多孔介质海底上近岸表面波动力学

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当表面波从深水传向近岸时,将受到海底的强烈作用和实际海底多孔介质普遍性的直接影响,引发出一系列复杂多样的近岸波动现象。对其进行深入研究,所得结果可显著改善近岸波浪场的预测精度,直接应用于开发近岸水域这一赋存着丰富的物质资源、极富有潜力和前景的海洋前沿地带。基于此,本文在下列方面力主创新和开展工作: (1)从近岸多孔介质海底分布的普遍性、海底地形变化的多样性出发,考虑其可渗透特性、水深变化的一般性、非传播模式效应及频率间断现象,建立了近岸非平整、多孔介质海底上波浪传播的一般线性波理论。它是对纯波缓坡方程理论做出的有效扩展。不仅能包含目前最新和最典型的若干模型方程理论,而且为后续相应的非线性波传播模型理论的建立,提供了一个可靠的理论基础。 (2)考虑水深连续变化的一般海底地形,海底多孔介质的普遍性以及波-流相互作用,建立了任意水深多孔介质海底上线性波-流相互作用的综合水波模型方程。它是对目前广泛运用的主要水波模型理论——缓坡方程理论的有效补充。然后在此模型方程理论基础上,针对波状海底地形和淹没倾斜海底地形进行数值模拟,探讨了在实际环境条件下Bragg共振散射现象的一般演变规律。这就为将来试图利用Bragg共振散射机制构筑人工多孔介质海底坝提供了有益的参考价值。 (3)在前述的综合水波模型方程理论的基础上,充分考虑随机波效应,提出了非平整、多孔介质海底上随机波-流相互作用方程模型理论,以使得水波的“确定性”与“随机性”较为合理地结合起来.最后在“几何-光学逼近”和“靶谱”两个方面从数值上模拟了该方程的一些特性。 上述模型理论的建立,顺应目前近岸水波理论由理想的刚性海底转向实际的多孔介质海底的大格局走势,是对已有多孔介质海底上波浪传播理论的一次再思考和积极拓展,为广阔的工程实际应用提供了有益的参照作用。
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