海岸动力学课后习题答案详解
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。
海岸动力学大作业
《海岸动力学》课程考核作业2018年—2019年度第二学期年级：班级：学生姓名：学号：教师姓名：成绩：注意事项1.答题必须写清题号；2.字迹要清楚保持卷面清洁；第二部分：数值计算一、椭圆余弦波的波长计算1.1椭圆余弦波clc;clearH=1;h=3;g=9.8;for k=0:0.000001:1[K,E]=ellipke(k);T=4*h*k*K/sqrt(3*g*H*(1+H/h*(1/k^2-0.5-1.5*E/(k^2*K))));if T>14.992&&T<15.001TkL=sqrt(16*h^3/3*H)*k*Kendend结果为：T = 14.9938s；k = 0.3177；L = 6.5741m1.2微幅波理论clc;clear;g=9.8;t=15;h=3;f = @(l) l-g*t^2/(2*pi)*tanh(2*pi*h/l);fplot(f,[0 100]);xlabel('l');ylabel('f(l)');x = fzero(f,[0 100])结果为：L = 80.6039 m1.3总结在浅水情况下，使用Airy波理论，会产生很大的误差（1120%），此时应该使用非线性波理论。
二、波浪斜向入射近岸浅水变形波高数值计算2.1层流边界层function dy=cl(x,y)h0=2.81;m=0.05;g=9.8;v=0.000001;t=6;b=2*pi/t;a0=45;c0=g*t/(2*pi);dy=-(v*b)^(1/2)*y/(2*2^(0.5)*g.^(0.5)*(h0-m*x)^(1.5)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x))^(0.5))-0.25*m*y*((sin(a0)/c0)^(2)*(h0-m.*x)-1)*(h0-m.*x)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x)).^(-1);;clc;clear;[x,y]=ode45(@cl,[0,35],1)plot(x,y,'-b')绘出图像为：图1 层流边界层2.2紊流边界层function dy=wl(x,y)h0=2.81;m=0.05;g=9.8;t=6;a0=45;c0=g*t/(2*pi);fw=0.0093;dy=-fw*y^2/(3*pi*(h0-m*x)^(2)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*x))^(0.5))-0.25*y*m*(g*(sin(a0)/c0)^(2)*(1-(sin(a0)/c0)^(2)*g*(h0-m*t))^(-1)-(h0-m*x)^(-1));endclc;clear;[x,y]=ode45(@wl,[0,35],1)plot(x,y,'-b')xlabel('与初始点距离/m');ylabel('波高/m');绘出图像为：图2 紊流边界层2.3结论经比较可以看出，紊流情况下波高增量比层流情况小，这说明，紊流情况下波能的衰减较层流情况下更加强烈；波高增加的趋势基本一致。
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。
河海大学海岸动力学复习(重点)
2.3.9 由线性波势函数证明水质点的轨迹速度 ............................................. 7 2.3.10 【作业题】证明只有水深无限深时，水质点运动轨迹才是圆。 ... 7 2.3.11 弥散关系（色散方程） ： ..................................................................... 9 2.3.12 【定义】波的色散现象 ....................................................................... 9 2.3.13 波的色散现象表明了： ....................................................................... 9
2.3.8 【作业题】线性波的势函数为
gH coshk h z sin kx t 2 cosh kh ，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
证明上式也可写成
Hc coshk h z sin kx t 2 sinh kh .......................................... 6
海岸动力学（河海大学港航 14 级宇宙无敌超级可爱的昱婷宝宝整理）
目录
第 1 章 绪论 ................................................................................................................. 1 第 2 章 波浪理论 ......................................................................................................... 1 2.1 波浪分类 ........................................................................................................ 1 2.1.1 【分类】波浪 ......................................................................................... 1 2.1.2 【基本参数】波浪 ................................................................................. 1 2.1.3 波浪非线性程度的三个特征比值： ..................................................... 2 2.1.4 【描述方法】波动 ................................................................................. 2 2.2 波浪运动方程 ................................................................................................ 2 2.2.1 假设： ..................................................................................................... 2 2.2.2 控制方程： ............................................................................................. 3 2.2.3 边界条件 ................................................................................................. 3 2.2.4 【物理含义】自由表面动力学边界条件： ......................................... 3 2.2.5 关于求解的讨论： ................................................................................. 3 2.3 线性波理论（微幅波理论） ........................................................................ 4 2.3.1 假设（微幅波理论的意义） ： ............................................................... 4 2.3.2 【定义】线性化：小参数摄动法 ......................................................... 4 2.3.3 【过程】线性化的方程 ......................................................................... 4 2.3.4 【结果】线性化 ..................................................................................... 5 2.3.5 【求解结果】微幅波理论 ..................................................................... 5 2.3.6 【作业题】试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。 .................................................................................................................................... 5 2.3.7 【作业题】试写出微幅波理论的基本方程和定解条件，并说明其意 义及求解方法。........................................................................................................ 6
河海大学考博海岸动力学复习知识点知识讲解
河海大学考博海岸动力学复习知识点海岸动力学复习资料第一章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. 海岸类型：基岩海岸，砂质海岸，淤泥质海岸，生物海岸。
3. 海岸的根本概念：海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带，包括遭受波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，向陆延伸至暴风浪所能到达的地带。
4. 海岸动力因素：波浪的作用、海岸波生流、潮流的作用、径流的作用、海流的作用、风暴潮和海啸、风的作用、海平面上升。
5. 波浪是引起海岸变化的主要因素。
6. 近岸波生流一一波浪传至近岸地区发生变形、折射与破碎，不仅其尺度改变了，同时还形成的一定水体流•7. 沿岸流一一斜向入射的波浪进入海滨地带后，在破波带引起一股与海岸平行的平均流。
8. 裂流流速很高，会带动强烈的向外海输移的泥沙运动。
9•潮流对海岸的作用：影响海岸带波浪的作用范围及作用强度；影响海岸带地貌类型的发育；潮流流速影响海岸带的侵蚀与淤积。
10.河流径流挟带着大量的泥沙在河口外扩散和沉积，是海岸淤涨的主要物质来源之一，导致在河口外发育着河口三角洲或三角港。
第二章1. 风浪的大小取决于风速、风时和风距的大小。
由于风速风向复杂多变，风所引起的海浪在形式上也极为复杂，波形极不规那么，传播方向变化不定，不可能用简单确实定性数学公式来描述，所以经常把风浪称为不规那么波。
2. 波浪的分类：1〕按形态分类：规那么波和不规那么波2〕按传播海域的水深分类：深水波、有限水深波、潜水波〔深水波与有限水深波界限为h/L=1/2，潜水波与有限水深波界限为h/L=1/20 〕。
3〕按运动状态分类：震荡波、推进波、推移波4〕按破碎与否分类：破碎波、未破碎波、破后波5〕按运动学和动力学的处理方法：微幅波和有限振幅波3. 波浪运动控制方程222204. 定解条件：1〕海底外表设为固壁，因此水质点垂直速度为零。
——0 z=-hz2〕在波面z=处，应满足动力学边界条件运动学边界条件。
海岸动力学-严以新-习题讲解学习
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和定解条件，并说明其意义。
1． 3 试写出微幅波理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及求解方法。
1． 4 线性波的势函数为 gh cosh k h zsin kx t2 cosh kh 证明上式也可写为 Hc cosh k h zsin kx t 2 sinh kh1． 5 由线性波的势函数证明水质点轨迹速度H cosh k h z u cos kx t T sinh kh H sinh k h zsin kx tT sinh kh并绘出相位 kx t =0~2 时自由表面处的质点轨迹速度变化曲线以及相位等于 ， 3 /2 和 2 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 和水深 h 计算波长、波数和波速的程序，并计算出 T =9s ， h 分别为 25m 和 15m 处的波长和波速。
1．10 在水深为 10m 处，波高 H =1m ，周期 T =6s ， –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 ，2pmax 85250 N /m （包括静水压力， 但不包括大气压力 问当地水深、波高是多少 ?0， /2 ， 1． 证明只有水深无限深时，水质点运动轨迹才是圆。
1． 证明线性波单位水柱体内的平均势能和动能为116 gH 2。
1． 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。
用线性波理论计算深度 z =– 2m 、 最大压力 2 ），最小压力 p min 76250 N1．12 若波浪由深水正向传到岸边，深水波高H 0 2m，周期T 10s ，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。
【精品】海岸动力学复习题
第一章波浪理论1。
1建立简单波浪理论时，一般作了哪些假设？【答】:（1）流体是均质和不可压缩的，密度ρ为一常数；(2）流体是无粘性的理想流体；(3)自由水面的压力均匀且为常数；（4）水流运动是无旋的；（5）海底水平且不透水；（6)作用于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）波浪属于平面运动，即在xz水平面内运动.1。
2试写出波浪运动基本方程和定解条件,并说明其意义。
【答】:波浪运动基本方程是Laplace方程：2222=∂∂+∂∂zxφφ或写作：02=∇φ。
该方程属二元二阶偏微分方程，它有无穷多解。
为了求得定解，需有包括初始条件和边界条件的定解条件：初始条件：因波浪的自由波动是一种有规则的周期性运动，初始条件可不考虑。
边界条件:（1）在海底表面，水质点垂直速度应为0，即=-=h z w或写为在z=—h 处,0=∂∂zφ（2）在波面z=η处，应满足两个边界条件，一是动力边界条件、二是运动边界条件A 、动力边界条件02122=+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂==ηφφφηηg z x tz z由于含有对流惯性项⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂2221z x φφ，所以该边界条件是非线性的。
B 、运动边界条件，在z=η处0=∂∂-∂∂∂∂+∂∂zx x t φφηη。
该边界条件也是非线性的. （3）波场上下两端面边界条件),(),,(z ct x t z x -=φφ其中c 为波速，x —ct 表示波浪沿x 正向推进。
1。
3试写出微幅波理论的基本方程和定解条件,并说明其意义及求解方法.【答】：微幅波理论的基本方程为：02=∇φ定解条件：z=-h 处,0=∂∂zφz=0处，022=∂∂+∂∂z g tφφz=0处，⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=t g φη1),(),,(z ct x t z x -=φφ求解方法：分离变量法1。
4线性波的势函数为()[]()()t kx kh z h k gH σσφ-⋅+⋅=sin cosh cosh 2, 证明上式也可写成()[]()()t kx kh z h k Hc σφ-⋅+⋅=sin sinh cosh 2 【证明】：由弥散方程：()kh gk tanh 2⋅=σ以及波动角频率σ和k 波数定义：T πσ2=，Lk π2= 可得：()kh Lg T tanh 22ππσ⋅=⋅，即()()kh kh L T g cosh sinh ⋅⋅=σ 由波速c 的定义:TLc =故：()()c kh g kh sinh cosh ⋅=⋅σ 将上式代入波势函数：()[]()()t kx kh z h k gH σσφ-⋅+⋅=sin cosh cosh 2 得：()[]()()t kx kh z h k Hc σφ-⋅+⋅=sin sinh cosh 2即证。
海岸动力学1-1-资料
水深h大于波长L的一半，或说kh＞π时，可认为 已处于深水情况。这时，波浪弥散方程可以化简为
2 gk
gT 2
L0 2
gT
c0 2
在深水情况下波长和波速与波周期有关，而与水深无关
2
当水深与波长相比很小时，kh0 tankhh )(kh
Kh=π/10
0.3042 tankhh )(kh0.3142
z
或记作 2 0
定解条件 1) 在海底表面，水质点垂直速度应为零，即
w zh 0
0, z
z= -h
2) 在波面z=η处，应满足两个边界条件. 动力边界条件: 由假设自由水面压力为常数并令p=0， 根据 伯诺里方程有,
t z1 2 x2 z2zg0
非线性波
2
沿正x方向以波速c向前传播的二维运动的自由振荡推进波， x轴位于静水面上，z轴竖直向上为正。波浪在xz平面内运动。
简单波理论假设： 流体是均质和不可压缩的； 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； 波浪属于平面运动，即在xz平面内作二维运动。
4、按波浪运动状态分类 振荡波 (推进波, 立波) 推移波
5、按波浪破碎与否分类 破碎波，未破碎波和破后波
此外根据波浪运动的运动学和动力学处理方法，还 可以把波浪分为微小振幅波(线性波)和有限振幅波(非 线性波)
二、波浪运动的描述方法和控制方程
1、波浪运动的描述方法
欧拉法:亦称局部法，它是以空间某一固定点为研究 对象，研究任一质点流过固定点的运动特性欧氏法研究 的是某一流场的变化，它能给出某一固定时刻空间各点 的速度大小和方向，亦即给出流线(Stream line)。