植物消波机制的实验与理论解析研究进展

陈杰; 何飞; 蒋昌波; 彭浩; 曾思益; 龚尚鹏; 陈克伦

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

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植物消波机制的实验与理论解析研究进展

陈杰, 何飞, 蒋昌波, 彭浩, 曾思益, 龚尚鹏, 陈克伦

文章导航 > 水科学进展 > 2018 > 29(3): 433-445

陈杰, 何飞, 蒋昌波, 彭浩, 曾思益, 龚尚鹏, 陈克伦. 植物消波机制的实验与理论解析研究进展[J]. 水科学进展, 2018, 29(3): 433-445. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

引用本文:

CHEN Jie, HE Fei, JIANG Changbo, PENG Hao, ZENG Siyi, GONG Shangpeng, CHEN Kelun. Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(3): 433-445. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

Citation:

CHEN Jie, HE Fei, JIANG Changbo, PENG Hao, ZENG Siyi, GONG Shangpeng, CHEN Kelun. Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(3): 433-445. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

植物消波机制的实验与理论解析研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

陈杰^1,2,
何飞¹,
蒋昌波^1,2,
彭浩¹,
曾思益¹,
龚尚鹏¹,
陈克伦¹

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

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409022）；湖南省自然科学基金资助项目（2018JJ3546）

详细信息

作者简介:
陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

中图分类号: TV139.2;G353.11

Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation

1.
School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;
2.
Key Laboratory of Water Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410114, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409022).

摘要: 从以物理模型实验及理论解析为代表的植物消波研究手段与宏观和微观尺度下植物消波分析方法两个方面总结了国内外的研究现状和最新研究进展。对物理模型实验中的植物因子、水动力因子、植物模型制作和实验布置等要素以及理论解析模型进行归纳，分别阐述了以波高衰减和波能耗散为主要分析对象的植物消波分析方法，指出现有物理模型实验中植物几何比尺与波要素比尺难以统一和理论解析研究局限于二维情况等问题。综合考虑季节更替、植物摆动、波浪破碎、波浪随机性及非线性、潮流等因素是今后植物消波研究的重点突破方向。
- 消波机制 /
- 植物 /
- 物理模型实验 /
- 理论解析
Abstract: Wave attenuation by coastal vegetation has attracted coastal engineers' wide attention. This study reviews present investigations and latest advances in typical approaches in laboratory experiments as well as theoretical analysis, as well as the analytical methods on micro and macro scales. Firstly, the governing parameters in vegetation modeling and theoretical models are summarized, such as those of vegetation, hydrodynamics and experiment setup in a laboratory experiment. It is revealed that the analytical methods can be classified into method of reduction in wave height and method of dissipation of wave energy, respectively. Finally, this paper points out that the scale effect in vegetation size and wave parameters is the main reason that limits the universal applications of analytical solutions, only applicable in 2-D flows. The further problems, coupling of multiple factors such as seasonality, motion of vegetation, wave breaking, the randomness and nonlinearity of waves, tidal currents, are desirable to be addressed.
- mechanism of wave attenuation /
- vegetation /
- laboratory experiment /
- theoretical analysis

[1]	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
[2]	龚政, 吕亭豫, 耿亮, 周曾, 徐贝贝, 张长宽. 开敞式潮滩-潮沟系统发育演变动力机制——Ⅰ.物理模型设计及潮沟形态 . 水科学进展, 2017, 28(1): 86-95. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.010
[3]	王玲玲, 王寅, 魏岗, 陆谦益, 徐津, 唐洪武. 内孤立波环境下圆柱和方柱受力特征——Ⅰ.物理实验 . 水科学进展, 2017, 28(3): 429-437. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.014
[4]	闫静, 戴坤, 唐洪武, 程年生, 陈扬. 含植物河道紊流结构研究进展 . 水科学进展, 2014, 25(6): 915-922.
[5]	吴志伟, 宋汉周. 温度时序资料确定地下水流速解析模型灵敏度分析 . 水科学进展, 2013, 24(6): 877-882.
[6]	尚晓三, 王式成, 王振龙, 王栋. 基于样本熵理论的自适应小波消噪分析方法 . 水科学进展, 2011, 22(2): 182-188.
[7]	王忖, 王超. 含挺水植物和沉水植物水流紊动特性 . 水科学进展, 2010, 21(6): 816-822.
[8]	童菊秀, 杨金忠, 暴入超. 非饱和土中溶质地表径流迁移模型及解析模拟 . 水科学进展, 2009, 20(1): 10-17.
[9]	黄虎, 付志英. 在沿岸流作用下的线性短峰波解析解 . 水科学进展, 2009, 20(1): 135-138.
[10]	刘诚, 沈永明. 水生植物对水沙运动影响的三维湍流模型 . 水科学进展, 2008, 19(6): 851-856.
[11]	刘浩, 潘伟然. 营养盐负荷对浮游植物水华影响的模型研究 . 水科学进展, 2008, 19(3): 345-351.
[12]	胡旭跃, 刘斌, 曾光明, 程永舟, 李冬. 植物粗糙度对明渠水流阻力影响的试验研究 . 水科学进展, 2008, 19(3): 372-377.
[13]	吴福生, 王文野, 姜树海. 含植物河道水动力学研究进展 . 水科学进展, 2007, 18(3): 456-461.
[14]	窦希萍, 王向明, 赵晓冬. 物理模型变率影响研究进展 . 水科学进展, 2007, 18(6): 907-914.
[15]	司建华, 冯起, 张小由, 张艳武, 苏永红. 植物蒸散耗水量测定方法研究进展 . 水科学进展, 2005, 16(3): 450-459.
[16]	杨红坡, 谢新宇, 张继发, 曾国熙. 潜水一维非稳态运动的解析理论及应用 . 水科学进展, 2004, 15(1): 82-86.
[17]	张德生, 沈冰, 沈晋, 王全九. 非均匀土壤中溶质运移的两区模型及其解析解 . 水科学进展, 2003, 14(1): 72-78.
[18]	程海云, 芮孝芳, 季学武. 线性扩散波方程解析解及其在水位预报中的应用 . 水科学进展, 1997, 8(2): 130-136.
[19]	苏臣, 孙一源, 陈勇. 新型节水灌溉控制原理的应用研究 . 水科学进展, 1994, 5(2): 142-148.
[20]	刘昌明, 窦清晨. 土壤-植物-大气连续体模型中的蒸散发计算 . 水科学进展, 1992, 3(4): 255-263.

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植物消波机制的实验与理论解析研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

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

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409022）；湖南省自然科学基金资助项目（2018JJ3546）

作者简介:
陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

收稿日期: 2017-08-21
刊出日期: 2018-05-25

中图分类号: TV139.2;G353.11

关键词:

消波机制 /

植物 /

物理模型实验 /

理论解析

摘要: 从以物理模型实验及理论解析为代表的植物消波研究手段与宏观和微观尺度下植物消波分析方法两个方面总结了国内外的研究现状和最新研究进展。对物理模型实验中的植物因子、水动力因子、植物模型制作和实验布置等要素以及理论解析模型进行归纳，分别阐述了以波高衰减和波能耗散为主要分析对象的植物消波分析方法，指出现有物理模型实验中植物几何比尺与波要素比尺难以统一和理论解析研究局限于二维情况等问题。综合考虑季节更替、植物摆动、波浪破碎、波浪随机性及非线性、潮流等因素是今后植物消波研究的重点突破方向。

English Abstract

Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation

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

2. Key Laboratory of Water Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410114, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409022).

Received Date: 2017-08-21
Publish Date: 2018-05-25

Keywords:

Abstract: Wave attenuation by coastal vegetation has attracted coastal engineers' wide attention. This study reviews present investigations and latest advances in typical approaches in laboratory experiments as well as theoretical analysis, as well as the analytical methods on micro and macro scales. Firstly, the governing parameters in vegetation modeling and theoretical models are summarized, such as those of vegetation, hydrodynamics and experiment setup in a laboratory experiment. It is revealed that the analytical methods can be classified into method of reduction in wave height and method of dissipation of wave energy, respectively. Finally, this paper points out that the scale effect in vegetation size and wave parameters is the main reason that limits the universal applications of analytical solutions, only applicable in 2-D flows. The further problems, coupling of multiple factors such as seasonality, motion of vegetation, wave breaking, the randomness and nonlinearity of waves, tidal currents, are desirable to be addressed.

引用本文:

Citation:

CHEN Jie, HE Fei, JIANG Changbo, PENG Hao, ZENG Siyi, GONG Shangpeng, CHEN Kelun. Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(3): 433-445. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

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植物消波机制的实验与理论解析研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

作者简介: 陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation

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出版历程

植物消波机制的实验与理论解析研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.016

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

作者简介: 陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

English Abstract

Advances in laboratory experiment, theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China; 2. Key Laboratory of Water Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410114, China

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作者简介:
陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

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

作者简介:
陈杰(1982-),男,湖南衡山人,副教授,博士,主要从事河流、海岸水沙动力过程及其数值模拟研究。E-mail:chenjie166@163.com

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

2. Key Laboratory of Water Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410114, China