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通过物理模型实验研究了海岸沙坝剖面和滩肩剖面的形成和演化过程,给出了稳定的沙坝剖面和滩肩剖面的几何特征。实验中考虑了两种初始坡度(1∶20和1∶10)和不同波高的规则波和不规则波,讨论了不同初始坡度海岸上破碎波空间分布特征。结果表明,沙坝产生后存在向岸和离岸两种运动形态,但最终将停留在稳定位置。稳定的沙坝剖面对应不同初始坡度和波浪存在不同的大沙坝和小沙坝分布。沙坝剖面由长时间小波高波浪序列作用后可转化为稳定滩肩剖面,该剖面不依赖于波浪和初始坡度。实验也给出了平衡剖面与理论曲线的对比以及剖面上泥沙粒径的分布。 相似文献
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海滩修复工程影响下的低能海岸波浪能量时空分布特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本研究基于第三代海浪模式SWAN(Simulating Wave Nearshore),对茅尾海及其邻近海域波浪场进行了为期1 a的数值模拟,利用实测资料验证了该模型的可靠性。根据模型计算结果分析了茅尾海海域波浪要素的时空分布特征,在此基础上进一步探讨了波浪能量的输入耗散过程以及海滩修复对波浪能量空间分布的影响。研究发现茅尾海海域年平均有效波高空间分布不均,湾外年平均有效波高约0.2-0.4 m,湾内仅0.05-0.15 m,且存在较明显的季节变化特征,夏季波高大于冬季。研究区海域夏季波能输入与耗散项均大于冬季,全年主要的波能耗散过程为底摩擦耗散且空间分布不均,存在波能耗散密集区和稀疏区。海滩修复前后海滩前沿波浪能量分布变化显著,海滩修复后滩面前沿纵向轴线分布波高平均增加23.7%,波能增加63.0%,横向轴线上波高增加百分比随离岸距离的变大而逐渐减小,最大波高增加百分比为13.9%,最大波能增加43.8%。研究结果表明合理的海滩修复工程能够有效提升作用于滩面的波浪能量,从而改善修复海滩的动力条件,降低海滩泥化风险,有利于提高海滩质量。该研究可为低能海岸的海滩修复工程提供一定的科学依据。 相似文献
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珊瑚岸礁破碎带附近波浪演化实验研究 总被引：4，自引：1，他引：3
通过波浪水槽实验对珊瑚岸礁破碎带附近波浪演变规律开展研究,实验采用了概化的岸礁模型,测试了4种礁坪水深、4种礁前斜坡坡度和一系列入射波高的组合工况。对破碎带宽度和破碎带附近波浪的入射、反射、透射以及能量耗散进行了测量分析,透射波的计算考虑了礁坪上高次谐波的影响。结果表明:礁坪水深和入射深水波高的比值(即礁坪相对水深)是影响岸礁破碎带附近波浪演化的关键参数,而礁前斜坡坡度的影响在本文测量的范围内可以忽略不计。破碎带宽度与礁坪上浅水波波长为同一数量级,并与礁坪相对水深成反比;透射系数随礁坪相对水深的增大呈线性增长,而反射系数的变化却无类似规律;岸礁能够削弱超过50%入射波能,礁坪相对水深越小,波浪破碎造成的能量耗散越大。 相似文献
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海岸湿地是近海地区重要的生态系统,由于潮流、波浪尤其是非连续水流与植被的相互作用,导致该海域的水动力环境复杂多变。本文发展了一个深度平均二维波流耦合数学模型,模拟湿地海域波浪和波生沿岸流的运动特性。水动力模型中植物拖曳力作为源项放入动量方程中,在波浪作用量平衡方程增加波能耗散项用于解释水生植物对波浪产生的阻力作用。在动态耦合模型中,波浪模型为潮流模型提供波浪辐射应力、波高、波浪周期等数据信息,潮流模型为波浪模型提供计算的水位和流速,可以达到双向动态耦合。本文发展的波流耦合模型通过三个实验室试验数据加以验证,计算结果和实验数据吻合较好,在波浪、波生流和植物迭加条件下,所建模型能够有效地模拟波浪、沿岸流等不同现象。 相似文献
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本文基于具备间断捕捉能力的二阶全非线性Boussinesq数值模型,对规则波和随机波在礁坪地形上的传播变形进行了数值模拟。该模型采用高阶有限体积法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程,将波浪破碎视为间断,同时采用静态重构技术处理了海岸动边界问题。重点针对礁坪上波浪传播过程中的波高空间分布和沿程衰减,礁坪上的平均水位变化,以及波浪能量频谱的移动和空间差异等典型水动力现象开展数值计算。将数值结果与实验结果对比,两者吻合情况良好,验证了模型具有良好的稳定性,具备模拟破碎波浪和海-岸动边界的能力,能较为准确地模拟波浪在礁坪地形上的传播过程中发生的各种水动力现象。 相似文献
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通过对海岸剖面的研究 ,我们已知道 ,在地貌动态方面 ,泥质海岸或粘质海岸基本上不同于砂质海岸。黄河三角洲由粉砂及粘土组成。我们设计了动力模型以模拟和预测黄河三角洲的近滨泥质剖面变化。1 波浪导致的海底剪切力在泥质海岸上 ,控制近滨水动力过程的一个重要机制是碎浪带周期性的高频率的交错移动。最大的破碎波剪切速率表明了一个几乎线性衰减的破浪带。高潮时 ,当入射波高增长时 ,破浪带宽度及地层剪切力的强度也增加。落潮期间 ,海平面下降时 ,破浪带向海迁移。结果 ,潮间带被逐渐暴露在空气中。对于一个给定的入射波高来说 ,在海… 相似文献
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波浪破碎过程产生的湍流动量和能量垂向输运对于加快海洋上混合层中垂向混合具有显著效果。采用二维实验室水槽中对波浪破碎过程进行模拟。对采集的波浪振幅时间序列采用希尔伯特变换定位破碎波位置,波浪的破碎率随有效波高的增加而增大,波浪谱分析得到的波浪基本周期与有效周期结果相似。实验中采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)计算波浪破碎过程中湍动能耗散率的空间分布。湍流强度与波浪的相位密切相关,波峰位置处湍流活动最为剧烈,而且波峰位置处湍流混合区内湍动能耗散率量值的垂向分布基本保持不变,即出现"湍流饱和"现象,湍流影响深度可以达到波高的70%—90%。计算湍流扩散系数的垂向分布发现,湍流扩散在混合区上部随深度的增大以指数函数的形式增加,在混合区下部趋于稳定。作为对比,在相同位置处对声学多普勒流速测量仪(acoustic Doppler velocimeter, ADV)测量的单点流速做频谱分析,发现与该位置处PIV湍动能耗散率结果量级处于同一水平,进一步验证了实验结果的准确性。 相似文献
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波浪在珊瑚礁地形上破碎特性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
对波浪在珊瑚礁地形上的传播特性进行了物理试验研究,将珊瑚礁地形简化为坡度为1∶5的陡坡(向海坡)加较长水平礁坪段的地形,对规则波和不规则波在该地形条件下的波浪破碎及波高沿程衰减进行了研究。结果表明,波高较小时,波浪破碎发生在礁坪上,但随着入射波高的增大,破碎位置逐渐向来浪方向移动,直至在向海坡段破碎。对于在礁坪上破碎的波浪,相对水深db/L0一定的条件下,破碎波高与入射波陡H0/L0相关,且变化趋势受相对水深db/L0的影响。同时给出了该地形条件下波浪破碎指标以及礁坪段破碎后沿程波高的计算公式。 相似文献
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A nearshore wave breaking model 总被引：4，自引：0，他引：4
ＡｎｅａｒｓｈｏｒｅｗａｖｅｂｒｅａｋｉｎｇｍｏｄｅｌＬｉＳｈａｏｗｕ,ＷａｎｇＳｈａｎｇｙｉ,ＴｏｍｏｙａＳｈｉｂａｙａｍａ（ＲｅｃｅｉｕｅｄＯｃｔｏｂｅｒ８,１９９６;ａｃｃｅｐｔｅｄＦｅｂｒｕａｒｙ２６,１９９７）Ａｂｓｔｒａｃｔ－Ａｗａｖｅｂ... 相似文献
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A study of sea surface wave propagation and its energy deformation was carried out using field observations and numerical experiments over a region spanning the midshelf of the South Atlantic Bight (SAB) to the Altamaha River Estuary, GA. Wave heights on the shelf region correlate with the wind observations and directional observations show that most of the wave energy is incident from the easterly direction. Comparing midshelf and inner shelf wave heights during a time when there was no wind and hence no wave development led to an estimation of wave energy dissipation due to bottom friction with corresponding wave dissipation factor of 0.07 for the gently sloping continental shelf of the SAB. After interacting with the shoaling region of the Altamaha River, the wave energy within the estuary becomes periodic in time showing wave energy during flood to high water phase of the tide and very little wave energy during ebb to low water. This periodic modulation inside the estuary is a direct result of enhanced depth and current-induced wave breaking that occurs at the ebb shoaling region surrounding the Altamaha River mouth at longitude 81.23°W. Modelling results with STWAVE showed that depth-induced wave breaking is more important during the low water phase of the tide than current-induced wave breaking during the ebb phase of the tide. During the flood to high water phase of the tide, wave energy propagates into the estuary. Measurements of the significant wave height within the estuary showed a maximum wave height difference of 0.4 m between the slack high water (SHW) and slack low water (SLW). In this shallow environment these wave–current interactions lead to an apparent bottom roughness that is increased from typical hydraulic roughness values, leading to an enhanced bottom friction coefficient. 相似文献
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The accuracy of predicting wave transformation in the nearshore is very important to wave hydrodynamics, sediment transport and design of coastal structures. An efficient numerical model based on the time-dependent mild-slope equation is presented in this paper for the estimation of wave deformation across the surf zone. This model incorporates an approximate nonlinear shoaling formula and an energy dissipation factor due to wave breaking to improve the accuracy of the calculation of wave height deformation prior to wave breaking and also in the surf zone. The model also computes the location of first wave breaking, wave recovery and second wave breaking, if physical condition permits. Good agreement is found upon comparison with experimental data over several one-dimensional beach profiles, including uniform slope, bar and step profiles. 相似文献
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低频长波对港湾共振、泥沙输运、波浪爬高与越浪等过程有重要影响。采用非静压模型SWASH模拟了不规则波在浅滩上的传播及破碎过程,重点探讨了滩顶短波破碎程度对低频波能演变的影响。模拟结果显示,当滩顶短波处于临界破碎状态时,低频波能流沿浅滩持续增长,浅滩对低频长波的放大效应（滩后与滩前低频波能流之比）显著;当滩顶短波轻微破碎、破波仅发生在外破波区时,低频波能流的沿滩增长率进一步变大;当滩顶短波剧烈破碎、破波延续到内破波区时,低频波能流沿滩先增长而后转为衰减,滩后放大率较临界破碎时明显减小。研究结果表明,浅滩顶部水深改变了短波破碎程度,进而影响低频长波的演化过程,浅滩上长波总体增长率随滩顶水深的减小呈现先增大后减小的规律,在短波轻微破碎时最大。 相似文献
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Based on the time-dependent mild slope equation including the effect of wave energy dissipation, an expression for the energy dissipation factor is derived in conjunction with the wave energy balance equation. The wave height of regular and irregular waves is numerically simulated by use of the parabolic mild slope equation considering the energy dissipation due to wave breaking. Comparison of numerical results with experimental data shows that the expression for the energy dissipation factor is reasonable. The effects of the wave breaking coefficient on the breaking point and the distribution of wave height after breaking are discussed through the study of a specific experimental topography. 相似文献
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基于海浪模式WAVEWATCH Ⅲ模拟北太平洋海浪要素,结合NDBC浮标资料进行验证,发现模拟出的有效波高与浮标测量值具有很好的一致性。基于改进型白冠覆盖率耗散模型,利用海浪模式模拟出的有效波高、有效波周期和摩擦速度等海浪要素计算出单位面积水柱内因海浪破碎产生的湍动能通量。通过改变环流模式sbPOM湍动能方程的上边界条件,引入海浪破碎产生的湍动能通量,并探究海浪破碎对北太平洋海表面温度模拟的影响。研究表明,由于海浪破碎的引入,环流模式sbPOM对北太平洋海表面温度模拟的准确程度得到提升,这为大气模式提供一个准确的北太平洋下边界条件具有重要意义。 相似文献
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In this paper, we analyse the ability of the nonlinear shallow-water (NSW) equations to predict wave distortion and energy dissipation of periodic broken waves in the inner surf zone. This analysis is based on the weak-solution theory for conservative equations. We derive a new one-way model, which applies to the transformation of non-reflective periodic broken waves on gently sloping beaches. This model can be useful to develop breaking-wave parameterizations (in particular broken-wave celerity expression) in both time-averaged wave models and time-dependent Boussinesq-type models. We also derive a new wave set-up equation which provides a simple and explicit relation between wave set-up and energy dissipation. Finally, we compare numerical simulations of both, the NSW model and the simplified one-way model, with spilling wave breaking experiments and we find a good agreement. 相似文献
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When waves propagate from deep water to shallow water, wave heights and steepness increase and then waves roll back and break. This phenomenon is called surf. Currently, the present statistical calcula... 相似文献