通過測試一系列不規(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、低頻長波和增水的變化規(guī)律,并對比了防浪建筑物的不同位置情況。分析結(jié)果表明:波浪在沿礁傳播過程中,短波波高沿礁坪持續(xù)衰減,低頻長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,低頻長波則在防浪建筑物處于礁坪后部時達(dá)到最大,防浪建筑物位置的變化對于礁坪波浪增水的影響可以忽略。通過理論分析證明了珊瑚礁地形上低頻長波是由于群波破碎造成的破碎點移動而產(chǎn)生的;當(dāng)特定波況作用于特定位置的防浪建筑物時,低頻長波在礁坪上會發(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。 

【文章來源】：海洋工程. 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試驗設(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個代表性測點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波的界限頻率，波浪頻譜通過對數(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波能量，這是由受到的礁體反射的低頻長波造成的[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，低頻長波區(qū)間能量有了一定的增長，這是由于群波效應(yīng)引起的破碎點移動產(chǎn)生了低頻長波(見2.3節(jié))。波浪在礁坪上繼續(xù)向岸傳播時，短波能量由于礁坪摩擦繼續(xù)減少，低頻長波能量由于共振放大效應(yīng)而沿礁增大(見2.3節(jié))。波浪傳播到達(dá)海岸附近(G9)時，短波能量已大幅削弱，而低頻長波能量則達(dá)到最大值。對于不同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時在主頻附近剩余少許能量;低頻長波的能量隨著L的增加而減小，但是L=6 m時的能量要略大于L=8 m，這與圖4(b)對應(yīng)，其對應(yīng)的機理也將在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，無量綱短波波高HSS，低頻長波波高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，無量綱短波波高HSS，低頻長波波高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，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的移動產(chǎn)生了低頻長波，而低頻長波在礁坪上發(fā)生了共振放大效應(yīng)(見2.3節(jié));對于平均水位，當(dāng)波浪作用礁前斜坡時，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。同時進(jìn)一步對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和沿礁坪分布趨勢幾乎沒有變化。


本文編號：3097033