旷敏, 姚宇,2 , 陈仙金, 张起铭, 蒋昌波,2

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

在全球气候变暖和海平面上升的大环境影响下,地处热带和亚热带的一些人口密集、占地面积小并被珊瑚环绕的低海拔岛屿国家, 在诸如风暴潮等极端条件下面临洪涝灾害的风险日益增加。与此同时,这些岛屿国家沿岸地区的建筑材料供需问题也日益紧张, 因此存在开采珊瑚礁作为建筑骨料的问题,并由此而在礁坪上形成了采掘坑。图1是在马绍尔群岛Majuro环礁礁坪上因居民采砂留下的大面积采掘坑的实例。在“一带一路”与“海洋强国”背景下,我国对南中国海岛礁的开发步伐日益加快, 填礁造陆等项目中也存在上述类似问题, 因此研究采掘坑位置变化对珊瑚礁海岸波浪传播变形的影响, 可为我国岛礁工程建设背景下的海岸灾害评估提供一定的参考。

图1 马绍尔群岛Majuro环礁采掘坑的卫星图像(来自谷歌地图)Fig.1 Satellite images of excavation pits at the Majuro Atoll, Marshall Islands (from Google map)

典型的珊瑚礁地形是由坡度较陡的礁前斜坡和相对平坦的礁坪组成(Gourlay, 1996)。波浪从远海向近岸传播过程中, 首先在礁缘附近由于浅化变形而发生破碎, 同时产生低频波与高频波(姚宇, 2019)。随后在破碎带内由于波浪破碎和礁面摩擦共同耗散,使岸线附近的主频波和高频波大幅度衰减, 低频波则可能在岸线附近与礁坪发生共振效应而放大, 加大了海岸洪涝灾害发生的风险(Péquignet et al,2014)。

近十几年来, 少数国内外学者从现场观测、数值模拟、物理模型试验等方面对存在采掘坑的珊瑚礁波浪特性进行了研究。……