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海岸风沙地貌与植被相互作用研究进展与展望

地球科学进展 2024年第1期39卷 34-45页

作者：符淑宜董玉祥中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 广州新华学院资源与城乡规划学院广东广州510520

基于国内外海岸风沙地貌形成发育中海岸风沙地貌与植被相互作用的研究,总结了其主要研究内容、技术与方法等方面的重要进展,提出已有研究的系统性不够完善、植被对沙丘演变的影响及响应机理研究较弱以及区域对比研究不足等问题,建议未... 详细信息

基于国内外海岸风沙地貌形成发育中海岸风沙地貌与植被相互作用的研究,总结了其主要研究内容、技术与方法等方面的重要进展,提出已有研究的系统性不够完善、植被对沙丘演变的影响及响应机理研究较弱以及区域对比研究不足等问题,建议未来应加强海岸风沙地貌与植被相互作用景观效应研究,深入探究海岸风沙地貌形态及动力过程对植被的响应模式,厘清海岸植被对风沙地貌形态与风沙活动的反馈机制,重视区域对比研究,以丰富和完善我国海岸风沙地貌研究内容。

关键词：沙丘形态沙丘移动海岸植被

植被对波浪作用下床面切应力影响的数值模拟分析

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海洋学报 2022年第11期44卷 111-120页

作者：葛昭佩唐军赵楚嫣大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

本文基于OpenFOAM建立三维波浪数值水槽,模拟计算植被水域波浪作用下的床面切应力,分析了入射波高、植被密度、植被淹没高度、水流对植被水域波浪作用下床面切应力的影响。结果表明:纯波时,由于植被的阻水作用,植被水域床面切应力沿程衰... 详细信息

本文基于OpenFOAM建立三维波浪数值水槽,模拟计算植被水域波浪作用下的床面切应力,分析了入射波高、植被密度、植被淹没高度、水流对植被水域波浪作用下床面切应力的影响。结果表明:纯波时,由于植被的阻水作用,植被水域床面切应力沿程衰减,其衰减程度与入射波高、植被密度及植被淹没高度呈现正相关;与纯波时相比,在波浪和同向流共同作用下正向床面切应力幅值增大,负向床面切应力幅值减小;弱水流对植被水域床面切应力的大小及分布无明显影响;强水流时,床面切应力在植被水域先增大后逐渐减小并在植被水域后显著降低。

关键词：海岸植被波浪床面切应力 OpenFOAM

植被对波浪作用下床面切应力和湍动能影响的数值模拟分析

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植被对波浪作用下床面切应力和湍动能影响的数值模拟分析

作者：葛昭佩大连理工大学

学位级别：硕士

近年来随着生态观念的提高和可持续性保护的要求,海岸工程趋向于以植被护岸为代表的非侵入式生态海岸防护。植被水域中的水动力过程是植被固滩护岸的重要控制因素之一,植被的阻力作用是消浪缓流的主要原因,同时床面切应力和湍流动能是... 详细信息

近年来随着生态观念的提高和可持续性保护的要求,海岸工程趋向于以植被护岸为代表的非侵入式生态海岸防护。植被水域中的水动力过程是植被固滩护岸的重要控制因素之一,植被的阻力作用是消浪缓流的主要原因,同时床面切应力和湍流动能是泥沙运动的重要参数,分析三者在植被水域的变化规律,有助于了解植被固滩护岸机制,对于建设生态海岸防护工程具有一定的指导意义。本文基于OpenFOAM构建植被水域数值波浪水槽,研究了植被拖曳应力系数、植被水域床面切应力及湍流动能三方面内容。主要工作如下:(1)模拟分析了植被引起的波浪拖曳应力系数(C)。C是反应植被阻力作用的关键参数,直接影响概化数值模型的准确性。首先本文在数值模型中将植被视为柱体直接模拟植被周边波浪场,而后利用Morison公式计算C,分析水动力参数及植被密度对C的影响,以便下文应用概化数值模型时准确选择C。结果表明:在本文模拟条件下,C随茎雷诺数(Re)、KC数、厄塞尔数(Ur)的增大而减小,随着相对水深(kh)的增大而增大,在相同kh下,C随波陡(A/L)的增大而减小;在相同Re或KC下,波流时C小于纯波;纯波时C与Re、KC、Ur均具有较好的相关性,相关性依次为KC>Ur>Re;本文研究的三种植被密度下植被分布间距相对较大,对C没有明显影响。(2)模拟分析了植被对波浪床面切应力的影响。数值模型中以源项的方式概化植被对波浪的耗散作用,通过计算全水深速度场及边界层内速度梯度而直接计算床面切应力分布,分析波浪要素、植被特征参数及流速对最大床面切应力的影响。结果表明:植被水域最大床面切应力在纯波及弱水流时沿程逐渐衰减,在强水流时沿程先增大后减小并在植被尾端大幅降低;最大床面切应力衰减系数随波高、植被密度、植被淹没高度的增加而增大,随周期、水深的增大而减小;当相对流速较小时(约在Uc植被对波浪湍动能的影响。应用考虑植被茎生湍流的-模型计算植被水域湍流动能,分析波浪要素、植被密度对湍流动能的影响。结果表明:植被水域湍流动能在小周期时沿水深逐渐减小,然而在较大周期时则呈现先稍增大后减小的趋势;波浪在植被水域传播一定距离后湍流动能达到最大值而后逐渐减小;湍流动能与入射波高、周期和植被分布密度呈正相关,与水深呈负相关;植被垂向密度不均时,由于存在剪切层而在局部产生剪切湍流,使得植被水域湍流动能整体增大;将湍流动能模拟值与茎生湍流预测公式进行拟合,结果具有较高的相关性。

关键词：海岸植被 OpenFOAM 植被拖曳应力波浪底部切应力湍流动能

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斜坡非淹没刚性植被影响下孤立波爬高的研究

水动力学研究与进展（A辑） 2015年第5期30卷 506-515页

作者：姚宇杜睿超袁万成蒋昌波河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 长沙理工大学水利工程学院长沙410114

该文通过物理模型实验和数值模拟研究了孤立波与斜坡上非淹没刚性植被的相互作用。物理模型实验在波浪水槽中进行,运用CCD高速相机测量了斜坡上波浪的爬高,分析了入射波波高和植被密度对爬高的影响,结果表明爬高与入射波高的比值近似为... 详细信息

该文通过物理模型实验和数值模拟研究了孤立波与斜坡上非淹没刚性植被的相互作用。物理模型实验在波浪水槽中进行,运用CCD高速相机测量了斜坡上波浪的爬高,分析了入射波波高和植被密度对爬高的影响,结果表明爬高与入射波高的比值近似为常数,其值取决于植被的密度。采用Boussinesq方程成功地模拟了波浪在斜坡上的传播变形及爬高过程:植被的阻水作用通过添加拖曳力项来实现,底床摩擦阻力系数通过模拟孤立波在无植被影响斜坡上的爬高确定,根据实验数据校核数值模型得到不同入射波高下植被的拖曳力系数。研究发现孤立波作用下斜坡上植被的平均拖曳力系数与平底床恒定流的情况并无明显差异。

关键词：孤立波爬高拖曳力系数海岸植被 Boussinesq方程

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非淹没刚性植被影响下孤立波在岸滩上的爬高

水利水电科技进展 2019年第2期39卷 31-36页

作者：姚宇唐梦君唐政江蒋昌波长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114

为探究海岸刚性植被对海啸波的削弱效应,通过物理模型试验和数值模拟研究了孤立波与不同坡度岸滩上非淹没刚性植被的相互作用问题。物理模型试验在波浪槽中进行,测试了不同的入射波波高、植被密度和岸滩坡度对孤立波爬高的影响,并运用... 详细信息

为探究海岸刚性植被对海啸波的削弱效应,通过物理模型试验和数值模拟研究了孤立波与不同坡度岸滩上非淹没刚性植被的相互作用问题。物理模型试验在波浪槽中进行,测试了不同的入射波波高、植被密度和岸滩坡度对孤立波爬高的影响,并运用物理模型试验数据校核改进后的Boussinesq方程,得到植被的拖曳力系数。结果表明:拖曳力系数随植被密度的增大而增大,随坡度增大而减小;植被后的无量纲透射波高和无量纲岸滩爬高随着无量纲的入射波高的增大而减小,随着植被密度的增大而减小;当岸滩坡度增大时,无量纲透射波高增大而无量纲爬高并无显著差异。最后根据回归分析得出了岸滩爬高与相对入射波高、植被密度和岸滩坡度的幂函数型经验关系式。

关键词：岸滩坡度波浪爬高海岸植被 Boussinesq方程拖曳力系数

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海岸带环境管理与评价的基本问题

海洋开发与管理 1998年第2期15卷 28-31页

作者：朱晓东施丙文南京大学海岸与海岛开发国家试点实验室

海岸带环境管理与评价的基本问题朱晓东施丙文（南京大学海岸与海岛开发国家试点实验室随着国际海洋年的到来，在世界范围内兴起了宣传海洋、开发海洋的热潮，运用高新技术大规模充分开发利用海洋资源是全人类２１世纪生存与实现可持续... 详细信息

海岸带环境管理与评价的基本问题朱晓东施丙文（南京大学海岸与海岛开发国家试点实验室随着国际海洋年的到来，在世界范围内兴起了宣传海洋、开发海洋的热潮，运用高新技术大规模充分开发利用海洋资源是全人类２１世纪生存与实现可持续发展的必然选择。无论是过去还是将来...

关键词：海岸带环境管理环境评价海岸植被