波浪的基本知识

波浪的分类及传播变形14水利闫志铎21140933069 1 引言2 波浪的分类及特点3 近岸波浪传播的变形 2014年7月大连世界和平公园海滨浴场 近岸浪击毁渔场网箱 2013年3月烟台海浪对沿岸照成的破坏 波浪要素 波峰与波峰顶 波浪剖面高于静水面的部分称为波峰 其最高点称为波峰顶 波谷与波谷底 波浪剖面低于静水面的部分称为波谷 其最低面称为波谷底 波高 规则波相邻波峰顶和波谷底之间的垂直距离 通常用H表示 波长 规则波相邻波峰顶 或波谷底 之间的水平距离 通常以L表示 波峰线 垂直波浪传播方向上波峰顶的连线 波速 波的移动速度 大小等于波长与周期之比 即C L T 波向线 与波峰线正交的线 即波浪传播方向 周期 波浪起伏一次所需要的时间 或者相邻两波峰顶通过空间固定点所经历的时间间隔 通常以T表示 波陡与波坦 波高与波长之比 通常用表示 H L 波陡的倒数称为波坦 风浪 在风的直接作用下产生的水面波动 在观测中记为F 特点 高低长短不等 波面较陡 粗糙不平 波峰线较短 此起彼伏 瞬息万变 涌浪 风停止后在海面上继续存在的波浪或离开风区传播至无风水域上的波浪 在观测中记为U 特点 具有较规则的外形 排列整齐 波面较平滑 波峰线长 混合浪 涌浪再传播进入另一个风场后的波浪 与风浪进行叠加形成的波浪 记为FU 或F U 风浪为主 或U F 涌浪为主 风浪 涌浪 混合浪 波浪的分类 1 按波浪所受的干扰力和周期分类 2 按波浪形态分类不规则波 波浪要素不断变化 1 大洋中的风浪为不规则波 规则波 各个波的波浪要素均相等的波浪 1 实验室用人工方法产生的波浪 2 离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波 3 按波浪传播海域的水深分类 其它分类 根据一个波浪周期内水质点的运动轨迹是否封闭 可分为震荡波和推移波 根据波形是否向前传播 可分为前进波和驻波 根据波浪是否破碎 可分为破碎波 未破碎波和破后波 根据波浪运动的运动学和动力学处理方法 可分为微小振幅波 线性波 和有限振幅波 非线性波 近岸波浪传播的变形 波浪的浅水变化波浪的折射波浪的绕射波浪的反射波浪的破碎 波浪的浅水变化 深水波的波速 波长和周期的关系为 浅水波的波速 波长和周期的关系为 周期基本不变 根据两波向间的波能流守恒可得 E0 E 深浅水中单位面积水柱的波动能量 C0 C 深浅水中的波速 b0 b 深浅水中两波向线间隔 两波向线平行时 二者相等 n0 n 深浅水中波能传递率 水的容重 根据左图可以得出结论 波浪从深水向浅水传播过程中 1 周期基本不变2 波长和波速迅速减小3 波高稍微减小后逐渐增大4 能量传递率逐渐增大 波浪要素因水深变浅的变形曲线图 波浪要素的浅水变化小结 波浪的折射 1 定义 波浪自深水向岸边传播进入浅水后 波峰线将随海底地形而变得弯曲 最终趋向于海岸线相适应或接近平行 2 原理 水深不同 波速不同 使波峰线与等深线间的夹角减小 波浪的反射 定义 波浪在传播的过程中遇到陡峭的岸坡或人工建筑物时 其波能全部或部分将被反射而形成反射波的现象 波长和周期不变 反射波高与入射波高之比为反射系数 其大小与岸坡或人工建筑物的坡度 糙度 空隙率 波陡以及入射角有关 立波 驻波 standingwave 波形无推移 各点仅有水面上下起伏 波浪的绕射 定义 波浪在传播的过程中遇到障碍物 部分绕过其后扩散传播 使受掩护的水域出现波动的现象 绕射后同一波峰线上波高不等 波长和周期不变 波高从几何阴影线上以堤头为中心以弧线形式向堤后旋转延伸 伸得越远 波高越小 意义 防波堤的布置 波浪的破碎 崩波 型破碎波 Spilling 波峰开始出现白色浪花 逐渐向波浪的前沿扩大而崩碎的波型 波的形态前后比较对称 深水波陡较大 且底坡较平缓时将会出现这种形态的破碎 卷波 型破碎波 Plunging 波的前沿不断变陡 最后波峰向前大量覆盖 形成向前方飞溅破碎 并伴随着空气的卷入 当深水波陡中等 且海底坡度较陡时将会出现 激散波 型破碎波 Surging 波的前沿逐变陡 在行进途中从下部开始破碎 波浪前面大部分呈