近岸波浪的变形

波浪由深水区进入海岸带的变化过程波浪是指海洋或湖泊中的水波。

它们是由自然力或人为力引起的，产生于水体表面上的振荡。

波浪的形成是由风吹动水面而引起的，然后波浪逐渐向海岸带传播。

当波浪进入浅水区时，它们会经历一系列的变化。

当波浪从深水区进入浅水区时，波速开始减小，波长缩短，波高增加。

这是因为波浪的传播速度与水深有关，当波浪移动到浅水区时，水深变浅，波速减小。

由于波浪的能量不变，波长相对缩短，波高相对增加。

当波浪接近海岸带时，它们开始受到地形的影响。

地形的不规则性会导致波浪的折射、反射和干扰。

波浪的能量会聚集在海岸线附近，形成较高的波浪，这些波浪被称为聚集波。

聚集波可以造成剧烈的水平流动和剧烈的侧向冲刷，对海岸带的岩石、沙滩和植被等造成破坏。

在波浪进入浅水区时，如果地形存在一个障碍物，例如礁石或岛屿，波浪会绕过障碍物。

这种现象被称为波浪的折射。

折射发生时，波浪的能量会聚集在浅水区中的某一部分，形成波浪的聚集区或波浪前缘。

当波浪通过障碍物后，波浪会弯曲向海岸线聚集。

波浪的反射是指波浪遇到无遮挡的平滑垂直障碍物时的现象。

当波浪遇到这样的障碍物时，它们会反射回原来的方向，形成波浪的反射波。

这种反射现象可以在河口和湖泊等地方观察到。

除了折射和反射，波浪还会在海岸带上发生干涉。

干涉是指两个或多个波浪相遇时发生的现象。

如果两个波浪相位相同，即波峰与波峰相遇，波浪的能量会叠加导致波高增加，这被称为波浪的增高干涉。

相反，如果两个波浪相位相反，即波峰与波谷相遇，波浪的能量会抵消导致波高减小或波浪的消没。

当波浪达到海岸带后，它们会进一步影响海岸线的形态。

强大的波浪会冲刷岩石和沙滩，导致海岸线后退。

而柔弱的波浪则会将沉积物带入海岸线，形成沙滩或沙洲。

总的来说，波浪由深水区进入海岸带的变化过程包括波速减小，波长缩短，波高增加等。

地形的影响会导致波浪的折射、反射和干涉。

在海岸带，波浪会对沙滩和岩石产生冲刷和侵蚀，改变海岸线的形态。

海岸动力学Coastal Dynamics长沙理工大学水利工程学院School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology Lecturer(主讲教师)：Dr. Chen Jie(陈杰)2012.10在深海中形成及发展的风浪，离开风区后继续传播，传播围窄，波形接近于简谐波。

涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变课程内容：波浪在浅水中的变化对港口海岸建筑物和近岸航道设计等是非着航道和港区的淤积，造成岸滩的侵蚀变形。

波浪的浅水变形开始于波浪第一次一、波浪守恒(Wave conservation)二、波能守恒和波浪浅水变形(Wave Shoaling)二、波能守恒和波浪浅水变形gH E ρ=gH E ρ=gH E ρ=/20L h L c π三、波浪折射三、波浪折射斯奈尔定律（Snell2 折射引起的波高变化相邻波向线之间的间距0cos cos αα41202sin sin ⎟⎟⎠⎞−−αα根据折射图可以直观的得到沿岸波高的分布情况：根据折射图可以直观的得到沿岸波高的分布情况：在海岬岬角处，波向线将集中，这种现象称为辐聚，此处辐聚、辐散将使海岸上各处的波高不等，这对海岸上泥沙运动有着重要影响。

波浪辐聚处波能集中，可能会引起强烈的冲刷，反之，波浪辐散处波能分散，可能产生泥沙淤积。

　波浪守恒：T不变四、波浪的反射与绕射四、波浪的反射与绕射四、波浪的反射与绕射入射波和反射波相互干扰而形成组合波。

2.波浪绕射（同，愈深入掩蔽区内波高愈小，港口或天然海湾内的波Shadow zone Wave zoneBreakwater Wave rays如何考虑波浪的绕射？如何考虑波浪的绕射？(2)不规则波绕射波浪破碎(wave breaking)波浪破碎原因？？波浪破碎原因五、波浪的破碎米切尔1893年提出深水推进波的极限波陡为：深水破碎指标:破碎指标:海滩坡度m=tgβ(β为底坡与水平轴的夹角)对于破碎指标有2.破碎波类型“崩波”型破碎波(Spilling)：“卷波“激散波。

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。

于老师好，各位同学好:首先我们先来看几组照片。

左边这幅照片是去年7月大连市的海滨浴场，从照片中我们可以看到海滩逐渐被吞噬，沙子也被卷走了;坚固的防波堤也被巨大的海浪拍得支离破碎。

因为公园遭海浪侵蚀后逐年亏损，几年下来已经亏损近700万元。

右边这幅照片是被近岸浪破坏的渔场网箱，对当地的渔民也照成了极大的损失。

这是2013年3月烟台市，海浪对沿岸造成的破坏。

我们可以看到广场的地面理石板、等设施造成严重破坏。

巨大的风浪还将海岸的石柱拍倒了2根，甚至弄断了铁链。

由此可见，海浪是海洋建筑物遭受的主要荷载之一，波浪力可造成建筑物的严重破坏。

因此，了解海浪的发生与发展规律，研究波浪的计算方法，可以为海洋工程建筑物的规划、设计、施工和管理提供了合理可靠的数据，对于保证建筑物的安全具有重要意义。

接下来我们了解一下波浪要素。

风浪、涌浪和混合浪是比较常见的三种波浪。

风浪指的是在风的直接作用下产生的水面波动，其基本特征是：风浪中同时出现许多高低长短不等的波，波面较陡而且粗糙，波峰线较短，波峰附近有浪花或大片泡沫，此起彼伏，瞬息万变，初看无规律可循。

涌浪是指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。

其基本特征是：具有较规则的外形，排列整齐，波面较平滑，波峰线长。

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称为混合浪。

按照周期的不同，波浪可分为毛细波，重力波和长周期波。

毛细波和重力波都是由于风的作用引起的，当风力很小时，海面上出现的微小皱曲的涟波就是毛细波，它的复原力主要以表面张力为主，其周期小于1S。

当波浪尺度较大时，水质点恢复力主要是重力，这种波浪成为重力波，如风浪、涌浪、船行波等。

其周期大于5分钟的成为长周期波，主要是由于日、月引力造成的潮波，其复原力除了重力还有科氏力。

海面上的波浪是一种随机现象，其波浪要素是不断变化的，称为不规则波。

大洋中的风浪就是不规则波。

为了研究波动规律，人们用一种理想的、各个波的波浪要素均相等的波浪系列来代替不规则波浪系列，这种理想的波浪称为规则波。

波浪由深水区进入海岸带的变化过程波浪由深水区进入海岸带的变化过程可以分为以下几个阶段：第一阶段：波浪传播当波浪处于深水区时，水深远大于波长，波浪传播遵循线性波理论，波浪的传播速度与水深无关。

在这个阶段，波浪的传播速度主要受到波长的影响，波长越长，波速越快。

在深水区，波浪的特征主要是波浪高度和波长一直保持不变，但是频率和周期会发生变化。

波浪传播时，波峰上升，而波槽下降，形成了波浪的传播形态。

第二阶段：波浪的变形当波浪进入浅水区时，水深开始影响波浪的传播特性。

当波长比水深小时，波浪传播速度变得依赖于水深，传播速度减慢。

在这个过程中，波浪会发生变形，波峰开始变得更陡峭，波槽变得更平坦。

波浪的能量开始向前移动，越来越集中在波前。

这一阶段的过程中，波浪高度逐渐增加，波浪的高度增长受到水深的影响，水深越浅，波浪高度越大。

同时，波浪的传播速度减小，频率增加，周期缩短。

第三阶段：波浪破碎和波浪运动当波浪进一步进入浅水区并达到一定高度时，波浪开始发生破碎。

波浪破碎是指波浪的能量转化为颗粒、气泡等形式的能量耗散。

波浪破碎的具体形式取决于海岸线的地形和底波条件。

在这一阶段，波浪高度逐渐增加，传播速度减小，能量密度也会逐渐增加。

当波浪高度和水深相等时，波浪会开始变得不稳定并破碎，此时波浪能量开始转化为泡沫和浪花。

此后，波浪能量逐渐转化为长波和湍流能量，沿海底形成了辐射波床上的滚动运动。

这种运动不仅将波浪的能量向下传递，也会将波浪的能量向前传递，同时在波浪与海岸之间形成了一个稳定的波浪运动区域。

第四阶段：波浪侵蚀和沉积波浪在海岸带的侵蚀和沉积作用是海岸地形形成和演变的重要因素。

波浪侵蚀是指波浪对海岸沉积物进行冲刷和搬运的过程，而波浪沉积是指波浪沉积物沉积和堆积的过程。

波浪侵蚀和沉积的过程受到波浪的能量和海岸地形的相互作用影响。

当波浪能量较大且与海岸线垂直时，波浪侵蚀较为严重，会造成海岸线的后退和海岸侵蚀。

相反，当波浪能量较小且与海岸线平行时，波浪沉积较为明显，会形成沙丘、沙洲等沉积地貌。

响水近岸海域波浪特性研究高晨晨;周谷城;王侃睿【摘要】基于响水波浪站累计一整年的现场观测资料,分析了波高和波周期的年内变化特性,研究了波浪的统计特性和波谱特性,并总结归纳了该海域各特征波要素之间以及各波谱参数之间的转换关系.结果显示:响水海域全年有效波高的变化幅度在0.10～2.80 m之间,年平均值为0.56 m;最大波高的变化幅度在0.15～5.58 m之间,年平均值为0.93 m;平均波周期的变化范围为1.91～9.02 s,年平均值为3.90 s.夏季大波高发生频率明显要小于冬、春季节,波浪季节性变化较为显著.就波高和波周期分布而言,通过拟合得出的Weibull分布较为适合本海域实测波高分布和波周期分布.波谱特性方面,本海域双峰谱占到总数的62.5％,且低频谱峰值普遍高于高频谱峰值,其中低频谱峰出现在0.04 Hz左右,高频谱峰则出现在0.15～0.20 Hz之间,分别为本海域涌浪和风浪所集中的频率区间.采用回归分析方法进一步分析了各特征波要素之间以及各波谱参数之间的关系,发现多数波参数之间存在显著的相关性,但受波浪浅水变形影响,各参数之间的比值与理论深水关系有所区别.本文的研究成果可为沿海建筑物的设计以及防灾减灾提供参考和依据.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】12页(P23-34)【关键词】响水;波浪特性;波浪谱;波参数;回归分析【作者】高晨晨;周谷城;王侃睿【作者单位】上海市水利工程设计研究院有限公司,上海 200061;上海滩涂海岸工程技术研究中心,上海 200061;上海市水利工程设计研究院有限公司,上海 200061;上海滩涂海岸工程技术研究中心,上海 200061;上海市水利工程设计研究院有限公司,上海 200061;上海滩涂海岸工程技术研究中心,上海 200061【正文语种】中文【中图分类】P731.22;TV139.21 引言由于自然界中波浪的不规则性和不可重复性，现代随机波浪理论将波浪运动视为随机过程(函数)进行研究，在外观上主要研究波浪运动的统计特征，在内部结构上主要研究波浪谱。

1.海洋如何划分？是依据什么划分的？答：海洋可划分为洋（大洋）、海、海湾及海峡。

洋是海洋的主要组成部分，海与海湾、海峡是海洋的附属组成部分。

划分依据是各自的海洋要素特点、海底地貌及形态特征。

2.我国近海海洋资源有哪些？答：我国近海及其管辖海域的海洋资源丰富，包括①在近海岸和浅海大陆架上的石油资源；②在近海岸和浅海大陆架上的天然气；③高产量的海盐；④海洋生物资源；⑤拥有多金属结核矿区等。

3.风载荷是海洋工程结构物的重要设计控制载荷，对结构物进行抗风设计是结构安全的重要保证。

请以船舶为例说明。

答：风是大气显示能量的一种方式，风速越大，其作用越强。

对船舶来说，风的作用会使它发生横摇和纵倾，过大的风倾力矩将会使船舶失去稳性而翻沉。

有些细长结构如桅杆等在强风风力的直接作用下会发生较大变形和大幅度振动，甚至失稳断裂而遭到破坏。

此外，海洋在风的作用下还会产生海浪和海流，两者也是造成船舶破坏的的主要载荷，设计中必须考虑的环境载荷因素。

4.何谓波浪折射？答：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象称为波浪折射。

5.简述浅海近岸的海浪特性。

答：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影响，使得波浪的传播发生变形，出现波长变短、波速变慢、波向转折、波高增大、波浪破碎等特性变化，在岸壁斜坡、结构物前的波浪将发生反射与绕射等现象。

6.何谓海啸？简述为何海啸会形成滔天巨浪？答：海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。

水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。

海浪的破坏力是逐渐积聚起来的。

当海浪以500公里时速向四周推进，越接近海岸线，海浪同逐渐走高的海床间摩擦也越来越大，推进速度不断减小。

其后果是海浪波长缩短、浪高增加，只需要10分钟就可以形成高达30米的滔天巨浪，这便是人们看到的海啸。

海岸动力学复习提纲初始章 概论1、基本概念{{、潮汐动力因素：风、浪、流岸线变化泥沙运动海滩剖面变化岸线变形海岸动力学→海岸带：以海岸线为准，向陆地10公里，向海到-10m 或-15m 等深线范畴内为海岸带。

海岸带又分为①潮上带②潮间带③潮下带 海岸线：沿海岸滩与平均大潮高潮面交线称为海岸线。

潮上带：平均高潮以上潮间带：平均高潮与平均低潮之间潮下带：平均低潮以下2、海岸类型①基岩海岸基岩海岸主要由岩石组成，地质条件比较好，是建港的良好地点。

②沙质海岸组成的泥沙粒径0.06mm<d<2mm ，海滩剖面陡一点，坡度>1：1000。

波浪对它的作用主要是迁移。

主要功能为旅游业。

③淤泥质海岸淤泥质海岸由淤泥构成，泥沙粒径<0.06mm 。

潮间带比较发育，剖面坡度很缓，坡度1:500~1:2000。

主要用途为围垦和养殖。

④生物海岸生物海岸包括1.红树林海岸和2.珊瑚礁海岸1.红树林海岸：红树林是公认的“天然海岸卫士”。

我国的红树林海岸主要分布在海南，福建，台湾沿海。

红树林海岸的作用主要有消浪、滞流、促淤、保滩。

2.珊瑚礁海岸：是由珊瑚礁组成的海岸，是海防前哨。

可用于潜水及海底观光。

3、海岸动力因素变化长期因素：风、波浪、潮汐、波浪流、海平面短期因素：台风、海啸、风暴潮长期因素具有周期性，相对确定性；短期因素具有偶然性。

4、海岸开发现况①海岸港口建设②围垦，建海堤③海岸资源开发利用1.土地资源2.盐资源3.渔场4.油气资源④海岸环境保护5、海岸动力学研究方法①理论分析②实验室试验研究③现场原型观测研究④数学模拟研究第一章波浪理论第一节波浪的分类1、按波浪所受干扰力和周期分类：（1）表面张力波：周期最短，风是干扰力，恢复力是表面张力。

（2）重力波：周期1~30s，风是干扰力，恢复力是重力。

{风浪→涌浪（3）长周期波：周期5min~12h，由风暴或地震生成。

（4）潮波：周期10h或24h，由天体运功生成。

波浪斜向入射近岸浅水变形波高模型建立波浪从深海传向近岸时，淺水变形发生在波浪第一次“触底”，波浪开始损失能量。

在周期T不变的情形下，随着水深不断减小，波长L和波速c也将逐渐减小，但波高H却逐渐增加。

当水深逐渐减少到达某一程度，波浪将出现形式多样的破碎。

在浅水区内，假设波浪沿着斜向呈某一方向角传播，可根据波能流连续性方程推导得出在层流边界层和紊流边界层条件下，浅水波高H在任意水深h处的常微分方程。

标签：浅水变形；斜向入射；波高1、浅水变形波高变化波浪由深水区斜向传播至浅水区域，深水处波浪波高为H0，周期为T，方向角为（图1）。

假设在浅水区域海床底坡的坡角为，坡度为，文中考虑波浪折射，底部摩阻损失，其中摩阻因数为，来波均视为微幅波。

假设波浪刚进入浅水区域为坐标原点O，以此建立水深h与x、浅水波高H 与x的直角坐标系。

由于波浪沿着x方向传播，根据波能守恒方程式中，E为波浪能量，其值为波动动能Ek与势能Ep之和，即；c为波速；；Df 为单位床面上周期平均能量损耗率，可以根据层流边界层和紊流边界层的条件不同分别计算。

为波浪在斜坡上的真实入射方向与其在平面上投影ds的夹角的余弦值。

可知：在浅水区域时，n = 1，由于在浅水区域的水深随x呈线性变化，故在xOh 坐标系，可以求得位于浅水区域的任意位置处的水深h，其表达式为：2、层流边界层在层流状态时，单位床面上周期平均能量损耗率Df的表达式为经一系列推到变换得：上式为在层流边界层条件下波浪的浅水变形波高变化方程。

3、紊流边界层在紊流状态时，单位床面上周期平均能量损耗率Df的表达式为经一系列推到变换得：上式为在紊流边界层条件下波浪的浅水变形波高变化方程。

参考文献：[1]邹志利.海岸动力学[M].第四版.北京：人民交通出版社，2009.[2]董曾南，章梓雄.非粘性流体力学[M].北京：清华大学出版社，2003.[3]李怡，吴林键，舒丹，陈嘉玉.基于Gauss全局径向基函数的近岸浅水变形波高数值计算新方[J].应用数学和力学，2014。

风浪涌浪及近岸浪特征1.风浪（Wind Waves）风浪是由风吹动海面引起的，是最常见的波浪类型。

当风在海洋表面吹过时，它会将能量传递到海洋上，使海面上的水产生起伏波动。

风浪的特征如下：-风浪的形成受到风速、风向、风暴持续时间和海洋的深度等多种因素的影响。

-特征：风浪具有短周期（通常几秒至几十秒），短波长（通常几米至几十米），波浪高度相对较小（通常几米以下，但在极端情况下，可能会出现高达数十米的巨浪）。

-风浪以点状传播，可以在海洋上远距离传播，但在最终达到海岸时会发生改变（形成近岸浪）。

-风浪的能量主要集中在较浅的深度上，所以它们通常在近海区域最为强烈。

2.涌浪（Swell Waves）涌浪是由遥远地区形成的风浪传播到远离风区的地方而形成的。

当在遥远地区强风产生风浪，并在传播过程中经过长距离的传播后，这些风浪会逐渐平缓并形成涌浪。

涌浪的特征如下：-涌浪的形成与遥远海区的风力有关，由于风是与时间和空间相关的，所以涌浪形成的过程比较缓慢。

-特征：涌浪具有较长的波长（通常几十米至几百米），相对较长的周期（通常几十秒至几分钟），波浪高度相对较大（通常几米至几十米）。

-涌浪能量的方向与波浪运动的方向相同，一般以直线传播而不发生偏折。

-涌浪具有很好的持续性，可以在数千公里远的地方感受到它们的能量。

3.近岸浪（Shoreline Waves）近岸浪是风浪在接近海岸线时发生变化形成的波浪，并在海滩、礁石或沙洲处发生排列形成冲浪浪槽。

近岸浪的特征如下：-近岸浪的形成是由于风浪遇到海底变浅的海域，波浪在传播过程中开始变形（通常是变短、变陡）。

-特征：近岸浪的波长变短（几到几十米），波高变高（几米到十几米）。

-近岸浪通常以波峰来冲击海岸线，引起冲击而形成涌浪。

在近岸浪的波峰和波谷之间，通常有一个较为平缓的区域，称为冲浪浪槽。

-近岸浪的行为受到海底地形的影响，如海颠和海底地形的投影等会对近岸浪的运动方向产生影响。

总结：从上述描述可见，风浪、涌浪和近岸浪具有不同的形成机制和特征。