XBeach

概述

XBeach 是一个基于结构化Fortran 77/90架构的二维平面（Two Dimensional Horizontal）海岸动力学数值模型，由TU Delft（代尔福特理工大学）和Deltares Institute(代尔夫特三角洲研究中心)联合开发，可用于模拟潮波、海啸波、风暴潮以及相应的海岸线演变、海床演变和泥沙输运等海岸动力学过程。

理论模型

XBeach的水动力学核心是沿水深平均的非线性浅水波方程（Depth-averaged Non-Linear Shallow Water Equation, NLSWE）,其采用迎风差分和高阶Lax-Wendrof差分方法离散化偏微分方程求解，对于风波等短波，XBeach采用波能平衡方程（wave energy/action balance equation）求解波浪场，并对求得的波高应用线性波理论换算求得波生水质点速度，并叠加在浅水波方程获取的水质点速度上。泥沙输运方面，采用了van Rijn等人的泥沙输运方程计算泥沙平衡浓度，采用二维沿水深平均的对流扩散方程解得泥沙浓度场，并据此计算岸线和海床演变。

模型特点

XBeach自2009年正式开放源码以来，已经经历了长足的发展，最新版本已经成为了一个功能相当强大海岸动力学模型，其特点如下：

1. 高度的模块化与并行化， XBeach采用模块化程序设计理念，程序架构清晰，并且已经完成了基于MPICH2的并行化，可以高效率地运行在多核系统或者计算集群上。

2. 编译成库，最新版本的XBeach对其源码架构进行了较大的改动，使得其成为了一个海岸动力学模拟类库。

3. 易于与其他模型整合，XBeach源码支持netcdf编译，使得其很容易与其他计算流体力学或者海岸动力学模型整合，发挥各自的优势；此外XBeach还可以很方便地使用为Delft3D配置的模型输入文件，如海底地形数据等。

4. 功能多样化，新的XBeach版本支持船行波和风生波的模拟，使得模型功能开始多样化。

5. 跨平台编译， XBeach源码可以在Windows, Linux等多种OS平台下用不同的编译器编译，增强了其的适应性。