發(fā)布時間：2021-08-19 18:01

　　為揭示近岸植物對孤立波的消減機(jī)制,利用物理模型實驗探究了不同水深、入射波高和植物密度下植物模型與孤立波的相互作用機(jī)理。研究結(jié)果表明:樹根、樹冠和整株植物模型波能耗散系數(shù)范圍分別為0.003～0.036,0.010～0.110和0.020～0.130;植物樹根和樹冠具有不同的消減孤立波機(jī)制,其中樹冠對孤立波的消減起主要作用;波能耗散系數(shù)隨相對波高增大而增大;植物模型的波能耗散系數(shù)小于其各組分波能耗散系數(shù)的線性疊加;當(dāng)植物消波時,植物各組分之間存在反協(xié)同效應(yīng),且反協(xié)同效應(yīng)隨相對波高的增大而增強(qiáng);波能耗散系數(shù)隨雷諾數(shù)的增大而增大,當(dāng)根部或冠部分布密度較小時,耗散系數(shù)與雷諾數(shù)的敏感度更高。研究結(jié)果可為沿海地區(qū)人工防浪林的設(shè)計提供一定參考。 

【文章來源】：海洋科學(xué)進(jìn)展. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

實驗布置

圖1 實驗布置趙靜[13]試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)置如圖2a所示,該模型雖與真實植物具有較高的相似度,但模型的樹葉部分空間結(jié)構(gòu)分布復(fù)雜,研究者無法進(jìn)行定量概化研究,同時無法研究樹根和樹葉密度對波浪的影響。在趙靜[13]的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合Kit[14]和Mazda等[15]對紅樹林海岸相關(guān)樹種的調(diào)查資料,并參考Dekker[16]和Burger[17]研究,同時考慮到實驗室儀器條件限制,設(shè)計實驗所需要的改進(jìn)“模型樹”(圖2b),其原型為根系發(fā)達(dá)的成熟紅樹。模型幾何比尺為1∶10,實驗中植物根、莖和葉均采用有機(jī)玻璃管進(jìn)行模擬,其中,植物莖的有機(jī)玻璃管外徑Φs為1.0 cm,植物樹葉和樹根的有機(jī)玻璃管外徑Φc均為0.6 cm,樹根垂向高度hr為10.0 cm,樹葉垂向高度hc為20.0 cm。為模擬不同密度的樹冠和樹根情況,實驗分別針對樹冠和樹根設(shè)置2種密度(30根/株,圖3b;16根/株,圖3c)。為方便固定植物模型,將植物放置在長200.0 cm,寬50.0 cm和厚0.8 cm的有機(jī)玻璃面板(圖3a)上。在植物模型垂直于波浪傳播方向設(shè)置4株,沿波浪傳播方向設(shè)置16株,分布密度為64株/m2。正方形分布,植物中心間距為12.3 cm。

趙靜[13]試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)置如圖2a所示,該模型雖與真實植物具有較高的相似度,但模型的樹葉部分空間結(jié)構(gòu)分布復(fù)雜,研究者無法進(jìn)行定量概化研究,同時無法研究樹根和樹葉密度對波浪的影響。在趙靜[13]的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合Kit[14]和Mazda等[15]對紅樹林海岸相關(guān)樹種的調(diào)查資料,并參考Dekker[16]和Burger[17]研究,同時考慮到實驗室儀器條件限制,設(shè)計實驗所需要的改進(jìn)“模型樹”(圖2b),其原型為根系發(fā)達(dá)的成熟紅樹。模型幾何比尺為1∶10,實驗中植物根、莖和葉均采用有機(jī)玻璃管進(jìn)行模擬,其中,植物莖的有機(jī)玻璃管外徑Φs為1.0 cm,植物樹葉和樹根的有機(jī)玻璃管外徑Φc均為0.6 cm,樹根垂向高度hr為10.0 cm,樹葉垂向高度hc為20.0 cm。為模擬不同密度的樹冠和樹根情況,實驗分別針對樹冠和樹根設(shè)置2種密度(30根/株,圖3b;16根/株,圖3c)。為方便固定植物模型,將植物放置在長200.0 cm,寬50.0 cm和厚0.8 cm的有機(jī)玻璃面板(圖3a)上。在植物模型垂直于波浪傳播方向設(shè)置4株,沿波浪傳播方向設(shè)置16株,分布密度為64株/m2。正方形分布,植物中心間距為12.3 cm。實驗工況如表1所示,考慮到實際海嘯波的波況及實驗儀器限制,試驗測試4種水深,每種水深測試4種入射波波高對植物波能耗散的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]剛性植物分布方式對海嘯波消減影響實驗研究[J]. 彭浩,陳杰,蔣昌波,何飛,鄧斌,屈科,隆院男,伍志元.  海洋與湖沼. 2018(06)
[2]植物消波機(jī)制的實驗與理論解析研究進(jìn)展[J]. 陳杰,何飛,蔣昌波,彭浩,曾思益,龔尚鵬,陳克倫.  水科學(xué)進(jìn)展. 2018(03)
[3]規(guī)則波作用下植物帶波高衰減特性實驗研究[J]. 何飛,陳杰,蔣昌波,趙靜.  海洋科學(xué)進(jìn)展. 2018(01)
[4]規(guī)則波和不規(guī)則波在剛性植物區(qū)波能衰減的試驗研究[J]. 張明亮,張洪興,徐紅印,李晉,趙楷賓,喬會婷.  大連海洋大學(xué)學(xué)報. 2017(03)
[5]Experimental Measurements of Solitary Wave Attenuation Over Shallow and Intermediate Submerged Canopy[J]. 王千,郭曉宇,王本龍,房詠柳,劉樺.  China Ocean Engineering. 2016(03)
[6]海嘯波作用下岸灘演變與床沙組成變化研究綜述[J]. 陳杰,蔣昌波,鄧斌,隆院男.  水科學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[7]非淹沒剛性植物對孤立波傳播變形影響實驗[J]. 蔣昌波,王瑞雪,陳杰,陳杰克,伍志元.  長沙理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(02)
[8]植物消浪護(hù)岸模型實驗研究[J]. 白玉川,楊建民,胡嵋,黃本勝.  海洋工程. 2005(03)

碩士論文
[1]考慮根、莖、葉的植物消浪特性試驗研究[D]. 趙靜.長沙理工大學(xué) 2016



本文編號：3351879