采掘坑对孤立波岸礁水动力特性影响的三维数值模拟研究

基于非静压模型,通过开展一系列三维高精度数值计算,综合考虑入射波高、水深、采掘坑宽度及位置等因素的影响,深入分析了人工采掘坑对孤立波岸礁水动力特性的影响机制。计算结果表明,人工采掘坑对孤立波在岸礁上的传播具有一定的阻滞作用,导致采掘坑附近的局部波高显著增加,同时也引起岸线附近波高降低。局部波高最大增幅的大小易受入射波高、礁坪水深、采掘坑宽度和位置的影响。入射波高越大,局部波高最大增幅越大,礁坪水深越大,局部波高最大增幅越小,采掘坑宽度越大,局部波高最大增幅越大。除此之外,采掘坑的存在会降低波浪的最大爬高,但是采掘坑宽度和位置的变化对波浪的最大爬高影响有限。

采掘坑位置对珊瑚礁海岸波浪传播变形影响试验

为研究珊瑚礁坪上采掘坑位置变化对珊瑚礁海岸波浪传播变形的影响,本文通过物理模型试验测试了采掘坑在不同位置和无坑情况下一系列不规则波工况的波浪特征。结果表明,随着采掘坑位置朝岸线附近移动直至无坑时,岸线附近的短波波高逐渐减小;采掘坑的存在减弱了岸线附近的低频长波波高,当采掘坑位于岸线附近时,长波波高还受到局部水深增加的影响而进一步减弱。采掘坑从礁缘移动至岸线附近直到无坑时,岸线附近的增水逐渐增大,这种趋势在礁坪水深较大时更为明显。通过相干函数分析,证明了礁坪上低频长波是由于短波群破碎点的移动而产生,采掘坑位置的变化对低频长波的产生无明显影响;通过传递函数分析,验证了礁坪上的低频长波存在一阶共振放大效应,采掘坑的存在减弱了这种放大效应,当坑位于礁坪中间和岸线附近时,这种减弱效应更为显著。

人工采掘坑影响下珊瑚礁海岸波浪传播变形试验

基于礁坪上高分辨率的波浪测量,通过波浪水槽试验分析了短波、低频长波、平均水位、波形参数和非线性参数的沿礁变化规律,重点探讨礁坪中部存在人工采掘坑对上述波浪传播变形特征的影响,并与无坑的情况进行对比。研究表明:当人工采掘坑存在时,短波波高在坑前和坑内分别增大和减小,在礁后岸滩附近却无显著变化;低频长波波高在坑附近变化不大,在岸滩附近却略微减小;波浪增水在坑和岸滩附近均无显著变化。采掘坑存在的情况下,波浪的偏度和不对称度在坑附近分别减小和增大,而厄塞尔数在坑附近却几乎不变。相关性分析发现低频长波的产生机理几乎不受采掘坑的影响,采掘坑的存在增加了低频长波的反射,破坏了礁坪的共振模式,从而使低频长波在岸滩附近有所削弱。