通過(guò)波浪水槽實(shí)驗(yàn)對(duì)大糙率礁面存在下珊瑚礁海岸附近規(guī)則波非線性特征參數(shù)（偏度、不對(duì)稱度和厄塞爾數(shù)）的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)采用圓柱體陣列來(lái)模擬礁面的粗糙度,測(cè)試了一系列規(guī)則波工況。結(jié)果表明:偏度、不對(duì)稱度和厄塞爾數(shù)的幅值分別在珊瑚礁破碎帶結(jié)束位置、破碎帶內(nèi)和破碎帶開(kāi)始位置達(dá)到最大。3個(gè)參數(shù)的幅值均隨著入射波波高的增大而增大;偏度值隨著波浪周期的增大而減小,不對(duì)稱度幅值和厄塞爾數(shù)隨著周期的增大而增大;偏度值隨著礁坪水深的增大而增大,不對(duì)稱度幅值和厄塞爾數(shù)隨著礁坪水深的增大而減小。深水厄塞爾數(shù)可以用來(lái)描述礁坪上波浪非線性參數(shù)的變化,最后給出了用其預(yù)測(cè)礁坪上3個(gè)非線性特征參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 

【文章來(lái)源】：海洋學(xué)研究. 2020,38(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)布置(a),概化的粗糙礁面(b),圓柱體糙率單元陣列(c)以及糙率單元的排列方式(d)

圖2展示了典型工況H0=0.08 m,T=1.5 s和hr=0.05 m時(shí),規(guī)則波在外海(G1)、礁前斜坡(G5)、礁緣(G7)、礁坪前部(G10)、礁坪中部(G14)和礁坪末端(G18)各位置處波面的時(shí)間序列。G1位置處,主要表現(xiàn)為波峰較窄、波谷較寬的 Stokes 波,因?yàn)榇颂幩?0.4 m)對(duì)于該波浪而言為過(guò)渡水深(水深/波長(zhǎng)比為0.13,介于淺水波0.05和深水波0.5之間);當(dāng)波浪傳播至G5時(shí),由于礁前斜坡的淺化作用使波峰變陡、變窄和變傾斜;波浪在G7礁緣處已經(jīng)發(fā)生破碎,表現(xiàn)為明顯的鋸齒狀,具有典型的破碎波特征;G10位于礁坪上的破碎帶內(nèi),此時(shí)波浪已經(jīng)衰減明顯;G14位置處波浪破碎已經(jīng)結(jié)束,礁坪上重新生成透射波并且波面出現(xiàn)次峰值,這是由波浪與珊瑚礁地形相互作用產(chǎn)生了高頻波成分形成[10-11];G18位置的波面形狀與G14位置無(wú)明顯差異,但由于糙率礁面的摩擦損耗,波幅進(jìn)一步減小,趨近于0。2.2 波浪的偏度、不對(duì)稱度和厄塞爾數(shù)的沿礁變化

圖3展示了不同入射波高(H0)、周期(T)和礁坪水深(hr)影響下規(guī)則波與粗糙礁面作用時(shí)S值的沿礁變化。總體而言,波浪在外海傳播階段(X<-2.1 m),S的值接近于0,因?yàn)樵谠撾A段的傳播過(guò)程中波浪形態(tài)較為穩(wěn)定;隨著波浪在礁前斜坡處的淺化作用,波峰變尖,波谷變坦(圖2),S值逐漸增大;當(dāng)波浪在礁緣(X=0 m)附近發(fā)生破碎時(shí),S值持續(xù)增大,直到波浪破碎帶結(jié)束位置X=2 m附近達(dá)到峰值;波浪繼續(xù)在礁坪上傳播時(shí),由于重新生成了淺水透射波,波面重新穩(wěn)定,S值逐漸減小接近于零。同時(shí)礁坪上的S值也存在明顯的振蕩現(xiàn)象,主要是由于受到波浪淺化作用產(chǎn)生的自由高階波的影響[7]。對(duì)比不同H0、T和hr的影響發(fā)現(xiàn),破碎帶內(nèi)S值隨著H0的增大而增大(圖3a)、隨著T的增大而減小(圖3b)、隨著hr的增大而增大(圖3c)。對(duì)比LOWE et al[7]研究中的光滑礁面在相同礁坪水深(hr=0.10 m)時(shí)的類似波高和周期的工況發(fā)現(xiàn):S值沿礁坪的整體變化趨勢(shì)一致,但是振蕩幅度顯著減小。2.2.2 不對(duì)稱度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]珊瑚礁海岸水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究綜述[J]. 姚宇.  水科學(xué)進(jìn)展. 2019(01)
[2]波浪在珊瑚岸礁礁坪上傳播變形的數(shù)值研究[J]. 陳洪洲,畢春偉,高俊亮.  水科學(xué)進(jìn)展. 2018(02)
[3]珊瑚礁破碎帶附近波浪演化和波生流實(shí)驗(yàn)研究[J]. 姚宇,唐政江,杜睿超,蔣昌波.  海洋科學(xué). 2017(02)
[4]岸礁礁冠對(duì)波浪傳播變形及增水影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 姚宇,袁萬(wàn)成,杜睿超,蔣昌波.  熱帶海洋學(xué)報(bào). 2015(06)



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