基于Boussinesq方程的植被水域波浪及波生流模擬研究.pdf

1、波浪、水流直接沖擊岸灘，長(zhǎng)期作用會(huì)造成岸灘侵蝕甚至嚴(yán)重影響沿岸人民的生產(chǎn)生活。波浪在近岸植被水域中，由于植被的耗散效應(yīng)，波高衰減，波能減少，可以減小破浪破碎時(shí)沖擊岸灘的作用力；同時(shí)，波浪破碎，形成近岸流循環(huán)，植被會(huì)一定程度上減小離岸流強(qiáng)度，起到積淤護(hù)岸的效果。因此，植被作為近岸環(huán)境的重要組成部分，對(duì)其研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于強(qiáng)非線性Boussinesq方程的波浪模型，考慮植被的耗散效應(yīng)，建立了本文植被區(qū)域波浪變形的數(shù)值模

2、型。經(jīng)過(guò)對(duì)平底地形、斜坡地形植被區(qū)域波浪傳播的模擬，驗(yàn)證模型對(duì)不同地形的適應(yīng)性；經(jīng)過(guò)對(duì)分片植被區(qū)域波浪傳播的模擬，驗(yàn)證模型對(duì)不連續(xù)植被的適用性。在對(duì)所建模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用該模型模擬分析了波高影響要素，并而模擬討論了且沼澤地形植被區(qū)波浪破碎及波生流和部分岸坡植被影響下橢圓余弦波的爬坡，得出結(jié)論如下：
　?。?）隨著入射波波高的增加，波高衰減也越大?？墒钱?dāng)入射波波高小于一定值時(shí)，波浪的波高分布趨于平坦，衰減效應(yīng)不再明顯

3、。
　?。?）小周期波浪在植被區(qū)傳播中的波能損失隨著波浪周期的增加而增大；但當(dāng)波浪周期增大到一定程度時(shí)，波高衰減反而隨著入射波浪周期的增大而減小。
　?。?）對(duì)水深對(duì)波浪傳播影響進(jìn)行了一系列的模擬，結(jié)果表明：周期不變，水深變大，波長(zhǎng)變大，植被對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)波浪的耗散作用明顯較較短的波浪稍差。隨著相對(duì)淹沒(méi)度的減小，衰減后相對(duì)波高值呈負(fù)指數(shù)型減小。
　?。?）整塊植被的消浪效果最佳，但對(duì)于同樣植被數(shù)量的分片植被而言，消浪效果接

4、近整塊植被，而且影響范圍較廣。分片植被模型中后面兩側(cè)的植被斑塊，會(huì)在一定程度上加大植被對(duì)波浪的衰減效應(yīng)。
　?。?）淺灘植被會(huì)加大波浪能量的耗散，同時(shí)阻礙通過(guò)淺灘頂部的波生流。淺灘-通道的相互作用影響波浪傳播和流循環(huán)。波浪爬坡，隨著水深變淺，波高逐漸變大，波高達(dá)到臨界點(diǎn)破碎，植被區(qū)波高明顯比無(wú)植被區(qū)衰減得更快。同時(shí)，植被區(qū)域波相速度和波長(zhǎng)較小，局部產(chǎn)生比較明顯的折射效應(yīng)。波高衰減不一致，植被區(qū)域波高衰減較大，引起不均勻的增減水。植