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基于数值模拟和XGBoost算法的海南清澜红树林消浪分析
| 论文题名： | 基于数值模拟和XGBoost算法的海南清澜红树林消浪分析 |
| 关键词： | 红树林;消浪分析;数值模拟;XGBoost算法 |
| 摘要： | 近年来，红树林作为然“海岸卫士”在防浪护岸方面的显著作用已逐步进入海岸工程学者研究视野。然而现阶段关于考虑风暴潮影响的红树林消浪研究少见。同时，随着人工智能技术快速发展，越来越多的AI算法被应用于海洋领域，但尚未用于植被覆盖区域波浪预测。本文以海南清澜红树林消浪为研究对象，考虑风暴潮影响数值模拟分析了风暴潮对红树林消浪的影响，并基于XGBoost算法预测分析了红树林的消浪性能。 首先，本文基于SWAN波浪模式与FVCOM潮流模式，对1409号台风“威马逊”过境海南省时的波浪与潮流进行模拟，采用站点实测数据进行对比，验证了其对风浪传播及潮流运动模拟的准确性；随后基于已有物理模型试验数据，对SWAN模式在模拟植被水域波浪传播演化的准确性进行验证。 在数值模式得到验证的基础上，数值模拟探讨了考虑潮流影响及未考虑潮流影响下台风“威马逊”期间海南清澜红树林海域波浪传播演化。结果表明：潮流的存在使波浪运动变得更为复杂，对波高有明显的增大效应；有潮流的影响下，红树林对波浪的衰减效应更为显著，最大衰减率达到了75%，且红树林的存在对波向及波周期无明显影响。 利用SWAN模拟红树林带内波高数据作为训练数据集导入XGBoost算法，经XGBoost训练后用于红树林水域波高预测。在XGBoost算法得到验证的基础上，利用XGBoost探讨入射波浪参数以及红树林参数对波浪的影响，结果表明随着红树林区参数：种植宽度、种植密度、生长高度的升高，波高相应有所降低，但并非线性关系；随着波浪边界参数：波高、波周期、波向的提高，波高相应有略微升高，但整体上无太大变化。 |
| 作者： | 黄心裕 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 唐军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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