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刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了刚性植物分布方式对海啸波消减的影响。实验中借助孤立波模拟海啸波,分析了矩形、交错、组合三类分布方式下孤立波沿程波高、透射系数以及拖曳力系数的变化情况。结果表明,植物分布密度相等时,孤立波在矩形和组合分布植物模型前的壅高均大于交错分布植物模型。同时,植物分布密度一定时,分布方式将对植物消波产生影响,且植物间横向间距L2比纵向间距L1的影响更大。在雷诺数2000≤Rep≤4000且体积分数小于或等于0.331的条件下,各植物模型的拖曳力系数随植物分布密度的增大而增大。 相似文献
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柔性水囊潜堤由橡胶制成，内部充水，具有结构简单、造价低廉等优点，能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性，在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究，重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性，并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较；同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪；与半圆柱刚性潜堤相比，柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势；内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素，适当降低内部初始水压，有利于增强柔性潜堤的变形程度，进而增加波能耗散，可获得更好的消波效果；而增加浸没深度即潜深，会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低，消波效果减弱。 相似文献
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本研究利用非结构网格有限体积海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）、MDO(Mellor-Donelan-Oey)波浪模型以及可分层的植被波耗散参数化方案，通过对比有无红树林工况评估红树林的波浪衰减能力，研究了不同形态的红树林在高水位与低水位情况下的消波能力，分析了植株密度对红树林消波能力的影响。结果表明，红树林的消波系数与林带宽度呈非线性正相关，与水深的关系则与红树结构有关。以白骨壤（Avicennia marina）为代表的A型植株形态在低水位下的消波系数极大值为67.9%，高水位下则能够达到94.4%；以红海榄（Rhizophora stylosa）为代表的B型植株形态的消波系数在低水位和高水位的极大值分别为90.6%、89.4%；以角果木（Ceriops tagal）为代表的C型植株形态的消波能力在高低水位区别不大。植株密度的增加能提高红树林消波系数上限，还能使得红树林消波系数对林带宽度的变化更为敏感，减小达到消波系数极大值所需要的林带宽度。在保护现有的红树林生态系统或建立新的红树林综合减灾防护系统时，应注意不同植株结构红树林的消波能力差异，考虑植株密度对红树林消波能力的影响。本研究提出了科学可靠的红树林消波数值模拟方法，可以为红树林的保护及修复提供支撑。 相似文献
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基于非静压数值计算模型,本文系统研究了聚焦波作用下透水潜堤的消波特性,通过设置合理的计算工况,详细分析了波高、堤顶水深、谱峰周期、孔隙率以及堤顶宽度5种因素对透水潜堤消波特性的影响。与此同时,本文将透水潜堤的计算结果同不透水潜堤的计算结果进行了对比分析。计算结果表明:透水潜堤对聚焦波的消减作用要强于不透水潜堤,从而说明,透水潜堤能更有效地降低畸形波对海岸基础设施的影响;波高和堤顶水深是影响潜堤消波特性的重要因素,随入射波高增加、堤顶水深减小,透水潜堤对波浪的消减作用逐渐增强。透水潜堤对长周期波浪的消波效果较差。在本文考虑的孔隙率范围内,孔隙率越大,透水潜堤消波效果越好;当孔隙率为0.4,堤顶宽度为0.612 5 m时,透水潜堤可消减54%的入射波能,比不透水潜堤对入射波能的消减增加36.1%。本文研究结果可为进一步认识透水潜堤的消波特性和海岸防护工程设计提供相应的参考。 相似文献
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本文全面总结分析了国内外关于红树林在消浪（波）弱（缓）流、抵御风暴潮灾害、防风，以及减轻海啸灾害和适应海平面上升等领域的研究进展。结果表明，100 m宽度的红树林带可消减13%～66%的海浪波高，每千米宽度的红树林带可将风暴潮最高水位消减4～48 cm，数百米宽度的红树林可以使海啸引起的淹没深度降低5%～30%。红树林植被密度、植被带的宽度、植被形态特征、地形与高程等因素是影响其减灾功能的关键因素。红树林减灾作用机理研究和定量评估方法主要包括基于现场观测数据分析、物理模型试验和数值模拟3类方法。众多学者开展了红树林对水体流动的拖曳力系数研究，模拟了红树林中的水体运动的波流运动模型。然而，目前红树林减灾功能的现场观测数据仍然偏少，物理模型试验和数值模型中采用的红树模型较为简单，对不同种类红树林的复杂特征以及植被柔性作用的考虑尚显不足，需要进一步研究。此外，红树林保护修复应该充分考虑生态和减灾协同增效的因素，构建基于自然解决方案的海岸综合防护体系，提出红树林生态系统修复的优化布局。 相似文献
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针对近岸海域极端海况的防灾减灾问题,准确模拟追踪海啸波传播过程,再现液面局部射流、崩破波等波面湍动现象。建立SPH数值水槽,边界条件基于固壁粒子法,减少海堤坡角改变对计算域精度的影响,讨论粒子间距设置对模拟精度的影响。模拟7种不同海堤坡角下波浪的爬高与衰减情况,讨论了海堤坡角变化对消波系数的影响。当粒子间距设置为0.002 m时,模型能准确地捕捉海啸波的强非线性现象。随着海堤坡角增大,海啸波峰值爬升率增大,波浪越堤后因崩破波的产生,波能衰减进一步加剧。当坡角较小时,消波系数随坡角的增大提升明显,而后趋于缓慢增长。 相似文献
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基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度二维数值波浪水槽,采用日本2011年实测真实海啸波型系统研究了海啸波在岛礁上传播变形的规律,并且分析了波高、礁坪淹没水深和礁前斜坡坡度等因素对孤立波和真实海啸传播变形的影响。结果表明,相比孤立波,类海啸波的波长明显大于孤立波波长,在测点处引起的水面变化持续时间更长,同等波高情况下真实海啸波型比孤立波能够携带更多的能量,与岛礁的相互作用也更为复杂,在礁坪上形成的淹没水深约为孤立波的两倍。礁前斜坡坡度和礁坪淹没水深均对类海啸波的反射和透射系数有显著影响。随着礁前斜坡坡度的增加,反射系数和透射系数均逐渐增加。随着礁坪淹没水深的增加,反射系数逐渐减小,而透射系数逐渐增大。但是,反射系数和透射系数均随着入射波高的增加而逐渐减小。 相似文献
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本文基于Longuet-Higgins随机波浪模型和JONSWAP谱,进行了大量深水随机波的模拟,获取了畸形波发生概率稳定的随机波列,并对随机波列中的畸形波进行了分析。结果表明,畸形波发生的概率小于基于Rayleigh分布预测结果,且随谱宽的减小而增大。在固定时间段内,畸形波发生的频次服从泊松分布,时间间隔服从指数分布,且随着谱宽的增大,畸形波的发生频次减小,相邻畸形波的发生时间间隔增加。通过小波变换方法分离随机波中的波群,研究了出现畸形波的波群特征,发现一个波群中最多会出现4个畸形波,但是在发生畸形波的波群中,单个畸形波的概率最大。随着谱宽减小,一个波群中包含多个畸形波的概率增加。另外,出现畸形波的波群时间长度服从广义极值分布,随着谱宽减小,畸形波波群的时间跨度增加。 相似文献
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考虑根茎叶的近岸植物对海啸波消减实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《热带海洋学报》2017,(5)
在理论分析的基础上通过物理模型实验研究了海啸波与近岸植物的相互作用。实验中借助孤立波模拟海啸波,并采用综合考虑根、茎、叶的植物模型,分析了近岸植物根、茎、叶及分布密度对海啸波消减特性的影响。结果表明,根、茎、叶均在不同程度上对近岸植物消波特性产生影响,本次实验条件下得到了孤立波透射系数与表征水动力因素的相对波高及表征植物因素的相对树根高度、相对树干高度、相对树冠高度、相对植物带宽度、分布密度之间的关系式,揭示了近岸植物消波特性与水动力因素和植物因素的内在联系,为减小海啸灾害提供一定的理论指导。 相似文献
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为研究近岸植物的非均匀分布对海啸波的消减作用,采用非静压单相流模型计算了5种不同密度分布植物与孤立波的相互作用,分析不同密度分布植物对海啸的消波特性。结果表明在植物总株数相同时,具有不同分布密度植物的消波效果相近,透射波波高差小于3%、最大流速差小于5.4%,但是不同植物密度分布情况下植物区前的反射系数有所不同,反射系数最大差为80.2%。此外,所有分布的植物区对波高和流速的透射系数随着波高和植物区长度变化的趋势是一样的,在不同入射波高和植物区长度情况下5种分布均呈现出相似的沿程衰减机制。 相似文献
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Sung Jin HONG Byung Ho CHOI Fumihiko IMAMURA 《中国海洋工程》2006,20(3):509-516
1 .Introduction In the present numerical analysis of a tsunami ,atwo-dimensional numerical model based on non-linear shallowwater theoryis mainly used (Aburaya and Imamura ,2002 ;Imamura ,1995 ; Goto andOgawa ,1992) .Thoughthis model representstsunami hei… 相似文献
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Tsunamis propagating in the open ocean have associated horizontal particle velocities that do not change with depth — yet the limiting water depth where a tsunami of given characteristics will initiate sediment motion remains unknown. Based upon linear wave theory and a parametrization of the Shields curve, equations are derived and solved, using an iterative scheme, to address the topic of grain movement by tsunami waves as a function of water depth and wave amplitude. The focus is on waves in deep water where tsunami waves behave linearly and on non-cohesive sediment grains. Furthermore, the question is addressed of which grain sizes are picked up on a sloping beach as the wave shoals. According to the results, even the Boxing Day tsunami in 2004 was incapable of moving fine sand in water deeper than 985 m in the Bay of Bengal and 335 m in the Indian and Pacific oceans. The results suggest that tectonic tsunamis of size equal to or smaller than the Boxing Day tsunami cannot initiate motion of deep-water cohesionless sediments that can be correlated on an oceanic basin-wide scale. 相似文献
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The present study focused on tracing tsunami-drifted objects under a real tsunami based on an integrated numerical method. Instead of a solitary wave that is much shorter and steeper than real-world tsunami waves, an extra-long tsunami wave is represented here in a nearshore region using a new approach. To this end, propagation of a seismic tsunami from the source to the nearshore region was simulated using two-dimensional depth-averaged equations. When the waves reached the target coastal area, the time series of the free surface of the tsunami was approximated by a theoretical relation based on a combination of several solitons, which were then used to solve the linearized trajectory equation of the wave-maker to generate the intended time series of the tsunami wave. Finally, in a nearshore model, the movement of drifted bodies under the generated tsunami wave was simulated based on the smoothed-particle hydrodynamics (SPH) method. In order to verify the accuracy of the proposed method in tracing the drifted bodies under a real tsunami, the giant fish-oil tank, which was transported about 300 m during the 2011 Tohoku tsunami of Japan, was selected as the benchmark. The results demonstrate that the time series of the long tsunami wave was successfully generated by the piston wave-maker in the GPU-based SPH model, and the proposed approach can be regarded as a suitable alternative for reproduction of a real tsunami. The results also showed that the simulated fish-oil tank properly followed the estimated trajectory in Ishinomaki but it was transported more than the reported distance, which was expected due to absence of a holding connection between the tank and the ground in the SPH model. It should be emphasized that this study is one of the first studies on three-dimensional tracing of a tsunami-drifted body during a real event, and the tracing can be more accurate in further simulations by applying higher-resolution topography data and faster computation systems that help include more details in the nearshore model. 相似文献
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This paper presents a local tsunami simulation, including the initial displacement field model of tsunami source and tsunami wave propagation model. We deduced the tsunami wave equation; applied the ma... 相似文献
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“3.11”日本地震海啸及南海和琉球群岛假想地震海啸对福建近海影响的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
福建地处西北太平洋沿岸,在环太平洋地震带附近,是海啸灾害潜在风险区.＂3.11＂日本地震海啸,福建沿岸验潮站就监测到其海啸波.利用CTSU地震海啸数值模式,模拟了＂3.11＂日本地震海啸对福建近海的影响,模拟结果与实况较吻合.同时,利用该数值模式模拟分析了可能来自于琉球群岛和南海附近海域的地震海啸对福建近海的影响,分析表明,如果在琉球群岛海域（28.0°N,129.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4.5 h左右抵达福建北部海岸,最大海啸波幅可达2 m;如果在马尼拉海沟附近海域（17.5°N,119.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4 h左右抵达福建南部海岸,最大海啸波幅可达3 m,均会给福建沿海地区带来灾害性影响.为此,本文亦针对性提出了防范地震海啸的一些措施与建议,为福建省海洋防灾减灾提供参考. 相似文献
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本文利用数值模拟技术重现了1707年宝永地震海啸的传播过程,定量分析了我国东海沿岸海啸时空分布特征。计算结果表明,地震发生2.5小时后海啸波传至东海陆架,震后6小时浙江沿海地区遭到海啸的袭击,沿岸最大海啸波高为0.8米。通过海啸波在东海大陆架传播时海底地形与波幅的关系,研究分析了东海陆架缓变地形下海啸放大效应,为及时判断沿海可能的海啸强度和受灾程度提供了便捷的估算方法。此外,本文还评估了南海海槽发生极端地震时,中国东海沿岸的海啸危险性,为东海区域针对日本南海海槽进行海啸预警和减灾评估提供定量科学的参考。 相似文献
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This study was conducted to determine the stability of a quay wall under the combined action of an earthquake and tsunami. Adopting the limit equilibrium method, the stability of the quay wall was assessed for both the sliding and overturning modes under passive and active conditions. The variation in the stability of the quay wall was determined by parametric studies, including those for the tsunami wave height, seismic acceleration coefficient, internal friction angle of soil, wall friction angle, and pore water pressure ratio. The stability of the wall was also compared with the case of no earthquake and tsunami forces. When the earthquake and tsunami were considered simultaneously, the stability of the wall under the passive condition decreased significantly. The critical mode of the quay wall under the earthquake and tsunami forces was found to be that of the overturning mode. In the active condition, the safety factors for sliding and overturning increased, because the tsunami acted as a resisting force. However, it should be noted that, if a tsunami wave spills over the quay wall and then flows backward to the wall active condition, the tsunami no longer acts as a resisting force. 相似文献
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马尼拉俯冲带潜在地震海啸对我国南部沿海城市构成巨大威胁,利用情景式数值模拟技术重构灾害过程并评估危险等级有助于理解南海海啸传播规律并指导预警预报和防灾减灾工作。根据美国太平洋海洋环境研究中心(Pacific Marine Environmental Laboratory, PMEL)发布的马尼拉俯冲带断层参数设计Mw 7.5、Mw 8.1和Mw 8.5三个震级下共19个震源,应用非静压海啸数值模型(Non-hydrostatic Evolution of Ocean WAVE, NEOWAVE)模拟各震源激发海啸在南海海盆的传播过程,通过最大波辐和测点时间序列发现海啸波能量传输分布并评估代表区域危险等级。研究表明, Mw 7.5级地震海啸对我国南部沿海的影响较低,波幅一般不超过30 cm; Mw 8.1级地震海啸对华南沿海主要造成太平洋海啸预警中心定义的Ⅱ或Ⅲ级海啸危险等级,海啸影响范围和能量分布特征由震源位置决定; Mw 8.5级地震海啸主要对中国沿海构... 相似文献
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海啸作为世界上最严重的自然灾害之一,其巨大的破坏力使得近海建筑物遭受了严重的损害。基于波浪水槽实验,开展海啸波作用下不同口门距离的防波堤局部冲刷机理实验研究。实验结果表明,在海啸波越顶水流产生的水跌以及海啸波通过防波堤口门时产生的扰流共同作用下,口门中心线处产生明显的局部冲刷坑,随着口门距离的增加,防波堤局部冲刷先加剧后减弱。建立防波堤局部最大冲刷深度与海啸波波高、防波堤宽度及出水高度、口门间距的关系式,揭示了最大局部冲刷深度与海啸波波高、防波堤尺寸、口门距离的内在关系。 相似文献