滩地红树林引起的波浪衰减特性实验分析

根据中国南海红树林的外形特征,将桧柏树枝按照一定几何比例修剪,在波浪水槽中测试不同水深和波浪条件下,波浪通过不同宽度淤泥质滩地、平底有植物滩地和斜底有植物滩地的衰减率。结果表明有植物覆盖的滩地的消波效果约为淤泥质滩地的3~4倍;随着水深增加淤泥质滩地的波浪衰减率减小,而有植物覆盖的滩地的衰减率增加;植物带宽度为150cm的衰减率是宽度为45 cm时的2倍,且坡度为1∶25的斜底消浪效果略好于平底情况。选取影响波浪衰减的最主要因素水深、波高、波浪周期及植物带宽度等作为基本量,将其无量纲化,并根据实验数据进行多元回归分析,得到消浪系数公式。实验结果对建设防浪林有一定指导意义。     

海平面上升对长江口波浪影响的预测与分析

基于MIKE 21SW建立了长江口波浪数学模型,采用实测资料对波浪模型进行了验证,分别模拟当前海平面和海平面上升0.5,1.0,1.5m情景下的不同风向下的波浪分布,比较分析了波浪随海平面上升的变化特征,长江口波浪随海平面上升的一般特征为:波高和周期变化过程与潮位变化过程一致,波高增量高水位时大于低水位;口内波高增量明显小于口外,滩地增量最大,滩地迎风向的波高增量比背风向大;波周期变化特征与有效波高相似,但变幅明显小于波高变幅.     

基于波能量平衡方程模拟波浪在柔性植物区的传播与变形

基于CMS-Wave波浪数学模型,通过在其波浪能量平衡方程中引入植被波能损耗项,并考虑了波浪的折射、反射、破碎、波流相互作用及底摩擦等作用,计算了有植被作用下的波浪传播与变形.该模型的求解以波能平衡方程为基础,采用有限差分法进行数值离散,并应用Gauss-Seidel迭代法计算离散的方程组,得到计算域的波高、周期以及波向等波浪要素信息.首先通过模拟一维简单地形和二维复杂地形的波浪传播,对模型的适应性及有效性进行评估;随后对不规则非破碎和破碎波浪在柔性植物区的传播变形进行模拟,计算结果表明,修正的CMS-Wave模型能够精确地计算植被影响下波浪在复杂地形的传播与变形,这可对近一步研究近海湿地植被的消波效应及湿地海域极端风浪的防灾减灾提供技术支撑.     

基于SWAN模型的风生波河道防浪林消浪模拟

选取嫩江干流佰大街堤防为研究区,综合分析其河道地形与岸线条件,应用地表水模拟系统(surface water modeling system, SMS)差分生成局部加密的非结构三角形计算网格。在此基础上,基于第三代浅水波浪模型(simulating wave nearshore, SWAN)模拟防浪林对河道风生波的影响。结果表明:在发生50年一遇洪水时,模型模拟波高与实测波高的相关系数达到0.95,模拟结果较好;嫩江干流佰大街堤防现状防浪林的消浪效果显著,消浪系数达到30.51%;基于非结构三角网格的SWAN模型能较好地模拟以风生波为主的复杂地形河道内的波浪场。     

红树林生态系统中潮滩与植物消浪特性试验

采用室内水槽物理模型试验研究了潮滩、植物和红树林生态系统的消浪特性，量化了潮滩对红树林生态系统波高衰减的贡献。结果表明：随着植物淹没度的增大，潮滩、红树林生态系统的波高比均逐渐增大，即消浪效果越来越弱，而植物的波高比则是先减小再增大，水位在树冠中心时消浪率远高于其他植物部位；随着相对波高的增大，潮滩的波高比先稳定在1.0附近然后再减小，红树林生态系统的波高比逐渐减小，而植物的波高比先减小再增大；随着波长与植物带宽度的相对宽度增大，潮滩的波高比先略减小再增大，但多数稳定在1.0附近，而植物与红树林生态系统的波高比先增大再略微减小；潮滩对红树林生态系统波高衰减贡献随淹没度减小逐渐增大，最大可达63%;波浪在红树林生态系统传播过程呈非线性衰减，单位长度的波高衰减率在植物带前1/4宽度远大于后3/4宽度。     

透孔消浪顶墙混合堤波浪爬高的试验研究

透孔消浪顶墙混合堤同一股实体顶墙混合堤相比具有降低波浪爬高的一定效果。本文通过模型试验,试验研究了在规则波作用下,透孔消浪顶墙混合堤的波浪爬高。实验模型堤前水深为 24.8厘米,堤身斜坡比为 1/1.25,斜坡护面层用工字块。相对基肩上水深di/H=0.361.波高 H=9厘米。在波陡 H/L=1/10～1/25.顶墙前墙开孔率0%=24%～72%.消浪室相对宽度B/L=0～0.277试验范围内分析了波陡,前墙开孔率、消浪室宽度等因素对波浪爬高的影响,得出确定爬高的计算关系式。 R—KIK。11(1) K。一凡/H—0.00235(L/H)‘一0.0634(L/H)+1.50(2) 当 H/L—l/10时 …     

近岸港口风暴潮与台风浪相互作用的数值模拟

为了模拟近岸港口风暴潮与台风浪的相互作用,利用ECOMSED和SWAN,采用嵌套方法,使用海图水深数据、Holland台风模型气压场,选择具有代表性的200808号台风为天气背景,规划4组数值试验,通过单向耦合研究该港区及邻近海域的台风浪和风暴潮水位相互影响。使用ECOMSED模式,按是否考虑波浪作用分别计算苏澳港风暴潮水位。对比结果表明,考虑海浪影响的风应力以后,风暴潮水位更加接近实测值,海浪通过风应力对苏澳港风暴潮位有全局性的调制作用,苏澳港内聚集更多的海水,内外的水位高度差加大,海平面更加倾斜。使用SWAN模式,按是否考虑风暴潮位影响分别计算了苏澳港的台风浪,试验结果表明,波高受风暴潮位的影响是局部的,靠近岸边的有效波高有所增大,增大的幅度约1m,而水位较深的地方有效波高变化不明显。     

波浪对台风风暴潮过程的影响分析

利用胡克林等建立的长江口及邻近海域的二维风暴潮数值计算模式,对2007-2008年有较大影响的4次台风风暴潮进行加波浪和不加波浪的后报计算.将计算结果与实测资料进行比较分析,得出结论:波浪对于风暴潮的影响程度取决于台风的路径、登陆地点和不同时刻.在台风登录前后一两天内,加波浪计算比不加波浪计算出的风暴潮水位精度总体要高;当台风传播到近岸时,波浪破碎对近岸增水影响较大,需要加波浪计算台风风暴潮;对南登陆北上转出型台风风暴潮计算时需加波浪,而对南登陆型可不必加波浪,以提高计算效率.     

台风波浪推算方法的探讨

根据历史台风天气图,基于SMB有效波生成理论,从实测资料出发,采用由无因次波高、周期和风时、风区、风速之间的关系式所得的图解,对福建沿海罗源湾海区4次大台风浪进行了验证推算表明,在目前国内尚未提出更完善的台风波浪推算方法之前,正确地应用本方法,有可能为海岸工程,海洋工程提供一部分台风海浪资料作为设计依据.本文并对台风波浪推算中的重要问题,诸如:台风区内气压场模式、风场分布图式、推算图解精度等问题作了探讨.     

孤立波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

海啸对海面上的船舶、建筑物及周围环境破坏极大,而对于海啸的研究通常采用孤立波来模拟.为了探究海啸对斜坡堤越浪的问题,在FLUENT软件中,建立二维数值波浪水槽,采用用户定义函数(user defined function,UDF)边界造波,流体体积函数(volume of fluid,VOF)方法追踪自由表面,模拟出孤立波波高随时间变化的情况.并利用斜坡堤数值波浪水槽模拟堤顶处的越浪量,与实验数据对比.进而,研究相对波高、相对超高、相对堤顶宽度对越浪量的影响.研究结果表明,孤立波在斜坡堤作用下,越浪量数值模拟的结果与实验值吻合较好;无量纲越浪量随着相对波高的增大而增大;随着相对超高、相对堤顶宽度的增大而减小;通过模拟不同堤顶宽度的越浪量,总结出孤立波越浪量沿堤顶宽度衰减的经验公式.     

台湾苏澳港台风浪数值模拟与分析

苏澳港位于台湾的东部海岸,是台湾天然良港,其所处位置正好在西北太平洋夏秋季节台风路径上,易遭受台风袭击而产生风暴潮和台风浪.针对苏澳港及附近海域地理位置特殊、水文环境特征典型,极具研究价值,本研究选择了具有代表性的200808号台风和200815号台风,利用第3代海浪模式SWAN(simulation waves nearshore),采用嵌套方法,使用海图水深数据,Holland台风模型气压场,对台风影响下苏澳港台风浪进行了精细化的模拟.结果表明,数值模拟数据与实测资料吻合,能反应计算区域的特征;台风影响期间苏澳港的内外两重防波堤的设计结构对阻挡外海较大海浪的传入有明显的作用,可使港内外的有效波高差达到9m以上;港北侧波浪有明显的折射现象.     

柔性植物消波特性试验研究

根据室内波浪槽试验,详细分析了柔性植物的消波特性。试验结果表明:当水位保持不变时,柔性植物的种植密度、高度、宽度,以及波浪本身的要素,对消浪效果的影响显著。在允许的范围内提高疏密度,加大宽度,可以获得理想的消浪效果。     

开敞式海岸消浪堤掩护作用下排洪闸前波浪数值模拟

基于福建长乐市外文武围海工程排洪闸前修建消浪堤消浪保闸的有效实践,提出在未来风浪恶劣的开敞式海岸围海工程的排洪闸前修建消浪堤消浪保闸措施,以福建沙头围海工程排洪闸的消浪保闸建设为例,应用MIKE21中的BW波浪模块结合出水潜堤堤后波高估算的方法模拟物理模型中对应的各种工况,并与物理模型中所对应的各点波高测量值进行比较,说明数值计算方法的可行性,为开敞式海线围海工程中的排洪闸前消浪堤的设计提供一套可行方法,以此确定消浪堤建设方案。     

山东半岛和黄河三角洲的海岸侵蚀与防治对策

 海岸侵蚀是一种渐进式或突发式的特殊海洋地质灾害。山东半岛和黄河三角洲分布有粉砂淤泥质海岸、砂质海岸、基岩海岸、黄土台地海岸等类型的海岸。近几十年来,山东半岛和黄河三角洲海岸受河流改道与入海河流输沙量减少、海面上升、风暴潮等自然因素及在河流上游建设水库拦蓄泥沙、沿岸挖沙及海滩采沙、不合理的海岸工程建设、海岸湿地植被和防护林破坏、不合理的滨海旅游项目建设等人为因素的影响,发生了普遍而严重的海岸侵蚀。对此,本文提出了加强海岸带开发管理,严禁海岸带非法采沙,人工海滩补沙,建海堤、丁坝和离岸堤,实施岬控工程和恢复、重建退化海岸盐沼湿地等防治海岸侵蚀的措施。     

南洞庭湖风浪波高和周期的分布

根据南洞庭湖的实测资料,假定波浪要素的分布规律符合Weibull分布,应用数理统计和理论分析的方法,给出了风浪波高和周期的分布函数式,并得出了波高与波周期的关系式,且与太湖的实测资料符合良好,给出的公式为确定湖区风浪要素提供了依据。     

栅栏板护面下护岸越浪数值模拟

护岸是一种常用的海岸和库区防护工程结构，被用于防御波浪与来流对陆域的侵袭。基于计算流体力学软件Fluent建立二维波浪数值水槽，在规则波条件下，模拟了光滑护岸和带栅栏板护面护岸的越浪过程。结果表明：栅栏板护面对越浪水体具有延缓作用，能有效地提升护岸的消波能力；通过比较不同坡度护岸和不同栅栏板间距的过顶越浪量，得出本文设计的护岸在较小坡度和较小间距条件下，消波能力显著。     

基于实测数据的机载波谱仪斑点噪声估算方法

针对斑点噪声和雷达响应函数影响波谱仪测浪结果的问题,基于机载波谱仪挂飞试验的实测数据,提出了一种斑点噪声估算方法.该方法采用最小二乘拟合高斯函数参数,估算斑点噪声和雷达响应函数.利用估算结果对海浪调制谱进行修正,分析斑点噪声和雷达响应函数对测浪结果的影响.结果表明,斑点噪声修正使有效波高值平均减小12%;雷达响应函数修正将使有效波高值平均减小2.9%,证明了斑点噪声修正对于估算波浪谱相关物理量的必要性和本文提出估算方法的有效性.      

盐城自然保护区盐沼植被分布动态监测及驱动力分析

为探究江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区盐沼植被时空演变规律,采用物候特征合成方法反演了1984—2021年保护区核心区4种盐沼植被(互花米草、芦苇、碱蓬和茅草)面积,分析其时空演变规律和驱动机制。结果表明:核心区盐沼植被总面积从11 113.2.hm²增长至16 528.14.hm²,年均复合增长率为1.11％,主要得益于互花米草的保滩促淤能力;互花米草和芦苇通过占领大量碱蓬滩、茅草滩和光滩,面积分别增加了4 968.62.hm²和8 806.95.hm²,年均复合增长率分别为26.67%和6.88%;受生态位竞争等自然因素和水产养殖基地等人工干扰的叠加影响,碱蓬和茅草面积分别减少了3 494.25.hm²和4 867.38.hm²,年均复合增长率分别为-3.14％和 -8.11%,适宜生境破碎化严重。     

双波群产生的低频波浪的实验研究

对五个不同海岸坡度（1：20、1：40、1：60、1：80和1：100）,进行双波群产生低频波浪的物理模型实验研究,研究所产生低频波浪的特征。结果表明,低频波浪的个数对大于1：80坡度的海岸是2个,而对1：100坡度的海岸是1个;低频波浪的波峰时间间隔近似等于波群周期;波谷时间间隔与波高无关,但依赖于波群周期和海岸坡度,本文根据实验结果给出该依赖关系的表达式。     

波浪作用下空心块体堤身结构稳定性和消浪特性试验研究

为了研究波浪作用对空心块体稳定性与消浪效果的影响,依托长江口南槽航道治理一期工程,开展了系列水槽试验,分析了不同波浪要素(波高、周期)、水深和结构组合方式对空心块体堤身结构的稳定性、波浪力及结构前后波高的影响.结果 表明:在淹没状态下,空心块体主要受动水压力的作用,且试验水深越浅,空心块体所受到的最大波浪力越大,消浪效果越好.结构组合方式对空心块体的稳定性和消浪效果的影响不明显.不同位置的空心块体所受到的波浪力的大小不同,迎浪侧方块所受到的波浪力最大,背浪侧方块次之,中部方块最小.但空心块体总体受力较小,这有利于堤身结构的局部稳定.