作者名单：阮国安（Anh Nguyen Quoc）、阮清峰（Phong Nguyen Thanh）、邓安英（Duong Tran Anh）、阮豪光（Nguyen Hao Quang）、范长（Pham Truong）、阿哈德·哈桑·塔尼姆（Ahad Hasan Tanim）、杜怀南（Do Hoai Nam）、阮安天（Nguyen Anh Tien）
所属机构：越南胡志明市范朗大学计算科学与人工智能研究所环境科学与气候变化实验室
摘要
湄公河三角洲海岸（MDC）由于位于东海与西海的交汇处，因此具有独特的地貌特征和复杂的水动力行为。本研究采用完全耦合的TELEMAC-2D和TOMAWAC建模框架，分析了2008-2017年间西海的水动力特性及波浪对海洋环境的影响，重点研究了关键波浪参数（有效波高、波向和周期）。模型校准结果与实际观测数据高度吻合，证明了该耦合方法在再现季节性和空间变异性方面的可靠性。研究结果显示，五个预设沿海区域存在明显的季风驱动差异：第1区域（从卡茂角（Ca Mau Cape）到哈普河湾（Bay Hap River）在东北季风期间受离岸风影响显著，而在西南季风期间则表现为波浪汇聚，导致近岸能量消散发生显著变化；第2区域以形成急流和涡旋结构为特征，尤其是在退潮时更为明显；第3和第4区域全年持续存在向海流动的洋流，而近岸环流模式受潮汐和季风驱动波浪的共同影响而变化；第5区域（从蔡隆河（Cai Lon River）到哈天（Ha Tien）在西南季风期间海岬处洋流增强，表明在形态复杂的区域水动力作用更为强烈。总体而言，这些发现突显了湄公河三角洲西部波浪与洋流相互作用的强烈空间异质性，为沿海管理策略（包括海岸线稳定措施和离岸防波堤设计）提供了基于过程的分析基础。
引言
海岸侵蚀是指由于波浪、洋流和海平面变化共同作用导致的海岸线向陆地方向后退的现象。全球近40%的人口居住在沿海地区（Pang等人，2023年），这些地区已成为社会经济发展的中心。快速的城市化和基础设施扩张加剧了本已脆弱的沿海系统的压力（Almar等人，2023年）。大量研究表明，自然过程与人类活动之间的相互作用加剧了全球范围内的海岸线不稳定（Almar等人，2023年；Bergsma等人，2022年；Naji等人，2025年；Zhang等人，2024年）。在气候变化、海平面上升和风暴强度变化的背景下，预计沿海侵蚀将进一步加剧，尤其是在依赖沉积物的环境中（Laino和Iglesias，2023年；Pham等人，2023年）。
在所有沿海环境中，三角洲地区尤为脆弱，因为其稳定性取决于沉积物供应、波浪作用和潮汐动力之间的微妙平衡（Kondolf等人，2022年；Phan等人，2019年）。当这种平衡被破坏——无论是由于沉积物输入减少还是海洋作用增强——海岸侵蚀可能会迅速加速。三角洲海岸线通常表现出复杂的侵蚀和沉积模式，这是由于这些控制因素的相互作用（Anthony等人，2017年；Deng和Cheng，2025年）。在东南亚，这种动态平衡还受到亚洲季风系统的进一步影响，季风系统导致降水量、风向和波浪方向的显著季节性变化。这些季节性变化调节了河流流量和沉积物输送，同时改变了近岸波浪能量和环流模式（Clift和Plumb，2008年；Tamura等人，2010年；Yun等人，2023年）。因此，在沉积物通量大且海岸线快速演变的特大三角洲中，季风驱动的过程在塑造海岸地貌和决定侵蚀趋势方面起着决定性作用（Tamura等人，2010年；Yun等人，2023年）。
为了更好地理解这些复杂的水动力相互作用，近期研究越来越重视波浪与洋流的耦合机制，因为这在控制海岸动态中起着基础性作用（Yun等人，2023年）。可靠地模拟波浪、洋流和海平面变化对于应对洪水灾害、沉积物输送、污染物扩散、海岸线演变和基础设施风险管理至关重要（Becker等人，2023年；Miranda等人，2023年；Taslin等人，2025年；Yun等人，2023年）。基于过程的数值模型已广泛应用于全球各种三角洲和沿海环境。例如，利用FUNWAVE-TVD和TELEMAC-TOMAWAC模型研究了黄河三角洲的近岸波浪动态，强调了在浅海和快速演变的海架上解析波浪转换的重要性（Ji等人，2024年；Q. T. Nguyen等人，2023年）。在孟加拉湾，TELEMAC-2D、TOMAWAC和SISYPHE模型被用来评估基于代表性浓度路径（RCPs）的气候情景对极端事件（如热带气旋Vardah）期间水动力和地貌动态的影响（Rohini等人，2023年）。同样，Delft3D模型也被广泛用于评估长期海平面上升和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）变异性引起的复合海岸洪水风险，例如在海南岛周边（Hu等人，2025年）。同样的建模框架还应用于墨西哥尤卡坦海岸，研究了在斜向波浪作用下的海滩地貌响应（López-Ramade等人，2023年）。使用XBeach模型进一步探讨了事件尺度的地貌动态演变，例如在中国海口湾和日本天龙河口（Humam和Takewaka，2025年；Zhou等人，2023年）。
基于这些全球进展，数值建模方法也逐渐应用于越南海岸和湄公河三角洲海岸（MDC）（Hein等人，2013年；Shen等人，2018年；Tas，2016年；Xue等人，2012年）。常用的模型包括Delft3D（Phan等人，2019年；Thanh等人，2017年；Tu等人，2019年）、SWAN-SWASH（Tas，2016年）、MIKE21/3（Bui和Bui，2020年）以及ROMS/SWAN（Xue等人，2012年）。这些研究显著提高了对三角洲系统不同部分潮汐动力、波浪转换和沉积物变异性的理解。然而，大多数以往的研究主要集中在东海，而西海的水动力过程和波浪传播特性仍然研究不足。此外，尽管季风风被广泛认为是区域环流的关键驱动力，但人们对西南季风（SM）和东北季风（NM）对西海耦合波浪-潮汐系统具体影响的认识仍有限（例如，Nguyen等人，2023年；Phan等人，2019年）。例如，Phan等人（2019年）研究了三角洲海岸的潮汐波传播，但未探讨这些潮汐过程与其他沿海力量（如波浪诱导的洋流）的相互作用对沉积物输送、侵蚀和海岸保护的影响。Bui和Bui（2020年）研究了湄公河下游三角洲海岸（东海和西海）侵蚀区的形成及其受SM和NM的影响，但他们的分析使用了较小的计算域。此外，Xue等人（2012年）和Tas（2016年）的研究通常将波浪和水动力过程分开处理，导致由于缺乏完整的波浪-洋流集成而使沉积物输送预测的准确性有限。
此外，以往的研究大多强调流域尺度或整个三角洲的动态，而没有明确区分不同沿海段之间的空间差异。因此，控制特定海岸线段沉积物再分布和海岸线不稳定性的局部水动力过程尚未得到充分描述。这种缺乏过程导向的解释限制了将大规模季风作用与特定区域的侵蚀模式和地貌响应直接联系起来的能力。因此，仍需要一个全面的、完全耦合的建模框架，既能捕捉季节性季风变化，又能详细分析湄公河三角洲西部沿海地区的空间异质性。为此，本研究采用了法国电力公司（EDF）国家水力学与环境实验室（LNHE）开发的开源TELEMAC-MASCARET建模系统（Shen等人，2018年），该系统特别适合处理复杂的海岸几何形状，因为它使用了非结构化网格和有限元方法。在本研究中，TELEMAC-2D和TOMAWAC模块被集成在一起，模拟了SM和NM情景下的水动力场、波浪条件和潮汐动态，建立在Vinh等人（2018年）和Viet与Tien（2019年）的先前应用基础上。
我们分析了离岸和近岸波浪传播，以阐明控制研究区域内能量转换和波浪-洋流相互作用的关键机制。大规模模型域涵盖了湄公河三角洲、东海（也称为南海）和西海（也称为泰国湾），边界条件在台湾、巴士海峡和马六甲海峡处封闭。在该模型域内，假设波浪仅由风生成，从而能够清晰评估季风对西海区域水动力和海岸地貌的驱动作用。从该大规模模型提取的边界条件随后被应用于聚焦西海区域的嵌套模拟中，以实现更高分辨率的局部水动力和波浪过程评估。本研究的新颖之处在于通过对耦合模型输出的过程导向解释，阐明了预设沿海区域（第1-5区）之间的空间变异性。通过在不同季风制度下解析这些局部动态，建立了大规模大气作用与特定区域水动力响应之间的直接联系，从而提高了对湄公河三角洲西部海岸水动力、波浪机制、沉积物再分布模式和海岸线不稳定性的理解。
研究区域
越南湄公河三角洲（VMD）覆盖约390万公顷，跨越13个省份和城市（Phong和Loi，2023年）。其沿海区域通常称为湄公河三角洲海岸（MDC），从东海延伸至西海（Pham和Bui，2023年）（图1），其特征是复杂的沿海-河口水动力和地貌（Chau My Nguyen等人，2024年；Nguyen等人，2022年；Tamura等人，2020年；Tran Anh等人，2018年）。在东部海岸线，它从...
海洋波浪在塑造湄公河三角洲西部及从卡茂角到坚江（Ca Mau Cape to Kien Giang）的红树林带方面起着决定性作用，该地区观察到持续的侵蚀和海岸线调整。因此，对区域波浪-潮汐动力有深刻的理解对于有效的海岸保护规划至关重要。本研究使用了内部耦合的TELEMAC-2D–TOMAWAC模型来模拟2008-2017年期间的水动力和波浪条件。模型结果与观测数据高度吻合...
伦理声明
作者已批准手稿，不存在需要声明的伦理问题。
资金支持
本研究由越南科学技术部（MOST）资助，项目名称为“研究合理的解决方案和适当的技术，以防止湄公河三角洲从卡茂角到哈天（Ca Mau Cape to Ha Tien）的侵蚀并稳定海岸”，属于国家项目框架（项目编号ĐTĐL.CN-09/17）的一部分。
本研究是“研究合理的解决方案和适当的技术，以防止湄公河三角洲从卡茂角到哈天（Ca Mau Cape to Ha Tien）的侵蚀并稳定海岸”项目的一部分，该项目由阮安天主导，并得到了越南科学技术部（MOST）的支持（项目编号ĐTĐL.CN-09/17）。Ahad Hasan Tanim是UT-Battelle, LLC的员工，与美国能源部（US DOE）签订了合同DE-AC05-00OR22725。因此，美国政府...
