基于多孔介质模型的珊瑚礁地形孤立波动力学数值研究

本文基于体积平均雷诺平均Navier-Stokes方程（VARANS）构建了耦合多孔介质模型的数值波浪水槽，实现了珊瑚礁地形上波浪传播-破碎过程的高精度模拟。研究揭示了孤立波在礁湖地形中的演化规律，阐明了入射波高、淹没水深、礁坪宽度、坡度及孔隙率等因素对礁后波浪的影响机制，为珊瑚礁海岸防护工程设计提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究通过数值模拟揭示了珊瑚礁孔隙率对波浪强度的衰减作用：忽略渗透性会高估潟湖内的波高。淹没水深的增加会减弱礁体的反射摩擦效应，降低波浪破碎强度并提高透射波高。而减缓礁前坡度则会同步降低潟湖的透射波高和反射波幅。

Changes of wave height and velocity along the reef

图8展示了波高0.20 m的孤立波在淹没水深0.10 m的礁体前后传播时的水面高程变化。当孤立波传播至礁缘位置时，受礁前斜坡作用，波峰前表面逐渐变陡且波高增大。波浪在礁坪上传播时...（后续内容因原文截断无法完整翻译）

Conclusion

本文系统分析了孤立波在珊瑚礁-潟湖地形中的传播演化规律，总结了波参数、淹没深度、礁坪宽度、坡度及孔隙率等因素对潟湖波浪的影响机制。通过研究多孔珊瑚礁上孤立波的水动力特性及潟湖相对波高变化，为岛礁工程中孤立波传播规律研究提供了数据支撑。

（注：因原文部分内容不完整，翻译时对截断的章节进行了适应性处理，保留了完整的专业术语标注和动态描述风格）