第八章_海浪的观测.ppt

“无风不起浪” “无风三尺浪” “风平浪静” 海浪：指周期为几秒至几十秒的由于风传输给海面能量引起的波动现象。是海水运动形式之一，它的产生是外力、重力与海水表面张力共同作用的结果。 形成原因：风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸、风暴潮。 风浪： 由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。 涌浪： 由其他海区传来的波浪或由于当地的风力急剧减小、风向改变或风平息后遗留的波浪均称涌浪。 近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响发生一系列变化。 内波： 不同密度的水层界面处而产生的波动。 潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。 海啸： 由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。 风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现象。 海浪观测的对象主要指的是风浪和涌浪 风浪：由风直接作用而引起， 波型不规则，背风面较陡，迎风 面较平缓，波峰较大，4到5级风 时，波峰翻倒破碎，出现白浪。 传播方向大都和风向一致。 巨浪可引起海上船舶倾覆、折断和触礁，摧毁海上平台，对海上运输和施工、渔业捕捞、海上军事活动等带来很大的灾害。 ?? 巨浪可摧毁沿海的堤岸、海塘、码头、海水养殖设施等各类海工建筑物。海浪对沿岸工程设施的破坏往往是毁灭性的，二次巨浪来袭可能会破坏整个港口的设施。据测量，近岸浪对海岸的压力，可达到每平方米30～50吨。据记载，在一次大风暴中，巨浪曾把1370吨重的混凝土块移动了10米，20吨的重物也被它从4米深的海底抛到了岸上。巨浪冲击海岸能激起60-70米高的水柱。 ?? 此外，海浪有时还会携带大量泥沙进入海港、航道，造成淤塞等灾害。 波浪要素 波峰： 波面的最高点； 波谷： 波面的最低点； 波高H： 相邻的波峰与波谷间的垂直距离； 波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； 波陡δ：波高与波长之比，它是表示波形陡峭的量； 波龄：波速和风速之比，表示波浪发展程度。 波幅a： 波高的一半称为波幅； 周期T： 两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间； 波速c： 波峰（或波谷）在单位时间内的水平位移； 波向：波浪传来的方向。 波峰线：空间的波系中，垂直于波向的波峰连线。 实际海浪 实际海浪 大波的平均波高 海浪观测方法 海浪观测既要在岸边台站上进行，也要在海上或船上实施。 岸边台站的海浪观测者是为了取得沿岸较有代表性的海浪资料，观测地点应面向开阔海面，避免岛屿、暗礁和沙洲等障碍物。 海上或船上的观测者获得的离岸较远的开阔海域的海浪资料，可用于理论研究、风浪预报、船舶航行及捕捞等。 海浪观测的主要内容是风浪和涌浪的 波面时空分布及其外貌特征，观测项目 包括海浪的波高、周期、波向、波型和 海况 。仪器目前仅可以测量前三者，其 他为目测。 海浪观测时间为： 大面或断面的测站，船到站即测。 海上连续测站，每3小时观测一次，时间为02，05，08，11，14，17，20，23时； 海滨测站的目测时间则为08，11，14，17时。 测波方法分类 单点测量 在某一点上测量水表面的高度变化。 一 阻容式测波 仪器安装在固定平台上，由于悬挂在海水中的电阻丝的阻值与海水并联而产生变化从而实现波浪测量。 广为应用的测量仪器使用了高电导铠装电缆，所测量的是电缆之间海水通路的电阻，该电阻随水位升降而减小或增大，这种测量仪器坚固耐用，但是必须预先知道海水电导随温度和盐度的变化情况，同时也必须掌握导电通路的几何形状。 采用绝缘导钱，它的电容和水位存在函数关系，能用来测量波高，但是测量准确很差。其原因是海水下落后所留下的水膜仍会影响电阻值，致使波高测值失真，绝缘材料缓慢吸收水分之后，也会改变它的绝缘性能，从而使仪器的响应产生缓慢的漂移。 单点测量 二 压力法测波 海洋波浪在其下方产生可测的压力起伏，与波高在一定条件下具以下 关系： 三、惯性法测量 测量水表垂直加速度的方法可以避开在外海测量波高时寻找合适参考坐际困难，就平均值而论，海平面是不变的，因此没有平均加速度，所以垂直加速度对时间两次积分之后，就得到相对于平均海平面的海面高度，这种测量并非没有困难；低频波的加速度一般较小， 为了在有高频加速度的情况下准确地测出低频波和涌浪，要求仪器对垂直加速度具有线性响应，而对水平运动不灵敏。 多点测量 一 纵摇／横摇浮标 在某点测量波高和波斜度的两个分量随时间变化的函数或利用固定平台测得的压力和水平速度两个分量测波。 二 沿直线测波 最简单的大范围测量是沿一直线测量波高，经傅里叶变换后知道波的方向分布。 三 大面积测波 能够保证充分的空间覆盖范围： 1 照相法 ——立体摄影测波 2 微波测