近岸波浪的变形
波浪由深水区进入海岸带的变化过程
波浪由深水区进入海岸带的变化过程波浪是指海洋或湖泊中的水波。
它们是由自然力或人为力引起的，产生于水体表面上的振荡。
波浪的形成是由风吹动水面而引起的，然后波浪逐渐向海岸带传播。
当波浪进入浅水区时，它们会经历一系列的变化。
当波浪从深水区进入浅水区时，波速开始减小，波长缩短，波高增加。
这是因为波浪的传播速度与水深有关，当波浪移动到浅水区时，水深变浅，波速减小。
由于波浪的能量不变，波长相对缩短，波高相对增加。
当波浪接近海岸带时，它们开始受到地形的影响。
地形的不规则性会导致波浪的折射、反射和干扰。
波浪的能量会聚集在海岸线附近，形成较高的波浪，这些波浪被称为聚集波。
聚集波可以造成剧烈的水平流动和剧烈的侧向冲刷，对海岸带的岩石、沙滩和植被等造成破坏。
在波浪进入浅水区时，如果地形存在一个障碍物，例如礁石或岛屿，波浪会绕过障碍物。
这种现象被称为波浪的折射。
折射发生时，波浪的能量会聚集在浅水区中的某一部分，形成波浪的聚集区或波浪前缘。
当波浪通过障碍物后，波浪会弯曲向海岸线聚集。
波浪的反射是指波浪遇到无遮挡的平滑垂直障碍物时的现象。
当波浪遇到这样的障碍物时，它们会反射回原来的方向，形成波浪的反射波。
这种反射现象可以在河口和湖泊等地方观察到。
除了折射和反射，波浪还会在海岸带上发生干涉。
干涉是指两个或多个波浪相遇时发生的现象。
如果两个波浪相位相同，即波峰与波峰相遇，波浪的能量会叠加导致波高增加，这被称为波浪的增高干涉。
相反，如果两个波浪相位相反，即波峰与波谷相遇，波浪的能量会抵消导致波高减小或波浪的消没。
当波浪达到海岸带后，它们会进一步影响海岸线的形态。
强大的波浪会冲刷岩石和沙滩，导致海岸线后退。
而柔弱的波浪则会将沉积物带入海岸线，形成沙滩或沙洲。
总的来说，波浪由深水区进入海岸带的变化过程包括波速减小，波长缩短，波高增加等。
地形的影响会导致波浪的折射、反射和干涉。
在海岸带，波浪会对沙滩和岩石产生冲刷和侵蚀，改变海岸线的形态。
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。
基于SWASH模型的近岸波浪传播变形数值模拟
Ｐ ． Ｂ ． Ｓ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ 等 通 过物 理模 型 试验 研 究 了 Ｌ形 防波堤 附近水 域 的波 浪 和波 生 流特 性 ， 在此 试 验 中 ， Ｌ形 防 波 堤建在 斜坡 上 ， 波 浪为 正 向或 斜 向入射 的规 则波 和不 规则 波 ， 采 用波 高 仪 和 Ａ Ｄ Ｖ等 仪 器量 测 了多个 测 点 的平均波 高 、 波生 流速和 流 向。试验 结果 表 明 ： 在规 则波 与不 规 则 波条 件下 ， 防波 堤 附近 水 域发 生 明显 的波 浪 变形 ， 且在 堤 内侧 出现 了 明显 的波 生环 流 ； 与规则 波相 比 ， 不规 则 波条 件 下 防波 堤 内侧 的波生 流 速 相对 要
王 良才 ， 陈永平 ， 胡 玉植 ． 基于 Ｓ ＷＡ Ｓ Ｈ模 型 的 近岸 波浪 传 播变 形 数值 模 拟 ［ Ｊ ］ ． 水利 水 运 工 程学 报 ，２ ０ １ ５ （ ２ ） ：２ ６ — ３ ２ ．
（ ＷＡ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ — ｅ ａ ｉ ，Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｙ ｏ ｎ ｇ — ｐ ｉ ｎ ｇ ， ＨＵ Ｙ ａ — ｚ ｈ ｉ ． Ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ｅ ａ ｒ — ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ Ｓ ＷＡ Ｓ Ｈ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ 『 Ｊ ］ ． Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ — Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ２ ０ １ ５ （ ２ ） ： ２ ６ — ３ ２ ． ）
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。
风浪涌浪及近岸浪特征标准版文档
2）风速、风时、风区与风浪成长的关系―风浪的三种状态 ① 过渡状态：风区内各点波浪要素随风吹刮时间增加而增长
（尤指波高）。 因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长， 波高越大。
② 定常状态：随风时的 不断延长，风区内离 风区上沿较近的点上 的浪高不再增长，这 些点上的浪即进入定 常状态。 处于定常状态的风浪 的波高取决于该点的 风程长短。
③ 充分成长状态：风区、风时 无限时，风浪成长到一定程度 后停止发展（并变得不稳定， 破碎），这种状态即为充分成 长状态。
风区、风时无限的情况下，风 因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，
二、涌浪（Swell）
速越大，处于充分成长状态的 处于定常状态的风浪
② 风时―近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。
因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，
方―绕向射（，指波来浪向绕）过与―障风碍向波物较进为长入一被致大障。碍的物遮衰蔽的减水域慢。，波长小的衰减快，随着传播距离的 ③―波充长分大成的长衰状减态慢：，风波增区长、小加风的时衰，减快波，随高着传逐播距渐离的降低，周期不断增大，波长增加。
因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，
风浪波高越大，因此，充分成 ―折射，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平
2、影响风浪成长的三要素
风波浪陡波 增高加越，大易长，翻因卷的此破，碎风充。分浪成波高取决于风速。 对于给定的风速，风浪要达到 因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长不低于某 一值，这就是对应于该风速的 最小风时和最小风区。
2、影响风浪成长的三要素
三、近岸浪
1、波向的改变 风对区于上 给沿定较的近风的速点，上风―浪要折达到射，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平 行于海岸线。 行于海岸线。
近岸波浪的变形
• 3、波浪破碎的形态 • 取决于深水中的波陡和近岸水底坡度
4、破碎波高和破碎水深的计算
四、波浪在水流作用下的变形
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一、水深变浅引起的波浪变形
线性波浪理 论
非线性波浪 理论
规则波计算法
分析方法 不规则波计算法 （波谱）
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二、波浪折射、绕射与反射
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三、波浪破碎
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• 1、波浪破碎机理
（1）波浪进入浅水后，波长渐短，波高开始时也略减小， 但随后迅速增大，因此当波浪传播到一定浅水后，波陡(H/λ) 迅速增大，因此当波陡达到极限时（理论极限1/7），波浪失 稳而破碎 （2）波谷处水深较波峰处小，受海底摩擦影响大，因而波 谷传播速度比波峰小，波峰逐渐向前追赶波谷，波形扭曲前 倾，前坡变陡导致波浪破碎
近岸波浪传播的变形
近岸波浪要素
• 浅水效应：水深变浅引起 • 波浪折射：等深线分布不规则引起 • 波浪绕射：障碍物引起 • 波浪反射：遇到壁岸或人工建筑物 • 波浪破碎：风大时，波陡达到一定值波浪开始破碎
• 波浪变形：较强水流（包括海流）引起 • 缓坡底Байду номын сангаас摩擦的影响 • 忽略近岸海面上风的影响（涌浪）
6.7_波浪的浅水变形：波浪的折射
2、波浪折射的计算
波峰线有逐渐与等 深线平行的趋势； 波向线与波浪变小
6.8 波浪浅水变形
二、波浪折射
2、波浪折射的计算
① 平直等深线的情况：Snell定理 ② 不是平直等深线的情况：绘制波浪折射图，量出两个波向
线之间的垂直距离， ③ 复杂地形，目前多采用数值计算方法。
6.8 波浪浅水变形
二、波浪折射
1、波浪折射现象 波浪在浅水区域传播时，
波向受地形影响发生偏转，波 峰线随着地形而变得弯曲，最 终趋于与海岸线相适应或接近 平行。这种近岸波浪传播变形 现象称为波浪折射。
6.8 波浪浅水变形
二、波浪折射
波浪折射原理：类比光的折射
玻璃
界面
A
空气
a2 a1
B
光线
sina1 = c1dt / AB
sina2 = c2dt / AB
Snell定理： sina1 / sina2 = c1 / c2
光速c1 > c2
a1 > a2
6.8 波浪浅水变形
二、波浪折射
2、波浪折射的计算
平直等深线的情况，角度可以由Snell定理求得。
等深线
浅水区
深水区
A
sina1 = c1dt / AB sina2 = c2dt / AB
得到 sina1 / sina2 = c1 / c2
a2 a1
B
波向线
随着水深变小，波速c变小 所以 a1 > a2 波峰线逐渐与等深线趋于平行。
波峰线
6.8 波浪浅水变形
二、波浪折射
2、波浪折射的计算 根据波能流守恒：
折射系数
α0=1
Kr=1
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一、水深变浅引起的波浪变形
线性波浪理 论
非线性波浪 理论
规则波计算法
分析方法 不规则波计算法 （波谱）
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二、波浪折射、绕射与反射
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• 1、波浪破碎机理
（1）波浪进入浅水后，波长渐短，波高开始时也略减小， 但随后迅速增大，因此当波浪传播到一定浅水后，波陡(H/λ) 迅速增大，因此当波陡达到极限时（理论极限1/7），波浪失 稳而破碎 （2）波谷处水深较波峰处小，受海底摩擦影响大，因而波 谷传播速度比波峰小，波峰逐渐向前追赶波谷，波形扭曲前 倾，前坡变陡导致波浪破碎
• 3、波浪破碎的形态 • 取决于深水中的波陡和近岸水底坡度
4、破碎波高和破碎水深的计算
四、波浪在水流作用下的变形
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近岸波浪传播的变形
近岸波浪要素
• 浅水效应：水深变浅引起 • 波浪折射：等深线分布不规则引起 • 波浪绕射：障碍物引起 • 波浪反射：遇到壁岸或人工建筑物 • 波浪破碎：风大时，波陡达到一定值波浪开始破碎
• 波浪变形：较强水流（包括海流）引起 • 缓坡底床摩擦的影响 • 忽略近岸海面上风的影响（涌浪）