T/CAOE 21.5-2020
A.2.2.3 水位和波浪条件
根据待评估海草床植被区的近岸潮汐及波浪特征，模型水动力参数中波高和水位可采用 长度比尺推求，计算公式如式（A.4）和式（A.5）所示。模型试验与原型参数还应符合重力 相似准则，即原型弗洛德数与模型弗洛德数相等。根据长度比尺及重力相似准则，得到模型 中波浪周期与真实海况周期的关系如式（A.6）所示。
H0m = H0p 入? …………………………………….(A.4)
Ym = 入? Yp
…………………………………….(A.5)
…………………………………….(A.6)
式中：
Tm = Tp 入? H0p——原型水动力参数的特征有效波高，单位为米（m）； H0m——原型水动力参数的特征有效波高，单位为米（m）； Yp——原型水动力参数的特征水位，单位为米（m）； Ym——模型水动力参数的特征水位单位为米（m）； Tp——原型水动力参数的特征有效波周期，单位为秒（s）； Tm——原型水动力参数的特征有效波周期，单位为秒（s）。
A.2.2.4 水槽及测量仪器布置
物理模型实验的实验水槽首端应布设具备主动吸波功能的造波设备。模型布置在水槽中 部，与造波设备相隔一定距离。在模型区后，经过一段距离后设置消波设备。实验室通常采 用数字波高仪测量波浪在海草床植被区的传播衰减，可将波高仪布置在植被区及其前后，波 高仪测点至少为 3 个（植被区的前、中、后边缘各一个）。 A.2.3 试验数据分析及计算
利用模型试验得到的数据，将试验工况的水位、波高、周期等水动力参数及植被区的宽 度、高度等参数以公式（A.3）～公式（A.5）计算相应的参数，并将待评估原型植被减灾区前后的波高H0 = H0p和H? = H?vp以及评估断面植被区宽度 ? = ?vp带入到公式（1），即可计算得到波高衰减率Rw?。 A.3 数值模拟方法
A.3.1 数值模拟法的适用性
在区域海洋灾害频率较低（评估年份内未发生影响待评估区域的风暴潮）或经济技术条 件不允许采用现场观测方法时，若掌握了区域植被区长度、宽度等分布区域特征，以及植被 茎枝的密度、高度等特征参数、水动力条件，且有成熟的数值模拟技术条件时，可采用此法 评价海草床减灾功能。 A.3.2 数值模式
8
T/CAOE 21.5-2020
现有的植物与波浪相互作用的数值模型主要有两类，一类是在海流和海浪模型中直接增 加一项植物作用力项来表征植物作用，并对模型在海草床区域的相关参数进行修正；另一类 是使用专门的海草床区域中的波流运动模型，这一类模型也有不同的处理方法，如将植物区 视为多孔介质进行空间平均推导得到的植物区波流运动流体控制方程。具体的数值模拟可根 据实际需求和计算能力等条件选择合适的数值模型。
本导则给出多孔介质波流运动流体控制方程的计算方法，具体如下：
该模型将植被区植株视为多孔介质，对 N-S 方程进行空间平均推导得到，模型控制方程如式（A.7）和式（A.8）。该模型能够较好的模拟波浪在植被区传播衰减的过程。
a ui axi = 0 ........................................................................................ ( A.7 ) 2 ' '2 ui a+ V ? auiuj axiaxj axj
a ui at + uj a ui axj =? 1 a p p axi + gi ? fi ………………………… ( A.8) 式中:
ui ——i（二维问题中 i=1,2；三维问题中 i=1,2,3）方向的空间平均速度； p ——空间平均压力；
p——流体密度，单位为 kg/m3； gi——i 方向的重力加速度； V——流体运动粘度；
'u ' ——空间平均雷诺应力，可才用 k-e 紊流模型求解； u i j fi ——空间平均植物作用力。
植被区作用力fi可概化为拖曳力项和惯性力项，对于单根圆柱可分别采用式（A.9）和
式（A.10）计算其对水体作用的拖曳力和惯性力。
fD = 12 pCDDu u ...................................................................... ( A.9 ) f = pC I 兀D2 au m 4 at ……………………… ( A.10 ) 式中:
fD——拖曳力； fI——惯性力; CD——拖曳力系数（可根据不同海草植物种类的刚性和柔性特征等具体特征进行确定）， Cm——惯性力系数（可根据不同海草植物种类的刚性和柔性特征等具体特征进行确定）； p——流体的密度，单位为 kg/m3； D——植株的直径，单位为 m； u——水流速度，单位为 m/s。 A.3.3 数值模拟结果分析及计算
采用数值模拟方法评估减灾功能时，应采用真实尺度进行模拟计算，并将模拟得到的待评估植被区前后的波高H0和H?带入到公式（1），即可计算得到波高衰减率Rw?。 A.4 评估方法的选取
评估方法的选取，应结合区域的现场条件、经济条件、技术设备以及实验条件综合考虑。 在条件允许时，应首先优先考虑现场观测法直接测量计算风暴潮期间海草床的波高消减率。当条件有限，如近些年没有风暴潮影响评估区域，无法进行风暴潮灾害期间的现场观测式， 可采用其他方法；如物理模型实验条件允许，可采用物理模型进行评估，要确保原型植物参
9
T/CAOE 21.5-2020
数与海洋水动力参数真实可靠；当采用数值模拟方法评估时，应注意选取可靠的数值模型、 确保海草植物特征合理准确的参数化。
10
T/CAOE 21.5-2020
附录 B （资料性附录）
海草床生态修复主要物种图集
11
T/CAOE 21.5-2020
附录 C （规范性附录） 海草床修复方法
C.1 移植法
C.1.1 移植时间
不同海草物种的修复时间不同。详见表 3。 C.1.2 移植单元采集
常用的移植单元包括草块和克隆分株，按照以下方法在种源地采集。在采集移植单元时， 尽量从海草床不同区域进行采集，以减少对海草床的破坏。
——草块：采用直径（约 20 cm~30 cm）的 PVC 管或铁铲等工具在海草床内连根带底质挖取具有一定形状（圆柱体、长方体）的草块。为方便运输，草块的长、宽度均小于等 30 cm，草块深度根据不同海草根系的发达程度而定。采集草块的间距不低于 0.5 m。 ——分株：首先采集草块（方法如上），随后就地洗掉附带的底质，尽量选择具有 2 个 ~5 个分株相连的片段作为 1 个移植单元。海菖蒲可选择单个分株进行种植。 C.1.3 移植单元暂养与运输
采集移植单元后可采用加厚塑料整理箱或暂养池中暂养。暂养时有条件的可用气泵充氧。 将移植单元运输至修复区时，必须保持植株湿润新鲜，必要时可加入冰袋以保持新鲜。海草 植株容易腐烂，移植单元采集后应尽快移植（2d~3d 内）。 C.1.4 移植单元定植
不同的移植单元，将其固定于底质的方法也不同。具体如下：
——草块：在修复区域挖出比移植单元略大的坑，将草块放入后压实。草块移植间距不 超过 50 cm。
——分株：为防止被海浪冲走，移植单元的固定需要借助其他外物。具体方法有： a) 根状茎绑石法：用麻绳或塑料扎带（种植单元成活后可将其回收）将分株的根状茎绑 在石块上，然后将其掩埋或投掷于修复区。
b) 枚钉法：将根状茎用麻绳或扎带固定于 U 型、V 型枚订（类似于订书针）上，再固定到海域底质中。枚订插入底质的长度 15 cm 左右，移植单元均匀分布。
c) 网格法：将根状茎用麻绳或扎带固定于网片或网格框架上，再固定于修复区。克隆片 段在网格上的间距约 10 cm~20 cm；网格框架间的距离不超过 1 m。 C.2 种子法
C.2.1 种子采集
不同物种的种子成熟期不同，采集时间见表 2。种子采集方法如下：
——生殖枝采集：在海草种子成熟季节，采集生殖枝，装入网袋后在海水池或固定于海 区中暂养。待种子成熟脱落时，去掉茎枝、叶片等，收集种子。该方法主要应用于鳗草和日 本鳗草。 ——种子库采集：若当年海草结实率较低或错过生殖枝采集，可在种源地挖取表层 10 cm 左右的沉积物，过筛（孔径不超过种子短径）清洗，挑取种子。该方法主要应用于有种子库的物种，如鳗草、日本鳗草等。
——果实采集：每年 9 月~12 月采集海菖蒲成熟果实，放入网袋后在海水池或固定于海
12
T∕CAOE 21.5-2020 海岸带生态减灾修复技术导则 第5部分：海草床
