【论文推荐】| 采掘坑影响下孤立波沿岸礁传播变形及爬高研究

论文导读与观点概要

1. 研究目的

低海拔岛礁因基础设施建设常在礁坪上开采珊瑚砂，形成大量采掘坑。这些地形改变可能显著影响海啸波（以孤立波模拟）在礁坪上的传播特性及最终的淹没范围。本文旨在通过物理模型试验与无网格SPH数值模拟相结合的手段，系统探究入射波要素（波高、水深）及采掘坑形态（位置、宽度）对孤立波传播变形、局部波高及岸滩爬高的影响。研究旨在揭示采掘坑对海啸波的调控机制，并建立适用于此类复杂地形的波浪爬高经验预测公式，为岛礁海岸的防灾减灾提供理论依据。

2. 研究方法

本文采用“试验验证+数值模拟”的双重验证与扩展研究策略：

3. 主要结果

📉 波高沿程变化规律

⚡️ 岸滩爬高关键影响因素

4. 结论与创新

为了探究孤立波在带有采掘坑的岸礁地形上的传播和爬高规律，研究进行了一系列物理模型试验，分析了孤立波入射波要素（入射波高、礁坪水位）和采掘坑形态要素（采掘坑位置及坑宽度）对孤立波传播变形及岸滩爬高的影响。基于SPH开源程序包，采用无网格的数值模拟方法，探究波浪与带有采掘坑的礁形剖面的相互作用，并结合典型工况下的试验数据验证了模型的准确性。得到的主要结论如下：

1）礁形剖面上无量纲孤立波波高随着入射波波高的增大而减小，随着礁坪水深增大而增大。

2）采掘坑对孤立波的影响主要是由波浪反射作用造成的，其位置与宽度的变化会显著影响孤立波的局部波高。

3）礁后岸滩上的孤立波波浪爬高随着入射波高、礁坪水深和采掘坑宽度的增大而增大，但与采掘坑位置无明显联系。

4）通过回归分析得出适合于预测礁坪存在采掘坑影响的孤立波岸滩爬高的幂函数型经验公式。

5）孤立波越过采掘坑时，由于波浪反射出现明显的波高增加，同时因产生了涡动而引发额外的能量耗散现象。

上述结论可为远海岛礁填礁成陆工程后的岸线灾害风险评估提供一定的理论参考。

💡 推广语：

这篇文章为岛礁海岸的“隐形陷阱”敲响了警钟！研究团队通过物理与数字双重视角发现，礁坪上的采掘坑就像一个“波浪放大器”，其宽度越大，海啸波冲上海岸的高度就越高。文章不仅颠覆性地指出采掘坑的位置对最终爬高影响甚微，更重磅推出了高精度的波浪爬高预测公式。对于从事岛礁工程建设、海啸风险评估及海岸防护设计的工程师而言，这是一份能够直接用于指导防灾减灾实践的“科学说明书”。

相关图表

本文引用格式：刘晨光, 周婷, 姚宇, 等. 采掘坑影响下孤立波沿岸礁传播变形及爬高研究[J].海洋工程,2026,44(03):78-87.  (LIU Chenguang, ZHOU Ting, YAO Yu, et al. Study on the impacts of excavation pit on the solitary wave transformation and runup over a fringing reef profile[J]. The Ocean Engineering, 2026, 44(3): 78-87.  (in Chinese)）

作者简介：   

刘晨光（1999—），男，山西吕梁人，硕士研究生，主要从事近岸水动力学研究。E-mail：1345332014@qq.com

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