人工采砂坑對規則波岸礁水動力特性的影響研究

王旭，屈科，2，3，門佳

（1.長沙理工大學 水利與環境工程學院，湖南 長沙 410114；2.洞庭湖水環境治理與生態修復湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410114；3.水沙科學與水災害防治湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410114）

在全球氣候變化和海平面持續上升的背景下，地處熱帶和亞熱帶地區的珊瑚海岸，特別是地勢較低的環礁島嶼，極易受到颶風和海嘯所引起的極端波浪的影響。典型的珊瑚礁地形主要包括陡峭的礁前斜坡和相對平坦的礁坪[1-2]。以往的研究結果表明，大部分的入射波能可以通過礁緣或礁冠附近的波浪破碎以及礁坪底部的摩擦被耗散掉[3-6]，因此珊瑚礁對極端波浪具有天然的緩沖作用，可以有效地保護礁后人口密集城鎮的安全[7-8]。近些年來，為促進地區的經濟發展，環礁群島國家計劃修建眾多的公路、港口、機場和其他基礎設施（如馬紹爾群島）[9]，這些基礎設施的建設需要大量的建筑原材料[10]。為滿足基礎設施建設的需要，在礁坪上進行挖掘逐漸成為建筑材料的主要來源。傳統沙質海岸的疏?？梢灾鸩竭m應海岸地貌及水動力的變化，而礁坪上的采掘通常會對珊瑚礁的海岸環境帶來永久性的影響[11]。礁坪上的人工采掘不僅會對珊瑚群落的生態平衡產生深遠影響，更會在一定程度上影響珊瑚礁的波浪水動力特性[12]。因此，系統開展人工采砂坑對珊瑚礁海岸波浪水動力特性影響的研究工作具有重要的科學意義和工程應用價值。

近幾十年來，國內外的學者對波浪在珊瑚礁上傳播演變規律開展了大量的研究工作，Kench等進行了大量的現場勘測[13-15]，Gourlay 等進行了相關的理論分析[16-17]；Liu等開展了許多實驗研究，研究各種波浪與珊瑚礁之間復雜的水動力特性[18-21]；許多學者通過數值模擬的方法研究了珊瑚礁與各種波浪之間的復雜相互作用（規則波[22-23]、非規則波[24-26]、海嘯波[27]和畸形波[28]）。這些研究的主要內容是波浪在不同珊瑚礁上傳播過程中發生的波浪破碎和波浪的增水效應[29-30]、低頻長波的變化規律[31-32]，以及波能的耗散。雖然這些研究對于正確理解不同波浪作用下珊瑚礁水動力特性具有重要意義，但對人為活動影響下采砂坑的研究還遠遠不夠[33]。近年來，少數學者通過現場觀測、物理模型試驗、數值模擬等方面對存在采砂坑的沿礁波浪特性進行了研究。Ford等[9-10]通過對馬紹爾群島Majuro 環礁進行的實地觀測，研究了波浪在有采砂坑和無采砂坑的礁坪上傳播變形與破碎的過程，研究結果表明，采砂坑的存在對低頻長波的影響較大，導致有采砂坑附近的海岸線附近波高減小；Yao等[34]]和曠敏等[35]利用波浪水槽進行了物理模型試驗，分別研究了采砂坑的寬度，采砂坑的位置變化對短波波高，低頻長波和波浪增水的影響，并分析了采砂坑的寬度，采砂坑的位置變化對礁坪上低頻長波的形成及其共振機理的影響；Klaver 等運用XBeach 非靜壓模塊數值模擬了采砂坑的寬度和位置的變化對局部波高及波浪爬高的影響[11-12]；張善舉[36]對非靜壓模型NHWAVE、FUNWAVE-TVD、Coulwave 等3 個波浪數值模型進行了對比分析，發現NHWAVE 能準確地模擬不同破碎波類型波浪在珊瑚礁礁坪上的波浪增減水，并且計算效率最快。因此本文選用NHWAVE來數值計算。

然而，目前國內外尚未有學者研究人工采砂坑對規則波岸礁水動力特性影響。因此，為了補充以往學者在人工采砂坑岸礁波浪傳播演變特性的研究工作，本研究基于非靜壓單相流模型（NHWAVE），系統研究人工采砂坑對珊瑚礁坪上規則波的傳播變形和爬高的影響。詳細討論了入射波高、礁坪水深、波浪周期、采砂坑寬度和采砂坑深度，以及采砂坑的位置等幾個主要因素的影響。

1 數值模型

1.1 控制方程

NHWAVE 是Ma 等[37]開發的非靜壓波浪數值模型。此模型以守恒形式的不可壓的Navier-stoke方程作為控制方程，為了精確表達水底和自由表面的形狀，Ma 采用了σ 坐標系對控制方程進行轉換，表達式中：D 為x、y、t的函數，h 是靜止水深，η為自由液面高程。

1.2 湍流模型

本文采用標準的k-ε 湍流模型來計算湍流黏性系數，其控制方程如下所示：

1.3 離散格式

應用有限體積∕有限差分組合法求解了NHWAVE 的控制方程。動量方程中的通量項用激波捕獲的HLL-TVD 格式離散化。應用二階混合線性∕拋物線近似（HLPA）方案離散了k-ε湍流模型控制方程中的對流通量項。采用二級二階非線性強穩定性保持（SSP）Runge-Kutta 方案進行時間行進，獲得二階時間精度。計算時間步采用自適應時間步長，將CFL 數設為0.25，以滿足數值穩定性的要求。關于數值計算模型NHWAVE 算法的詳細描述可參考文獻[39]。

2 模型驗證

2.1 波浪在島礁地形上傳播演變的驗證

實驗數據采用Yao 等[40]在南洋理工大學水動力實驗室進行的岸礁地形下規則波增減水的物理實驗。二維數值波浪水槽計算域與實驗保持一致，如圖1 所示。數值計算域為36 m，左側為造波邊界，岸礁模型礁前斜坡坡度為1∶6，礁前斜坡坡腳離造波區21 m，斜坡長度b = 2.1 m，礁坪長度L3= 8.9 m，模型高度為0.35 m，沿程布置12 個測點，水槽右側設置海綿消波層。x 方向為規則波傳播方向，網格大小dx= 0.02 m；z 方向為水深方向，共劃分20層網格。數值模型驗證工況如表1所示。波高儀放置的位置與實驗相同，表2給出了驗證工況波高儀的確切位置（以斜坡坡腳為參考點）。

表1 驗證工況

表2 實驗的波規（G1-G12）距斜坡坡腳的距離 單位：m

圖1 計算區域布置

圖2－圖5 展示了數值模擬結果與實驗值的對比。為了更為直觀地判斷數值模型的計算精度，本文引用Warner 等[41]建議的skill 數，skill 數的定義采用Wilmott[42]的方法，式（8）中：Xmodel和Xobs分別表示數值計算值和實驗觀測值，上劃線表示取平均值，skill數越接近于1表示模型計算精度越高，skill數越接近于0表示模型計算精度越低。

圖2 case1不同位置表面高程的時間序列

圖3 case1沿礁平均波高和平均水位對比圖

圖4 case2不同位置表面高程的時間序列

圖5 case2沿礁平均波高和平均水位對比圖

通過對比可以看出：計算結果與實驗數據的吻合度較高。Case1 中G5 和G7 處的波面計算值要大于實測值，以及平均水位計算值略大于實測值這和Yao 等[40]采用一維Boussinesq 模型計算的結果相近，其給出的解釋是，這個誤差可能是由于破碎帶內夾帶的氣泡造成的。所以該模型有能力模擬規則波與島礁地形的復雜水動力過程。

2.2 波浪在采砂坑岸礁地形上傳播演變的驗證

本節數值計算了非規則波浪在島礁地形上傳播演變的水動力學過程，將計算結果與Yao 等[34]的實驗結果進行對比，驗證非靜壓模型NHWAVE計算波浪在采砂坑岸礁上傳播變形的能力。二維數值波浪水槽計算域與實驗保持一致，如圖6 所示。數值計算域為36 m，左側為造波邊界，岸礁模型礁前斜坡坡度為1∶6，礁前斜坡坡腳離造波區27.3 m，斜坡長度為2.1 m，礁坪長度為3.6 m，模型高度為0.35 m，采砂坑位于礁坪中間處，采砂坑寬度Wp= 0.80m，采砂坑深度為0.20 m，沿程布置18 個測點，水槽右側設置海綿消波層。x方向為規則波傳播方向，網格大小dx= 0.02 m；z方向為水深方向，共劃分20 層網格。數值模型驗證工況有效波高Hs= 0.08m、譜峰周期Tp= 1.5s、礁坪水深hr= 0.05m。波高儀放置的位置與實驗相同。圖7 展示了數值模擬結果與實驗值的對比。通過對比可以看出：計算結果與實驗數據的吻合較好。所以該模型有能力模擬波浪在采砂坑岸礁地形上傳播演變，可進一步研究規則波在帶有人工采砂坑岸礁上的傳播演變。

圖6 計算區域布置

圖7 低頻長波波高、短波波高、平均水位的空間分布

3 工況設置

本文數值研究了人工采砂坑對規則波在岸礁地形上傳播變形和爬高過程的影響。系統研究了入射波高H、礁坪水深hr、波浪周期T、采砂坑中心位置xp、采砂坑深度Hp、采砂坑寬度Wp等因素的影響，布置如圖8 所示。岸礁模型參考Yao 等[40]的物理模型試驗，礁前斜坡坡腳位于造波區下游21.0 m 處，珊瑚礁坪的高度為0.35 m。采砂坑的尺寸根據Ford 等[10，34]對馬紹爾群島某地開展的原型觀測作為參考依據，并采用弗勞德相似定律以1∶20 的幾何比尺構建。對于標準工況，采砂坑中心位置xp= 25.6 m，采砂坑深度Hp= 0.2 m，采砂坑寬度Wp= 0.8 m，dw= 0.08 m，礁坪長度Lp=5.0 m，礁前斜坡tan α =1∶6，礁后斜坡tan β = 1∶12，沿計算域布置90 個波高儀，記錄水面高程和波浪上升高度的時間演變，如圖8 所示。x 方向為規則波傳播方向，網格大小dx= 0.02 m；z 方向為水深方向，共劃分20 層網格。無采砂坑的計算區域為在采砂坑的基礎上Hp= 0.0 m。詳細的工況設置參照表3，共38個工況。

表3 數值模擬工況設置表

圖8 帶有采砂坑的珊瑚礁的計算布置

4 數值分析與討論

4.1 水動力分析

本節對規則波在有無采砂坑的岸礁上傳播的水動力過程展開分析。對于無采砂坑的岸礁采用A3工況，有采砂坑的岸礁采用B3工況。圖9 為具有代表性時刻的水體速度云圖，由圖可知，當波浪傳播至采砂坑附近時，采砂坑的存在對其周圍的流場影響相對較大（圖9（c）、圖9（g）），但對距離采砂坑較遠處的流場幾乎無影響。且由圖9（g）、圖9（h）可以觀察到規則波與采砂坑之間復雜的相互作用現象，即當波浪傳播至采砂坑時，高速運動的波浪與采砂坑中靜止的水體之間發生強烈的質量和動量交換（波浪運動的能量一部分向前繼續傳播、一部分流向采砂坑內，采砂坑中部分水體也會向上涌出），使得波浪在采砂坑上向岸繼續傳播的速度減小。圖10 為具有代表性測點的自由液面高程的時間序列，由圖可知，當規則波在采砂坑之前的位置傳播時（x = 20.0 m、x = 21.0 m、x = 22.6 m、x = 23.1 m），測點處的自由液面的時間演變受采砂坑存在的影響較?。蝗欢?，采砂坑之前（x = 25.2 m）的局部波高會由于坑壁的反射和水體的阻礙相對增加；采砂坑里（x = 25.6 m、x = 25.9 m）的測點自由液面最大高程相對減小，采砂坑中心處的自由液面最大高程減少了26.76%，采砂坑末端減少了13.7%，采砂坑中心處的自由液面最大高程減少得相對較多；采砂坑的存在對岸線附近（x = 28.1 m）自由液面的影響較小。由（x = 25.2 m、x = 25.6 m、x = 25.9 m、x =28.1 m）處的自由液面的時間序列圖可知，由于采砂坑的存在，會阻礙涌浪向岸的傳播。圖11（a）為有無人工采砂坑時岸礁上局部波高的空間分布對比圖，從圖可以看出，采砂坑的存在分別升高和降低了坑前和坑內的波高，這分別是由坑內水柱的能量守恒和坑壁的反射造成的，但對岸線附近的波高影響較小。圖11（b）展示了有無人工采砂坑時局部平均水位的空間分布對比圖，由圖可知，波浪在礁前斜坡爬坡過程中產生減水效應（MWL ＜0），隨后波浪破碎MWL 顯著增大，轉變為增水（MWL ＞0），并在岸線附近達到最大，定義在礁坪上的最大平均水位為波浪增水值（ηr），采砂坑的存在對礁坪上的平均水位幾乎沒有影響，這主要是因為波浪的破碎主要發生在礁前斜坡附近，位于礁坪中央的采砂坑對波浪的破碎的影響已不再顯著。圖12（a）、12（b）分別是最大水深平均速度的空間分布對比圖和波浪爬高時間序列的對比圖，由圖12（a）可知采砂坑的存在降低了坑內的水深平均速度，由于坑內壁的反射使得礁緣處的最大水深平均速度增大，但降低了在岸線附近的水體速度，這點結合圖9 也可知；圖12（b）表明了采砂坑對礁后斜坡上的最大爬高有顯著影響，這可能是因為采砂坑的存在降低了在岸線附近的水體速度，因此降低了涌浪的最大爬高（最大爬高為：在波浪傳播穩定后20 個波浪周期內，每個周期內最大爬高值相加的平均值）。

圖9 不同時間情況下水體的速度云圖

圖10 不同測點處自由液面高程的時間序列對比圖

圖11 局部波高與平均水位的空間分布對比圖

圖12 最大水深平均速度的空間分布與爬高的時間演化對比圖

4.2 入射波高的影響

本節通過計算A1、A2、A3、A4、A5，B1、B2、B3、B4、B5這10 個工況，研究了不同入射波高度下采砂坑的存在對規則波傳播演變水動力特性和爬高過程的影響。圖13 展示了不同入射波高條件下局部波高沿計算域的空間分布，結果表明：當波高增大時，波浪開始的破碎位置會略微提前，但采砂坑的存在對波浪破碎位置仍沒有影響；隨著入射波高的逐漸增加，采砂坑后一定區域內局部波高降低的范圍無明顯變化，局部波高最大降低幅度減小，對于入射波高Hs/h=0.10 時最大降低幅度為27.2%，Hs/h= 0.30 時降低幅度為20.9%。圖14 為有無采砂坑波浪增水隨入射波高變化對比圖，由圖可知，隨著入射波高的增大，波浪的破碎程度也增大，波浪破碎帶的輻射應力梯度增加，因此波浪增水也會顯著增加，但礁坪上的波浪增水并沒有因采砂坑的存在而明顯改變。圖15 展示了有無采砂坑的情況下反射系數隨入射波高的變化，當入射波高增大時波浪的反射系數也會增大，采砂坑的存在雖然對礁前斜坡之前的流動過程和流場影響很小，但會增加波浪的反射系數。圖16 為規則波的最大爬坡高度隨入射波高的變化對比圖，由圖可以看出，岸線附近規則波的最大爬升高度隨入射波高單調增加，由于采砂坑內復雜的流場結構會消散更多的動能，使岸線附近的流速較弱，因此有采砂坑的岸礁最大波浪上升高度低于沒有采砂坑的岸礁，平均低11.7%。

圖13 不同波高作用下局部波高的空間分布

圖14 波浪增水隨入射波高的變化

圖15 反射系數隨波高的變化

圖16 規則波的最大平均爬高隨波高的變化

4.3 礁坪水深的影響

為研究在不同礁坪水深下采砂坑的存在對規則波傳播演變和爬高過程的影響，計算并分析了C1、C2、A3、C3、C4，D1、D2、B3、D3、D4這10 個工況。圖17 展示了不同礁坪水深條件下局部波高沿計算域的空間分布，結果表明：當礁坪水深增大時，波浪開始的破碎位置會略微往后，但采砂坑的存在對波浪破碎位置沒有影響；隨著礁坪水深的逐漸增加，采砂坑前局部波高升高的范圍增大；采砂坑后一定區域內局部波高降低的范圍和最大降低幅度均隨之增大，當hr= 0.10 m 時最大降低幅度為20.6%，而hr= 0.0 m 時降低幅度僅為2.6%。從圖18可知，波浪增水隨礁坪水深的增大單調遞減，這是因為水深的增大減弱了波浪破碎帶的輻射應力梯度，礁坪上的波浪增水因采砂坑的存在而略微降低，這種影響在水深較小時更為明顯，這可能是因為在不同的礁坪水深條件下破碎帶的寬度不同造成的。圖19 展示了有無采砂坑的情況下反射系數隨礁坪水深的變化，當礁坪水深增大時波浪的反射系數減小，當hr≥0.025 m 以后采砂坑的存在會增加波浪的反射系數。由圖20 最大爬高隨礁坪水深的增大單調遞減，這可能是因為水深的增加減弱了涌浪在礁坪上的水體流速；同時岸線附近規則波的最大爬高始終低于沒有采砂坑的，平均低8.6%。

圖17 不同礁坪水深條件下局部波高的空間分布

圖18 波浪增水隨礁坪水深的變化

圖19 反射系數隨礁坪水深的變化

圖20 規則波的最大平均爬高隨礁坪水深的變化

4.4 波浪周期的影響

本節通過計 算E1、E2、A3、E3、E4，F1、F2、B3、F3、F4這10 個工況，研究了不同波浪周期下采砂坑的存在對規則波傳播演變水動力特性和爬高過程的影響。圖21 展示了不同周期條件下局部波高的空間分布，結果表明：波浪周期的增大對波浪開始的破碎位置不產生影響，但增大了波浪在礁前的淺水效應，使臨界破碎波高增大，并且增加了礁坪上的破碎帶寬度；隨著波浪周期的逐漸增加，采砂坑前局部波高升高的范圍增大及采砂坑后一定區域內局部波高降低的范圍均增大，且坑內局部波高最大降低幅度也隨之增大，當T=2.0 s 時最大降低幅度為28.76%，T= 1.0 s 時降低幅度為15.1%。由圖22 可知，波浪增水隨波浪周期的增大單調遞增，這可能是因為當波浪周期增大時波能流也隨之增大，采砂坑的存在減弱了在礁坪上的波浪增水效應，在大周期的情況下最為明顯。圖23 展示了有無采砂坑的情況下反射系數隨波浪周期的變化，當周期增大時波浪的反射系數先增大后減小。由圖24 可以看出，波浪最大爬高隨波浪周期的增大單調遞增，這可能是因為當周期增大時，波浪的破碎程度降低，增加了波浪在礁坪上的透射能力；由于采砂坑的存在岸線附近規則波的最大爬升高度始終低于沒有采砂坑的最大爬升高度，平均低9.625%。

圖21 不同波浪周期下局部波高的空間分布

圖22 波浪增水隨波浪周期的變化

圖23 反射系數隨波浪周期的變化

圖24 規則波的最大平均爬高隨波浪周期的變化

4.5 采砂坑位置的影響

本節通過 計 算G1、G2、B3、G3、G4這5 個 工況，研究了不同采砂坑位置對規則波傳播演變水動力特性和爬高的影響。圖25 展示了不同采砂坑中心位置條件下局部波高的空間分布，結果表明：采砂坑位置對波浪開始的破碎位置不產生影響；隨著采砂坑的位置向岸移動，采砂坑對波浪的影響越來越弱，當采砂坑位于礁緣附近時，由于波浪與采砂坑相互作用劇烈，甚至使得采砂坑內的局部波高增大，而當采砂坑靠近岸線附近時影響可以忽略。采砂坑的中心位置由xp= 24.55 m 移至xp= 27.70 m 過程中，采砂坑前局部波高升高范圍逐漸變小并且在采砂坑一定區域內局部波高降低的范圍也減小。圖26 為不同采砂坑中心位置下波浪增水的變化，由圖可知，在采砂坑從礁緣移動至岸線附近過程中，波浪增水隨xp的增大單調遞增，這是因為采砂坑對波浪破碎的影響逐漸變小。圖27 展示了反射系數隨采砂坑中心位置的變化，當采砂坑在礁緣附近時（xp= 23.50 m）波浪的反射系數最大，隨著采砂坑往岸線移動，反射系數的變化呈現出非線性的規律。由圖28 可以看出，隨著采砂坑的位置向岸移動的過程中最大爬高略有減小，當采砂坑中心位置在25.6 m 以后，采砂坑的位置對波浪最大上升高度的影響可以忽略不計。

圖26 波浪增水隨采砂坑位置的變化

圖27 反射系數隨采砂坑位置的變化

圖28 規則波的最大平均爬高隨采砂坑位置的變化

4.6 采砂坑深度的影響

本 節 通 過 計 算H1、H2、B3、H3、H4、A3這6個工況，研究了不同采砂坑深度對規則波傳播演變水動力特性和爬高的影響。圖29 為不同采砂坑深度下沿礁局部波高的空間分布，由圖可知，當采砂坑深度的增大時，采砂坑前局部波高升高的范圍也會增加；采砂坑后一定區域內局部波高降低的范圍也增加，且局部波高最大降低幅度也隨之增大，當Hp= 0.30 m 時最大降低幅度為30.4%，而Hp= 0.10 m 時降低幅度為17.6%。由圖30 可知采砂坑深度的變化對波浪增水幾乎沒有影響。圖31、圖32 分別為反射系數隨采砂坑深度的變化情況和規則波最大爬高隨采砂坑深度的變化規律，隨著采砂坑深度的增加反射系數隨之增加，最大爬高隨采砂坑深度的增加略有減小的趨勢，然而，一旦Hp＞0.20 m，采砂坑深度對反射系數和波浪最大上升高度的影響均可以忽略不計，這說明采砂坑深度0.20 m 是一個閾值，隨著采砂坑深度從0.10 m 增加到0.20 m，反射系數和波浪最大爬高分別上升了10.1%和下降了10.6%。

圖29 不同采砂坑深度條件下局部波高的空間分布

圖30 波浪增水隨采砂坑深度的變化

圖31 反射系數隨采砂坑深度的變化

圖32 規則波的最大平均爬高隨采砂坑深度的變化

4.7 采砂坑寬度的影響

本節通過計算I1、I2、B3、I3、I4、A3這6個工況，研究了不同采砂坑寬度對規則波傳播演變水動力特性和爬高的影響。圖33 為不同采砂坑寬度下沿礁局部波高的空間分布，如圖33 所示，當采砂坑寬度相對較小時，采砂坑內表層高速涌浪與低速水體的質量和動量交換變弱，因此這時采砂坑的存在對局部波高的空間分布的影響略??；隨著采砂坑寬度的逐漸增大，采砂坑后一定區域內局部波高降低的范圍也會增大，同時局部波高最大降低幅度也呈現相同趨勢，當Wp= 1.2 m 時最大降低幅度為29.7%，而Wp= 0.4 m 時降低幅度僅為14.2%。由圖34可知隨著采砂坑寬度的增大，波浪增水減小，采砂坑寬度從0.4 m 增加到1.20 m時波浪增水降低了3.98%。圖35 為反射系數隨采砂坑寬度的變化情況，反射系數隨著采砂坑寬度的增大先增大后減小，當Wp= 0.6 m 時反射系數最大Kr= 0.112。圖36 為波浪最大爬高隨采砂坑寬度的變化，結果表明，當Wp＜0.8m時，最大爬高隨采砂坑寬度的增加有減小的趨勢，然而，一旦坑Wp＞0.8m，采砂坑寬度對波浪最大上升高度的影響可以忽略不計，這說明采砂坑寬度0.8 m是一個閾值。隨著采砂坑寬度從0.4 m 增加到0.8 m，波浪最大上升高度下降了6.62%。

圖33 不同采砂坑寬度下局部波高的空間分布

圖34 波浪增水隨采砂坑寬度的變化

圖35 波浪反射系數隨采砂坑寬度的變化

圖36 規則波的最大平均爬高隨采砂坑寬度的變化

5 結論

本文采用非靜壓模型NHWAVE 系統計算了人工采砂坑對規則波岸礁水動力特性的影響，并與無采砂坑的情況進行了對比分析。主要結論如下：

（1）采砂坑的存在使得坑內的波高局部降低，坑前的波高局部升高，但對岸線附近的波高卻無顯著影響；坑的存在對波浪增水影響不顯著；采砂坑的存在對規則波的反射存在顯著影響，在一定程度上增加了波浪的反射；

（2）對具有采砂坑的礁坪而言，入射波高越大：在坑內局部波高降低的范圍越大，但降低幅度較??；同時礁坪上的波浪增水也越大，但與無坑時相比幾乎相同。礁坪水深發生改變時，沿程波高隨著水深的增加而增加，但波浪增水卻隨著水深增加而減小，相對無坑時的增水值偏低，這種現象在小水深時更明顯。隨著波浪周期的增大沿程波高也隨之增大，同時波浪增水隨著周期的增大單調遞增，但與無坑時相比區別不明顯；

（3）隨著采砂坑位置往岸線移動，采砂坑對波浪破碎影響逐漸減小，岸線附近的增水逐漸增大，采砂坑在礁緣附近影響最為明顯；采砂坑深度的改變對采砂坑附近的波高影響較大，但對波浪增水無明顯影響；當增加采砂坑的寬度時，加大了波浪與采砂坑作用范圍，使采砂坑局部波高的變化更大，同時減弱了在岸線附近的平均水位；

（4）對于具有采砂坑的岸礁而言，采砂坑的存在降低了波浪在岸礁上的最大平均爬高，且隨著采砂坑從礁緣移動至岸線附近，對最大平均爬高的影響越來越明顯，但采砂坑寬度與深度的變化對爬高影響相對較小。