下载文档原格式
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。
1.波浪折射：波浪斜向进入浅水区后，同一波峰线不同位置将按照各自所在地点的水深决定其波速。
处于水深较大的位置波峰线推进较快，处于水深较小的位置推进较慢，波峰线因此弯曲并逐渐趋于与等深线平行，波向线趋于垂直于岸线，波峰线和波向线随水深变化而变化的现象
2.斯奈尔定律：波数沿岸线方向的投影为常数
意义：将波向的变化与波速的变化建立起了联系
范围：平直和相互平行等深线的均匀海滩
3势波运动的控制方程： 02222=∂∂+∂∂z
x φφ底部边界条件：0=∂∂z φ，z= -h 处 4.波能流：通过单宽波峰线长度的平均能量传递率
5.浅水变形：波浪进入浅水区后波高会发生变化
6.辐聚：在海岬岬角处，波向线将集中Kr>1，波高因折射而增大
7.辐散：在海湾里|，波向线将分散，Kr<1,波高将因折射而减小
8.波浪绕射：波浪在传播中遇到障碍物时，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，并在掩蔽区发生波浪扩散
9.波陡极限条件：波峰上的水质点水平轨迹速度刚好等于波速
10.波浪破碎类型1.崩破波：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形
2.卷破波：波的前沿不断变陡，最后波峰向前大量覆盖，形成向前飞溅破碎，并伴随着空气的卷入。
3.激破波：波的前沿逐渐变陡，并在行进途中从下部开始破碎，波浪前面大部分呈非常炸乱的状态，并沿斜坡上爬
11.波浪的增水减水：波动水面的时均值相对于静止水面的离值dx d h g dx d S xx ηηρ)(+-= 在破波带外的浅水区，波高随水深的减小而增大，因而辐射应力也沿程增大，即。
波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:在海洋学和物理学中，波的传播是一个重要而广泛研究的领域。
波的传播特点受到水深的影响，尤其是当波从深水区传播到浅水区时，会发生传播方向的改变。
这一现象引起了人们的兴趣和研究，本文将深入探讨波从深水区到浅水区改变传播方向的发生机制和意义。
深水区是指水深较深的水域，波在这种环境下传播呈现出一系列特点。
例如，深水区的波具有较大的波长和波速，在传播过程中能够保持稳定的传播方向。
然而，当波遇到水深减小的浅水区时，波的传播特点会发生明显的变化。
浅水区是指水深较浅的水域，波在这种环境中传播的过程中受到底床的影响。
由于底床的阻碍，波的速度变慢，波峰和波谷受到阻力的作用而变形。
当波进入浅水区时，波的传播方向会发生改变，通常是朝近岸的方向传播。
波从深水区传播到浅水区改变传播方向的现象是由波的传播特性和水深变化造成的。
在深水区，波的传播和体积运动主要是由重力作用引起的。
然而，在浅水区，底床的摩擦力和阻力开始影响波的传播。
这种变化导致在波前进的过程中，波前部分因与底床的摩擦力受到阻碍而减速，而波后部分则继续向前传播，从而导致整个波前发生了方向的改变。
波从深水区到浅水区改变传播方向的现象不仅在海洋学中有重要意义，也在其他领域有着广泛的应用价值。
对于海岸防护工程的设计和实施来说，深入了解波的传播特性以及波在不同水深环境下的行为是至关重要的。
此外，对于海洋交通、水力工程、河道工程等领域也有着重要的指导意义。
通过深入研究波从深水区到浅水区改变传播方向的现象，我们可以更好地理解海洋环境中的波动现象，并为相关工程和海洋活动提供科学依据和技术支持。
在本文的后续章节中，我们将进一步讨论波的传播特点、改变传播方向的原因以及对该现象的应用与意义进行更加详细的阐述。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象。
波浪由深水区进入海岸带的变化过程-回复波浪是海洋中的波动现象，是由风力、地球引力和地形因素共同作用导致的水面的振动。
当波浪从深水区进入海岸带时，会发生一系列的变化过程。
本文将逐步回答这个问题。
第一步：概述深水区与海岸带的特点深水区是指离陆地较远的海洋区域，这里的水深相对较深，通常大于波浪的波长。
而海岸带是指陆地与海洋交界处，这里的水深相对较浅，地形复杂，同时受到海水、风浪、潮汐等多种因素的影响。
第二步：解释波浪的传播波浪传播有两个重要的参数，即波长和波速。
当波浪从深水区进入海岸带时，由于水深减小，波速会减小，而波长则保持不变。
这是由于波速与水深的平方根成正比，而波长与波速成反比关系所导致的。
第三步：考虑波浪与海底的相互作用当波浪接近海岸带时，波浪与海底会发生相互作用。
由于海底的地形复杂性，波浪会发生折射、反射和绕射等现象，导致波浪的传播方向和传播速度发生变化。
同时，波浪也会与海底摩擦，使得波浪的能量逐渐减弱。
第四步：探究波浪的变形和破碎在波浪从深水区进入海岸带的过程中，波浪会发生变形和破碎。
由于波速减小，波峰和波谷之间的距离变小，波峰变得更加陡峭，波谷变得更加平缓。
这种现象称为波浪的变形。
当波浪接近海岸带时，由于水深减小，波浪会发生激烈的破碎，波峰被打破形成白浪，而波谷被填满形成涌浪。
第五步：讨论波浪的能量转化与沉积在波浪从深水区进入海岸带的过程中，波浪的能量会逐渐转化成其他形式。
当波浪进入浅水区时，波浪的能量会被转化为涡流和波浪底部的摩擦阻力，从而导致波浪能量的损失。
同时，由于波浪的波动作用力，携带的泥沙颗粒会发生悬移和沉积的过程，从而改变海岸线的形状和地貌。
第六步：总结波浪由深水区进入海岸带的变化过程综上所述，波浪由深水区进入海岸带是一个复杂且多变的过程。
首先，在波浪的传播过程中，波速减小，波长保持不变。
其次，波浪与海底的相互作用导致波浪的传播方向和传播速度发生改变。
然后，波浪会发生变形和破碎，形成波峰和波谷的变化。
海岸动⼒学第⼀章1.2.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η=η(x,t):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)频率?=2π/T②波数k=2π/L③波陡δ=H/L④相对⽔深h/L或kh7.(1)势波运动的控制⽅程（拉普拉斯⽅程）：(2)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零，②在波⾯z=η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。
9.①⾃由⽔⾯的波⾯曲线：η=cos(kx-?t)*H/2②弥散⽅程：?2=gktanh(kh)③弥散⽅程推得的2/(2π), c= tanh(kh)*gT/(2π), c2= tanh(kh)*g/k长的波在传播过程中逐渐分离。
这种不同波长（或周期）的波以不同速度进⾏传播最后导致波的分散现象称为波的弥散（或⾊散）现象。
11.①深⽔波时：波长L0=gT2/(2π)；波速c0=gT/(2π)②浅⽔波时：波长L s=T；波速c s=12.微幅波⽔质点的轨迹为⼀个封闭椭圆，但不是⼀直为椭圆，在深⽔情况下，⽔质点运动轨迹为⼀个圆，随着质点距⽔⾯深度增⼤，轨迹圆的半径以指数函数形式迅速减⼩。
第一章 波浪理论1.波浪分类（1）按波浪形态：分为规则波和不规则波（2）按波浪传播海域的水深：h/L ≥1/2 为深水波；1/2>h/L>1/20 为有限水深波；h/L ≤1/2 为浅水波（3）按波浪破碎与否：分为破碎波、未破碎波和破后波2.波浪运动控制方程 （1）描述一般水流运动方法有两种：一种叫欧拉法，亦称局部法，另一种叫拉格朗日法，亦称全面法（2）描述简单波浪运动的理论： 一个是艾利（Airy ）提出的为微幅波理论，另一个是斯托克斯（Stokes ）提出的有限振幅波理论3.参数（1）波高H ：两个相邻波峰顶之间的水平距离（2）振幅a ：波浪中心至波峰顶的垂直距离，H=2A （3）波周期T ： 波浪推进一个波长所需的时间（4）波面升高 ）t , x （ηη= ：波面至静水面的垂直位移（5）函数表达式： ）t -kx （Acos ση=（6）圆频率：T 2πσ= （7）波速c ： 波形传播速度，即同相位点传播速度，又称相速度4.建立简单波理论的假设：流体是均质和不可压缩的，其密度为一常数；流体是无粘性的理想流体；自由水面的压力是均匀的且为常数；水流运动是无旋的；海底水平、不透水；流体上的质量力仅为重力，表面张力和柯氏力忽略不计；波浪属于平面运动，即在xz 平面内作二维运动。
5.速度φ的控制方程（拉普拉斯方程）： 02222=∂∂+∂∂z x φφ 就是势运动的控制方程。
6.拉普拉斯方程的边界条件：（1）海底表面边界条件：海底水平不透水 0z=∂∂φ ，h z -= 处（2）自由水面动力学边界条件： 0])()[(21t 22=+∂∂+∂∂+∂∂==ηφφφηηg zx z z （3）自由水面的运动边界条件：自由水面上个点的运动速度等于位于水面上个水质点的运动速度0zx x t =∂∂-∂∂∂∂+∂∂φφηη ，η=z 处（4）二维推进波，流场上、下两端面边界条件可写为：）z ,ct -x （）t ,z ,x （φφ=7.微幅波理论假设：假设运动是缓慢的，波动的振幅A 远小于波长L 或水深h7.微幅波波面方程：）t -kx （cos 2σηH =弥散方程）kh （gktanh 2=σ 波长：）kh （tanh 2gT L 2π= 波速：）kh （tanh 2gT c π= 深水波长：π2gT L 2o = 深水波速：π2gT c o = 浅水波长：gh T L s = 浅水波速gh c s =8.色散（弥散）现象：不同波长（或周期）的波以不同速度进行传播最后导致波的分散现象称为波的色散现象。
波浪的分类及其划分理论数三国风流人物，只道句“滚滚长江东逝水，浪花涛尽英雄。
”看唐朝一代盛事，可摇头轻吟“春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。
古往今来，有多少文人墨客为那一江春水向东流痴迷，又有多少天妒英才为那翻腾而起的浪花许下凌云壮志。
波浪和它的名字一样足够引起人们的关注和敬仰，而在自然科学和工程界同样如此。
要乘风破浪固然需要勇气，可是在工程实践上却不能鲁莽行事，研究基础的波浪分类有助于我们更深入的了解其对建筑物的影响。
我们在课程上粗略的学习了一些波浪的分类及其划分理论，并进一步查阅了相关的网站和书籍。
第一部分、波浪概述波浪是海洋、湖泊、水库等宽敞水面上常见的水体运动，其特点在于每个水质点作周期性运动，所有的水质点相继振动，便引起水面呈周期性起伏。
因为水是一种流体，它在外力（风、地震等）作用下，水质点可以离开原来的位置，但在内力（重力、水压力、表面张力等）作用下，又有使它恢复原来位置的趋势。
因此，水质点在其平衡位置附近作近似封闭的圆周运动，便产生了波浪，并引起了波形的传播。
由此可见，波浪的传播，并不是水质点的向前移动，而仅是波形的传递。
1.波浪要素波浪的尺度和形状，通常用波浪要素来表述。
波浪的基本要素有：波峰、波谷、波顶、波底、波高、波长、波陡、周期、波速等。
波峰是静水面以上的波浪部分；波谷是静水面以下波浪部分；波顶是波峰的最高点；波底是波谷的最低点；波高（h）是波顶与波底间的垂直距离；波长（λ）是两相邻波顶或波底间的水平距离；波陡（σ）是波高与半个波长之比；波浪周期（τ）是两相邻的波顶（或波底）经过同一点所需要的时间；波速（c）是波形移动的速度，即波长与波浪周期之比值：第二部分、波浪的分类及其划分理论因为某些波按其特性可以放在不同的划分区域中，故将在一种划分区域中详细介绍，而其他区域相对省略。
一、按振幅与波长相对比值划分：（一）小振幅波动（线性波动）小振幅波动是指波高远小于波长（h＜＜λ）的简单波动。
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，其波速、波长、波高和波向都将发生变化，但是其波周期则始终保持不变，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.近岸流包括向岸流、沿岸流和离岸流3.海岸可分为沙质海岸和淤泥质海岸4.拜落诺能量输沙型可表示为载沙量和流速的乘积5.近岸区泥沙运动按方向不同可分为横向运动和沿岸运动6.沿岸输沙率的波能流法把沿岸输沙和波功率沿岸分量联系起来7.以破波点为界，把水域分为近岸区和离岸区，近岸去进一步可以分为外滩、前滩、和后滩 8.波浪按形态可以分为规则波和不规则波9.描述简单波的理论主要有微幅波理论和斯托克斯波理论 10.一直波周期为5s ，其水深波长为38.99，波速为7.80米/秒 11.波谱)(σS 相当于波能密度相对于组成波频率的分布函数12.在海岬岬角处，波向线集中，这种现象称为辐聚，在海湾里，波向线分散，称为辐散 13.泥沙连续方程dzds s ss εω+中，s s ω为沉降率，dz ds s ε-表示紊动扩散引起的向上的泥沙通量，s ε为紊动扩散系数14.沿岸输沙是波浪和波导沿岸流共同作用引起的纵向泥沙运动，主要发生在破波内，其机理是波浪掀沙和沿岸流输沙15.辐射应力可定义为波浪运动引起的剩余动量留 16.一般将2L h =作为深水波和有限水深波的界限，将20L h =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特征波法和谱表示法18.方向谱是一种二维谱19.破碎波的类型主要有崩破波、卷破波和激散波20.在破波带外的浅水区，波高随水深减小而增大，因而辐射应力沿程增大，发生减水现象 21.泥沙活动参数Dg u M s m)(ρρρ-=，它表示促使泥沙起动的力和重力引起的稳定力之间的比值22.沿岸流量最大输沙率在破波线和沿岸流速最大值之间 23.沿岸沙坝和滩肩是沙质海岸的重要特性构造 24.卷破波是形成沿岸沙坝的主要原因25.海滩的一个重要特性就是它的动态变化特性名词解释：1. 波浪增减水：波动水面时均值与静水面偏离值2. 海滩平衡剖面：在一定条件下，海滩上任一点的泥沙均没有净位移，剖面形状维持不变的海滩形态。
v1.0可编辑可修改
密度为常数；流体是无粘性的理想液体；自由水面的压力是均匀的且为常数；水流运动是无旋的；海
底水平、不透水；质量力仅为重力，表面张力和柯氏力可
海底部边界条件：
特点：水流的含沙量因与挟沙能力不相适应而逐渐变化,
某一质点的位置变化，即指点的运动轨迹。
2、简述波浪破碎的类型及波陡范围。
答：波浪的破碎类型为崩波型，卷浪型，激散型。
深水波陡超过的波倾向于崩波；深水波陡约介于~之间时，较平缓的岸坡上则形成卷波；小于的深水波陡，较陡的海底上倾向于形成激散波，较平坦的海底则形成卷波。
2、超波传播时的假设条件。
答：（1）不考虑摩阻力和柯氏力（2）不考虑引潮力，朝波运动为自由波动；（3）朝波沿X方向运动；
（4）海底水平（5）小振幅波动，非线性项可以忽略。
