礁冠对珊瑚礁不规则波演变影响的数值模拟研究

【目的】研究不规则波作用下珊瑚礁礁冠对波高及增水的影响规律。【方法】采用非静压数值波浪模型模拟不同礁坪静水深、波高、谱峰周期的多组工况,对比礁冠存在与不存在时波浪空间演化的差异。【结果】礁冠存在时,礁缘附近破波区变窄,波浪破碎强度显著增强,礁坪末端波高变小,增水高度变大;礁冠对礁坪末端波高和增水的影响随礁坪静水位的升高先增强后减弱,礁坪静水位为低水位和高水位时礁冠的影响较小,为中等水位时礁冠的影响较大;礁冠存在时,礁坪末端波高和增水高度随入射波波高及谱峰周期的增加而增大。【结论】礁冠通过改变礁缘附近波浪的破碎过程影响礁坪末端的波高与增水,其影响程度与礁坪静水位密切相关。本文研究成果可为珊瑚礁海岸防灾减灾提供参考。

岸礁礁冠对波浪传播变形及增水影响的实验研究

通过在波浪槽中进行一系列物理模型实验来研究珊瑚岸礁礁冠的存在对波浪传播变形和礁坪上增水的影响,实验在现场观测的基础上采用了理想化的岸礁和礁冠模型,并测试了4种礁坪水深和不同的入射波工况。实验结果表明,礁冠能显著改变波浪在礁坪边缘的传播变形过程,尤其是波浪破碎强度和高频波的产生;礁坪的增水随着入射波高和周期增加而增加,随着水深的增加而减少;礁冠的阻水效应类似于潜堤,对于其后礁坪上增水的大小起决定作用,礁冠存在时波浪增水显著增大;随后引入了一个新的无量纲参数来考虑礁冠的存在对增水的影响。

礁冠宽度对珊瑚礁坪波浪增水影响的实验研究

通过物理模型实验研究岸礁礁冠宽度变化对礁坪上波浪增水的影响,实验采用概化的岸礁和梯形礁冠模型,在一系列规则波工况下分别测试5种不同宽度的礁冠以及无礁冠模型。实验结果表明:礁冠宽度越大,波浪破碎造成的能量衰减越剧烈;礁冠的存在使礁坪上的波浪增水增大,且礁冠宽度越大,增水值越大;增水随礁冠水深的增大而减小,并引入了一对无量纲参数合理地描述了入射波波要素对增水的影响;运用文献中基于能量守恒的理论模型进一步研究了礁冠宽度对增水的影响,并给出模型中的礁形参数与实测的礁冠相对宽度间的经验关系式;通过分析同一礁冠水深控制下,相对增水随着礁冠相对宽度的变化趋势,发现只有在礁冠充分宽的情况下礁冠水深才是控制礁坪上增水的主要因素。