潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

姚宇; 唐政江; 杜睿超; 蒋昌波

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

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潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

姚宇, 唐政江, 杜睿超, 蒋昌波

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姚宇, 唐政江, 杜睿超, 蒋昌波. 潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

引用本文:

姚宇, 唐政江, 杜睿超, 蒋昌波. 潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

YAO Yu, TANG Zhengjiang, DU Ruichao, JIANG Changbo. Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

Citation:

YAO Yu, TANG Zhengjiang, DU Ruichao, JIANG Changbo. Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

1.
长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114;
2.
南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏南京 210024;
3.
水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 湖南长沙 410004

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51679014）；港口航道泥沙工程交通行业重点实验室开放基金（Yn216002）

详细信息

作者简介:
姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com

中图分类号: TV139.2

Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current

1.
School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;
2.
Key Laboratory of Port, Waterway and Sedimentation Engineering of Ministry of Transportation, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, China;
3.
Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410004, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51679014).

摘要: 为揭示潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪的运动特征，通过波流水槽试验对潮汐流存在下规则波的传播变形和增水规律进行了研究，测试了一系列的潮汐流流量并对比正向流、反向流以及无流的情况。研究结果表明：反向流使波浪破碎点向远海侧移动，正向流则使其向海岸侧移动，反向流存在时破碎带内的湍流较正向流时更为剧烈；反向流时破碎点附近入射波能量由主频波向高次谐波发生转移更为显著；潮汐流的存在对波浪反射、透射和能量耗散并无明显影响；正向流造成礁坪上波浪增水减少，反向流则促进增水的增长，增水最大值与潮汐流流量间存在显著的线性关系。研究成果可望为岛礁工程的建设和维护提供一定的理论参考。
- 波浪传播变形 /
- 增水 /
- 规则波 /
- 潮汐流 /
- 珊瑚岛礁
Abstract: To study the characteristics of wave motions over reef islands under the effect of tidal current, laboratory experiments were performed in a wave-current flume to investigate the wave transformation and wave-induced setup in the presence of tidal current. A series of tidal flowrates were tested, and three flow regimes (shoreward, seaward and no-flow) were compared. Results show that the seaward flow moves the breaking point to the offshore side while the shoreward flow moves it to the coastal side. The turbulence in the surf zone associated with the seaward flow is stronger than that with the shoreward flow. Incident wave energy around the breaking point transferred from primary waves to their higher harmonics, and this type of transfer is more evident with the seaward flow. The tidal current has insignificant effect on wave reflection, transmission and energy dissipation. The shoreward flow decreased the wave-induced setup on the reef flat while the seaward flow increased it, and there is strong linear relationship between the maximum wave setup and the tidal flowrate. This study may provide theoretical guidance for construction and maintenance projects around those reef islands.
- wave transformation /
- wave setup /
- regular wave /
- tidal current /
- reef islands

[1]	刘小丽, 刘明珠. 波浪作用下考虑海床变形影响的溶质运移数值模拟 . 水科学进展, 2021, 32(1): 88-96. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.01.009
[2]	陈杰, 姚震, 蒋昌波, 曾思益, 陈克伦. 规则波作用下刚性挺水植物波生流试验研究 . 水科学进展, 2021, 32(3): 438-448. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.012
[3]	诸裕良, 丁诚宇, 宗刘俊, 赵红军, 管大为, 谈雯倩. 复坡珊瑚礁地形规则波传播特性试验研究 . 水科学进展, 2021, 32(6): 933-943. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.06.012
[4]	尹则高, 王盛, 孙灿. 规则波作用下垂直圆管负浮力射流的数值模拟 . 水科学进展, 2021, 32(5): 780-790. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.05.013
[5]	高昂, 吴时强, 吴修锋, 王芳芳, 戴江玉, 宋凯. 滑移流对浅水湖泊风浪传播特性影响试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(4): 592-600. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.04.013
[6]	姚宇. 珊瑚礁海岸水动力学问题研究综述 . 水科学进展, 2019, 30(1): 139-152. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.014
[7]	李绍武, 胡传越, 柳叶. 不规则波在岸礁地形增水变化规律试验 . 水科学进展, 2019, 30(4): 581-588. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.013
[8]	诸裕良, 宗刘俊, 赵红军, 严士常, 虞琦. 复合坡度珊瑚礁地形上波浪破碎的试验研究 . 水科学进展, 2018, 29(5): 717-727. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.05.012
[9]	陈洪洲, 毕春伟, 高俊亮. 波浪在珊瑚岸礁礁坪上传播变形的数值研究 . 水科学进展, 2018, 29(2): 252-259. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.013
[10]	任春平, 白玉川. 规则波导斯托克斯漂移对污染物输移的影响 . 水科学进展, 2017, 28(4): 605-613. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.015
[11]	季新然, 柳淑学, Bo T. PAULSEN, Harry B. BINGHAM. 基于势流理论和OpenFOAM的耦合模型对多向不规则波浪的模拟 . 水科学进展, 2016, 27(1): 88-99. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.01.010
[12]	马殿光, 董伟良, 徐俊锋. 沙波迎流面流速分布公式 . 水科学进展, 2015, 26(3): 396-403. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.017
[13]	房克照, 孙家文, 刘忠波, 尹晶. 近岸波浪传播的非静压数值模型 . 水科学进展, 2015, 26(1): 114-122. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.015
[14]	房克照, 刘忠波, 邹志利, 孙家文, 尹继伟. 波生沿岸流数值模拟 . 水科学进展, 2013, 24(2): 258-265.
[15]	徐振山, 陈永平, 张长宽, 王娅娜. 规则波和不规则波条件下射流实验对比 . 水科学进展, 2013, 24(5): 715-721.
[16]	季小强, 冯卫兵, 张俞. 径向点插值法在波浪传播数值模拟中的应用 . 水科学进展, 2011, 22(2): 258-265.
[17]	张弛, 王义刚, 郑金海. 波生流垂向结构研究综述 . 水科学进展, 2009, 20(5): 739-746.
[18]	郑金海, Hajime Mase. 波流共存场中多向随机波浪传播变形数学模型 . 水科学进展, 2008, 19(1): 78-83.
[19]	郑永红, 游亚戈, 沈永明, 吴必军. 缓坡地形上非线性波浪变形的并行计算 . 水科学进展, 2003, 14(3): 328-332.
[20]	孙大鹏, 李玉成. 非线性波浪变形计算的三维边界元方法 . 水科学进展, 2002, 13(4): 397-402.

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潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114;

2. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏南京 210024;

3. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 湖南长沙 410004

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51679014）；港口航道泥沙工程交通行业重点实验室开放基金（Yn216002）

作者简介:
姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com

收稿日期: 2017-03-07
刊出日期: 2017-07-25

中图分类号: TV139.2

关键词:

波浪传播变形 /

增水 /

规则波 /

潮汐流 /

珊瑚岛礁

摘要: 为揭示潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪的运动特征，通过波流水槽试验对潮汐流存在下规则波的传播变形和增水规律进行了研究，测试了一系列的潮汐流流量并对比正向流、反向流以及无流的情况。研究结果表明：反向流使波浪破碎点向远海侧移动，正向流则使其向海岸侧移动，反向流存在时破碎带内的湍流较正向流时更为剧烈；反向流时破碎点附近入射波能量由主频波向高次谐波发生转移更为显著；潮汐流的存在对波浪反射、透射和能量耗散并无明显影响；正向流造成礁坪上波浪增水减少，反向流则促进增水的增长，增水最大值与潮汐流流量间存在显著的线性关系。研究成果可望为岛礁工程的建设和维护提供一定的理论参考。

English Abstract

Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;

2. Key Laboratory of Port, Waterway and Sedimentation Engineering of Ministry of Transportation, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, China;

3. Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410004, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51679014).

Received Date: 2017-03-07
Publish Date: 2017-07-25

Keywords:

Abstract: To study the characteristics of wave motions over reef islands under the effect of tidal current, laboratory experiments were performed in a wave-current flume to investigate the wave transformation and wave-induced setup in the presence of tidal current. A series of tidal flowrates were tested, and three flow regimes (shoreward, seaward and no-flow) were compared. Results show that the seaward flow moves the breaking point to the offshore side while the shoreward flow moves it to the coastal side. The turbulence in the surf zone associated with the seaward flow is stronger than that with the shoreward flow. Incident wave energy around the breaking point transferred from primary waves to their higher harmonics, and this type of transfer is more evident with the seaward flow. The tidal current has insignificant effect on wave reflection, transmission and energy dissipation. The shoreward flow decreased the wave-induced setup on the reef flat while the seaward flow increased it, and there is strong linear relationship between the maximum wave setup and the tidal flowrate. This study may provide theoretical guidance for construction and maintenance projects around those reef islands.

姚宇, 唐政江, 杜睿超, 蒋昌波. 潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

引用本文:

姚宇, 唐政江, 杜睿超, 蒋昌波. 潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 614-621. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

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潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

作者简介: 姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com

Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current

计量

出版历程

潮汐流影响下珊瑚岛礁附近波浪传播变形和增水试验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.016

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南 长沙 410114; 2. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏 南京 210024; 3. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410004

作者简介: 姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com

English Abstract

Laboratory study of wave transformation and wave-induced setup over reef islands under the effect of tidal current

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作者简介:
姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com

1. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114;

2. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏南京 210024;

3. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 湖南长沙 410004

作者简介:
姚宇(1982-),男,湖南湘潭人,副教授,博士,主要从事近海水动力学研究。E-mail:yaoyu821101@163.com