham et al.,2017;Harter etal.，2 0 17；M a s s e lin k e ta l.,2 0 2 0），国内外关于珊瑚砂岛地形的形成、演变及其稳定性物理模型试验研究相对较少。Tuck等（2 0 19 a）首次基于图瓦卢富那富提环礁法塔托岛的现场观测，在波浪水槽中进行水平一维的物理模型实验，其实验的砂岛模型由石英砂堆砌而成，以探讨砂岛对入射波高增强和海平面上升的形态动力学响应。结果表明，位于礁坪上的珊瑚砂岛在波浪作用下不仅整体向湖侧迁移，同时其迎浪侧岛脊高程随着海平面上升而增加，波浪越浪增强被发现是促进砂岛积极调整的物10期理驱动机制。随后，Tuck等（2 0 19 b）以整个法塔托岛为原型，将波浪水槽实验扩展为水平二维港池实验，同样探讨了海平面上升和入射波高增长对砂岛形态的影响。研究发现，砂岛的调整机制主要表现为整体向湖侧衰退、向海侧的岛脊垂直增长和两侧的砂嘴发生翻转，但其调整的幅度与速率与海平面上升和入射波高的增大密切相关。最近，Tuck等（2 0 2 1）改进了原先的实验设计（2 0 19 a），在砂岛岸线附近逐渐加入一定量的沉积物，探讨风暴潮驱动下沉积物的供应对砂岛形态的响应。结果表明，沉积物供应促进砂岛高程随海平面上升的增加，但同时也抑制砂岛的整体迁移。上述研究均强调气候变化引起的珊瑚砂岛长期演变是一个动态和积极的调整过程。因此，迫切需要在海岸洪水模型中考虑岛屿的这种正反馈，以便对未来的洪水风险进行准确评估。Tuck等（2 0 19 a；2 0 19 b；2 0 2 1）的一系列实验存在下列问题：1）仅考虑了不规则波与珊瑚砂岛的相互作用；2）仅分析了水动力因素（人射波高，远海水位）对珊瑚砂岛地形演变的影响；3）用石英砂代替了珊瑚砂，与真实情况存在差异。因为珊瑚砂与石英砂在力学特性方面存在较大差异，其磨圆度低、棱角度高，具有高孔隙比；硬度低、有内空隙，具有高压缩性；内摩擦角大、强度低，易于破碎（孙宗勋，2 0 0 0）。为了弥补上述缺陷，本文a)G1 G2 G3造波机0.20.26.020.5b)张欣怡等：规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究D礁缘1:6/h,珊瑚砂岛礁前斜坡坡度(1:6)1.82.0礁台1875采用珊瑚砂建立概化的珊瑚砂岛水平一维模型，通过波浪水槽实验研究规则波作用下砂岛形态因素（砂岛高度和宽度）和在礁坪上的位置对砂岛地形演变的影响，重点探讨砂岛地形的历时演变、冲淤平衡状态下的高程变化和整体水平迁移情况，以期为全球气候变化下低海拔珊瑚砂岛演变趋势的评估提供参考。1实验方法实验在长沙理工大学水利实验中心长为40 m，宽为0.5m，高为0.8 m的波浪水槽中实施，实验设置如图1-a所示。用于产生设计波浪的推板式造波机设置在水槽的最左端，造波机具备主动吸收功能，从而减弱造波板二次反射的影响，水槽的右侧配备多孔消波材料。本文通过建立概化的水平一维珊瑚礁台模型，该模型的几何尺寸以Tuck等（2 0 19 a）对法塔托岛开展的原型观测作为参考依据，采用Froude相似准则以1：50 的几何比尺构建（图1-b）。礁台的礁前礁后斜坡坡度均为1：6，前坡脚距造波机2 0.5m，水平礁坪长为8 m，高度距离水槽底部0.3m，模型宽度与水槽宽度一致。礁坪上设有概化的梯形珊瑚砂岛，其前坡脚离礁缘的距离为D。珊瑚砂岛由粒径为0.3 0.5mm的珊瑚砂堆砌而成，前后坡度均为1：6，如图1-c。实验珊瑚砂密度约为2 7 50 kg/m，珊瑚砂粒径的选取采用G：浪高仪单位：m静水位W1:61.6h礁坪礁后斜坡坡度(1:6)4.40.31.8d)鴻湖珊瑚砂岛图1实验设置（a.实验布置；b.珊瑚礁台模型；c.珊瑚砂岛；d.激光地形测量仪）Fig.1 Experimental settings(a.Experimental layout;b.Reef platform model;c.Reef island;d.Laser beam profiler)1876沉速相似的比尺设计，假设珊瑚砂为球形颗粒，依据Riazi等（2 0 2 0）的方法计算得出珊瑚砂沉速为0.05m/s。珊瑚砂岛沿礁的中心断面高程采用武汉大学研制的LRI-型三维激光地形测量系统（图1-d）进行量测。该系统无水和有水的测量精度分别为1和2 mm，测量的最小点距为1cm，最大量程为6 m，测量起始端设置于礁缘位置。相对于现场原型，作为理想化的情况，物理模型进行了其他方面的概化，例如截断了礁前斜坡、平整了礁冠、忽略了礁面上空间分布不均的粗糙度等。实验采用3根电阻式浪高仪G1、G 2 和G3布置在模型外海侧，用于测量分离入射波和反射波。实验中保持典型规则波（入射波波高0.1m，入射波周期1.5s和水位与岛顶齐平）的作用不变，对应在礁缘处的波浪破碎为典型的卷破波。首先，以珊瑚砂岛的初始高度h=0.05m，初始宽度W=1m，砂岛前（向海侧）坡脚距礁缘的初始距离D=2m为标准工况进行测试，随后，分别测试h，W 和D3个参数各自的另外4个取值（表1），每次只变化1个参数值，保持其他2 个参数值与标准工况一致，总共测试了13种工况。表1砂岛初始形态和位置参数的取值Table 1 Values of the parameters of the reef island size and location参数砂岛的初始高度(h,)/m砂岛的初始宽度(W)/m砂岛前坡脚距礁缘的初始距离（D)/m注：加粗的数值表示标准取值。测试开始时启动造波系统持续造波9 0 0 s，按间隔1h停止造波1次，待水面静止后，开启激光地形测量仪对珊瑚砂岛沿礁的高程进行详细的测量，为了减小边壁效应的影响，均采用中心断面数据进行分析。大部分工况在波浪作用6 h后趋于冲淤平衡状态（以砂岛前坡坡脚附近前后2 次测量的地形偏差1h后，在砂岛的湖侧出现淤积并伴随有明显的砂纹现象，且砂纹随时间的演变存在较强的随机性。图2 还可以发现，当h,较大时（0.0 5和0.0 7 m），砂岛在波浪作用3h后几乎达到冲淤平衡状态（判断的标准是向海侧的冲刷地形几乎不再变化），而当h较小（0.0 3m）时，砂岛达到冲淤平衡的时间显著延长。这是因为更低的岛向海侧能反射的人射波浪减小，受到的波浪作用增强；同时由于砂岛体积减小，更容易被整体搬运。图3、4分别展示了有代表性的3个初始砂岛宽度（W）和3个砂岛前坡脚距礁缘初始距离（D)时，砂岛剖面地形的历时演变过程。结果表明：波浪作用下砂岛均发生高程的下降和砂岛向鴻湖侧的延长及迁移，上述演变规律同样随着时间的增长而越显著。同时，在淤积侧出现了随机的砂纹现象。当W或D较大（W=1.0和1.4m或D=2.0和3.0 m)时，岛在波浪作用3h后几乎达到冲淤平衡状态，而当W或D较小（W=0.6m或D=1.0m）时，达到平衡时间增加到4h。这是因为更窄（体积更小，更容易整体被移动）的岛和距离礁缘更近的岛更容易被冲刷造成（礁缘处产生的破碎波由于传播到砂岛距离减小损失更少，因此砂岛受到的入射波浪作用取值0.03,0.04,0.05,0.06,0.070.6,0.8,1.0,1.2,1.41.0,1.5,2.0,2.5,3.043卷更大）。2.2珊瑚砂岛地形冲淤平衡时的对比图5-ac分别展示了初始砂岛高度、砂岛宽度和砂岛位置变化下，珊瑚砂岛地形处于冲淤平衡时的对比。结果表明：砂岛平衡地形的绝对高程和砂岛向湖侧的绝对迁移量，随着砂岛初始高度的增大而减小（图5-a），随着砂岛初始宽度的增大而略微增大（图5-b），随着岛前坡脚距礁缘初始距离的增大而减小（图5-c)。3种砂岛地形影响因素之间相互对比表明：砂岛初始高度的变化对珊瑚砂岛高程由于冲刷下降的影响最大，珊瑚砂岛初始位置的变化对砂岛向湖侧的延长及迁移影响最大，而砂岛初始宽度的变化对2 种演变趋势的改变均不是十分显著。原因如同2.1节所论述，砂岛初始形态和位置通过影响波浪的人射强度（h,和D的改变）和砂岛自身的体积（W和D的改变），以实现对冲淤平衡地形的影响。2.3珊瑚砂岛的高程变化和水平迁移规律为了进一步定量对比珊瑚砂岛高程的降低和整10期0.08a)h=0.03 m0.060.04N0.020.08b)h=0.05 m0.060.040.0200.08c)h=0.07m0.060.040.0201.5Fig.2 Temporal variation of the profile elevation(Z)with the initial reef island height(h)0.08a)W=0.6m0.060.040.0200.08b)W=1.0m0.060.04N0.0200.08c)W=1.4 m0.060.040.0201.5Fig.3Temporal variation of the profile elevation(Z)with the initial reef island top width(W)体向湖侧水平迁移的变化规律，图6、7 分别显示上述岛礁形态因素和位置对珊瑚砂岛高程垂直冲刷量（Z）和前坡脚水平迁移量（L）的影响。Z。通过计算砂岛在初始地形下的最大高程与冲刷平衡时相对稳定段（未出现显著砂纹前）最大高程的差值得到。L通过计算砂岛在初始与平衡状态下向海侧起始坡脚的差值得到。张欣怡等：规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究时间（)/h一初始剖面-=1-静水位t=4时间（)/h一初始剖面1=1静水位1=4时间（1）/h一初始剖面t=1静水位t=422.5图2剖面高程（Z）随砂岛初始高度（h）的历时变化规律-1=2-静水位1=4一初始剖面时间（t)/h-t=1-静水位1=4一初始剖面时间（)/ht=1-静水位-t=422.5图3剖面高程（z）随砂岛初始宽度（W）的历时变化规律AZ1.79H。1877图6-a展示了珊瑚砂岛高程的-1=21=3t=5t=6=7t=21=3t=5t=6t=2t=31=5t=633.5距礁缘的距离/m一初始剖面时间（）/h-1=133.5距礁缘的距离/m冲刷量随着砂岛初始高度的增大而呈线性增长；由于砂岛初始高度不一致，进一步计算无量纲的冲刷高程（Z./h），以更直观地分析砂岛的冲刷强度，5个h,下的Z./h，依次为15.6 7%、2 1%、43.4%、43.8 3%和46.14%，即砂岛的冲刷强度随砂岛初始高度的增大而增强；图6-b中砂岛冲刷高程随着砂岛初始宽度的增大而略微减小；图6-c显示珊瑚砂岛冲刷高程随着砂岛距礁缘初始距离的增大而逐渐减小。对比图6 a-c可44.544.555砂岛高度（h）、砂岛宽度（W）与砂岛前坡脚距礁缘距离（D）的影响，经回归分析得到预测平衡剖面高程冲刷量（Z）和前坡脚水平迁移量（L)的幂函数型经验关系式：0.215.5t=5-1=21=5-1=21=55.561=31=61=3t=61=31=66知：即使采用冲刷高程Z。衡量，珊瑚砂岛初始高度的变化对砂岛高程降低的影响也是最大，而砂岛初始宽度与位置的变化影响较小。同样地，图7-a显示珊瑚砂岛相对水平迁移距离（L）随着砂岛初始高度的增大而逐渐减小，当砂岛的初始高度增加到h0.05m后，L几乎为零，砂岛不再被整体移动；图7-b表明：当砂岛初始宽度越大，珊瑚砂岛水平迁移距离略微越大；由图7-c可知，珊瑚砂岛水平迁移随着砂岛距礁缘初始距离的增大而减小，当距离增大到D2m时，砂岛不会再完全被移动。对比图7 a-c表明：即使采用相对距离L衡量，珊瑚砂岛初始位置的变化对砂岛向湖侧的延长及迁移影响也是最大，而砂岛初始高度与宽度的变化影响较小。通过综合考虑所测试的初始-0.07(W+D)-1.45(1)gh,T式中：H.为人射波高；T为人射波18780.08a)D=1.0 m0.060.02010.08b)D=2.0 m0.060.040.0201.50.08c)D=3.0m0.060.0202.5图4剖面高程（Z）随砂岛前坡脚距礁缘初始距离（D）的历时变化规律Fig.4 Temporal variation of the profile elevation(Z)with the initial distance betweenseaside island toe and reef edge(D)0.08高度(h)/m0.06h=0.050.040.0200.08宽度（W)/m0.06W=1.00.040.0200.08距离(D)/m0.06D=2.00.040.0201.5图5平衡剖面高程（z）随不同因素a.砂岛初始高度（h）；b.砂岛初始宽度（W)；c.砂岛前坡脚距礁缘初始距离（D）的变化规律Fig.5Variations of the equilibrium profile elevation(Z)with various factors a.initial islandheights(h,);b.initial island top widths(W);c.initial distances between seaside island toe andH。热带地理一初始剖面时间（t)/h-t=4-静水位1=71.5222.533.5h=0.03h=0.06W=0.6W=1.2-D=1.0D=2.522.5404.2143卷t=51=61=82.5333.5X/m一初始剖面静水位44.5距礁缘的距离/mh0.04静水位h=0.07W=0.8W=1.4-D=1.5D=3.033.5距礁缘的距离/mreef edge(D)7-5.68W+D)-0.48(2)gh,T周期；h,为礁坪静水深和g为重力加速度。式（1）和（2）的拟合精度R3.54X/m一初始剖面一1=1-静水位-1=444.5时间（)/h-t=1-45-静水位-静水位44.5时间（)/h54.55砂岛初始位置对迁移的变化影响最大。通过回归分析得出预测砂岛高程冲刷下降和前坡脚水平迁移的512t=55.51=21=3t=5t=65.56ab)5.565.51=3t=666分别为0.9 5和0.8 7。图8-a与b分别显示了根据式（1）和（2）计算的冲刷量和水平迁移量与实验测量值的比较，各式的计算值均与相对应的实测值能较好符合，表明拟合的经验公式能较好地预测规则波作用下砂岛形态变化时平衡剖面高程的冲刷量和前坡脚水平迁移。需要说明的是，所拟合的经验公式由于受实验测量的影响，仅考虑单一波况，其扩展到不同波况的有效性需进一步验证。3结论本文通过波浪水槽物理模型实验研究了砂岛形态因素（砂岛初始高度和宽度）和在礁坪上的初始位置对规则波作用下砂岛地形演变的影响，实验表明：1）波浪作用下，珊瑚砂岛发生高程的下降和砂岛向鴻湖侧的延长及迁移，上述演变规律随着时间的增长更加显著；砂岛湖侧发生淤积并出现随机的砂纹现象。砂岛达到平衡冲淤地形所需要的时间随着砂岛初始高度、宽度和距离礁缘位置的增大而减小。2）砂岛高程的冲刷下降量随着砂岛初始高度的增加而增大，随着砂岛初始宽度的增大而减小，随着岛前坡脚距礁缘初始距离的增大而减小；3种影响因素中，砂岛初始高度对高程的变化影响最大。3）砂岛向鴻湖侧的相对迁移量随着砂岛初始高度的增加而减小，随着砂岛初始宽度的增大而增大，随着岛前坡脚距礁缘初始距离的增大而减小；3种影响因素中，10期0.04a)0.03三20.02张欣怡等：规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究b)C)18790.0100.020.030.040.050.060.070.080.40.60.8h/mW/m图6 平衡剖面高程的冲刷量（Z）随不同因素a.砂岛初始高度（h,)；b.砂岛初始宽度（W)；c.砂岛前坡脚距礁缘初始距离（D）的变化规律Fig.6Variations of the scouring depth(AZ.)for the equilibrium profile with various factors a.initial island heights(h);b.initial island top widths(W);c.initial distances between seaside island toe and reef edge(D)a)0.8三0.6/TV0.40.200.020.030.040.050.060.070.08h/m1图7 平衡剖面前坡脚水平迁移（L）随不同因素a.砂岛初始高度（h)；b.砂岛初始宽度（W)；Fig.7Variations ofthe horizontal recession(AL)of the seaside toe for the equilibrium profile with various factors a.initial island heights(h);b.initial island top widths(W);c.initial distances between seaside island toe and reef edge(D)0.04a)0.030.020.0100图8 基于经验公式预测值与实验测量值的对比（a.平衡剖面高程的冲刷量（Z。）；b.平衡剖面前坡脚的水平迁移量（L）Fig.8Comparison between the predictions based on the empirical equationsand experimental measurements a.crest lowering of the equilibrium islandprofile(Z);b.l a g o o n w a r d m i g r a t i o n o f t h e s e a s i d e t o e f o r t h e11.2b)0.40.6c.砂岛前坡脚距礁缘初始距离（D）的变化规律b)0.8/TVO.30.660.4h公0.2WD0.010.02实验测量z/mequilibrium island profile(L)1.41.60.81W/m口8中0.030.040.51.21.41.6幂函数型经验关系式。本研究表明，海拔较高且水平尺度较小、更靠近礁坪外海侧的砂岛更易遭受到极端波浪的损害，研究结论可为对全球气候变化下低海拔珊瑚砂岛可宜居性的评估提供参考，服务于海岸管理决策和防浪护岸工程。但本研究仅适00.2实验测量AL/m11.5D/m0.510.40.60.822.51.522.5D/m1用于由较均匀珊瑚砂堆积而成的砂岛，对于砂土固结或者有植被生长砂岛的情况，需进一步探究。参考文献（References)：Beetham E,Kench P S,and Popinet S.2017.Future ReefGrowth Can Mitigate Physical Impacts of Sea-Level Riseon Atoll Islands.Earths Future,5(10):1002-1014.Dickinson W R.2009.Pacific Atoll Living:How Long Already33.533.51880and Until When?.GSA Today,19(3):4-10.Ford M R,and Kench P S.2016.Spatiotemporal Variability ofTyphoon Impacts and Relaxation Intervals on Jaluit Atoll,Marshall Islands.Geology,44(2):159-162.Hamylton S M,and Puotinen M.2015.A Meta-analysis of Reef IslandResponse to Environmental Change on the Great Barrier Reef.Earth Surface Processes and Landforms,40(8):1006-1016.Harter C,and Figlus J.2017.Numerical Modeling of theMorphodynamic Response of a Low-Lying Barrier Island Beachand Foredune System Inundated during Hurricane Ike UsingXBeach and CSHORE.Coastal Engineering,120:64-74.Kayanne H,Aoki K,Suzuki T,Hongo C,Yamano H,Ide Y,Iwatsuka Y,Takahashi K,Katayama H,Sekimoto T,and Isobe M.2016.Eco-Geomorphic Processes that Maintain a Small Coral Reef Island:Ballast Island in the Ryukyu Islands,Japan.Geomorphology,271:84-93.Kench P S,Brander R W,Parnell K E,and McLean R F.2006.WaveEnergy Gradients Across a Maldivian Atoll:Implications forIsland Geomorphology.Geomorphology,81(1/2):1-17.Kench P S,Smithers S G,and McLean R F.2012.Rapid Reef IslandFormation and Stability over an Emerging Reef Flat:Bewick Cay,Northern Great Barrier Reef,Australia.Geology,40(4):347-350.Kench P S,Thompson D,Ford M R,Ogawa H,and Mclean R F.2015.Coral Islands Defy Sea-Level Rise over the Past Century:Recordsfrom a Central Pacific atoll.Geology,43(6):515-518.Lindemer C A,Plant N G,Puleo J A,Thompson D M,and Wamsley TV.2010.Numerical Simulation of a Low-Lying Barrier IslandsMorphological Response to Hurricane Katrina.CoastalEngineering,57(11/12):985-995.Masselink G,Beetham E,and Kench P.2020.Coral Reef Islands CanAccrete Vertically in Response to Sea Level Rise.ScienceAdvances,6(24):eaay3656.Mimura N.1999.Vulnerability of Island Countries in the South Pacificto Sea Level Rise and Climate Change.Climate Research,12(2/3):137-143.Nurse L A,McLean R F,Agard J,Briguglio L P,Duvat-Magnan V,Pelesikoti N,Tompkins E,and Webb A.2014.Small Islands.In:Barros V R,Field C B,Dokken D J,Mastrandrea M D,Mach K J,Bili T E,Chatterjee M,Ebi K L,Estrada Y O,Genova R C,GirmaB,Kissel E S,Levy A N,MacCracken S,Mastrandrea P R,andWhiteLL.Climate Change 2014:Impacts,Adaptation,andVulnerability.Part B:Regional Aspects.Cambridge&New York:Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Reportof the Intergovernmental Panel on Climate Change.CambridgeUniversity Press,1613-1654.Riazi A,Vila-Concejo A,Salles T,and Turker U.2020.Improved DragCoefficient and Settling Velocity for Carbonate Sands.Scientific热带地理Reports,10(1):1-9.Storlazzi C D,Elias E P L,and Berkowitz P.2015.Many Atolls Maybe Uninhabitable within Decades due to Climate Change.Scientific Reports,5(1):1-9.Storlazzi C D,Gingerich S B,Van Dongeren A,Cheriton O M,Swarzenski P W,Quataert E,Voss C I,Field D W,Annamalai H,Piniak G A,and McCall R.2018.Most Atolls will beUninhabitable by the Mid-21st Century because of Sea-Level RiseExacerbating Wave-Driven Flooding.Science Advances,4(4):eaap9741.孙宗勋.2 0 0 0.南沙群岛珊瑚砂工程性质研究.热带海洋学报，19(2):1-8.Sun Zongxun.2000.Engineering Properties of CoralSands in Nansha Islands.Tropic Oceanology,19(2):1-8.J孙钊.2 0 16.越南在南海非法填海沙地被大浪冲走（2 0 16-0 2-0 2）2022-10-05.https:/ Zhao.2016.Vietnams Illegal Reclaimed Landin South China Sea was Washed Away by Large Waves.(2016-02-02).2022-10-05.https:/ M E,Kench P S,Ford M R,and Masselink G.2019a.PhysicalModelling of the Response of Reef Islands to Sea-Level Rise.Geology,47(9):803-806.Tuck M E,Ford M R,Masselink G,and Kench P S.2019b.PhysicalModelling of Reef Island Topographic Response to Rising SeaLevels.Geomorphology,345:106833.Tuck M E,Ford M R,Kench P S,and Masselink G.2021.SedimentSupply Dampens the Erosive Effects of Sea-Level Rise on ReefIslands.Scientific Reports,11(1):1-10.Yamano H,Kayanne H,Yamaguchi T,Kuwahara Y,Yokoki H,Shimazaki H,and Chikamori M.2007.Atoll Island VulnerabilitytoFloodingandInundationFReconstructions.Fongafale Islet,Funafuti Atoll,Tuvalu.Globaland Planetary Change,57(3/4):407-416.周胜男，施祺，郭华雨，杨红强，严宏强.2 0 2 0.2 0 0 9 2 0 17 年南沙群岛珊瑚礁砾洲演变.热带地理，40（4)：6 9 4-7 0 8.ZhouShengnan,Shi Qi,Guo Huayu,Yang Hongqiang,and YanHongqiang.2020.Evolution of Coral Shingle Cays in the NanshaIslands during 2009-2017.Tropical Geography,40(4):694-708.J作者贡献声明：张欣怡：负责数据分析与制图、撰写初稿；姚宇：负责论文构思、数据分析、全程指导论文撰写；陈龙：负责数据分析、论文修改；陈仙金：负责实验数据采集、数据处理与制图。43卷RevealedbyHistorical10期张欣怡等：规则波作用下珊瑚砂岛地形演变实验研究1881Experimental Study of the Morphological Evolution of a Reef Island under Regular WavesZhang Xinyi,Yao Yu2,Chen Long2,and Chen Xianjin(1.School of Hydraulic and Environmental Engineering,Changsha University of Science and Technology,Changsha 410114,China;2.Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province,Changsha 410114,China)Abstract:Reef islands are composed of unconsolidated carbonate sediment from the reef that has been organizedand deposited on an atoll and platform reef by ocean hydrodynamics.They are frequently found in remote mid-ocean locations within tropical and subtropical waters and are the sole source for habitable land of some islandnations.It is anticipated that sea level rise and more frequent and intense storms resulting from global climatechange will destabilize these low-lying reef islands,thus t