近岸植被水域台风浪传播的数值模拟研究

发布时间：2020-04-27 15:14

【摘要】：近年来,受全球气候变化影响,台风浪、风暴潮等海洋灾害频发并给近岸地区造成了巨大的经济和社会损失。已有观测表明,采用植被护岸,不仅能削减台风浪及风暴潮能量,起到消浪护岸效果,而且有助于改善当地生态环境,对生态系统有积极影响。因此,了解近岸植被对台风浪及风暴潮传播变形的影响特性,对于降低风暴潮和台风浪的破坏作用,减少风暴潮和台风浪造成的经济损失,保障人民生命财产安全,促进海岸经济的发展以及生态环境的改善具有重要意义。本文基于SWAN波浪模式和ECOMSED潮流模式,数值模拟研究了植被水域台风浪的传播特性,主要内容如下:(1)构建了植被水域台风浪传播模拟模型。采用Lovas的植被水域波浪传播物理模型试验,对SWAN模式植被模块的可靠性进行了验证;采用2014年“威马逊”台风实测资料,运用“藤田”台风风场模型,对SWAN模式的风浪模块进行了验证。在模型验证基础上,基于SWAN模式的风浪模块和植被模块,通过数值水槽实验,分析了不同植被参数下台风风速对于植被水域波高的影响。基于不同植被密度和不同植被高度两种工况,分析了平底植被水域随机波浪波高衰减率同台风风速的比例关系。结果表明:随着台风风速的增大,植被水域波高衰减系数呈现指数型衰减趋势。(2)基于ECOMSED模式,构建了植被水域的风暴潮模拟模型。以美国路易斯安那州Breton Sound河口的植被区为计算域,采用2012年“Iassc”台风引发的风暴潮,对模型在模拟植被水域风暴潮传播方面的可靠性进行了验证。在此基础上,分析了植被对风暴潮水位的影响程度。通过数值水槽实验,分析了不同植被参数下水流流速对于植被水域台风浪波高的影响。研究表明:不同植被密度下有效波高的变化规律与不同植被高度下有效波高的变化规律类似,即随着水流流速的增大,波高逐步增大,但增加幅度不明显。基于不同植被密度和不同植被高度两种工况,分析了平底植被水域随机波浪波高衰减率同水流流速的比例关系。结果表明:随着水流流速的增大波高衰减系数呈现线性衰减趋势。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.2

【参考文献】