近岸分片植被水域孤立波传播数值模拟研究

摘要

在近岸水域的植被并不是连续均匀分布，且由于植被的再生、死亡或被人为破坏的原因，植被多为分片分布且其内部排布方式也是不均匀的。以往研究多关注连续植被对波浪衰减作用，分片植被对近岸波浪的衰减作用则研究较少，本文针对分片植被对波浪传播过程的影响进行研究分析。 本文利用完全非线性Boussinesq方程（COULWAVE模型），通过增加植被的作用项，构成本文的数值模型。采用连续植被、分片植被水域波浪传播物理消波模型，验证了所建数值模型的适用性。以此为基础，数值模拟分析了分片植被间距变化、分布方式变化、植被直径变化，以及植被不均匀排布等对波浪传播的影响。得到结论为： （1）改变分片植被间距时，波浪通过植被水域后，其波高都相对入射波高有所衰减，且植被区的波高变化为先减小后增大。在植被间距足够大时，植被通道内波高为逐渐减小最终达到稳定；通道间距较小时，波高受植被区影响，为先减后增并最终达到稳定。 （2）植被总数保持不变，分布范围与密度变化时，分析影响分片植被和连续植被消波的主要因素。结果为：对于分片植被而言，植被总数保持不变时，分布范围的变化对其消波作用的影响更大；而对于连续植被而言，保持植被总数不变，密度的变化对其消波作用的影响更大，为主要影响因素。 （3）对分片植被和连续植被而言，保持其植被密度不变，直径变化时，植被的直径越大对波高的衰减作用越大。 （4）在平底地形下，当植被内部的排布不均匀时,植被区内部波高变化规律区别较大。且对于分片植被而言，相同密度的均匀分布的植被对波高的衰减略强于不均匀分布形式。而对于连续植被而言，则是相同密度的不均匀分布植被对波高的衰减略强于均匀分布的形式。 （5）在斜坡地形下，孤立波通过均匀排布的植被区时，植被区密度越大，植被对波浪的衰减作用越强，爬高越低，流速和淹没深度越小。而孤立波通过密度相同排布方式不同分片植被时，均匀排布的植被区对孤立波的最终衰减程度，流速和淹没深度的衰减程度高于不均匀排布方式，在不均匀排布方式中，前密后疏排布方式对爬高、流速和淹没度的衰减程度强于前疏后密方式。对合理布置植被区有较好指导意义。

目录

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参考文献范例