海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

蒋昌波; 陈杰; 程永舟; 邓斌; 隆院男

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海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男

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蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证[J]. 水科学进展, 2013, 24(1): 88-94.

引用本文:

蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证[J]. 水科学进展, 2013, 24(1): 88-94.

JIANG Changbo, CHEN Jie, CHENG Yongzhou, DENG Bin, LONG Yuannan. Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification[J]. Advances in Water Science, 2013, 24(1): 88-94.

Citation:

JIANG Changbo, CHEN Jie, CHENG Yongzhou, DENG Bin, LONG Yuannan. Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification[J]. Advances in Water Science, 2013, 24(1): 88-94.

海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

蒋昌波^1,2,
陈杰^1,2,
程永舟^1,2,
邓斌^1,2,
隆院男^1,2

1.
长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410004;
2.
湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室, 湖南长沙 410004

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51239001;51179015)

详细信息

作者简介:
蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

中图分类号: TV142

Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification

1.
School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China;
2.
Hunan Province Key Laboratory of Water, Sediment Sciences & Flood Hazard Prevention, Changsha 410004, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51239001;No.51179015).

摘要: 基于Boussinesq方程耦合泥沙运动和地形演变模型,建立海啸作用下泥沙运动数学模型。地形演变模型采用WENO差分格式,并将WENO差分格式与Lax-Wendroff格式和FTBS格式进行对比分析。运用Synolakis、Kobayashi和Young的实验数据分别对水动力模块和地形演变模块进行验证,数值模拟结果与实验数据吻合良好,模型能够很好地模拟海啸波的传播、破碎、上爬、回落过程以及岸滩的冲淤变化过程,该数学模型能够运用到海啸作用下的岸滩演变研究和预测中。
- 海啸 /
- 泥沙运动 /
- 岸滩演变 /
- 数学模型 /
- WENO格式
Abstract: A tsunami can mobilize a substantial amount of coastal sediments and change the coastal morphology considerably. A comprehensive numerical model is developed with the capability of modeling tsunami waves, including the effect of sediment transport and morphological changes. The numerical model includes a set of fully nonlinear and weekly dispersive Boussinesq equations and the sediment transport and morphological evolution modules. The weighted essentially non-oscillatory scheme (WENO) is used for the spatial discretization of morphological bed level equations. The Lax-Wendroff scheme and forward time backward space (FTBS) scheme are compared with WENO. The numerical model is validated using the available laboratory experimental data such as Synolakis, Kobayashi and Young. The result shows that the numerical model is capable of resolving the solitary wave propagate, breaking, run-up, rundown and scouring processes on the beach. The numerical model could be useful for the study of sediment transport under tsunami waves.
- tsunami /
- sediment transport /
- beach profile evolution /
- numerical model /
- weighted essentially non-oscillatory scheme

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海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410004;

2. 湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室, 湖南长沙 410004

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51239001;51179015)

作者简介:
蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

收稿日期: 2011-12-28
刊出日期: 2013-01-25

中图分类号: TV142

关键词:

海啸 /

摘要: 基于Boussinesq方程耦合泥沙运动和地形演变模型,建立海啸作用下泥沙运动数学模型。地形演变模型采用WENO差分格式,并将WENO差分格式与Lax-Wendroff格式和FTBS格式进行对比分析。运用Synolakis、Kobayashi和Young的实验数据分别对水动力模块和地形演变模块进行验证,数值模拟结果与实验数据吻合良好,模型能够很好地模拟海啸波的传播、破碎、上爬、回落过程以及岸滩的冲淤变化过程,该数学模型能够运用到海啸作用下的岸滩演变研究和预测中。

English Abstract

Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China;

2. Hunan Province Key Laboratory of Water, Sediment Sciences & Flood Hazard Prevention, Changsha 410004, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51239001;No.51179015).

Received Date: 2011-12-28
Publish Date: 2013-01-25

Keywords:

tsunami /
sediment transport /
beach profile evolution /
numerical model /
weighted essentially non-oscillatory scheme

Abstract: A tsunami can mobilize a substantial amount of coastal sediments and change the coastal morphology considerably. A comprehensive numerical model is developed with the capability of modeling tsunami waves, including the effect of sediment transport and morphological changes. The numerical model includes a set of fully nonlinear and weekly dispersive Boussinesq equations and the sediment transport and morphological evolution modules. The weighted essentially non-oscillatory scheme (WENO) is used for the spatial discretization of morphological bed level equations. The Lax-Wendroff scheme and forward time backward space (FTBS) scheme are compared with WENO. The numerical model is validated using the available laboratory experimental data such as Synolakis, Kobayashi and Young. The result shows that the numerical model is capable of resolving the solitary wave propagate, breaking, run-up, rundown and scouring processes on the beach. The numerical model could be useful for the study of sediment transport under tsunami waves.

蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证[J]. 水科学进展, 2013, 24(1): 88-94.

引用本文:

蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证[J]. 水科学进展, 2013, 24(1): 88-94.

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海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

作者简介: 蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification

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出版历程

海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410004; 2. 湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室, 湖南长沙 410004

作者简介: 蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

English Abstract

Study of sediment transport by tsunami waves: III: Numerical model development and verification

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China; 2. Hunan Province Key Laboratory of Water, Sediment Sciences & Flood Hazard Prevention, Changsha 410004, China

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作者简介:
蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410004;

2. 湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室, 湖南长沙 410004

作者简介:
蒋昌波(1970-),男,陕西石泉人,教授,博士生导师,主要从事河流、海岸动力过程及其模拟技术研究。E-mail:jcb36@vip.163.com

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China;

2. Hunan Province Key Laboratory of Water, Sediment Sciences & Flood Hazard Prevention, Changsha 410004, China