波浪在珊瑚礁地形上传播、破碎与增水的数学模型的研究
发布时间：2021-08-28 08:09
随着珊瑚礁保护和建设的发展,波浪在珊瑚礁的传播和增水计算成为迫切需要解决的热点问题。珊瑚礁海岸的地形条件与普通的近岸地形条件不甚相同,其主要地形特点是极其陡峭的礁前斜坡和大糙率、可渗透的礁面。波浪在珊瑚礁地形上的传播需要考虑强反射、折射、剧烈破碎、礁坪上的强增水和长重力波运动等水动力现象以及大糙率、可渗透的礁面的影响,为数值模拟带来巨大挑战。将已有波浪模型直接应用于珊瑚礁系统依然存在许多问题。在南海南沙人工岛建设中,就引起过防波堤设计水位和设计波高明显偏小的严重问题。因此,寻求或者建立适用于珊瑚礁系统的可靠的波浪数学模型具有重要的现实意义。基于此,本文将重点关注陡峭斜坡珊瑚礁和具有骨架的透空礁面的波浪变形和破碎、礁坪增水,对比研究已有的应用于珊瑚礁环境的三个波浪数学模型可靠性和模拟精度,开展适合陡峭珊瑚礁地形的Boussinesq型波浪数值模型的研究,提出波浪混合破碎模型的改进方法,探讨波浪在具有层状骨架或树枝状骨架的珊瑚体礁面上传播的数学模型。（1）对已有的应用于珊瑚礁环境的三个波浪数学模型（FUNWAVE-TVD、Coulwave和NHWAVE）的可靠性和模拟精度开展对比研究。首先...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
珊瑚礁的全球分布情况（红色部分为珊瑚礁区域）
华南理工大学博士论文波浪在珊瑚礁地形上主要的传播变形过程：波浪传经陡峭的礁前斜坡，由深水急剧过渡到浅水，会发生反射和折射，在非线性浅化过程中波高变大、波峰变陡并最终发生强烈的非线性破碎。破碎过程伴随着大量的能量损耗以及能量频率的转移，流态也发生了变化。大部分波能由于波浪破碎作用和底摩擦作用发生损耗，波浪破碎的形式和能量耗散率取决于离岸波陡以及礁前斜坡的坡度，在此过程中伴随着长重力波的生成以及平均水位的变化，在破碎前发生波浪减水，破碎后发生波浪增水。这种增水效应非常明显，尤其是在低水位时更为显著，不容忽略[4]。浅水礁坪上的波高主要由水深控制[5]，因此能否精确的模拟增水会反过来影响礁坪上波高的模拟。
9省某岛礁的大糙率表面及珊瑚礁衰退过程（由上到下 1985 年、1模型方面，目前主要的处理方法是在动量方程中添加摩进行率定。Filipot 等[65]在 SWAN 模型中引入一种适用于不均匀的底摩擦采用分段变化的底摩擦系数能够在一重力波对摩擦阻力更为敏感，因此 Dongeren 等[12]建议分别率定破碎参数。但是仅靠底摩擦系数不能充分反映等。一个可行的办法是将大糙率的海底处理为多孔介质交界面的渗流，使用分层模型进行计算。前人以开发了层数学模型[66-70]，但是将含多孔介质的分层模型应用于s 等[33]利用下层为多孔介质的双层 Boussinesq 波浪波浪上的传播变形和破碎。分层模型在珊瑚礁系统水动力模
【参考文献】：
期刊论文
[1]珊瑚礁海岸水动力学问题研究综述[J]. 姚宇. 水科学进展. 2019(01)
[2]Boussinesq相位解析的海岸水动力学数学模型研究进展[J]. 张尧,谢欣,陶爱峰,王岗,陈新平,郑金海. 海洋通报. 2018(05)
[3]岛礁海域的近岸水动力特性研究进展[J]. 孙家文,房克照,何栋彬,张振伟. 水道港口. 2018(04)
[4]珊瑚礁坪地形上波生流的流场特性分析[J]. 王国玉,赵钦阳,葛聪,陈戈. 河海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]波浪在珊瑚岸礁礁坪上传播变形的数值研究[J]. 陈洪洲,毕春伟,高俊亮. 水科学进展. 2018(02)
[6]规则波在岛礁地形上传播的SPH模拟[J]. 温鸿杰,张向,任冰,王永学. 科学通报. 2018(09)
[7]规则波在岛礁地形上传播变化特性的试验[J]. 任冰,唐洁,王国玉,朱干城. 科学通报. 2018(Z1)
[8]岛礁地形上拍岸浪的数值模拟研究[J]. 聂屿,李训强,朱首贤,张文静,汪鸿. 海洋科学进展. 2017(03)
[9]潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 姚宇,唐政江,杜睿超,蒋昌波. 水科学进展. 2017(04)
[10]陡变地形边坡变化对波浪传递影响试验研究[J]. 柳玉良,倪琦,夏运强,李玉龙. 中国港湾建设. 2017(06)
博士论文
[1]基于非静压方程的近岸波浪变形数值模拟研究[D]. 邹国良.天津大学 2013
硕士论文
[1]Boussinesq数值模型与非静压模型在岛礁水动力计算中的应用[D]. 何栋彬.大连理工大学 2017
[2]基于缓坡方程数值模型岛礁地形上波浪传播的模拟[D]. 方亚冰.大连理工大学 2015
本文编号：3368152
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
珊瑚礁的全球分布情况（红色部分为珊瑚礁区域）
华南理工大学博士论文波浪在珊瑚礁地形上主要的传播变形过程：波浪传经陡峭的礁前斜坡，由深水急剧过渡到浅水，会发生反射和折射，在非线性浅化过程中波高变大、波峰变陡并最终发生强烈的非线性破碎。破碎过程伴随着大量的能量损耗以及能量频率的转移，流态也发生了变化。大部分波能由于波浪破碎作用和底摩擦作用发生损耗，波浪破碎的形式和能量耗散率取决于离岸波陡以及礁前斜坡的坡度，在此过程中伴随着长重力波的生成以及平均水位的变化，在破碎前发生波浪减水，破碎后发生波浪增水。这种增水效应非常明显，尤其是在低水位时更为显著，不容忽略[4]。浅水礁坪上的波高主要由水深控制[5]，因此能否精确的模拟增水会反过来影响礁坪上波高的模拟。
9省某岛礁的大糙率表面及珊瑚礁衰退过程（由上到下 1985 年、1模型方面，目前主要的处理方法是在动量方程中添加摩进行率定。Filipot 等[65]在 SWAN 模型中引入一种适用于不均匀的底摩擦采用分段变化的底摩擦系数能够在一重力波对摩擦阻力更为敏感，因此 Dongeren 等[12]建议分别率定破碎参数。但是仅靠底摩擦系数不能充分反映等。一个可行的办法是将大糙率的海底处理为多孔介质交界面的渗流，使用分层模型进行计算。前人以开发了层数学模型[66-70]，但是将含多孔介质的分层模型应用于s 等[33]利用下层为多孔介质的双层 Boussinesq 波浪波浪上的传播变形和破碎。分层模型在珊瑚礁系统水动力模
【参考文献】：
期刊论文
[1]珊瑚礁海岸水动力学问题研究综述[J]. 姚宇. 水科学进展. 2019(01)
[2]Boussinesq相位解析的海岸水动力学数学模型研究进展[J]. 张尧,谢欣,陶爱峰,王岗,陈新平,郑金海. 海洋通报. 2018(05)
[3]岛礁海域的近岸水动力特性研究进展[J]. 孙家文,房克照,何栋彬,张振伟. 水道港口. 2018(04)
[4]珊瑚礁坪地形上波生流的流场特性分析[J]. 王国玉,赵钦阳,葛聪,陈戈. 河海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]波浪在珊瑚岸礁礁坪上传播变形的数值研究[J]. 陈洪洲,毕春伟,高俊亮. 水科学进展. 2018(02)
[6]规则波在岛礁地形上传播的SPH模拟[J]. 温鸿杰,张向,任冰,王永学. 科学通报. 2018(09)
[7]规则波在岛礁地形上传播变化特性的试验[J]. 任冰,唐洁,王国玉,朱干城. 科学通报. 2018(Z1)
[8]岛礁地形上拍岸浪的数值模拟研究[J]. 聂屿,李训强,朱首贤,张文静,汪鸿. 海洋科学进展. 2017(03)
[9]潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 姚宇,唐政江,杜睿超,蒋昌波. 水科学进展. 2017(04)
[10]陡变地形边坡变化对波浪传递影响试验研究[J]. 柳玉良,倪琦,夏运强,李玉龙. 中国港湾建设. 2017(06)
博士论文
[1]基于非静压方程的近岸波浪变形数值模拟研究[D]. 邹国良.天津大学 2013
硕士论文
[1]Boussinesq数值模型与非静压模型在岛礁水动力计算中的应用[D]. 何栋彬.大连理工大学 2017
[2]基于缓坡方程数值模型岛礁地形上波浪传播的模拟[D]. 方亚冰.大连理工大学 2015
本文编号：3368152
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