海院科研动态（5）| 高精度红树林消浪开源数值模型发布

        风暴潮期间，海岸湿地中的红树林、盐沼以及海草具有明显的消浪作用。目前许多海岸防护工作将天然湿地或人工湿地纳入整体海岸保护计划，以减小波浪对海岸的侵蚀等影响。为了在海岸保护计划的设计中能达到预期消浪效果的湿地面积，需有效评估海岸植物对波浪的衰减作用。数值模型是预估不同场景下植被区域中波浪传播的有效工具，然而现有的数值模型忽略了植被横向根茎受力、惯性力和孔隙率对植物消浪效果的影响。

图：自然条件下根茎复杂的红树林

       我院胡湛副教授与比利时佛兰德水力学研究所与荷兰德尔夫特理工大学合作，提出了SWASH数值模型，基于包含非静水压力项的浅水方程，考虑了红树林水平方向的根茎受力、红树林所受的惯性力和孔隙率导致的水流流速变化三项。研究建立的数值模型与理论模型与以往的数值模型或物理模型实验结果进行对比，表明所建模型拟合效果良好：即使在淹没植被条件下，该模型也可以通过双层计算较好地再现波浪耗散。此外，物理模型数据中植被区内外的水位差验证了孔隙度效应的实现，建模结果表明：红树林横向的根茎受力、红树林所受的惯性力和孔隙率导致的水流流速变化在植被场上的波传播中具有重要影响，特别是在植被密度高的情况下。

 图：SWASH 与 SWAN 模型模拟波高对比图

       本研究基于SWASH研发了植物消浪模型，SWASH是一种开源的非静水波浪模型，发布网址为http://swash.sourceforge.net/，该新模型为量化波浪在沿海湿地中的传播和最大水位提供了一个有效和可靠的工具，并有望为基于自然的海岸防护项目服务。

       该研究成果发表在国际知名学术刊物《Coastal Engineering》， Non-hydrostatic modeling of drag, inertia and porous effects in wave propagation over dense vegetation fields. Coast. Eng。论文通讯作者胡湛副教授于2015年毕业于荷兰代尔夫特理工大学，2016年加入新奥门31999新奥门31999。

      上述研究工作得到了国家自然科学基金-国际(地区)合作与交流项目、国家自然科学基金-青年基金项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2019.03.011