防浪建筑物影響下珊瑚礁海岸波浪傳播變形試驗(yàn)
發(fā)布時(shí)間：2021-03-24 04:12
通過(guò)測(cè)試一系列不規(guī)則波工況研究了防浪建筑物存在下珊瑚礁海岸附近短波、低頻長(zhǎng)波和增水的變化規(guī)律,并對(duì)比了防浪建筑物的不同位置情況。分析結(jié)果表明:波浪在沿礁?jìng)鞑ミ^(guò)程中,短波波高沿礁坪持續(xù)衰減,低頻長(zhǎng)波波高沿礁坪逐漸增大,波浪增水則沿礁坪基本保持不變;海岸附近短波隨著防浪建筑物與礁緣距離的變大而減小,低頻長(zhǎng)波則在防浪建筑物處于礁坪后部時(shí)達(dá)到最大,防浪建筑物位置的變化對(duì)于礁坪波浪增水的影響可以忽略。通過(guò)理論分析證明了珊瑚礁地形上低頻長(zhǎng)波是由于群波破碎造成的破碎點(diǎn)移動(dòng)而產(chǎn)生的;當(dāng)特定波況作用于特定位置的防浪建筑物時(shí),低頻長(zhǎng)波在礁坪上會(huì)發(fā)生一階共振效應(yīng)導(dǎo)致其能量在海岸附近達(dá)到最大值。
【文章來(lái)源】：海洋工程. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
試驗(yàn)設(shè)置
圖2以典型工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)為例，展示了4種防浪建筑物位置L影響下4個(gè)代表性測(cè)點(diǎn)G1(遠(yuǎn)海處)、G5(礁緣附近)、G7(礁坪中部)和G9(海岸線附近)的波浪頻譜圖，圖中垂直虛線為短波和低頻長(zhǎng)波的界限頻率，波浪頻譜通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采樣中200～1 200 s的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換并每隔40個(gè)相鄰頻段進(jìn)行平滑處理后得到。由圖2可知，G1附近存在少量的低頻長(zhǎng)波能量，這是由受到的礁體反射的低頻長(zhǎng)波造成的[14]。在G5附近，波浪發(fā)生破碎，短波區(qū)間尤其是短波的主頻附近(f=0.67 Hz)能量衰減劇烈，低頻長(zhǎng)波區(qū)間能量有了一定的增長(zhǎng)，這是由于群波效應(yīng)引起的破碎點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生了低頻長(zhǎng)波(見(jiàn)2.3節(jié))。波浪在礁坪上繼續(xù)向岸傳播時(shí)，短波能量由于礁坪摩擦繼續(xù)減少，低頻長(zhǎng)波能量由于共振放大效應(yīng)而沿礁增大(見(jiàn)2.3節(jié))。波浪傳播到達(dá)海岸附近(G9)時(shí)，短波能量已大幅削弱，而低頻長(zhǎng)波能量則達(dá)到最大值。對(duì)于不同L的情況，短波的能量隨著L的增加而減小，特別是在海岸附近(G9)，僅在L=2 m時(shí)在主頻附近剩余少許能量;低頻長(zhǎng)波的能量隨著L的增加而減小，但是L=6 m時(shí)的能量要略大于L=8 m，這與圖4(b)對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)的機(jī)理也將在2.3節(jié)進(jìn)行解釋。圖3展示了典型波浪工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)時(shí)，無(wú)量綱短波波高HSS，低頻長(zhǎng)波波高HIG和平均水位在不同防浪建筑物位置L情況下的沿礁變化規(guī)律。
圖3展示了典型波浪工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)時(shí)，無(wú)量綱短波波高HSS，低頻長(zhǎng)波波高HIG和平均水位在不同防浪建筑物位置L情況下的沿礁變化規(guī)律。由圖3可知，波浪在沿礁向海岸線傳播的過(guò)程中，在礁緣(x=0)附近發(fā)生破碎，消耗大量能量，HSS迅速減小;在礁坪上傳播時(shí)，由于礁坪存在一定的摩擦，HSS沿程繼續(xù)減小。觀察HIG發(fā)現(xiàn)，HIG從波浪發(fā)生破碎的礁緣附近開始增大，一直到海岸線附近HIG達(dá)到最大，這是由于群波礁緣附近破碎后破碎點(diǎn)的移動(dòng)產(chǎn)生了低頻長(zhǎng)波，而低頻長(zhǎng)波在礁坪上發(fā)生了共振放大效應(yīng)(見(jiàn)2.3節(jié));對(duì)于平均水位，當(dāng)波浪作用礁前斜坡時(shí)，由于淺化作用首先產(chǎn)生減水效應(yīng)，波浪在礁緣附近開始破碎后-η開始持續(xù)增加，破碎結(jié)束后表現(xiàn)為增水，到海岸線附近基本維持不變。同時(shí)進(jìn)一步對(duì)比不同的防浪建筑物位置可知，隨著L的增大，HSS沿礁坪的衰減由于摩擦損耗的增大而加劇，但是HIG和沿礁坪分布趨勢(shì)幾乎沒(méi)有變化。
本文編號(hào)：3097033
【文章來(lái)源】：海洋工程. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
試驗(yàn)設(shè)置
圖2以典型工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)為例，展示了4種防浪建筑物位置L影響下4個(gè)代表性測(cè)點(diǎn)G1(遠(yuǎn)海處)、G5(礁緣附近)、G7(礁坪中部)和G9(海岸線附近)的波浪頻譜圖，圖中垂直虛線為短波和低頻長(zhǎng)波的界限頻率，波浪頻譜通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采樣中200～1 200 s的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換并每隔40個(gè)相鄰頻段進(jìn)行平滑處理后得到。由圖2可知，G1附近存在少量的低頻長(zhǎng)波能量，這是由受到的礁體反射的低頻長(zhǎng)波造成的[14]。在G5附近，波浪發(fā)生破碎，短波區(qū)間尤其是短波的主頻附近(f=0.67 Hz)能量衰減劇烈，低頻長(zhǎng)波區(qū)間能量有了一定的增長(zhǎng)，這是由于群波效應(yīng)引起的破碎點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生了低頻長(zhǎng)波(見(jiàn)2.3節(jié))。波浪在礁坪上繼續(xù)向岸傳播時(shí)，短波能量由于礁坪摩擦繼續(xù)減少，低頻長(zhǎng)波能量由于共振放大效應(yīng)而沿礁增大(見(jiàn)2.3節(jié))。波浪傳播到達(dá)海岸附近(G9)時(shí)，短波能量已大幅削弱，而低頻長(zhǎng)波能量則達(dá)到最大值。對(duì)于不同L的情況，短波的能量隨著L的增加而減小，特別是在海岸附近(G9)，僅在L=2 m時(shí)在主頻附近剩余少許能量;低頻長(zhǎng)波的能量隨著L的增加而減小，但是L=6 m時(shí)的能量要略大于L=8 m，這與圖4(b)對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)的機(jī)理也將在2.3節(jié)進(jìn)行解釋。圖3展示了典型波浪工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)時(shí)，無(wú)量綱短波波高HSS，低頻長(zhǎng)波波高HIG和平均水位在不同防浪建筑物位置L情況下的沿礁變化規(guī)律。
圖3展示了典型波浪工況(HS0=0.08 m,TP=1.5 s和hr=0.05 m)時(shí)，無(wú)量綱短波波高HSS，低頻長(zhǎng)波波高HIG和平均水位在不同防浪建筑物位置L情況下的沿礁變化規(guī)律。由圖3可知，波浪在沿礁向海岸線傳播的過(guò)程中，在礁緣(x=0)附近發(fā)生破碎，消耗大量能量，HSS迅速減小;在礁坪上傳播時(shí)，由于礁坪存在一定的摩擦，HSS沿程繼續(xù)減小。觀察HIG發(fā)現(xiàn)，HIG從波浪發(fā)生破碎的礁緣附近開始增大，一直到海岸線附近HIG達(dá)到最大，這是由于群波礁緣附近破碎后破碎點(diǎn)的移動(dòng)產(chǎn)生了低頻長(zhǎng)波，而低頻長(zhǎng)波在礁坪上發(fā)生了共振放大效應(yīng)(見(jiàn)2.3節(jié));對(duì)于平均水位，當(dāng)波浪作用礁前斜坡時(shí)，由于淺化作用首先產(chǎn)生減水效應(yīng)，波浪在礁緣附近開始破碎后-η開始持續(xù)增加，破碎結(jié)束后表現(xiàn)為增水，到海岸線附近基本維持不變。同時(shí)進(jìn)一步對(duì)比不同的防浪建筑物位置可知，隨著L的增大，HSS沿礁坪的衰減由于摩擦損耗的增大而加劇，但是HIG和沿礁坪分布趨勢(shì)幾乎沒(méi)有變化。
本文編號(hào)：3097033
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