海岸动力学作业-不同水深与周期下的波长波数波速计算
海岸动力学 内容汇总 (1)
海岸动力学第一章概论1、海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10km，向外海延伸到-15~-20m水深计算。
2、海岸的类型：按照岸滩的物质组成可以把海岸分作基岩海岸、沙质海岸、淤泥质海岸和生物海岸等类型。
基岩海岸，特征是：岸线曲折、湾岬相间；岸坡陡峭、滩沙狭窄。
此类海岸水深较大，掩蔽较好，基础牢固，可以选作兴建深水泊位的港址。
沙质海岸：岸线平顺，岸滩较窄，坡度较陡，常伴有沿岸沙坝、潮汐通道和泻湖。
此类海岸常是发展旅游、渔港的良好场所。
淤泥质海岸：此类海岸岸线平直，一般位于大河河口两侧，岸坡坦缓、潮滩发育好、宽而分带，潮流、波浪作用显著，以潮流作用为主；潮滩冲淤变化频繁，潮沟周期性摆动明显。
淤泥质海岸滩涂资源丰富，有利于发展海洋水产养殖、发展海涂圈围成为陆用于发展农业与盐业或畜牧业等其他产业。
生物海岸：包括红树立海岸和珊瑚礁海岸。
海岸的基本概念：海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带，包括遭受海浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作用到的海底，向陆延至暴风浪所能达到的地带。
外滩：指破波点到低潮线之间的滩地。
离岸区：破波带外侧延伸到大陆架边缘的区域。
淤泥质海岸从陆到海由三部分组成：潮上带，位于平均大潮高潮位以上；潮间带，为平均大潮高潮位到平均大潮低潮位之间的海水活动地带；和潮下带，在平均大潮低潮位向海一侧。
海岸侵蚀：指海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。
引起海岸侵蚀的原因主要有两种：一是由于自然原因：如河流改道或入海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等；二是由于为人原因，如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海滩沙、珊瑚礁，滥伐红树林，以及不适当的海岸工程设施等。
常见的海岸动力因素主要有：波浪的作用，波浪是引起海岸变化的主要原因；海岸波生流：斜向入射的波浪进入海滨地带后，在破波带引起一股与岸线平行的平均流，即沿岸流。
波浪在传向海岸的过程中会导致海岸水域出现流体质量的汇聚，这包括波浪由离岸水域传入破波带伴随着质量输移流向海岸汇集；方向相对的沿岸流在交汇点产生流体质量汇聚。
海堤波浪爬高
大口门海堤一、求平均波周期T ，平均波高H ，波长L ①th ①②th ②28.82200 5.59.810.103364340.102997790.582625220.524570870.59387二、求各累积频率波高（查表6.1.3）（一）规则波根据H/d 数值查表求H 2%及H 13%0.144846340.593872 1.538 1.187740010.91337206 1.891.79 1.1224143（二）不规则波根据H/d 数值查表求H 1%0.144846340.59387 2.18 1.29463661 1.82 1.08084341.540.9145598三、求波浪爬高R （备注：式中d 为平均水深）（一）求规则波的R1、不允许越浪①th ①②sh ②4.117.568 1.187740010.40.8 1.465619310.898738492.931238629.348755132、允许越浪①th ①②sh ②4.117.5680.913372060.40.8 1.465619310.898738492.931238629.34875513（二）求不规则波的R vT/L 查表取值4.117.5681.2946366128.8 3.419999092 5.60655589 1.280.751≤m≤5E0.2-1v/(gd)^0.5查表取值0.5 4.54115218 1.290.750＜m＜1系数Kv 斜坡坡度m糙渗系数K △查表得H 5%/HH 5%查表得H 13%/HH 13%系数Kv 糙渗系数K △d(m)L(m)H 1%v T 斜坡坡度m 计算过程d(m)L(m)H 13%斜坡坡度m 糙渗系数K △d(m)L(m)H 2%斜坡坡度m 糙渗系数K △计算过程H/d 平均波高H(m)查表得H 1%/H H 1%H 2%H 13%查表得H 4%/H查表得H 5%/H H/d 平均波高H(m)查表得H 2%/H 查表得H 13%/H H 4%风速V 风区长度F(m)平均水深d(m)重力加速度g(m/s 2)计算过程平均波高H(m)波长公式右边1相互比较3.4199990917.56817.5684530.00045317.5680.14484634 4.1m上0.4m下0.4Z平台1.0630273Δm 0Z潮 5.31当Δm=0me0.4|dw|当Δm>0me 0.4dw 当Δm<0me 0.4dw 小值大值H/d-小值内插值0.10.21.56 1.510.044846341.537576830.8610.14200472.939524270.007447091.25383988 1.191.024594220.5 5.3111.56539942.939524270.001943721.243600090.910.781478270.30 5.31①th ①②sh ②1.465619310.898738492.931238629.348755131.942855742.939524270.871635142.515232343.12605939角度角度修正相对爬高R 0E0.5查表取值潮位1.4 1.65 1.35安全超高R 1R 1%不允许波浪爬高R 允许波浪爬高R 计算过程M (R 1)m R(M)M (R 1)m R(M)R 1波浪爬高RM (R 1)m R(M)R 1波浪爬高RH 5%备注：红色为自动计算，蓝色为查表，黑色为手动输入，虚线边框内为计算过程。
海岸动力学严以新习题
第一章1．1 建立简单波浪理论时，一般作了哪些假设？1．2 试写出波浪运动基本方程与定解条件，并说明其意义。
1．3 试写出微幅波理论的基本方程与定解条件，并说明其意义及求解方法。
1．4 线性波的势函数为证明上式也可写为1．5 由线性波的势函数证明水质点轨迹速度并绘出相位()t kx σ-=0~2π时自由表面处的质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，π/2，π，3π/2与2π时质点轨迹速度沿水深分布。
1．6 试根据弥散方程，编制一已知周期T 与水深h 计算波长、波数与波速的程序，并计算出T =9s ，h 分别为25m 与15m 处的波长与波速。
1．7 证明只有水深无限深时，水质点运动轨迹才是圆。
1．8 证明线性波单位水柱体内的平均势能与动能为2161gH ρ。
1．9 在水深为20m 处，波高H =1m ，周期T =5s ，用线性波理论计算深度z =–2m 、–5m 、–10m 处水质点轨迹直径。
1．10 在水深为10m 处，波高H =1m ，周期T =6s ，用线性波理论计算深度z =–2m 、–5m 、–10m 处水质点轨迹直径。
1．1在某水深处的海底设置压力式波高仪，测得周期T =5s ，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?1．12 若波浪由深水正向传到岸边，深水波高m H 20=，周期s T 10=，问传到lkm 长的海岸上的波浪能量(以功率计)有多少？设波浪在传播中不损失能量。
1．13 在水深为5m 处，波高m H 1=，周期s T 8=，试绘出二阶斯托克斯波与线性波的波剖面曲线及近底水质点速度变化曲线并比较之。
1．14 如果二阶斯托克斯波η的附加项(非线性项)的振幅小于线性项的5％时，可以略去附加项而应用线性波理论，问在深水处应用线性波理论的最大允许波陡是多大？在相对水深h ／L =0．2处应用线性波理论的最大允许波陡又是多大。
上海海事大学港航海岸动力学
海岸动力学上海海事大学2007106130041. 波浪分类：1按形态分布分规则波和不规则波2按波浪是否破碎分破碎波、未破碎波和破后波3按水深分h/l<0.05为浅水波；0.05≤h/l ≤0.5为有限水深波；h/l>0.5为深水波2. 波浪运动的描述方法：欧拉法、拉格朗日法3. 波理论的简单描述：微幅波理论和斯托克斯波理论（有限水深波理论）4. 波浪描述的参数：（基本参数）空间尺度包括波高H ，振幅a ，波面η，波长L ，水深h ；时间尺度包括波周期T ，波频率f=1/T ，波速c=L/T 。
（复合参数）波动角频率σ=2π/T ，波数k=2π/L ，波陡δ=H/L ，相对水深h/L 或kh5. 波理论假设：1流体是均质和不可压缩的，其密度为常数2流体是无粘性的理想流体3自由水面的压力是均匀的且为常数4水流运动是无旋的5海底水平不透水6流体上的质量力仅为重力，表面张力和柯氏力可忽略不计7波浪属于水平运动，即在xy 平面内做6. 波动方程：拉普拉斯方程 伯努利方程边界条件7. 微服波控制方程： 自由水面波面曲线：η=2H cos(kx-σt)；自由表面边界条件：σ2=gktanh(kh)弥散方程 弥散方程：表面波浪运动中角频率σ、波数k ，水深h 之间的相互关系推导：L= π2gT 2tanh(kh)；c=π2gT tanh(kh)；c 2=kg tanh(kh)——σ=2π/T ；k=2π/L ；c=L/T 8. 迭代法求波长9. 名词解释：弥散（色散）现象：当水深给定是，波的周期越长，波长也越长，这样就使不同波长的波在传播过程中逐渐分散开来。
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10. 深水波和浅水波：根据双曲函数图像深水波：潜水波：11. 水质点运动方程：12. 轨迹为一个封闭的圆，在水底处b=0，说明水质点沿水滴只作水平运动。
在深水情况下，运动轨迹为一个圆，随着指点距水面的深度增大，轨迹圆的半径以指数形式迅速减小。
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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。
海岸工程设计波要素推算方法探讨
2 研究方法
资料选取和估算方法是估算设计波浪的关键。 根据前人的相关经验， 海岸工程设计波要 素推算方法大致有相关分析法[1-2]、经验公式法[3]及数学模型计算[4-8]等方法。本文利用两种 不同的方法推算海岸工程设计波要素，方法一为设计风速推算法：依据气象站多年风速、风 向实测资料进行频率分析推求各方向不同重现期的外海深水波要素， 其次建立复杂地形条件 下考虑底摩阻及局部风影响的浅水波浪变形数学模型， 计算各种工况下不同重现期的设计波 浪要素。方法二为历史台风天气图推算法：利用历史天气图，摘取二十年以上的台风资料， 利用 MIKE 21 SW 模型推算出台风期最大波高序列，采用极值分析的方法[9]推求设计波要 素。 本文主要以如东人工岛工程设计波要素推算为例， 应用上述的两种方法进行计算并比较 分析，探讨适合海岸工程地区设计波要素的推算方法。
1 引言
波浪是主要海洋动力因素，也是海岸工程建筑物的主要作用力。海岸、海洋工程建筑物 的规划、设计、施工和管理都需要准备推算工程点多年一遇设计波浪要素。该参数若偏大， 会大大提高工程的造价，反之，会降低工程的安全系数，在恶劣海况下容易毁于一旦，造成 生命财产的重大损失。因此，设计波浪参数准确与否，与国民经济有密切关系。如何合理确 定海岸工程设计波要素的推算方法是本文研究的主要目的。
（6）
此控制方程组可用于外海风浪在浅水域大范围传播变形（考虑波浪折射、绕射、风能摄 入及波能耗损等因素），计算简便、快捷。 无水流准定常波传播数值模型（ x, y, t x, y, t e
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3.1 设计风速推算法
3.1.1 技术路线 该方法主要包括以下基本步骤： （1）岸台气象站实测资料统计分析。 主要通过各风向出现频率及其平均风速、最大风速的统计，获得工程海域的常风向、强 风向以及各风向的风速大小，对工程海域的风场特性有一个比较全面的了解。 （2）确定不同重现期海上设计风速。 按年最大风速采样法，对岸台气象站 10 分钟平均的最大风速进行频率分析，得到各个 方向的不同重现期设计风速值，再进行内陆-海岸-海上风速订正，最终确定海上深水区域各 方向不同重现期设计风速。 （3）海上设计风速的合理性分析。
浙江大学《海岸动力学》考点
【名词解说】（15 题× 2 分=30 分）第 2 章1.海浪：风作用于海面产生的风波2.涌浪：风停息后海面上仍旧存在的波涛或风波挪动到风区之外的波涛。
3.规则波不规则波 / 随机波涛 : 规则波波形规则，拥有显然的波峰波谷，二维性质明显。
不规则波波形凌乱，波高，波周期和波涛流传方向不定，空间上拥有显然三维性质。
4.混淆浪：风波和涌浪叠加形成的波涛5.深水波，浅水波，有限水深波 : 深水波 h/L 大于 1/2 、浅水波 h/L 小于 1/20 、其之间的称为有限水深波6.振荡波：颠簸中水质点环绕其静止地点沿着某种固有轨迹作周期性的来会来去运动，质点经过一个周期后没有显然的向前推移的波涛。
7.推动波 : 振荡波中若其波剖面对某一参照点作水平运动，波形不停向前推移的波涛。
8.立波 : 振荡波中若波剖面无水平运动，波形不再推动，只有上下振荡的波涛。
9.推移波: 颠簸中水质点只朝波涛流传方向运动，在任一时辰的任一断面上，沿水深的各质点拥有几乎同样的速度的波涛。
10.振幅：波涛中心至波峰顶的垂直距离；波高：波谷底至波峰顶的垂直距离11.波长：两个相邻波峰顶之间的水平距离12.波周期：波涛推动一个波长距离所需要的时间13.波速、波数、波频等观点。
14.波的色散现象：不一样波长（或周期）的波以不一样速度进行流传最后致使波的分别的现象15.波能流 : 波涛在流传过程中经过单宽波峰线长度的均匀的能量传达率16.波能：波涛在流传过程中单宽波峰线长度一个波长范围内的均匀总波能17.波群：波涛叠加后反应出来的总表现象18.波频谱（频谱）波能密度相关于构成波频次的散布函数19.驻波 : 当两个波向相反，波高、周期相等的行进波相遇时，形成驻波。
20.孤立波：波峰尖陡、波谷平展、波长无穷大的波。
第 3 章1.摩阻损失：海底床面关于波涛水流的摩阻力惹起的能量损失；2.浅水变形：当波涛流传至水深约为波长的一半时，波涛向岸流传时，跟着水深的减小，波长和波速渐渐减小，波高渐渐增大，此现象即为浅水变形；3.波涛守恒：规则波在流传中跟着水深变化，波速，波长，波高和波向都将发生变化，可是波周期则一直保持不变。
海岸动力学试验
目录试验1：波浪数据采集及波高统计试验一、…………………………………………………………试验目的二、…………………………………………………………试验要求三、…………………………………………………………试验过程四、…………………………………………………………数据处理五、…………………………………………………………结果分析六、…………………………………………………试验结论与感悟试验2：波压力量测试验一、…………………………………………………………试验目的二、…………………………………………………………试验要求三、……………………………………………………试验水文要素四、…………………………………………………………试验仪器五、…………………………………………………………试验过程六、…………………………………………………………数据处理七、…………………………………………………………结果分析八、…………………………………………………试验结论与感悟试验一：波浪数据采集及波高统计试验一、试验目的了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型试验的一般方法，规则波波高、周期、不规则波波高的统计方法。
二、试验要求1、规则波及不规则波的测量与特征值的统计。
2、明确实验目的。
掌握实验原理。
掌握基本仪器的使用，包括波浪数据采集系统和水槽造波机的使用方法。
通过自己设计出不同波长、波高的规则及不规则波，参与造波及数据采集的全过程，了解波浪物理模型试验的最基本方法。
正确处理实验数据，能通过处理采样数据文件统计各种累积频率波高，发现规律，得出实验结论。
分析实验误差，提出减少误差的方法，分析误差的范围。
3、编写实验报告，要求报告能准确反映实验目的、方法、过程和结论。
三、试验过程试验中共设置四根波高传感器，四个同学为一组，每人采用其中一根传感器的数据计算波高，规则波采样时间为20s，不规则波采样时间为80s左右。
规则波试验结果主要统计平均波高。