何 飞,陈杰,2,3, 蒋昌波,2,3,赵 静

(1. 长沙理工大学水利工程学院,湖南 长沙 410114; 2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南 长沙 410114;3. 长沙理工大学水科学与环境工程国际研究中心,湖南 长沙 410114)

海啸是一种破坏力极强的海浪,2004年印度洋海啸灾难发生后,植物消波已成为近年来海岸工程研究的热点[1]。观测表明,海啸波的首波与孤立波非常接近,因此目前学术界多采用孤立波来近似模拟海啸波[2]。关于近岸植被影响下的孤立波传播变形研究对近岸植被消波减灾具有重要的理论指导意义。国内外学者对于近岸植被影响下的波浪传播变形开展了大量研究。关于近岸植被作用下规则波传播变形理论主要有Kobayashi等[3]基于动量守恒方程和线性波理论得出的指数函数衰减规律以及Darlymple等[4]基于能量守恒方程和线性波理论得出的幂函数式衰减规律。众多研究结果[5-7]与上述近岸植被中波浪传播变形规律基本一致,而关于近岸植被对于孤立波传播变形的影响尚未形成系统的理论。部分学者通过数值模拟探究近岸植被与孤立波的相互作用机理,其研究均未考虑植物冠部因素。如Maza等[8]基于IHFOAM数值模型,探究了刚性植物对于孤立波传播变形的影响,而Huang等[9]则通过Boussinesq方程模拟了不同宽度植物带影响下的孤立波传播变形。另一部分学者从物理模型试验入手,探究植物带影响下的孤立波反射、透射、波能耗散以及爬高变化规律。王俊[10]利用PVC管模拟红树林,探讨了孤立波与红树林植物模型相互作用时透射波和反射波的变化情况,而蒋昌波等[11]则探究了红树林植物模型前后孤立波波形变化以及入射波波高和分布密度对孤立波反射、透射和波能衰减系数的影响。……