珊瑚礁海岸波流运动特性整体物理模型实验研究

陈树彬，陈松贵,*，姚宇，陈汉宝

( 1. 海岸灾害及防护教育部重点实验室（河海大学），江苏 南京 210098；2. 交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456；3. 湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室，湖南 长沙 410114)

1 引言

珊瑚礁地形上波浪传播变形和波生流系统对生态、环境、地貌和工程建设有着深远影响。波浪引起的增水和驱动的环流使得营养物质通过珊瑚礁，并清除造礁生物的代谢废物，有助于珊瑚虫的生存，对维持珊瑚生态平衡起到重要作用[1]，波浪能同样影响着珊瑚礁系统中的沉积物运移，改变着珊瑚礁生物的分布、珊瑚礁地貌的形成以及海岸线的稳定性[2]。

现场观测[3-7]表明，波浪从远海传播到珊瑚礁礁缘处发生破碎后，从破波点开始产生增水直到破碎带结束增水达到最大，随后波浪增水沿礁下降，到达潟湖中近似为0。海水在增水正压力的驱动下产生了垂直和平行于海岸方向的波生流。珊瑚礁礁坪通常是不连续的，间隔有一些连通外海的口门，因此沿岸方向不均匀分布的增水驱动了潟湖内的沿岸流，并通过口门处的离岸流返回到外海。

珊瑚礁海岸水动力的室内物理模型实验主要是利用波流水槽开展波浪传播变形、破碎、增水以及波生流的研究。例如，Gourlay[8]通过一系列水槽物理模型实验研究了规则波作用下礁坪上的波生流问题，并给出了波生流经验计算公式。Demirbilek 等[9]在风浪水槽中研究了风和不规则波作用下礁坪上的增水和岸滩波浪爬高，证实了珊瑚礁的存在对波浪爬高的削减作用。……