近岸波浪传播的变形
海岸工程学
1.海岸动力要素有哪些?对海岸工程有哪些影响？答：波浪、潮汐、潮流、风暴潮、台风、海冰、海啸。
近岸波浪对海岸的压力可达到每平方米30-50t，对海岸工程、沿岸设施的破坏是毁灭性的，有时海岸还会携带大量泥沙进入海港、航道，造成淤塞等灾害，海岸在风暴中被侵蚀的物质一部分被带到水下岸坡堆积起来改变水下沙坝的高度；一部分由沿岸流输移而发育成沙嘴并改变沙嘴方向，同时海岸的韵律地貌也因环流包的强度和大小的变化而有相应的变化，使滩角的间距明显增大，暴风浪过后波浪向岸的质量传输所引起的泥沙向岸输移。
又缓缓地重新塑造成与此时的波浪相适应的海滩形态。
2.海岸的类型以及特点？答：基岩海岸、淤泥质海岸、沙质海岸、三角洲海岸、珊瑚礁海岸、红树林海岸.基岩海岸特点：岸线曲折、岬湾相间，深入陆地的港湾众多,岸滩狭窄；大量的沿岸岛屿常在沿岸和港口一带形成水深流急的通道，使许多港口和深水岸段受到一定程度的掩护；岸滩狭窄、坡度陡、水深大，许多岸段5～10 m等深线逼近岸边。
砂质海岸特征是：岸滩组成物质以砂、砾为主，岸滩较窄，坡度较陡；堆积地貌类型多，常伴有沿岸沙坝、潮汐通道和潟湖，有一定的水深和掩护条件。
红树林海岸特点：分布在低平的堆积海滩上，主要是在背风浪而且正在向海伸展的淤泥质海滩上。
红树林对护岸保滩、促淤助涨、降低沿岸泥沙流容量，维持深水航道等方面都有积极意义。
3.波浪在近岸流水域传播有那些变形现象？为什么？答：浅化、破碎、反射、折射、绕射。
波浪浅水变形开始于波浪的第一次“触底”，这时的水深约为波长的一半，随着水深的减少波长与波速逐渐减小，波高逐渐增大，当深度减小到一定程度时出现各种形式形式的破碎，随着水深变浅，如果波向与海底等深线斜交，波向将发生变化，及产生折射。
波浪在传播中遇到障碍物如防波堤、岛屿或大型墩柱时，出可能在障碍物前产生波浪放射外还将绕过障碍物继续传播，并在掩蔽区发生波浪扩散，这是由于掩蔽区内波能横向传播所造成，称之为折射。
4 波浪传播变形和破碎
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。
波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象-概述说明以及解释
波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:在海洋学和物理学中，波的传播是一个重要而广泛研究的领域。
波的传播特点受到水深的影响，尤其是当波从深水区传播到浅水区时，会发生传播方向的改变。
这一现象引起了人们的兴趣和研究，本文将深入探讨波从深水区到浅水区改变传播方向的发生机制和意义。
深水区是指水深较深的水域，波在这种环境下传播呈现出一系列特点。
例如，深水区的波具有较大的波长和波速，在传播过程中能够保持稳定的传播方向。
然而，当波遇到水深减小的浅水区时，波的传播特点会发生明显的变化。
浅水区是指水深较浅的水域，波在这种环境中传播的过程中受到底床的影响。
由于底床的阻碍，波的速度变慢，波峰和波谷受到阻力的作用而变形。
当波进入浅水区时，波的传播方向会发生改变，通常是朝近岸的方向传播。
波从深水区传播到浅水区改变传播方向的现象是由波的传播特性和水深变化造成的。
在深水区，波的传播和体积运动主要是由重力作用引起的。
然而，在浅水区，底床的摩擦力和阻力开始影响波的传播。
这种变化导致在波前进的过程中，波前部分因与底床的摩擦力受到阻碍而减速，而波后部分则继续向前传播，从而导致整个波前发生了方向的改变。
波从深水区到浅水区改变传播方向的现象不仅在海洋学中有重要意义，也在其他领域有着广泛的应用价值。
对于海岸防护工程的设计和实施来说，深入了解波的传播特性以及波在不同水深环境下的行为是至关重要的。
此外，对于海洋交通、水力工程、河道工程等领域也有着重要的指导意义。
通过深入研究波从深水区到浅水区改变传播方向的现象，我们可以更好地理解海洋环境中的波动现象，并为相关工程和海洋活动提供科学依据和技术支持。
在本文的后续章节中，我们将进一步讨论波的传播特点、改变传播方向的原因以及对该现象的应用与意义进行更加详细的阐述。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象。
波浪由深水区进入海岸带的变化过程 -回复
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。
波浪的基本知识
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。
近岸波浪传播的变形
实际海况中，波浪常常斜向入射，这是波
浪回发生传播方向的调整，该现象成为波 浪的折射。 波浪的折射同光波的折射相类似，服从折 射定律。 在稳定波场中，若假定波浪在传播过程中 能量守恒，既没有能量的输入也没有能量 的损失，则波向线之间的波能流保持常数。
根据线性波浪理论，Kr值由波浪周期、等
深线和初始波浪方向所决定。 Kr＞1，波向线集中，间距减小，辐聚现象。 Kr＜1，波向线分散，间距增大，辐散现象。 辐散辐聚对海岸上泥沙运动有重要影响。
波浪在传播过程中遇到障碍物，除可能在
障碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍 物继续传播，并在掩蔽去内发生波浪扩散， 这种现象成为波浪绕射。 绕射区内的波浪成为绕射波。 任一点波高与入射波高之比称为绕射系数 Kd。 目前多采用波浪缓坡方程或Boussinesq方程 ，通常有崩破波、卷破波和 激破波。 a) 崩破波：深水波陡较大，且底坡较平缓时 将会出现这种形态的破，碎波峰开始出现 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。
b)
c)
卷破波：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 随着空气的卷入当深水波陡中等，且海底 坡度较陡时将会出现。 激破波：波的前沿逐变陡，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。深水波陡较小， 且海底坡度较陡时常出现此种破碎。
波浪在传播过程中遇到障碍物时，其全部
或部分波能被反射而形成反射波，这种现 象称为波浪反射现象。 波浪的反射波与入射波叠加在一起，可形 成驻波。对建筑物造成危害，增加港内水 面振动甚至产生振荡。 完全反射，反射波和入射波振幅相等，传 播方向相反，两波叠加形成驻波，其振幅 为原入射波的两倍。
波浪的基本知识
·“卷波”型破碎波(Plunging)：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。
·当深水波陡中等，且海底坡度较陡时将会出现。
·“激散波”型破碎波(Surging)：波的前沿逐变陡，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。
·绕射后同一波峰线上波高不等 ，波长和周期不变。 ·波高从几何阴影线上以堤头为 中心以弧线形式向堤后旋转延伸， 伸得越远，波高越小。
·意义：防波堤的布置
波浪的破碎
·“崩波”型破碎波(Spilling)：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。
·深水波陡较大，且底坡较平缓时将会出现这种形态的破碎。
C /C 0 L /T L /L 0 ta2 n dh
L 0 /T 0
L
根据两波向间的波能流守恒可得：
En E C 0 n 0 C 0 b b 0
根据线性波浪理论可得：
E0
1 H
2
0
8
E 1 H 2
8
E0，E——深浅水中单位面积水柱的波动能量；
n0 1 2
4d
n
1 2
1
L tanh 4d
波陡与波坦：波高与波长之比，通常用 表示，=H/L。波陡的倒数称
为波坦
风浪、涌浪、混合浪
风浪：在风的直接作用下产生的水面波动。 在观测中记为F。 特点：高低长短不等，波面较陡，粗糙不平 ，波峰线较短，此起彼伏，瞬息万变。
涌浪：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。在观测中记为U。
·深水波陡较小，且海底坡度较陡时常出现此种破碎。
波浪破碎形态的划分
海洋工程基础试卷A卷+答案
学年度第一学期期末考试《海洋工程基础》（八）卷专业班级姓名学号一、单选题（每题的备选答案中只有一个♦隹答案，每题2分，共30分）【、海洋的主要组成部分是（）。
A.海B.洋C.海湾D,海峡2、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©称为（）°A.波浪反射B.波浪绕射C.波浪折射D.驻波3、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膨响，使得波浪的传播发生变形，出现O等现象。
Λ.波长变长B.波速变快C.波高变矮D.波浪破碎4、将热带的盈余能用传输到高绥度，以保持地球上能贵的收支平衡的方式是〈）.A.海流输送B.气潦输送C.风流输送D.洋流输送4、下列选项哪个不是潮汐的基本类型（）°A.半日潮B.半月潮C.全日潮D.混合潮5、海盐密度分布发生变化，产生•的密度梯度力推动着海洋环流的运动称为（）。
Λ.大气环流B.季风环潦C.热盐环流D.赤道逆流6、如何减小或消除还流作用力引起的涡激振动对海洋工程结构物的危害O.A.减小构建的尺度B.改变构件的自振频率，使它与漩涡发放频率相接近C.改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，避免涡激振动的发生D.改变结构物的形状7,台风风暴潮的特点不包括O,A.多见于春冬季节B.来势猛、速度快C.强度大、破坏力强D.多见下沿海地区8、自升式平台作业时（）。
A.平台拖航至井位后，先将平台主体卜降着底井插入海底一定深度B.下放主体，使之沿桩腿下降到离海底一定的高度C钻完井，平台离开井位时，直接用拖船将主体拖走D.利用浮力对主体的支持把桩腿从海底拔出、升起，然后移到新的井位9、关「斯奈尔折射定律的物理意义下列说法正确的是（）.A.波浪斜向进入浅水区后，同一波峰线的不同位置将按照各自所在地点的水深决定其波长B.处丁•水深较大位置的波峰线推进较慢，处Γ∙水深较小位理的推进较快，C.波峰线就因此而弯曲并渐趋于与等深线平行，波向线则趋丁垂直于岸线D.这种波峰线和波向线随水深变化而变化的现象就是波浪反射。
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实际海况中，波浪常常斜向入射，这是波
浪回发生传播方向的调整，该现象成为波 浪的折射。 波浪的折射同光波的折射相类似，服从折 射定律。 在稳定波场中，若假定波浪在传播过程中 能量守恒，既没有能量的输入也没有能量 的损失，则波向线之间的波能流保持常数。
根据线性波浪理论，Kr值由波浪周期、等
部分反射，只有一部分能量以反射波的形
式反射回来，形成的波浪为部分驻波。反 射波的波高比入射博的波高要小，其大小 取决于反射系数KR。 反射系数=反射波波高/入射波波高 反射系数与反射面的坡度、粗糙度、透水 性、几何形状、反射面前相对水深、入射 波的波陡以及入射角等因素有关。
当波陡达到一定的值，波浪开始破碎。 破碎形态主要与深水入射波的波陡以及海
一．浅水影响 二．波浪的折射 三．波浪的绕射 四．波浪的反射 五．波浪的破碎
当波浪由深海向海岸方向传播时，由于水
深变浅而引起的波浪运动要素（波长、波 速、波高）的变化，成为浅水效应。 随水深变浅，波长和波速迅速减小。 浅水系数仅与波长和水深有关。 在波浪进入浅水区初期，波高略有减小， 但当波浪进入d/λ0＜0.163的区域后，波高 则逐渐增大，并超过深水波高，直至波陡 太大，波形无法维持而破碎。
深线和初始波浪方向所决定。 Kr＞1，波向线集中，间距减小，辐聚现象。 Kr＜1，波向线分散，间距增大，辐散现象。 辐散辐聚对海岸上泥沙运动有重要影响。
波浪在传播过程中遇到障碍物，除可能在
障碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍 物继续传播，并在掩蔽去内发生波浪扩散， 这种现象成为波浪绕射。 绕射区内的波浪成为绕射波。 任一点波高与入射波高之比称为绕射系数 Kd。 目前多采用波浪缓坡方程或Boussinesq方程 等波浪模型进行数值求解。
波浪在传播过程中遇到障碍物时，其全部
或部分波能被反射而形成反射波，这种现 象称为波浪反射现象。 波浪的反射波与入射波叠加在一起，可形 成驻波。对建筑物造成危害，增加港内水 面振动甚至产生振荡。 完全反射，反射波和入射波振幅相等，传 播方向相反，两波叠加形成驻波，其振幅 为原入射波的两倍。
波浪破碎处的水深称为破碎水深db。相应
波高为破碎波高Hb。Hb是水深db条件下可 能出现的最大波高，有称为极限波高。
滩的坡度有关，通常有崩破波、卷破波和 激破波。 a) 崩破波：深水波陡较大，且底坡较平缓时 将会出现这种形态的破，碎波峰开始出现 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。
b)
c)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
卷破波：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 随着空气的卷入当深水波陡中等，且海底 坡度较陡时将会出现。 激破波：波的前沿逐变陡，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。深水波陡较小， 且海底坡度较陡时常出现此种破碎。