紅樹林是熱帶和亞熱帶海灣河口泥灘鹽漬化沼澤上的鹽生森林植物群落,在防浪護岸方面具有顯著作用。對紅樹林消浪效果進行研究有利于加深人們對紅樹林的保護意識。目前的研究關(guān)注的都是紅樹林對短期波浪的衰減效果,關(guān)于其對多年一遇波浪的衰減的研究不多。廣東省是全國紅樹林分布面積最大的省份,且擁有全國最長的大陸岸線,是研究紅樹林消浪的理想?yún)^(qū)域。本文基于SWAN波浪模式,首先對1109號臺風“梅花”過境江蘇省時的波浪進行模擬,與站點實測數(shù)據(jù)進行對比,驗證了其對風浪傳播模擬的準確性;隨后對Ozeren等的物理模型試驗進行模擬,驗證了其對植被水域波浪傳播模擬的準確性。最后利用地面交換站實測風速對本文所采用的ECMWF驅(qū)動風場的風速進行了驗證。在數(shù)值模式及驅(qū)動資料得到驗證的基礎(chǔ)上,選取廣東省四個典型的生長著紅樹林的海灣:雷州灣、海陵灣、鎮(zhèn)海灣以及紅海灣作為計算點,首先計算了四個地點不考慮紅樹林作用的1989~2018共30年間的波浪數(shù)據(jù),對結(jié)果進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)各點全年主要盛行E、ESE、SE、SSE和S五個方向的波浪。采用P-Ⅲ分布求矩適線法進行頻率分析,編寫MATLAB腳本,根據(jù)絕對值準則確定最終的曲線參數(shù),推算了各點不同浪向不同重現(xiàn)期的有效波高。結(jié)果顯示,四點中最大的100年一遇有效波高為2.22m,發(fā)生于水深最大的雷州灣;對于水深較小的海陵灣,2年一遇和100年一遇有效波高相差不大,均為0.4m左右。通過統(tǒng)計深圳市壩光區(qū)域15條濱海河溪的紅樹林中喬木和灌木的平均群落特征,確定本文的四個計算點紅樹林特征參數(shù),并根據(jù)2018年的調(diào)查結(jié)果確定各點紅樹林分布面積,建立了廣東海域典型海灣紅樹林區(qū)域的波浪傳播數(shù)值模型,計算了考慮紅樹林作用的30年波浪數(shù)據(jù),據(jù)此分析推算相應的多年一遇有效波高,與不考慮紅樹林作用的結(jié)果進行對比,分析了紅樹林對不同浪向不同重現(xiàn)期的有效波高的衰減效應。結(jié)果顯示,各點各方向不同重現(xiàn)期有效波高平均衰減率在20%以上,最大衰減率達66.86%。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P731.22
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 紅樹林消浪研究現(xiàn)狀
    1.3 廣東海域波浪研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究內(nèi)容
2 數(shù)值模式及其驗證
    2.1 SWAN模式簡介
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 源匯項
        2.1.3 植被引起的耗散
        2.1.4 數(shù)值方法
    2.2 SWAN模式驗證
        2.2.1 風浪模擬驗證
        2.2.2 植被消浪模擬驗證
    2.3 本章小結(jié)
3 廣東典型海灣波浪特性數(shù)值模擬研究
    3.1 資料介紹及模型設(shè)置
        3.1.1 計算范圍及驅(qū)動資料介紹
        3.1.2 網(wǎng)格劃分及參數(shù)設(shè)置
    3.2 ECMWF風場風速驗證
    3.3 波浪的季節(jié)分布特征
    3.4 不同重現(xiàn)期波浪要素推算
        3.4.1 P-Ⅲ分布求矩適線法
        3.4.2 各點多年一遇波浪
    3.5 本章小結(jié)
4 廣東典型海灣紅樹林消浪特性數(shù)值模擬研究
    4.1 紅樹林分布面積及其參數(shù)概化
    4.2 紅樹林消浪效果
        4.2.1 考慮紅樹林的多年一遇波浪
        4.2.2 紅樹林對多年一遇波浪的衰減率
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄 P-Ⅲ分布求矩適線法MATLAB腳本代碼
致謝

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本文編號：2873689