第一节波浪在浅水中的变化.ppt

岸滩具有平直且相互平行的等深线求破碎时的波高与水深 2破碎波类型 波浪破碎的形态是多种多样的，主要取决于深水中的波陡和近岸水底的坡度，大致可分为三种类型： 1)“崩波”型破碎波：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型，波的形态前后比较对称。 2)“卷波”型破碎波：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。 3)“激散波”型破碎波：波的前沿逐渐变陡，在行进途中从下部开始破碎，波浪前面大部分呈非常杂乱的状态，并沿斜坡上爬。 3破波带 波浪破碎点至岸边这一地带称为破波带，在碎波带内由于水深从破碎点向岸不断地减小，波浪始终处于破碎状态，水体的紊动与漩涡非常强烈，是波能的主要消耗区域，也是海滩上泥沙运动最剧烈的地区。 破波带大致可分为3个区 1)外碎波区，波形急剧变化，能量消耗较多，紊动和漩涡强烈，水体大量掺气，区内的水流特性与破波的型式关系很大， 2)内碎波区，该区内的波高大致与水深相适应，波前沿陡立，后坡平坦，这种波形称为段波(Bore)。其波高完全由水深控制。 3)上爬区，波浪到达岸线，波浪最后一次破碎，破碎后的水体由于剩余动能而涌上海滩，然后又由于重力作用而沿岸滩坡面下落。 破碎后任一点的波高近似地与当地水深成正比,碎波带内波高与水深之比可写为 γ—碎波带内波高对于水深的比值，由试验确定。通常取为0.8。 破波带波高衰减规律 * 海 岸 动 力 学2 第二章 波浪的传播变形和破碎 第一节、波浪在浅水中的变化 第二节、波浪在水流中的特性 第三节、波浪近底边界层和底摩阻引起的波浪衰减 第一节 波浪在浅水中的变化 风浪离开风区后继续传播，传播中由于弥散和能量损失，其频率范围和能量不断变化，风浪逐渐转化为涌浪，涌浪的频谱范围窄，波形接近于简谐波。 涌浪传到滨海区以后，受海底地形、地貌、水深变浅、沿岸水流、港口及海岸建筑物等的影响，波浪产生变形、折射、绕射、反射等；当波浪变陡或水深减少到一定限度后，产生破碎。 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重要的。在多数情况下，波浪是构成近岸泥沙运动的主要原因，近岸泥沙运动影响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“触底”的时候，这时的水深约为波长的一半.随着水深的减小，波长和波速逐渐减小，波高逐渐增大，到了波浪破碎区外不远处，波浪的波峰尖起，波谷变坦而宽，当深度减小到一定程度时，出现各种形式的波浪破碎。 此外，随着水深变浅，如果波向与海底等深线斜交，波向也将发生变化，即所谓产生折射。 一、波浪守恒 波浪进入浅水区后，随着水深变化，其波速、波长、波高和波向将发生变化，但是其波周期则始终保持不变。 波向与x轴交角为α的波动，波面方程如何表示? 波浪沿x方向传播其波面方程 波浪沿x方向传播时波面方程 定义 与x轴交角为α(波向) 定义波数矢量 波向单位矢量 波向与x轴交角为α时波面 (相位函数)  波面 波向沿x轴 波向与x轴交角为α 传播方向沿x轴 波向与x轴交角为α 势函数 波向沿x轴 波向与x轴交角为α 波向沿x轴 波向与x轴交角为α   (波浪守恒方程) 波浪守恒方程的物理意义? 对于稳定的波场，波周期(T＝2π/σ)为常量，即不随空间变化，即使水深有缓慢变化时，波周期也始终保持恒量。 二、波能守恒和波浪浅水变形 在稳定波场中，若假定波浪在传播过程中波能是守恒的. 波能只沿着波向传播，没有能量穿过波向线，因此，波浪正向行近岸滩时，单位宽度内的波能流在传播中保持常数，即  E—平均波能, c—波速； n— 波能传递率。 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。 ks—称为浅水变形系数。 随着水深h的减小，波速c、波长L都逐渐减小，n却逐渐增大。波高H在有限水深范围内随水深减小略有减小，进入浅水区后，则随水深减小而迅速增大。波高在有限水深范围内减小的原因与n值的增大有关。 三、波浪折射 波浪斜向进入浅水区后处于水深较大位置的波峰线推进较快，处于水深较小位置的推进较慢，波峰线就因此而弯曲并逐渐趋于与等深线平行，波向线则趋于垂直于岸线，波峰线和波向线随水深变化而变化的现象称为波浪折射。 (浅水) 三、波浪折射 1折射引起的波向线变化 若各变量沿y方向为恒量，即岸滩具有平直且相互平等的等深线时，上式可化简为 斯奈尔 (Snell) 定律 深水处波向角和波速 对于复杂地形海域通常采用图解方法绘制折射图，也可用数值计算方法利用计算机求解和绘出折射图。 2折射引起的波高变化