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潮波1 什么是潮波、潮汐、潮流？潮波是主要由天体引潮力所引起的海水运动。
而潮波的传播及振幅大小则受具体的海洋地理环境和地球自转影响而变化。
潮波是浅水波（d/L<0.5)，是长波，具有前进波或驻波的特性。
潮汐：海水周期性升降现象。
潮流：海水周期性水平流动。
2 什么是往复潮流与旋转潮流？往复潮流：在海峡,水道和狭窄港湾的潮波,因受地形的限制,水体大致在一个水平方向往复运动. 在往复潮流情况下, 当涨潮流和落潮流交替时,海水在短时间内几乎停止流动,称为憩流。
旋转潮流：在广阔海区的潮流,既有流速的变化,而且流向也沿一定方向不断旋转.波峰线绕无潮点(振幅为零的点)旋转.兼有前进波和驻波的特征,是海洋中潮波运动的主要形态.3 什么是前进波性质的潮波和驻波性质的潮波？前进波性质的潮波：潮流转向在半潮面,即发生在高潮和低潮的的中间时刻,最大流速出现在高潮和低潮时刻附近.驻波性质的潮波：潮流转向在高低潮时刻附近。
最大流速出现在高潮和低潮的中间时刻.4 根据P6上的图，解释高潮、低潮、平均潮位、潮差、平潮、停潮。
5 四大分潮的名称与表达。
6 沿海潮汐特征分成四类，熟悉根据潮位时间演变图识别。
7 惯性离心力、重力、净升潮力、牵引力、潮力面的定义。
假定地球表面为等深海水所包围，海水没有粘性和惯性。
不受地转偏向力和摩擦力作用。
某一瞬间，理想的地球表面的海水运动是引潮力的水平分量和重力，压强梯度力作用的平衡。
形成一种动态平衡的椭球海面，其长轴指向月球。
而各力间的作用造成了潮汐的时空变化。
9 给出平衡潮潮高的定义与表达式海面相对于静止水面的升降，称为平衡潮潮高。
10 给出平衡潮潮高展开式中各项的意义。
振幅 半月周期（长周期） 全日周期 半日周期11 平衡潮高由哪三类不同周期的潮汐构成，给出月球和太阳平衡潮高简单表达。
（半月周期、全日周期、半日周期） 12 给出8大分潮的名称和表达。
K1,O1,P1,Q1,M2,S2,N2,K2；其中K1,O1,M2,S2 为四个主要分潮 13 平衡潮理论对潮汐理论的贡献是什么？平衡潮理论解释了许多潮汐特征（周期性，高潮位和低潮位的不等连续变化,发生在满月和新月时的大潮和小潮等）。
《海洋科学导论》思考题第一章：1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系？2、海洋科学的研究对象和特点是什么？3、海洋科学研究有哪些特点？4、回顾海洋科学发展历史，从中你能够得到哪些启示？5、中国海洋科学发展的前景如何？第二章：1、简述地球运动的主要形式及其产生的重要自然现象。
2、地球外部圈层与内部圈层是怎样划分的？说明它们之间的内在联系和区别。
3、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
4、什么是海岸带？说明其组成部分是如何界定的。
5、大陆边缘分为几种主要来源？说明各自的构成及其主要特点。
6、什么是大洋中脊体系，它有哪些主要特点？7、简述大陆漂移、海底扩张与板块构造的内在联系与主要区别。
8、根据板块构造原理说明大洋盆地和边缘海盆地的形成与演化。
9、滨海沉积物主要有哪些？说明各自趁机作用的控制因素及沉积特点。
10、大陆架沉积作用过程有哪些？说明现代陆架沉积物的主要来源类型及分布规律。
11、按照大洋沉积物的成因将其分为哪几种主要类型，请归纳它们的分布规律、12、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征，海洋矿产资源有哪些主要类型？如何认识海洋是巨大的资源宝库？第三章：1、简述海水组成与纯水的异同点。
何谓海水盐度？2. 简述海水的主要热学与力学性质，它们与温度、盐度和压力的关系如何?3. 何谓海水的位温？有何实用价值？4. 简述海水密度的表示方法（历史上和现在的）。
何谓海水状态方程？5. 海水结冰与淡水结冰的过程有何不同？为什么？6. 海冰的主要物理性质是什么？海冰对海况有何影响？7. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么？它们是怎样对海洋的热状况产生作用的？8. 世界大洋热平衡的分布与变化规律如何？9. 简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布基本特征。
10. 大洋温度和盐度的平面分布与铅直分布有什么异同点？11. 何谓大洋主温跃层和极峰？何谓季节性温跃层？12. 为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下？13. 何谓海洋水团？它和水型、水系有什么关系？14. 何谓海洋混合？引起混合的主要原因有哪些？15. 涡动混合与对流混合效应有何异同之处？在不同纬度的海域中和不同季节中它们对海况的影响有什么变化与不同？16. 海洋中温度、盐度与密度细微结构的基本特征如何？第四章：1、海水的组成为什么有恒定性？2、海水中的常量元素主要有哪些？3、海水的pH值一般是多少?海水的缓冲能力主要由哪种作用控制？4、海水中营养盐有哪些？有哪些主要形式？5、海洋污染如何防治？第五章：1、简述海流的定义、形成原因及表示方法。
《海洋科学导论》思考题第一章：1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系？2、海洋科学的研究对象和特点是什么？3、海洋科学研究有哪些特点？4、回顾海洋科学发展历史，从中你能够得到哪些启示？5、中国海洋科学发展的前景如何？第二章：1、简述地球运动的主要形式及其产生的重要自然现象。
2、地球外部圈层与内部圈层是怎样划分的？说明它们之间的内在联系和区别。
3、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
4、什么是海岸带？说明其组成部分是如何界定的。
5、大陆边缘分为几种主要来源？说明各自的构成及其主要特点。
6、什么是大洋中脊体系，它有哪些主要特点？7、简述大陆漂移、海底扩张与板块构造的内在联系与主要区别。
8、根据板块构造原理说明大洋盆地和边缘海盆地的形成与演化。
9、滨海沉积物主要有哪些？说明各自趁机作用的控制因素及沉积特点。
10、大陆架沉积作用过程有哪些？说明现代陆架沉积物的主要来源类型及分布规律。
11、按照大洋沉积物的成因将其分为哪几种主要类型，请归纳它们的分布规律、12、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征，海洋矿产资源有哪些主要类型？如何认识海洋是巨大的资源宝库？第三章：1、简述海水组成与纯水的异同点。
何谓海水盐度？2. 简述海水的主要热学与力学性质，它们与温度、盐度和压力的关系如何?3. 何谓海水的位温？有何实用价值？4. 简述海水密度的表示方法（历史上和现在的）。
何谓海水状态方程？5. 海水结冰与淡水结冰的过程有何不同？为什么？6. 海冰的主要物理性质是什么？海冰对海况有何影响？7. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么？它们是怎样对海洋的热状况产生作用的？8. 世界大洋热平衡的分布与变化规律如何？9. 简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布基本特征。
10. 大洋温度和盐度的平面分布与铅直分布有什么异同点？11. 何谓大洋主温跃层和极峰？何谓季节性温跃层？12. 为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下？13. 何谓海洋水团？它和水型、水系有什么关系？14. 何谓海洋混合？引起混合的主要原因有哪些？15. 涡动混合与对流混合效应有何异同之处？在不同纬度的海域中和不同季节中它们对海况的影响有什么变化与不同？16. 海洋中温度、盐度与密度细微结构的基本特征如何？第四章：1、海水的组成为什么有恒定性？2、海水中的常量元素主要有哪些？3、海水的pH值一般是多少?海水的缓冲能力主要由哪种作用控制？4、海水中营养盐有哪些？有哪些主要形式？5、海洋污染如何防治？第五章：1、简述海流的定义、形成原因及表示方法。
学年度第一学期期末考试《海洋工程基础》（八）卷专业班级姓名学号一、单选题（每题的备选答案中只有一个♦隹答案，每题2分，共30分）【、海洋的主要组成部分是（）。
A.海B.洋C.海湾D,海峡2、波浪自深水向岸边传播进入浅水后，由于水下地形影响，等深线往往与波峰线不平行，在平面上波浪传播方向发生偏转并引起波高的变化，这种近岸波浪传播变形现©称为（）°A.波浪反射B.波浪绕射C.波浪折射D.驻波3、波浪传播至浅海近岸，由于水深、海底摩擦、地形、障碍物等环境因素变化的膨响，使得波浪的传播发生变形，出现O等现象。
Λ.波长变长B.波速变快C.波高变矮D.波浪破碎4、将热带的盈余能用传输到高绥度，以保持地球上能贵的收支平衡的方式是〈）.A.海流输送B.气潦输送C.风流输送D.洋流输送4、下列选项哪个不是潮汐的基本类型（）°A.半日潮B.半月潮C.全日潮D.混合潮5、海盐密度分布发生变化，产生•的密度梯度力推动着海洋环流的运动称为（）。
Λ.大气环流B.季风环潦C.热盐环流D.赤道逆流6、如何减小或消除还流作用力引起的涡激振动对海洋工程结构物的危害O.A.减小构建的尺度B.改变构件的自振频率，使它与漩涡发放频率相接近C.改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，避免涡激振动的发生D.改变结构物的形状7,台风风暴潮的特点不包括O,A.多见于春冬季节B.来势猛、速度快C.强度大、破坏力强D.多见下沿海地区8、自升式平台作业时（）。
A.平台拖航至井位后，先将平台主体卜降着底井插入海底一定深度B.下放主体，使之沿桩腿下降到离海底一定的高度C钻完井，平台离开井位时，直接用拖船将主体拖走D.利用浮力对主体的支持把桩腿从海底拔出、升起，然后移到新的井位9、关「斯奈尔折射定律的物理意义下列说法正确的是（）.A.波浪斜向进入浅水区后，同一波峰线的不同位置将按照各自所在地点的水深决定其波长B.处丁•水深较大位置的波峰线推进较慢，处Γ∙水深较小位理的推进较快，C.波峰线就因此而弯曲并渐趋于与等深线平行，波向线则趋丁垂直于岸线D.这种波峰线和波向线随水深变化而变化的现象就是波浪反射。
海洋工程波浪力学习题、思考题1．建立小振幅波理论时，作了那些假设？答：波幅或波高相对于波长是无限小，流体质点的速度是缓慢的。
按此假定波动的自由表面所引起的非线性影响可以忽略，即非线性的自由表面运动边界条件和动力边界条件可以简化为线性的自由表面边界条件。
2．试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。
答：波浪运动的基本方程和定解条件可以表述为：02=∇φ 全解域 0=∂∂-=dz zϕ底部条件ηηηϕηϕηηϕ===∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂=∂∂z z z yy xx t z自由表面运动学边界条件021222=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂++∂∂==ηηϕϕϕηϕz z z y x g t自由表面动力学边界条件()()y x t y x t ,,,0ηη==初始条件当∞→x 或±∞→y 或-∞→z 时()t z y x ,,,ϕ和()t y x ,,η保持有界无穷远条件3． 写出小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及其求解方法。
答：小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件为：02=∇φ 全解域 0=∂∂-=dz zϕ底部条件0=∂∂=∂∂z zt ϕη自由表面运动学边界条件01=∂∂-=z tg ϕη自由表面动力学边界条件或两个波面条件联合写为：01022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=z t g z ϕϕ波面条件4． 线性波的势函数为)sin(ch )(ch 2t kx kd d z k gH ωωϕ-+=证明上式也可以写为)sin(sh )(ch 2t kx kdd z k Hc ωϕ-+=证明：因为：kgthkd =2ωthkd gk ωω=chkd shkdg c ω=shkdcchkd g =1ω 将该式代入原势函数表达式可以得到第二种表达式 5．由线性波势函数证明水质点轨迹速度)cos(sh )(ch t kx kd d z k T H u x ωπ-+=)sin(sh )(sh t kx kdd z k T H u z ωπ-+=并绘出相位πω2~0)(=-t kx 时自由表面处的水质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，2π，π，23π和π2时质点轨迹速度沿水深分布。
•Stokes波是用有限个简单的频率成比例的余弦波来逼近具有单一周期的规则的有限振幅波。
{3.1.1 STOKES 波理论的分析方法
尽管假定每一个Φn 都满足自由表面条件，但处理其平方及乘积非
线性项仍是一个困难问题。
自由表面总是在静水面附近。
将Φ在自由表面z=η处用Taylor级数展开为
将上式代入自由表面边界条件,可得
η
ηϕηηϕ
==∂∂∂∂+∂∂=∂∂z z x x t z 0)(21=η+ϕ∇⋅ϕ∇+∂ϕ∂η
=η=g t z z
)
(2cos )cos(21t kx a t kx a ωωη−+−=
{3.1.2 STOKES 二阶波
三、水质点的运动轨迹
净位移
波生流
kd
d z k c k H kd
d z k c L H U 2022202
2sinh )(2cosh 8sinh )(2cosh 21+=+⎟⎠⎞⎜⎝⎛=π
波剖面：公式（3.98）
c
H
d
c
H
d
3.4 几种波浪理论的适用范围 纵、横坐标
破碎界限
深水、极浅水界限
椭圆余弦波、
Stokes波界限。
海洋工程波浪力学习题、思考题
1．
建立小振幅波理论时，作了那些假设？
答：波幅或波高相对于波长是无限小，流体质点的速度是缓慢的。
按此假定波动的自由表
面所引起的非线性影响可以忽略，即非线性的自由表面运动边界条件和动力边界条件可以简化为线性的自由表面边界条件。
2．
试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。
答：波浪运动的基本方程和定解条件可以表述为：
02=∇φ 全解域 0=∂∂-=d
z z
ϕ
底部条件
ηη
η
ϕηϕηηϕ===∂∂∂∂+
∂∂∂∂+
∂∂=
∂∂z z z y
y x
x t z
自由表面运动学边界条件
0212
22=⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂++∂∂==η
η
ϕϕϕηϕz z z y x g t
自由表面动力学边界条件
()()y x t y x t ,,,0ηη==
初始条件
当∞→x 或±∞→y 或-∞→z 时
()t z y x ,,,ϕ和()t y x ,,η保持有界
无穷远条件
3． 写出小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及其求解方法。
答：小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件为：
02=∇φ 全解域 0=∂∂-=d
z z
ϕ
底部条件
0=∂∂=∂∂z z
t ϕη
自由表面运动学边界条件
01=∂∂-
=z t
g ϕ
η
自由表面动力学边界条件
或两个波面条件联合写为：
010
22=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂+
∂∂=z t g z ϕϕ
波面条件
4． 线性波的势函数为
)sin(ch )
(ch 2t kx kd d z k gH ωωϕ-+=
证明上式也可以写为
)sin(sh )
(ch 2t kx kd
d z k Hc ωϕ-+=
证明：因为：kgthkd =2ω
thkd g
k ω
ω
=
chkd shkd
g c ω=
shkd
c
chkd g =
1ω 将该式代入原势函数表达式可以得到第二种表达式 5．
由线性波势函数证明水质点轨迹速度
)cos(sh )
(ch t kx kd d z k T H u x ωπ-+=
)sin(sh )(sh t kx kd
d z k T H u z ωπ-+=
并绘出相位πω2~0)(=-t kx 时自由表面处的水质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，2
π
，π，23π和π2时质点轨迹速度沿水深分布。
6．
试根据色散关系kgthkd =2ω绘制一已知周期T 和水深d 计算波长L 、波数k 和波
速c 的程序框图。
解：T
π
ω2=
()kgthkd k f -=2ω
()0〉a f ，()0〈b f
g
a 2
ω=，g
b 2
2
ω=。
⇒利用二分法解出波数k ，波长k
L π
2=
， thkd gT
c π
2=
（2－22）
7． 证明线性波只有水深无限深时，水质点运动轨迹才是圆。
证明：
()()2
2
02
20β
α
z z x x -+
- (2－47a)
shkd d z chk H )(20+=
α，shkd
d z shk H )
(20+=β
（2－47b ）
02)20(0
)0()
0(0)(kz
kd
kd
d z k kz kd
kd
d z k d z k e
e
e e
e
e
e
e e
shkd
d z chk →-+=
-+=
+-+--+-+ （∞→d ）
当∞→d 时，02
,kz e H =
βα 此时水质点运动轨迹方程为：
202020)2(
)()(kz e H z z x x =-+- 这个轨迹时一个半径为)2(0kz
e H 的圆。
8．
证明单位面积铅直水柱内波动的平均势能和动能为
216
1
gH ρ。
解：课本p17－19。
动能：2161gH E k ρ=，势能：216
1
gH E p ρ=（p19，
（2－58）/L 、
（2－60）/L 。
9．
在水深为20 m 处，波高H = 1 m ，周期T = 5 s ，用线性波理论计算计算深度z = －
2 m 、－5 m 、－10 m 水质点椭圆轨迹的水平长半轴和垂直短半轴。
（波数k 采用kg =2ω计算）
解：由(2－47b)
shkd d z chk H )(20+=
α，shkd
d z shk H )
(20+=β
（2－27b ）
按d=20m ，H = 1 m ，z 0 = －2，－5，－10 m 计算。
（k 也可由kgthkd =2ω按第六题方法解出） 10．
在某水深处的海底设置压力式波高仪，测得周期T = 5 s ，最大压力
2max /85250m N p =（包括静水压力，但不包括大气压力），最小压力
2min /76250m N p =。
问当地水深、波高是多少？
解：因为在（2－53中）
)cos()
(2
t kx chkd
d z chk H z p ωγγ-++
-=
（2－53）
(注意 z = －d ，chk(z+d)=ch0=1，chkd H
d p 12max γγ+
=，chkd
H d p 1
2min γγ-=，
chkd
H
p p 1
min max γ=-，()γchkd p p H min max -=，2min max min p p d p --=γ，从此
式中求出d ，然后求出H)。
