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海岸动力学复习资料海岸动力学复习资料第一章1.海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10KM,向外海延伸到-15~-20m水深计算。
2.海岸类型：基岩海岸，砂质海岸，淤泥质海岸，生物海岸。
3.海岸的基本概念：海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带，包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作用到的海底，向陆延伸至暴风浪所能到达的地带。
4.海岸动力因素：波浪的作用、海岸波生流、潮流的作用、径流的作用、海流的作用、风暴潮和海啸、风的作用、海平面上升。
5.波浪是引起海岸变化的主要因素。
6.近岸波生流——波浪传至近岸地区发生变形、折射与破碎，不仅其尺度改变了，同时还形成的一定水体流.7.沿岸流——斜向入射的波浪进入海滨地带后，在破波带引起一股与海岸平行的平均流。
8.裂流流速很高，会带动强烈的向外海输移的泥沙运动。
9.潮流对海岸的作用：影响海岸带波浪的作用范围及作用强度；影响海岸带地貌类型的发育；潮流流速影响海岸带的侵蚀与淤积。
10.河流径流挟带着大量的泥沙在河口外扩散和沉积，是海岸淤涨的主要物质来源之一，导致在河口外发育着河口三角洲或三角港。
第二章1.风浪的大小取决于风速、风时和风距的大小。
由于风速风向复杂多变，风所引起的海浪在形式上也极为复杂，波形极不规则，传播方向变化不定，不可能用简单的确定性数学公式来描述，所以经常把风浪称为不规则波。
2.波浪的分类:1）按形态分类：规则波和不规则波2）按传播海域的水深分类：深水波、有限水深波、潜水波（深水波与有限水深波界限为h/L=1/2，潜水波与有限水深波界限为h/L=1/20）。
3）按运动状态分类：震荡波、推进波、推移波4）按破碎与否分类：破碎波、未破碎波、破后波5）按运动学和动力学的处理方法：微幅波和有限振幅波3.波浪运动控制方程4.定解条件：1）海底表面设为固壁，因此水质点垂直速度为零。
z=-h2）在波面z=处，应满足动力学边界条件运动学边界条件。
动力学边界条件为水面上压力为常数，因此取z=，并令p=0，得到自由表面动力学边界条件。
海岸动力学复习资料.docx1.微幅波波能流:波浪在传播过程中存在能量传递，通过单宽波峰线长度的平均的能量传递率称为波能流。
2.驻波:当两个波波向相反，波高周期相等的行进波相遇时，形成驻波。
3.海岸:海岸是海洋和陆地相互接触相互作用的地带，包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作用到的海底，向陆沿至波风浪所能到达的地带。
4.海岸侵蚀:指海水动力作用的冲击造成海岸线的海岸线的后退和海滩的下蚀。
5.海岸波生流:波浪传至近岸地区发生变形，不仅其尺度改变了，同时还形成一定水体——近岸波生流。
6.微幅波理论:为了把水波问题线性化，假设运动是缓慢的，波动的振幅远小于波长或水深。
7.漂流:净水平位移造成一种水平流动，称为漂移或质量输移。
8.波频谱:波能密度相对于组成波频率的分布函数。
9.浅水变形:波浪进入浅水区后，波高会产生变化，这种变化称为浅水变形。
浅水变形系数ks＝Hi／H0＝，波高H在有限水深范围内随水深减小而略有减小，进入浅水区后，则随水深增大而迅速增大。
10.波浪折射:随着水深变浅，如果波向与海底等深线斜交，波向将发生变化，即产生折射。
①折射波向线变化，斯奈尔定律:sinα／c＝sinα0／c0②折射引起波高变化，波浪折射系数kr＝根号(conαo／conαi)11.波浪绕射:波浪在传播过程中遇到障碍物如防波堤，岛屿或大型墩柱时，除可能在障碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍物继续传播，并在掩避区内发生波浪扩散，这是由于掩避区内波能横向传播所引起的。
绕射系数kd12.波浪破碎的原因:1.运动学原因:波峰处流体质点水平速度大于波峰移动速度;2.动力学原因:波峰处质点离心力大于重力加速度。
13.极限波陡:深水波浪的最大波高受波形能保持稳定的最大波陡所限制，达到极限波陡时，波浪就行将破碎。
14.破波角:破碎点处的波向线与岸线的外法线间的夹角称为破碎角。
15.破波带:波浪破碎点至岸边这一地带称为破波带。
《海岸动力学》课程考核作业2018年—2019年度第二学期年级：班级：学生姓名：学号：教师姓名：成绩：注意事项1.答题必须写清题号；2.字迹要清楚保持卷面清洁；第二部分：数值计算一、椭圆余弦波的波长计算1.1椭圆余弦波clc;clearH=1;h=3;g=9.8;for k=0:0.000001:1[K,E]=ellipke(k);T=4*h*k*K/sqrt(3*g*H*(1+H/h*(1/k^2-0.5-1.5*E/(k^2*K))));if T>14.992&&T<15.001TkL=sqrt(16*h^3/3*H)*k*Kendend结果为：T = 14.9938s；k = 0.3177；L = 6.5741m1.2微幅波理论clc;clear;g=9.8;t=15;h=3;f = @(l) l-g*t^2/(2*pi)*tanh(2*pi*h/l);fplot(f,[0 100]);xlabel('l');ylabel('f(l)');x = fzero(f,[0 100])结果为：L = 80.6039 m1.3总结在浅水情况下，使用Airy波理论，会产生很大的误差（1120%），此时应该使用非线性波理论。
二、波浪斜向入射近岸浅水变形波高数值计算2.1层流边界层function dy=cl(x,y)h0=2.81;m=0.05;g=9.8;v=0.000001;t=6;b=2*pi/t;a0=45;c0=g*t/(2*pi);dy=-(v*b)^(1/2)*y/(2*2^(0.5)*g.^(0.5)*(h0-m*x)^(1.5)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x))^(0.5))-0.25*m*y*((sin(a0)/c0)^(2)*(h0-m.*x)-1)*(h0-m.*x)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x)).^(-1);;clc;clear;[x,y]=ode45(@cl,[0,35],1)plot(x,y,'-b')绘出图像为：图1 层流边界层2.2紊流边界层function dy=wl(x,y)h0=2.81;m=0.05;g=9.8;t=6;a0=45;c0=g*t/(2*pi);fw=0.0093;dy=-fw*y^2/(3*pi*(h0-m*x)^(2)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x))^(0.5))-0.25*y*m*(g*(sin(a0)/c0)^(2)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*t))^(-1)-(h0-m*x)^(-1));endclc;clear;[x,y]=ode45(@wl,[0,35],1)plot(x,y,'-b')xlabel('与初始点距离/m');ylabel('波高/m');绘出图像为：图2 紊流边界层2.3结论经比较可以看出，紊流情况下波高增量比层流情况小，这说明，紊流情况下波能的衰减较层流情况下更加强烈；波高增加的趋势基本一致。
第一章1. ▲按波浪形态可分为规则波和不规则波。
2. 按波浪破碎与否波浪可分为：破碎波，未破碎波和破后波3. ★根据波浪传播海域的水深分类：①h/L=0.5深水波与有限水深波界限②h/L=0.05有限水深波和浅水波的界限，0.5>h/L>0.05为有限水深；h/L < 0.05为浅水波。
4. 波浪运动描述方法：欧拉法和拉格朗日法: 描述理论：微幅波理论和斯托克斯理论5. 微幅波理论的假设：①假设运动是缓慢的u远小于0, w远小于0②波动的振幅a远小于波长L 或水深h,即H或a远小于L和h。
6. (1)基本参数：①空间尺度参数：波高H:波谷底至波峰顶的垂直距离；振幅a:波浪中心至波峰顶的垂直距离；波面n =n(x,波面至静水面的垂直位移；波长L:两个相邻波峰顶之间的水平距离；水深h:静水面至海底的垂直距离②时间尺度参数:波周期T：波浪推进一个波长所需的时间；波频率f :单位时间波动次数f=1/T:波速c：波浪传播速度c=L/T(2)复合参数:①波动角(圆濒率？=2 n /②波数k=2 n③波陡S =H/④相对水深h/L或kh7. (1)势波运动的控制方程(拉普拉斯方程)⑵伯努利方程8. 定解条件(边界条件):①在海底表面水质点垂直速度为零,面z=n处，应满足两个边界条件：动力边界条件：自由水面水压力为0;运动边界条件：波面的上升速度与水质点上升速度相同。
自由水面运动边界条件：-③波Bt 加诡ii场上、下两端面边界条件：对于简单波动，常认为它在空间和时间上呈周期性。
29. ①自由水面的波面曲线：n =cos(k?t)*H/2②弥散方程：？ =gktanh(kh)③弥散方程推得的几个等价关系式：L= tanh(kh)*gT /(2 n ), c= tanh(kh)*gT/(2 = tan n(kh:)*g/k10. ★弥散(色散)现象：水深给定时，波周期愈长，波长愈长，波速愈大，这样使不同波长的波在传播过程中逐渐分离。
海岸动力学习题补充一、填空题：1、一列简单波浪进入浅水区后，在传播中随水深变化，其、、和都将发生变化，但是其则始终保持不便，波浪这一性质为分析它从深水传播到浅水的变化提供方便。
2、近岸流包括、和。
3、海岸可分为海岸和海岸。
4、拜落诺能量输沙漠型中输沙率可表示为和的乘积。
5、近岸区泥沙运动按方向不同可分为运动和运动。
6、沿岸输沙率的波能流法把和联系起来。
7、以为界，把水域分为近岸区和离岸区，近岸区进一步可分为__________、和。
8、波浪按形态可分为波和波。
9、描述简单波浪的理论主要有波理论和波理论。
10、已知波周期为5s，则其深水波长为米，波速为米/秒。
11、频谱S(σ)相当于相对于的分布函数。
12、在海岬岬角处，波向线集中，这种现象称为，在海湾里，波向线分散，称为。
13、泥沙连续方程0=+⋅dz ds s s s εω中，s s ⋅ω为，dz ds s ε-表示，s ε为。
14、沿岸输沙是和共同作用引起的向泥沙运动，主要发生在内，其机理是、。
15、辐射应力可定义为波浪运动引起的。
16、一般将作为深水波和有限水深波的界限，将作为有限水深波和浅水波的界限。
17、描述不规则波系的方法主要有法和法。
18、方向谱是一种维谱。
19、破碎波的类型主要有、和。
20、在破波带外的浅水区，波高随水深减小而，因而辐射应力沿程，发生现象。
21、泥沙活动参数M=，它表示和之间的比值。
22、沿岸流最大输沙率在和之间。
23、和是砂质海岸的重要特征构造。
24、是形成沿岸沙坝的主要原因。
25、海滩的一个重要性质就是它的特性。
填空题答案：1、波速，波长，波高，波向，波周期2、向岸流，沿岸流，离岸流3、沙质，淤泥质4、载沙量，流速5、横向，沿岸6、沿岸输沙，波功率沿岸分量7、破波点，外滩，前滩，后滩8、规则；不规则9、微幅；斯托克斯10、38.99；7.8011、波能密度；组成波频率12、辐聚；辐散13、沉降率；紊动扩散引起的向上的泥沙通量；紊动扩散系数14、波浪；波导沿岸流；纵；破波；波浪掀沙；沿岸流输沙15、剩余动量流16、h=L/2；h=L/2017、特征波；谱表示18、二19、崩破波；卷破波；激散波20、增大；增大；减水21、Dgusm)(ρρρ-；促使泥沙起动的力；重力引起的稳定力22、破波线；沿岸流速最大值之间23、沿岸沙坝；滩肩24、卷破波25、动态变化二、选择题（每题至少有一个正确答案）1、微幅波理论作的假定有（）A、波浪运动速度是缓慢的。
海岸动力学实验报告专业班级： 10级港航5班学号： 1001060330姓名：杨武指导教师：杨越二〇一三年五月中国南京目录实验一：波浪数据采集与波高统计实验 ............................. - 3 -一、试验目的.................................................. - 3 -二、试验要求.................................................. - 3 -三、试验过程及结果分析........................................ - 3 -（一）试验过程.............................................. - 3 - ( 二 ) 结果分析............................................. - 4 -四、实验结论................................................. - 11 -五、附录..................................................... - 11 - 实验二：波压力测量实验 ........................................ - 17 -一、试验目的................................................. - 17 -二、试验任务................................................. - 17 -三、试验要求................................................. - 17 -四、试验水文要素............................................. - 18 -五、模型布置及试验仪器....................................... - 18 -1、模型布置................................................ - 18 -2、试验仪器................................................ - 19 -六、试验过程及结果分析....................................... - 20 -1、试验过程................................................ - 20 -2、结果分析................................................ - 20 -七、试验结论................................................. - 26 -八、附录（程序代码）......................................... - 27 -实验一：波浪数据采集与波高统计实验一、试验目的了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型的一般方法，规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。
2.1 A wave has a height of 2.0m in a depth of water of 20m. The wave period is 8 sec.a) Use the wave tables to calculate: - Wave length, L- Velocity of propagation, C - Energy density, E - Group velocity, C g - Wave power, Pb) At 12m below the water surface, calculate:- The maximum values of orbital velocities, u and w - The pressure fluctuation due to wavec) Write a program to calculate L and C at water depths of 100, 60, 40, 30, 20, 10, 5, 2m.d) Extended the program to calculate the quantities in Items a) , b)Solution:a) Given value H=2.0m; d=20m; T=8s.Deep water wave length and relative depth are220 1.56 1.56641002gT L T m π===⨯=; 0200.2100d L ==;The wave table 2.3 yields the following0.225dL=; tanh 0.888kd =;sinh 1.94kd =;cosh 2.18kd =; 0.668n = So the wave length and wave number can be calculated2088.90.2250.225d L m ===120.071k m Lπ-==Other parameters may be computed as follows88.911.1/8L C m s T ===;2210359.845071.5/88gH E j m ρ⨯⨯===;0.66811.17.41/g C nC m s ==⨯=;5071.57.4137580/g P EC w m ==⨯= of wave crestb) At 12m below the water surface12z m =-; ()0.071(1220)0.568k z d +=⨯-+=; sinh ()0.599k z d +=;cosh () 1.166k z d +=The horizontal component of orbital velocity iscosh () 3.142 1.166cos()cos()0.472cos()sinh 8 1.94H k z d u kx t kx t kx t T kd πσσσ+⨯=-=⨯-=-Thus, u has a maximum value max 0.472/u m s =.The horizontal component of orbital velocity issinh () 3.1420.599sin()sin()0.242sin()sinh 8 1.94H k z d w kx t kx t kx t T kd πσσσ+⨯=-=⨯-=-Thus, the maximum value of w is max 0.242/w m s =.The pressure response factor p K at 12m below the water surface iscosh () 1.1660.535cosh 2.18p k z d K kd +===And the maximum pressure fluctuation is 0.5352 1.07p K H =⨯=(m of water) The pressure at 12m below the water surface is()10359.8[0.535cos(0.0710.785)12]1217165426.5cos(0.0710.785)p p g K z x t x t paρη=-=⨯-+=+-c)program calculator implicit nonereal g,f,L,T ,d,C,L1,L2print*,"Input a wave period T(sec):" read*,Tprint*,"Input the water depth d(m):" read*,dprint*,"Input an initial value L1(m) for L:" read*,L1f=L1-9.8*T*T*tanh(2*3.14*d/L1)/(2*3.14)g=1+9.8*T*T*d/((L1*L1)*cosh(2*3.14*d/L1)**2) L2=L1-f/gdo while(abs(L2-L1)>=0.0001) L1=L2f=L1-9.8*T*T*tanh(2*3.14*d/L1)/(2*3.14)g=1+9.8*T*T*d/((L1*L1)*cosh(2*3.14*d/L1)**2) L2=L1-f/g enddo L=L1 c=L/Tprint*,"The wave length L=",L,"m" print*,"The wave speed C=",C,"m/s" endd)program calculator1implicit nonereal g,f,L,T,d,C,L1,L2,H,z,k,Umax,Wmax,E,P,CG,Kp,n,PFprint*,"Input the wave period T(sec),water depth d(m) and wave height H(m):" read*,T,d,Hprint*,"Input an initial value L1(m) for L:"read*,L1print*,"Input the position z(m) below the water surface(It should be a negative number):"read*,zf=L1-9.8*T*T*tanh(2*3.14*d/L1)/(2*3.14)g=1+9.8*T*T*d/((L1*L1)*cosh(2*3.14*d/L1)**2)L2=L1-f/gdo while(abs(L2-L1)>=0.0001)L1=L2f =L1-9.8*T*T*tanh(2*3.14*d/L1)/(2*3.14)g=1+9.8*T*T*d/((L1*L1)*cosh(2*3.14*d/L1)**2)L2=L1-f/genddoL=L1C=L/Tk=2*3.14/Ln=(1+2*k*d/sinh(2*k*d))/2CG=n*CE=1035*9.8*H*H/8P=E*CGUmax=3.14*H*cosh(k*(z+d))/T/sinh(k*d)Wmax=3.14*H*sinh(k*(z+d))/T/sinh(k*d)Kp=cosh(k*(z+d))/cosh(k*d)PF=Kp*Hprint*,"Wave length L=",L,"m","Wave speed C=",C,"m/s","Energy density E=",E,"j per square metres"print*,"Group velocity CG=",CG,"m/s","Wave power P=",P,"w/m of wave crest" print*,"At",z,"m below the water surface"print*,"The maximum horizontal velocity of water particle is",Umax,"m/s" print*,"The maximum vertical velocity of water particle is",Wmax,"m/s"print*,"The maximum pressure fluctuation KpH is",PF,"m of water"end。
课时作业(十一) 大规模的海水运动一、选择题(每小题4分，共60分)读“某海域洋流分布示意图”(局部)，回答1～4题。
1．该海域位于( )A．北半球中低纬度B．南半球中低纬度C．北半球中高纬度D．南半球中高纬度2．在盛行风吹拂下形成且完全正确的一组是( )A．①② B．③④C．①③ D．②④3．①②③④四处分布有世界著名渔场的是( )A．①B．②C．③D．④4．下列说法中，正确的是( )A．④为北太平洋暖流B．①处表层海水等温线向高纬凸出C．③处表层海水等温线向北凸出D．②③是暖流，①④是寒流解析：由经纬网可以判断该海域为太平洋，由洋流呈逆时针及回归线可推知该海域为南半球太平洋副热带海区，那么①洋流为秘鲁寒流，此处形成秘鲁渔场；②为南赤道暖流，③为东澳大利亚暖流，④为西风漂流；即②④都是在盛行风吹拂下形成的；①④是寒流，②③是暖流。
答案：1.B 2.D 3.A 4.D读下图，完成5～6题。
5．如果图中三条纬线分别表示25°、30°、35°，下列叙述正确的是( )A．甲图所示区域位于南半球B．乙图所示区域位于南半球C．甲图洋流为暖流D．乙图洋流为寒流解析：根据图中的等温线可知，甲图所示区域位于北半球、乙图所示区域位于南半球；甲图中洋流自冷水区流向暖水区，为寒流；乙图中的洋流自暖水区流向冷水区，为暖流。
答案：B6．如果甲、乙两图所示区域都位于太平洋，判断甲、乙两图的洋流名称( )A．甲图洋流为秘鲁寒流B．乙图洋流为西澳大利亚寒流C．甲图洋流为加利福尼亚寒流D．乙图洋流为巴西暖流解析：如果这两个洋流都位于太平洋，则甲图洋流是北半球中低纬大陆西岸的寒流，名为加利福尼亚寒流；乙图洋流是南半球中低纬大陆东岸的暖流，名为东澳大利亚暖流。
答案：C下图所示区域是我国重要的铁矿石进口地。
据此回答7～8题。
7．图中洋流对相邻陆地环境的影响是( )A．增加了湿、热程度B．降低了干、热程度C．减轻了寒冷的状况D．加剧了干燥状况8．7月份将该地铁矿石运往上海，货轮在航行过程中总体上( )A．顺风顺水B．顺风逆水C．逆风顺水D．逆风逆水解析：由图中经纬度可以推出图示洋流为西澳大利亚寒流，对沿岸起了降温减湿的作用。
第三节海水的运动读“波浪要素示意图”，回答1～2题。
1．下列关于波浪要素对应正确的是()A．甲——波高B．乙——波长C．丙——波谷D．丁——波峰2．下列关于波浪能的说法，正确的是()A．一般而言，夏季可以利用的波浪能量最大B．波浪能一年四季都可利用C．波浪能具有稳定的特点D．波浪能比太阳能、风能都易开发答案 1.C 2.B解析第1题，由图可知，甲为波长、乙为波峰、丙为波谷、丁为波高。
第2题，波浪能是由风力作用产生的，由于风一年四季都有，故波浪能一年四季都可利用；波浪能量的大小取决于风力大小，一般而言，冬季南北温差大，风力较大，故冬季可利用的波浪能量较大；由于风力大小和风向在不断变化，因此波浪能具有不稳定的特点，开发利用难度较大。
(2020·辽宁大连期中)钱塘江大潮号称“天下第一潮”。
读“杭州湾示意图”，回答3～4题。
3．下列与钱塘江大潮形成无关的因素是()A．河口形状B．夏季风C．月球和太阳对地球的引力D．海水盐度4．下图是“太阳、地球、月球运动示意图”。
甲、乙、丙、丁表示月球绕地球运动的位置。
当钱塘江出现大潮时，月球可能位于()A．甲、乙位置B．丙、丁位置C．甲、丙位置D．乙、丁位置答案 3.D 4.C解析第3题，钱塘江大潮的成因主要从天时、地利、风势三方面分析。
天时：农历八月十五左右，太阳、地球、月球几乎位于同一条直线上，海水受到的引力最大。
地利：钱塘江口呈喇叭形，江水外深内浅，水下多泥沙，对潮水起阻挡和摩擦作用，使潮水增大。
风势：此时江浙一带盛行东南季风，风向与潮水运动方向一致，助长了潮势。
第4题，当太阳、月球和地球位于一条直线上时，月球引潮力和太阳的引潮力叠加在一起，形成大潮；当日、地和地、月连线垂直时，月球和太阳的引潮力会相互抵消一部分，海面的涨落差距小，形成小潮。
(2020·四川成都模拟)下图为“北大西洋洋流分布示意图”。
读图完成5～6题。
5．可能形成大渔场的海域是()A．①B．②C．③D．④6．图中流经③海域的洋流对沿岸地区的作用是()A．增温增湿B．降温减湿C．增温减湿D．降温增湿答案 5.D 6.A解析第5题，由图可知，④海域位于暖流和寒流交汇处，鱼类饵料丰富，是最可能形成大渔场的海域；①②③海域均受单一暖流影响，不易形成大渔场。
波浪破碎简述摘要：波浪由深水传到浅水的过程中，无论波高、波长、波速还是波浪的剖面形状都将不断发生变化。
促使波浪在浅水区发生变化的原因主要是水深变浅、地形复杂、海底摩擦、水流作用以及障碍物（岛屿及建筑物等）的影响。
这些变形主要包括：折射、绕射、反射以及破碎等现象。
而作为波浪浅水变形的一种形式，波浪破碎有它的现象、产生机理及评价指标，本文主要对波浪破碎的这三个方面进行了概括总结。
关键词：波浪破碎，产生机理，浅水破碎指标1.引言波浪行进海岸时，发生变形、折射及反射，波长波高均变，甚至一个波可分解为两个或更多的波，最后破碎，涌上海滩。
在破碎的过程中伴随着能量的变化，使波浪损失掉它所含有的大部分能量，从海底搅起大量的泥沙，给护岸或防波堤以强大的冲击力，造成海岸的冲蚀及建筑物的损坏。
但由于破碎的水流运动极为复杂，使理论工作分析遇到极大的困难，所以到目前为止没有形成比较完善的计算分析理论。
现阶段主要是通过数值模拟或者物理模型观测对波浪破碎一个定性的分析。
2.波浪破碎的原因波浪破碎时波高与水深之比H/d接近于1.0，属于强非线性波浪运动。
波浪示意图如图一。
图一、波浪示意图（1）运动学原因从运动学角度波浪不破碎的条件应该是波峰处流体质点水平速度u小于波峰移动的速度c（相对速度），一旦这一条件破坏，波峰处流体质点将会溢出波面，形成破碎波。
这种情况下通常表现为溢破波。
（2）动力学原因由于波浪中流体质点可以近似的看做圆周运动或椭圆运动。
自由表面上流体质点的圆周运动半径为波浪波幅A。
质点圆周运动存在离心力σ2A，σ为波浪圆频率，该离心力为自由流体质点自身重力和流体压力所平衡，但在自由表面上波峰处该平衡力的最大值为重力加速度g,一旦质点离心力大于该值将使流体质点无法保持圆周运动，而出现逸出现象，即产生溢破波。
从另一个角度来说，波浪进入浅水后，波长渐短，波高开始时也略减小，但以后就逐渐增大，因此，当波浪传到一定浅水后，波陡就迅速增大。
另一方面，因波谷处的水深比波峰处的要小，因此波峰逐渐向前追赶波谷，波形扭曲前倾，前坡变陡。
因此到一定水深后，波浪或因波陡达到极限失去稳定而破碎；或者，因为前坡陡峭倾倒或峰顶破碎。
3.波浪破碎的类型根据波高，波周期和岸滩坡度的不同，有四种破碎波型，如图二所示。
图二、破碎波类型（1）崩波白沫、气泡和紊动水首先在波峰出现，随后发展到全部波前面。
波浪首先在波峰顶部出现白色浪花，随着波浪向前传播，波峰顶部白色浪花不断产生，直至海岸线附近。
在最后阶段，崩波变成涌水或起伏状涌水。
当深水中的波浪波陡较大，且水底坡度也中等时将会出现这种破碎波。
（2）卷波波峰的前沿面首先变得陡立，然后卷曲成舌状，舌状波峰逐渐向下翻卷，最后投向水中，发生破碎，并且伴随着空气卷入，激起大片水，升入空中。
当深水中波陡中等，且水底坡度也中等时将会出现这种破碎波。
（3）坍波波前面底部变陡，最后变成垂直，使波前面向前弯曲成为被截水舌的卷波。
波前面开始弯曲的点在波峰最高点的靠岸一侧，并且比它低。
（4）滚波波峰和波前面继续保持比较光滑的表面，只带着少量的白沫和气泡，向岸滚动，很像立波。
波浪的破碎型式对于滩面上的泥沙运动以及海滩剖面的塑造有很大的影响，根据实际观测，崩波和卷波水体内均出现较大范围的漩涡和紊动，但崩波的漩涡与紊动，仅发生在水表面部分，二卷波可以深入海底，因此发生卷波的地点，底部泥沙可能悬浮至整个水深范围，而在崩波处，底部泥沙悬浮的高度有限。
4.浅水区波浪破碎的指标研究波浪破碎，有两个普遍的假定：（1）破碎波是可能存在的最高波浪（2）当波浪运动中水质点最大速度等于波速时，波浪即破碎。
当波浪在岸滩上破碎时，常做的第三个假定是：（3）岸滩上的波浪可按孤立波处理，如图三。
图三、孤立波浅水区波浪破碎的指标已经有许多的研究成果，归结起来大致有一下几种：几何学指标、运动学指标和动力学指标三大类。
从前人的研究成果和文献资料来看，这些指标之间有的是不一致的，而且有很大的差别，所以对于任一波浪在岸坡上的破碎，根据这些不同的指标进行计算时，所得到的结果是不一样的。
因此，如何得到一个比较稳定的判别波浪破碎的指标，在实际应用中是十分重要的。
（1）几何学指标（GSP-Geometrical Stability Parameter）几何学判别就是从波形几何尺度特征来判断，我们可以从不同的几何参数来定出不同的指标。
①波顶角极限值：当波浪临近破碎时波峰变得尖突，McCowan分析了对垂直轴对称的极限波形，指出当波顶角达到120º时就发生破碎。
这是一个经典的破碎指标，成为在他之后许多研究波浪破碎的一个基本依据。
但这一指标在实际应用上不是很方便，因为波顶角的判断需要在描绘出波形后再加特殊判别才能了解，故难以作为实际应用的标。
图四、破碎波顶角②极限波陡值：即波高与波长之比的一个极限值。
Michell根据波浪破碎的运动学条件（水质点水平分速度等于波速）得出深水时δ=H/L=0.142，约为1/7；波浪进入浅水区后，极限波陡不是一个常数，它与相对水深h/L、岸滩的坡度m有关。
Miche（1944）建议，有限水深和水平底坡条件下的极限波陡由下式确定：δmax=(H/L)max=0.142tanhkh（1）在浅水情况下tanhkh≈kh，上式给出极限波陡可表示为：δmax=(H/L)max=0.142×2πh/L（2）上面两式中均含有波长L可以消去，从而得到波浪在浅水区破碎时破碎波高与水深之间的关系H/h=0.89。
③相对波高极限值（H/d）b：在海岸工程的实际应用中，通常将波浪破碎指标取为波高与水深之比H/d的极限值，实际观测表明它与浅水度d/L及海床底坡i相关。
以和田提出的结果最具有代表性，如公式（3）和图三所示。
和田的成果在国际海岸工程界广为应用，并认为比较符合实际。
因此采用和田成果作为实际应用破碎指标是比较恰当的。
（3）式中tanθ为海床底坡，A为一系数，可取为0.17。
文献【3】分别采用了线性理论及势流函数理论以和田成果为准，计算了底坡i=1/50和i=1/30两条件下在若干d/L0值时的δ值，所得结果均小于0.142。
图五、破碎波高与破碎水深之比值④极限波面斜率值：Longnet-Higgins在分析深水波浪发生破碎时的种种特征值时指出，该时的波面斜率约为0.586，即水面倾角为30.37º。
此分析是在深水条件下具有对波峰处垂线对称的极限波形，由此得出的波面斜率或倾角值是否可以作为在任意水深、任意底坡条件下的任意破碎波形态的固定指标？或者在不同条件下波面斜率的极值将在某一范围内变化？这些问题是有待进一步深入研究的。
（2）运动学指标（KSP-Kinetic Stability Parameter）当波峰水质点运动水平分速度达到波速C时，水质点可能脱离水体逸入到大气中致使波浪破碎。
这一运动学指标十分明确，物理意义非常清楚，因而人们认为这是一个良好的判别波浪破碎的指标。
Dean 将u/c定名为运动学稳定参数（KSP），并利用势流函数理论计算了深水、浅水与过度区的极限波浪，得出了u/c相当接近于1.0的结论。
显然，水质点水平分速度及波速的计算结果随着所采用的波浪理论而异，因此运动学判别指标KSP在理论意义上虽然是严格和明确的，但是在实际计算和应用上由于所采用的波浪理论和计算的方法的不同，其结果往往有很大差异。
不同的判别指标的合理结果应该是相互协调统一的，渡边提出可以将和田的几何学指标转化为运动学指标；渡边采用线性波浪理论，在破碎条件下的u/c 的值约在0.40-0.60之间，如图六所示，和理论值1.0有很大的差距。
图六、破碎条件下的u/c 值 我们从渡边的结果中可以得出：运动学指标在实际应用时应注意采用适当的非线性理论，按目前发展水平势流函数理论和摄动法直接数值计算时两种比较好的方法，前者比较简单，后者比较繁杂。
另外，在计算方法和精度上，应该选择适当，以期获得比较理想的计算结果。
（3）动力学指标（DSP-Dynamic Stability Parameter ）当波浪临近破碎时，波峰处水质点的加速度将达到某一极值。
深水区波浪破碎时，经典理论认为波峰处水质点的垂直加速度将达到g/2,这一结果得到相当广泛的认同。
C.C-Tung 在深水和浅水波浪谱的破碎时也采用这一指标，Longnet-Higgins 也曾采用这一指标，而在进一步研究后，他指出深水波破碎时，波峰顶处的垂直加速度不等于g/2，而是等于0.388g 。
Dean 将动力学指标定名为DSP ，它等于-Dt DW g 1（垂直坐标定义向上为正），式中W 为垂直速度的分量，DtDW 为其全加速度。
李玉成（1977）认为，极限波陡、极限相对波高与运动学准则具有相同的物理含义，不受所用波浪理论的影响，所以从物理含义的明确性及应用的方便性而言，采用极限波陡值作为盘判据是合适的。
5.小结通过对波浪破碎相关知识的梳理总结，对于波浪破碎有了更为全面的了解，对其机理上的认识更为深刻。
同时，在本文的整理书写过程中，发现自己前面所学知识存在着诸多的不理解的地方，通过查阅书籍，加深了认识，使所学知识得到综合与结合。
参考文献[1]邱大洪主编.工程水文学（第三版）.北京：人民交通出版社，1999.5[2]邹志利主编.海岸动力学（第四版）.北京：人民交通出版社，2009.12[3]赵铃声.浅水中的破碎[J].水道港口，1980，1(4):1-12.[4]李玉成、董国海、滕斌.浅水中的破碎指标.水动力研究与进展[J].1991，2(6):99-110.[5]俞聿修、柳淑学编著.随机波浪及其工程应用（第四版）.大连：大连理工大学出版社2011.1。
