波浪作用下弱惯性塑料颗粒的运动特征探究

作     者：舒颖 冯曦 白洋 李慧超 倪兴也 柳其岩 王勇铭 陈君 

作者机构：河海大学港口海岸与近海工程学院 海南省海洋地质调查研究院 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室 

出 版 物：《河海大学学报(自然科学版)》 (Journal of Hohai University(Natural Sciences))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：海南省海洋地质资源与环境重点实验室开放课题项目(23-HNHYDZZYHJKFO37) 水利工程智能建设与运维全国重点实验室开放基金(HESS-2403) 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室开放课题(YK223001-3) 

主　　题：弱惯性塑料颗粒 波浪水槽试验 二阶Lagrangian漂移理论 小波变换 

摘      要：海洋塑料污染是全球环境治理中亟需解决的重要问题。以弱惯性塑料颗粒的近岸运动特征为研究对象，通过物理模型试验，对比观察了漂浮态与沉底态中等尺寸球状塑料颗粒，在有限水深规则波作用下的运动特征，以及塑料颗粒在不同波况和边界条件下的动态响应。试验结果表明：（1）漂浮塑料颗粒的运动规律基本符合二阶Lagrangian漂移理论；（2）沉底塑料颗粒的运动轨迹多呈现不规则性，随机高频扰动占其振幅的20%。（3）通过引入谱密度函数，进一步推求了沉底塑料颗粒在随机运动过程中产生的最大可能水平位移量(ζmax)，并发现ζmax随着入射波波周期增大，呈现先增大后收敛的趋势。上述试验对比揭示了漂浮态和沉底态的弱惯性塑料颗粒对有限水深波的不同响应规律，加深了人们对海洋塑料颗粒在海表和海底不同边界条件下行为过程的理解。研究成果可为海洋塑料垃圾的追踪、行为预测和清理工作提供理论基础。