近岸沙坝海滩裂流数值模拟与动力学分析

裂流是海滨旅游区的重要安全隐患,世界范围内80%以上的海滩救援事件都与裂流有关。本文基于FUNWAVE非线性波浪分辨模型,对近岸常见沙坝海滩裂流灾害进行数值模拟,给出裂流过程中的平均海平面水位、均方根波高、涡流场和裂流流场的分布特征。设计敏感实验,研究了入射波高、波角和潮汐水位大小对裂流灾害的影响。入射波高增加,裂流风险增大,低潮汐水位,对应的裂流强度在增加。入射波角的增加,能够使离岸流速分量减少,使裂流风险减少。通过计算不同时间间隔的裂流平均流速,研究不同时间平均对裂流流速的影响,说明利用波浪平均模型,得到较大时间间隔的裂流平均流速,通常能够低估裂流流速,计算的裂流风险不够准确,而利用FUNWAVE波浪分辨模型,能够精确地模拟计算裂流瞬时流速和流速阈值,适合对裂流灾害进行模拟和评价。

海南岛三亚湾海滩研究

海南岛三亚湾及其周边海滩可分为两种主要类型:一类是岩礁海岸海滩,发育于基岩和珊瑚礁岛波影区或珊瑚礁平台后侧,多为背叠式砂砾滩,滩窄、坡陡,具有数道陡坎,在岛礁背风侧常发育不同阶段的连岛坝,如白排人工岛西南端海滩、鹿回头湾大洲后侧及对岸的海滩、鹿回头湾和小东海海滩;另一类是沙坝海岸海滩,发育于向外海敞开的大沙坝的向海侧,海湾内砂质沉积物丰富,形成滩脊式或背叠式砂质滩,滩面宽坦,物质较细,如三亚湾和大东海海滩。因湾口朝向与湾内岛礁分布发育情况不同,湾内受常浪和台风强浪作用的强度与频率不同,加之现代泥沙补给情况的差异,这一类海滩的形态结构亦不尽相同。如三亚湾西侧近岬角处,波能辐聚,动力强,侵蚀作用突出,滩面呈近直线形倾斜,并形成两道陡坎;三亚湾中部,受岛礁保护,滩面宽阔,波浪消能空间充足,物质丰富,发育滩脊型海滩,滩面呈上凸形,基本稳定;三亚湾东侧,虽有岛礁掩蔽,但由于人为修建的绿地草坪带和水泥碎砖石小径等,建设高度过低,束狭了激浪带的自由作用宽度,减小了波浪消能范围,破坏了海滩的整体结构,同时阻断了沙坝向海滩的供沙,使滩面坡度加大,物质粗化,局部与小径相接处形成侵蚀陡坎、椰树等倾斜,呈侵蚀状态。

离岸流灾害水动力学过程的数值模拟研究

离岸流是近岸流的重要组成部分,当波浪受到特殊海滩地形的影响,会形成一股沿着离岸方向运动的高速水流,能够迅速将人带离海岸,对海滨安全造成威胁。为了深入探究离岸流的形成机理及水动力学特性,本文基于二阶Stokes波浪理论,采用了更为光滑的变截面沙坝模型,通过流体体积法捕捉自由液面,对离岸流进行三维数值模拟探究。本文重点分析了离岸流产生时流场的瞬时速度、时均速度、压强等不同参量的分布规律,结果显示在沙坝和海岸线之间,有一对方向相反的水循环体系;对比不同流层离岸流的速度,了解到波浪与离岸流的耦合作用;并探究了入射波波高对离岸流强度及分布区域的影响,深化了对离岸流水动力学过程的认识。