海岸植物带对孤立波的波能耗散研究
发布时间：2021-08-19 18:01
为揭示近岸植物对孤立波的消减机制,利用物理模型实验探究了不同水深、入射波高和植物密度下植物模型与孤立波的相互作用机理。研究结果表明:树根、树冠和整株植物模型波能耗散系数范围分别为0.003～0.036,0.010～0.110和0.020～0.130;植物树根和树冠具有不同的消减孤立波机制,其中树冠对孤立波的消减起主要作用;波能耗散系数随相对波高增大而增大;植物模型的波能耗散系数小于其各组分波能耗散系数的线性叠加;当植物消波时,植物各组分之间存在反协同效应,且反协同效应随相对波高的增大而增强;波能耗散系数随雷诺数的增大而增大,当根部或冠部分布密度较小时,耗散系数与雷诺数的敏感度更高。研究结果可为沿海地区人工防浪林的设计提供一定参考。
【文章来源】：海洋科学进展. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验布置
图1 实验布置赵静[13]试验模型设置如图2a所示,该模型虽与真实植物具有较高的相似度,但模型的树叶部分空间结构分布复杂,研究者无法进行定量概化研究,同时无法研究树根和树叶密度对波浪的影响。在赵静[13]的研究基础上,结合Kit[14]和Mazda等[15]对红树林海岸相关树种的调查资料,并参考Dekker[16]和Burger[17]研究,同时考虑到实验室仪器条件限制,设计实验所需要的改进“模型树”(图2b),其原型为根系发达的成熟红树。模型几何比尺为1∶10,实验中植物根、茎和叶均采用有机玻璃管进行模拟,其中,植物茎的有机玻璃管外径Φs为1.0 cm,植物树叶和树根的有机玻璃管外径Φc均为0.6 cm,树根垂向高度hr为10.0 cm,树叶垂向高度hc为20.0 cm。为模拟不同密度的树冠和树根情况,实验分别针对树冠和树根设置2种密度(30根/株,图3b;16根/株,图3c)。为方便固定植物模型,将植物放置在长200.0 cm,宽50.0 cm和厚0.8 cm的有机玻璃面板(图3a)上。在植物模型垂直于波浪传播方向设置4株,沿波浪传播方向设置16株,分布密度为64株/m2。正方形分布,植物中心间距为12.3 cm。
赵静[13]试验模型设置如图2a所示,该模型虽与真实植物具有较高的相似度,但模型的树叶部分空间结构分布复杂,研究者无法进行定量概化研究,同时无法研究树根和树叶密度对波浪的影响。在赵静[13]的研究基础上,结合Kit[14]和Mazda等[15]对红树林海岸相关树种的调查资料,并参考Dekker[16]和Burger[17]研究,同时考虑到实验室仪器条件限制,设计实验所需要的改进“模型树”(图2b),其原型为根系发达的成熟红树。模型几何比尺为1∶10,实验中植物根、茎和叶均采用有机玻璃管进行模拟,其中,植物茎的有机玻璃管外径Φs为1.0 cm,植物树叶和树根的有机玻璃管外径Φc均为0.6 cm,树根垂向高度hr为10.0 cm,树叶垂向高度hc为20.0 cm。为模拟不同密度的树冠和树根情况,实验分别针对树冠和树根设置2种密度(30根/株,图3b;16根/株,图3c)。为方便固定植物模型,将植物放置在长200.0 cm,宽50.0 cm和厚0.8 cm的有机玻璃面板(图3a)上。在植物模型垂直于波浪传播方向设置4株,沿波浪传播方向设置16株,分布密度为64株/m2。正方形分布,植物中心间距为12.3 cm。实验工况如表1所示,考虑到实际海啸波的波况及实验仪器限制,试验测试4种水深,每种水深测试4种入射波波高对植物波能耗散的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究[J]. 彭浩,陈杰,蒋昌波,何飞,邓斌,屈科,隆院男,伍志元. 海洋与湖沼. 2018(06)
[2]植物消波机制的实验与理论解析研究进展[J]. 陈杰,何飞,蒋昌波,彭浩,曾思益,龚尚鹏,陈克伦. 水科学进展. 2018(03)
[3]规则波作用下植物带波高衰减特性实验研究[J]. 何飞,陈杰,蒋昌波,赵静. 海洋科学进展. 2018(01)
[4]规则波和不规则波在刚性植物区波能衰减的试验研究[J]. 张明亮,张洪兴,徐红印,李晋,赵楷宾,乔会婷. 大连海洋大学学报. 2017(03)
[5]Experimental Measurements of Solitary Wave Attenuation Over Shallow and Intermediate Submerged Canopy[J]. 王千,郭晓宇,王本龙,房詠柳,刘桦. China Ocean Engineering. 2016(03)
[6]海啸波作用下岸滩演变与床沙组成变化研究综述[J]. 陈杰,蒋昌波,邓斌,隆院男. 水科学进展. 2013(05)
[7]非淹没刚性植物对孤立波传播变形影响实验[J]. 蒋昌波,王瑞雪,陈杰,陈杰克,伍志元. 长沙理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]植物消浪护岸模型实验研究[J]. 白玉川,杨建民,胡嵋,黄本胜. 海洋工程. 2005(03)
硕士论文
[1]考虑根、茎、叶的植物消浪特性试验研究[D]. 赵静.长沙理工大学 2016
本文编号：3351879
【文章来源】：海洋科学进展. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验布置
图1 实验布置赵静[13]试验模型设置如图2a所示,该模型虽与真实植物具有较高的相似度,但模型的树叶部分空间结构分布复杂,研究者无法进行定量概化研究,同时无法研究树根和树叶密度对波浪的影响。在赵静[13]的研究基础上,结合Kit[14]和Mazda等[15]对红树林海岸相关树种的调查资料,并参考Dekker[16]和Burger[17]研究,同时考虑到实验室仪器条件限制,设计实验所需要的改进“模型树”(图2b),其原型为根系发达的成熟红树。模型几何比尺为1∶10,实验中植物根、茎和叶均采用有机玻璃管进行模拟,其中,植物茎的有机玻璃管外径Φs为1.0 cm,植物树叶和树根的有机玻璃管外径Φc均为0.6 cm,树根垂向高度hr为10.0 cm,树叶垂向高度hc为20.0 cm。为模拟不同密度的树冠和树根情况,实验分别针对树冠和树根设置2种密度(30根/株,图3b;16根/株,图3c)。为方便固定植物模型,将植物放置在长200.0 cm,宽50.0 cm和厚0.8 cm的有机玻璃面板(图3a)上。在植物模型垂直于波浪传播方向设置4株,沿波浪传播方向设置16株,分布密度为64株/m2。正方形分布,植物中心间距为12.3 cm。
赵静[13]试验模型设置如图2a所示,该模型虽与真实植物具有较高的相似度,但模型的树叶部分空间结构分布复杂,研究者无法进行定量概化研究,同时无法研究树根和树叶密度对波浪的影响。在赵静[13]的研究基础上,结合Kit[14]和Mazda等[15]对红树林海岸相关树种的调查资料,并参考Dekker[16]和Burger[17]研究,同时考虑到实验室仪器条件限制,设计实验所需要的改进“模型树”(图2b),其原型为根系发达的成熟红树。模型几何比尺为1∶10,实验中植物根、茎和叶均采用有机玻璃管进行模拟,其中,植物茎的有机玻璃管外径Φs为1.0 cm,植物树叶和树根的有机玻璃管外径Φc均为0.6 cm,树根垂向高度hr为10.0 cm,树叶垂向高度hc为20.0 cm。为模拟不同密度的树冠和树根情况,实验分别针对树冠和树根设置2种密度(30根/株,图3b;16根/株,图3c)。为方便固定植物模型,将植物放置在长200.0 cm,宽50.0 cm和厚0.8 cm的有机玻璃面板(图3a)上。在植物模型垂直于波浪传播方向设置4株,沿波浪传播方向设置16株,分布密度为64株/m2。正方形分布,植物中心间距为12.3 cm。实验工况如表1所示,考虑到实际海啸波的波况及实验仪器限制,试验测试4种水深,每种水深测试4种入射波波高对植物波能耗散的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究[J]. 彭浩,陈杰,蒋昌波,何飞,邓斌,屈科,隆院男,伍志元. 海洋与湖沼. 2018(06)
[2]植物消波机制的实验与理论解析研究进展[J]. 陈杰,何飞,蒋昌波,彭浩,曾思益,龚尚鹏,陈克伦. 水科学进展. 2018(03)
[3]规则波作用下植物带波高衰减特性实验研究[J]. 何飞,陈杰,蒋昌波,赵静. 海洋科学进展. 2018(01)
[4]规则波和不规则波在刚性植物区波能衰减的试验研究[J]. 张明亮,张洪兴,徐红印,李晋,赵楷宾,乔会婷. 大连海洋大学学报. 2017(03)
[5]Experimental Measurements of Solitary Wave Attenuation Over Shallow and Intermediate Submerged Canopy[J]. 王千,郭晓宇,王本龙,房詠柳,刘桦. China Ocean Engineering. 2016(03)
[6]海啸波作用下岸滩演变与床沙组成变化研究综述[J]. 陈杰,蒋昌波,邓斌,隆院男. 水科学进展. 2013(05)
[7]非淹没刚性植物对孤立波传播变形影响实验[J]. 蒋昌波,王瑞雪,陈杰,陈杰克,伍志元. 长沙理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]植物消浪护岸模型实验研究[J]. 白玉川,杨建民,胡嵋,黄本胜. 海洋工程. 2005(03)
硕士论文
[1]考虑根、茎、叶的植物消浪特性试验研究[D]. 赵静.长沙理工大学 2016
本文编号：3351879
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