Page 31 - 2023年第54卷第8期

实验室的波浪水槽中进行，水槽长 ８０ｍ、宽 １．８ｍ、高 ２．６ｍ。

图 ７ 拖曳力系数式（２０）计算值与率定值对比 图 ８ 拖曳力系数式（２１）计算值与率定值对比

本次水力模型水平滩地工况的总体设计及模型布局、仪器设备、模型树与文献［２０］一致，但模拟植
物材料、种树带宽度、波浪参数等设计不同。此外，基于自然规律下滩地坡度一般为 １∶１５～１∶２０，在
水平滩地模型的基础上设计了坡度为 １∶２０缓坡滩地模型试验（见图 ９），以研究根据水平滩地试验数据
所得的植物消浪计算方法在缓坡滩地上的适用性。试验模拟植物除了模型树 ［２０］ 还采用了直径 ０．０１ｍＰＶＣ
材料的刚性柱。
根据文献［２７］，中国大陆地区最大面积的连片红树林生长区内引种的无瓣海桑林平均高约 ５．５ｍ；
本地的白骨壤、木榄、红海榄、秋茄、桐花林高度分别约 ２．３ｍ、２．９ｍ、４．２ｍ、３．５ｍ、２．６ｍ；保护
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区内小树密度 ０．１５～０．５０株?ｍ 、大树密度 ０．１５～０．２５株?ｍ 。因此，本试验设计原型高 ３ｍ和 ５ｍ的
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模型树，即模型树、刚性柱高度采用 ０．３ｍ、０．５ｍ，植物密度采用 ２５株?ｍ 、５０株?ｍ 。模型中，种树
带宽度采用 ０．５ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、６ｍ，滩地水深采用 ０．３ｍ、０．５ｍ、０．７ｍ。缓坡滩地前缘水
深为 ０．５ｍ时，植物为非淹没；前缘水深为 ０．７ｍ时，种树带计为淹没状态。缓坡滩地时计算滩地水
深（ ｈ）考虑两种：①植物区水深的平均值；②缓坡滩地前缘水深。经试验验证，两种考虑的结果几乎
一致，为简单化处理，计算滩地水深采用缓坡滩地前缘水深。
表 １中罗列了不同影响因素组合下的 １１３种工况，对应都测量了无植物时的空白试验，Ｈ 为 Ｇ０
ｏｒｉ
处初始波高；Ｇ１处的波高为种树带入射波高 Ｈ。
０
４．２ 历史数据归集 为更充分研究植物消浪作用特性，本文还收集了谭超等 ［１５］ 、陈晖 ［２８］ 文献中不同
工况共 ４０组试验数据。谭超等 ［１５］ 在长 ６６ｍ、宽 １．０ｍ、高 １．６ｍ的波浪水槽中，采用 ４种不同刚度但
外形相同的圆柱形硅胶棒开展了植物杆群消浪试验；模拟植物直径 ０．０１ｍ、高度 ０．２ｍ，林带密度 ４００
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株?ｍ 、宽度 ２ｍ；滩地水深 ０．１５ｍ，规则波波高 ０．０５ｍ、波周期 １．３４ｓ。陈晖 ［２８］ 试验水槽长 ２０ｍ、宽
０．６ｍ、高 ０．６ｍ，植被区长 ８ｍ，模拟植物 ＰＶＣ管直径 ０．０２ｍ、高度 ０．２０ｍ；滩地水深采用 ０．１５ｍ、
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０．２５ｍ，植物密度采用 １３９株?ｍ 、５５６株?ｍ ；入射波高采用 ０．０３ｍ、０．０５ｍ、０．０７ｍ、０．０９ｍ，波周
期采用 ０．６ｓ、０．９ｓ、１．２ｓ；共开展 ３６组规则波实验。４０组试验资料的纳入有利于验证本文所提方法
的适用性。

图 ９ １∶２０缓坡滩地工况试验设置（滩地前缘水深 ０．５ｍ时，单位：ｍ）
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