堤前红树林对直立堤波压力影响的数值模拟研究

基于非静压模型SWASH,建立数值波浪水槽,通过设置有无红树林的对比实验,系统研究了波浪−红树林−直立堤相互作用时的水动力特性,并分析了波陡,相对水深,厄塞尔数,红树林长度、密度、特征直径等因素对直立堤堤前波高、迎浪面最大波压力的影响。研究结果表明：无红树林时Goda公式无法准确估算直立堤上的冲击荷载;在模型比尺为1∶10的数值实验中,2 m宽的堤前红树林可使波高衰减6%～45%,波压力衰减11%～74%,然而,在相对波高较大且红树林特征参数较小时会引起堤前波高增大4%～26%;在本文考虑的水力条件下,最大波压力随波陡减小而减小58%～93%,随相对水深增大而减小42%～72%,随厄塞尔数减小而减小87%～96%;堤前波高和波压力衰减率随红树林宽度、密度及特征直径的增加而非线性增加。
研究结果可为进一步认识红树林的消浪效应及红树林生态系统与海堤组合的海岸防护工程的设计与规划提供科学的依据。