波浪理论及工程应用的研究进展
波浪能的研究现状与开发利用
波浪能的研究现状与开发运用随着世界经济的发展，人口的激增，社会的进步，人们对能源的需求日益增长。
占地球表面70%的广阔海洋，集中了97%的水量，蕴藏着大量的能源，即海洋能。
近20数年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为重要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充足运用海洋能展示了美好的前景。
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，重要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。
更广义的海洋能源还涉及海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。
究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。
海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。
其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。
其中波浪由于开发过程中对环境影响最小且以机械能的形式存在，是品位最高的海洋能。
据估算，全世界波浪能的理论值约为109Kw量级。
是现在世界发电量的数百倍，有着广阔的商用前景，因而也是各国海洋研究的重点。
自20世纪70年代世界石油危机以来，各国不断投入大量资金人力开展波浪能开发运用的研究，并取得较大的成果。
日，英，美，澳的国家都研制出应用波浪发电的装置，并应用于波浪发电中。
我国对波浪能的研究，运用起步较晚，目前我国东南沿海福建。
广东等地区已在实验一些波浪发电装置波浪能简介：波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。
波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。
波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。
波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸取了风能而形成的。
能量传递速率和风速有关，也和风与水互相作用的距离有关。
波浪可以用波高、波长和波周期等特性来描述目前波浪能的重要的重要运用方式是波浪能发电，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。
波浪能开发与研究现状
McCabe
Pelamis(海蛇)
摆式技术
优点：相对于其他装置来说，成 本略低。 缺点：转换效率不稳定，在恶劣 的海洋环境下可靠性较低，易损 坏。 装置示意图 采用摆式波浪能利用技术的有日本的装机容量为5kW 的推摆式波力电站。由英国贝尔法斯特皇后大学以及 Aquamarine Power Ltd共同研制的“Oyster”。
葡萄牙
葡萄牙有着发展波浪发电得天独厚的自然条件优 势，政府和科研机构对海浪能资源越来越重视。 2008年1月葡萄牙政府就在葡萄牙西海岸的Sao Pedro de Moel建立大型海洋实验区，进行远海海 浪能开发，其装机容量达250MW。
其他国家
美国近年来也将目光投向波浪能资源的开发利用 ，政府和很多科研机构投入了大量资金用于波浪 发电装置的研发。 日本一直重视波浪能技术向生产应用的转化研究 ，在波浪能转换技术实用化方面走在世界前列。
分类： A：漂浮式 B：固定式
装置示意图 优点：转动机构不与海水接触，防腐性能好, 安全可靠, 维 护方便。
缺点：二级能量转换效率较低。
英国Limpet电站（固定式）
澳大利亚OWC
振荡浮子式（点吸收式）
振荡浮子式装置是在振荡水柱 式装置的基础上发展起来的波 能发电装置，它用一个放在港 中的浮子作为波浪能的吸收载 体，然后将浮子吸收的能量通 过机械或液压装置转换出去， 用来驱动电机发电。 装置示意图 目前建成的典型的点吸收式装置有英国的AquaBuoy装置、 阿基米德波浪摆（AWS）、美国OPT公司的PowerBuoy 、 Oregon State University的Linear Generator Buoy。
波浪能优点及其利用技术
与其他的海洋能资源相比，波浪能具有以下优点： 1．波浪能以机械能形式出现，是海洋能中品质较 好的能量。 2．波浪能的能流密度最大，在太平洋、大西洋东 海岸纬度40°~60°区域，波浪能可达到 30~70kW／m，某些地方达到100kW／m。
波浪理论以及工程应用
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1.3 波浪运动的能量分布特征
非平稳过程 (宽带)
平稳过程 (窄带)
单频过程 (线谱)
1.3 波浪运动的能量分布特征
以上讨论的为二因次波能谱，只局限于长峰不规则波 浪，即认为波浪只沿单一方向传播，只有涌浪可近似 认为是属长蜂不规则波。 实际上，海面的风浪是来自多方向的不规则波浪混合 而成，海面呈现小丘状的波，即为三因次波或称短峰 波。 三因次波能谱描绘风波更接近实际，但这方面的研究 还很不成熟。目前，在船舶工程领域，对海浪的描述 仍然是以二因次波能谱为基础。
• JONSWAP (1973) 谱 表达式为
为谱峰升高因子，取值范围1－6，
通常取3.3
1.3 波浪运动的能量分布特征
• JONSWAP (1973) 谱
1.3 波浪运动的能量分布特征
• JONSWAP 谱 对于谱峰升高因子 γ ，如果没有根据观测资料给定的值 ，可取：
1.3 波浪运动的能量分布特征 • 用Hs和Tz定义的JONSWAP 谱
xH
1.7724 2.5088 2.8342 3.7950 4.7102
S J K S PM J 其中SPM为P－M谱函数，
为谱峰函数 K为为保证根据谱推算的有义波高能和输入的HS对 应而取的系数。
1 K
1 e 1.25 .ln .
2 p 1 exp 2 p
R 0 R
R R
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1.3 波浪运动的能量分布特征
3. Wiener-Khintchine定理 定理1：能量谱密度函数等于自相关函数的傅立叶变换。
S ( )
波浪理论以及工程应用
波浪理论以及工程应用什么是波浪理论？在海洋、湖泊等自然水域中，经常会出现波浪的现象。
波浪是指水面的起伏，并在水面上向外传播的现象。
波浪理论就是研究这种波浪现象的学科。
波浪的形成与传播需要满足一定的条件。
当水体受到外力的作用时，水面会出现起伏，从而形成波浪。
波浪的传播则与波长、波速等因素有关。
在波浪传播的过程中，波浪的形态会随着水深的变化而发生变化。
波浪理论的应用波浪理论在工程上有着广泛的应用。
下面我们来看几个例子。
1. 港口工程港口工程中，波浪对于港口的安全性和船只的靠泊都有着很大的影响。
因此，港口工程中需要对波浪进行精确的预测与计算，以确保港口的结构和设备能够承受来自波浪的冲击。
2. 海洋工程海洋工程中，波浪对于海上结构的稳定性和设备的使用有着很大的影响。
有些海洋工程需要直接面对风浪，如海上风力发电机和石油平台等。
因此，对波浪的预测和计算也是海洋工程中必不可少的一环。
3. 建筑工程建筑工程中，波浪对于桥梁、堤坝等结构的安全性和稳定性也有着很大的影响。
波浪的计算和预测可以为建筑工程提供重要的指导和依据。
波浪工程实例下面我们来看一个具体的波浪工程实例：海塘工程。
海塘是一个抵御海浪冲击和防护沿海环境的重要建筑物。
对于海塘的设计和施工，需要根据波浪的预测结果，确定海塘的高度、宽度等参数。
海塘的设计需要考虑海浪的影响，如波高、波长、波浪能量等，以及海塘的形状和地形等因素。
设计阶段需要对海岸线进行测量和分析，得到海岸线的形状和波浪的传播方向等信息，同时还需要对波浪的数据进行振动谱分析和波浪频谱分析等。
在施工阶段，需要按照设计图纸进行施工，检查海塘的高度、宽度等参数是否满足要求，以及海塘的强度和稳定性是否符合标准。
同时还需要对波浪进行监测和记录，以便后续维护和调整。
波浪理论是海洋、湖泊等自然水域中波浪现象的研究学科，其应用非常广泛，包括港口工程、海洋工程和建筑工程等领域。
波浪工程实例海塘工程也向我们展示了如何进行波浪的预测、计算和监测，以确保工程的安全和稳定性。
波浪理论的全面破解、创新和实战应用
波浪理论的全面破解、创新和实战应用波浪理论的全面破解、创新和实战应用（1）波浪理论是美国技术分析大师艾略特于20世纪30年代发明的一种重要金融市场分析工具。
艾略特以天才加勤奋，前后大约用了十年的时间潜心研究，才最终完善了这一具基石意义的技术分析方法。
该理论有助于市场投资人客观对待市场价格的潮涨潮落，可以长时间地在市场的角逐中获利。
目前，该理论已为全世界国家广泛采用。
不管是股票还是商品价格的波动，都与大自然的潮汐、天体一样，都具有相当程度的规律性。
股票价格的波动也同潮汐一样，一浪跟着一浪，而且周而复始，股票波动也有迹可循，而波浪理论正是揭示了这样的规律，倘能准确掌握和正确运用，就可以准确地预测股价未来的运动趋势。
波浪理论以美国杰出学者查尔斯·道创立的道氏理论为基础，而道氏理论则首开技术分析先河！但其缺陷是道氏理论只是在大的轮廓上对市场进行描述，并未全面揭示各种运动形态及相互关系。
艾略特通过认真的观察和思考，大大完善了道氏理论，同时在可操作性和精确性方面大大的超越了前者！20世纪30年代后期，艾略特用其发明的理论准确地预测了当时的市场走势，从而一举确立了他在美国华尔街的地位。
对于波浪理论，他的美国同行这样评价：如果说道氏理论告诉人们何谓大海，而艾略特原理告诉人们的是如何在大海上冲浪。
上世纪90年代初，中国股市开始正式设立，几乎与之同时，波浪理论被引入中国。
13年过去了，无论是深沪股市的A股还是B股以及各品种的期市，都无可争辩的证明，波浪理论完全适用于中国，波浪理论是客观真理，当然满足规律的普遍性。
在经历了1997年大牛转熊的惨痛一幕后，笔者开始正式研究波浪理论，当时市场中真正弄懂波浪理论的人少之又少，到了今年，波浪理论开始为众多市场人士和一些投资者挂到嘴上，但与目前6000万投资者相比，这毕竟是一小撮，而这其中又有相当一部分人未能掌握波浪理论的精髓，将波浪理论错误的运用。
害自己赔钱事小，误人子弟则事大。
海洋工程中的波浪测量技术研究
海洋工程中的波浪测量技术研究概述海洋工程涉及到包括波浪在内的海洋环境参数的测量与监测。
波浪测量技术是海洋工程领域的重要组成部分，能够提供必要的数据支持，用于设计、建设和维护海洋工程项目。
本文将探讨海洋工程中的波浪测量技术的研究进展。
波浪测量技术的重要性波浪是海洋中波动的水体，对海洋工程起着至关重要的作用。
波浪的能量传播和振荡性质直接影响到海洋结构物的稳定性和可靠性。
通过准确的波浪测量技术，可以提供波浪参数的详细信息，如波高、周期和波向，从而为海洋工程项目的设计和建设提供必要的数据支持。
波浪测量技术的发展历程随着科技的进步，波浪测量技术也在不断发展。
最早的波浪测量技术是通过人工观测站点建设海上浮标，利用测量仪器对波浪形态进行观测和记录。
这种方法对于人员安全和设备可靠性存在一定风险，并且只能获得有限的数据。
随着雷达技术的发展，微波雷达开始应用于波浪测量领域。
通过测量传播回波的时间延迟和波面特征，可以精确地反演波浪的参数。
近年来，随着激光扫描测高技术的发展，其应用范围扩大到海洋工程。
激光扫描测高技术能够提供高分辨率的波浪测量数据，具有较高的精度和可靠性。
常用的波浪测量技术在海洋工程中，常用的波浪测量技术可以分为直接测量和间接测量两类。
直接测量技术通过在测量点上安装传感器直接测量波浪的特征参数。
常见的直接测量技术包括压力传感器、加速度计、浮标和浮子等。
这些传感器可以实时测量波浪的参数，并能够提供高精度的数据。
间接测量技术主要基于波浪与测量设备之间的相互作用，通过观测物体的运动、回波的反射特性等来测量波浪的参数。
这些方法包括激光测高法、雷达测量法和声学测量法等。
这些技术能够提供全方位的波浪信息，并是大规模波浪测量的理想选择。
波浪测量技术的应用波浪测量技术在海洋工程中具有广泛的应用。
在海洋油气勘探和开发中，波浪测量可以提供浪高、浪向等信息，帮助评估海洋作业的可行性和安全性。
在海洋风电场的建设和运营中，波浪测量技术可以提供风浪条件的详细数据，用于风电机组和海洋结构物的设计和维护。
波浪能开发与利用研究进展_刘寅立
2009年第2期（总第113期）Chinese hi-tech enterprisesＮＯ．２．２００９（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１１３）中国高新技术企业一、概述随着经济和社会的发展，人类对能源的需求量越来越大，由于目前作为主要能源的煤和石油均不具有可再生性，这直接导致了能源危机不断地出现，能源的短缺甚至成为社会发展的一个瓶颈，这些都在不断地提醒人们去寻找新的可再生的能源。
以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在的海洋能源是地球上最大的能源，而且具有不需要燃料，不污染环境，可再生等其他能源所不具备的优点，这些能源取之不尽，用之不竭。
利用海洋能发电既经济，又不占用土地，也不污染环境，具有极高利用价值，潜力巨大。
其中的潮汐能已经被人们开发利用，但潮汐能受地域、时间等限制较大。
波浪能在海洋中无处不在，无处不有，而且受时间限制相对较小，在很大程度上克服了潮汐能的这些缺点，同时波浪能的能流密度最大，可通过较小的装置提供可观的廉价能量，又可以为边远海域的国防、海洋开发等活动提供能量，因此，世界各海洋大国均十分重视波浪能的开发和利用的研究。
波浪能的开发和利用是一个涵盖多个学科的综合性问题，涉及到机械设计与制造，空气动力学，流体力学，物理学，数学模型，计算机模拟，海洋科学等各领域。
波浪能由风把能量传递给海洋而产生，通过摩擦和湍动而消散，深水海区大浪的能量消散速度要大于浅水海区。
波浪能实质上是吸收了风能而形成的，能量传递速率与风速和风与水相互作用的距离直接相关，由于受各种气候条件的影响，加上风能本身具有很大的不确定性，因此波浪能是不稳定的一种能源。
波浪能以海洋表面波浪所蕴含的动能与势能形式存在，水相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能。
在太平洋、大西洋东海岸的某些区域区域，波浪功率密度可达到30～70kW/m，部分地方甚至能够达到100kW/m，而中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2～7kW/m。
波浪理论实战应用
波浪理论在期货市场的应用同样具有重要意义，能够帮助 投资者更好地把握市场机会，提高交易胜率。
外汇市场实战案例
01
案例概述
外汇市场的波动受到各国经济、政策等多种因素的影响，表现出复杂的
波浪特征。
02 03
案例分析
以美元/人民币为例，通过波浪理论分析其历史走势，可以发现其价格 波动遵循特定的波浪规律。在实战中，可以利用这些规律进行汇率投机 或避险操作。
04
波浪理论的实际操作技巧
顺应趋势操作
识别大趋势
在操作前，首先要识别市 场的大趋势，确保自己的 操作方向与市场趋势一致。
跟随趋势
一旦确认市场趋势，应坚 定地跟随趋势操作，不要 轻易逆市交易。
调整策略
当市场趋势发生变化时， 应及时调整自己的操作策 略，以适应新的市场环境。
关注关键点位
重要阻力位
关注市场的重要阻力位，这些点 位往往是价格波动的高点，也是
02
波浪的识别与划分
大浪和小浪的识别
大浪识别
大浪通常在市场趋势中扮演重要角色，其持续时间和波动幅度都较大，通常出 现在市场的主升浪或主跌浪阶段。
小浪识别
小浪通常在市场波动中扮演次要角色，其持续时间和波动幅度都较小，通常出 现在市场的调整阶段。
主浪和调整浪的识别
主浪识别
主浪是推动市场趋势的主要力量，通常具有明确的方向和较大的波动幅度，是市 场趋势的主要推动力。
案例总结
通过波浪理论分析股票市场，可以帮助投资者把握市场趋势，提高投资决策的准确性和 可靠性。
期货市场实战案例
案例概述
期货市场同样适用波浪理论。期货价格波动受到供求关系、 市场情绪等多种因素的影响，表现出明显的波浪特征。
波浪理论研究总结
我对波浪理论的研究一炷心香波浪理论最值得学习的地方在可以预测未来一段的走势。
一、波浪理论和斐波那契数列只是在证券市场走势中经常出现，但并非必然，不可二、偏执，需灵活操作才是王道。
涨多了要跌，跌多了要涨，这才是真理。
在波浪理论中，最困难的地方是：波浪等级的划分。
若要在特定的周期中正确三、地指认某一段波浪的特殊属性，不仅需要形态上的支持，而且对波浪运行的时间做出正确的判断。
波浪理论易学难精，易在形态上的归纳、总结，难在价位及时间周期的判定。
在浪中，的上升浪与下跌浪各占个，这就是对称性。
4 8 四、与大一级趋势相反的运动只是一种徒劳的抵抗。
时刻注意其调整浪发展成大一五、级的驱动浪。
调整浪绝不会是浪结构，与大一级走势相反的调整浪如果初期出现浪结构， 5 5六、那么这里就不是调整浪的结束，而仅是调整浪的一部分。
调整浪锯齿形：，其中有单锯齿、双锯齿和三锯齿。
5-3-5七、八、调整浪的平台型：，有普通平台、扩散平台和顺势平台。
变形平台，不一定C 3-3-5走完，也会在前结束。
A九、调整浪三角形：，收缩三角形分为上升三角形、下降三角形和对称三角3-3-3-3-3十、形。
还有一种变种的扩散型。
三角形调整浪总是在大一级浪的最后一个作用浪之前出现。
即推动浪的第浪 4或者调整结构的。
如果三角形调整浪在第四浪位置发生，那么第浪突 5 ABC B破后的运动幅度等于三角形调整浪的最宽幅度。
联合性调整浪：双重三浪或者三重三浪。
十一、如果一波上升浪的第五浪是延长浪，那么继而发生的调整将非常剧烈，并会在十二、延长浪第二浪的最低点找到支撑，有时调整会在那里结束。
同时也说明发生五浪延长浪也预先警告了市场即将回撤或者转势。
十三、黄金分割取值：十四、；；；；；；；；1.0.50.8090.1910.618,0.6660.2360.3330.7640.382浪间相互关系的模型，不要拘泥，用黄金分割十五、浪顶浪的起点加上一浪幅度？*1.382=1 3 +浪顶浪起点浪幅度？*1.764=1 +1 5 一段趋势价格上升或下降的幅度乘以波浪分割系数将会是其后上升或者下降的十六、阻力或者支撑。
工程流体力学中的波浪与海浪模拟探讨
工程流体力学中的波浪与海浪模拟探讨工程流体力学是研究流体在各种工程领域中的力学行为的学科。
其中，波浪和海浪作为海洋工程中的重要现象，对于海岸工程、沿海建筑物设计等领域具有重要意义。
如何准确模拟波浪和海浪对于这些工程的设计、建设和维护至关重要。
本文将探讨工程流体力学中的波浪和海浪模拟方法。
波浪模拟是模拟频率较低的周期性波浪，如在湖泊、港口和与海洋接触的近海水域中观测到的波浪。
常用的波浪模拟方法有线性波浪理论和非线性波浪模型。
线性波浪理论是基于近似假设的波浪模拟方法。
它假设波浪幅度较小，且海洋介质为无限深度和均匀密度。
线性波浪理论可以通过解线性波浪方程获得波浪的水平位移、速度和加速度等参数。
然而，这种方法无法准确模拟高振幅和非线性波浪，因此在实际工程中应用受到限制。
非线性波浪模拟是一种更加准确的方法，它将波浪的非线性效应考虑在内。
基于非线性波浪理论的模型可以模拟各种频率和振幅的波浪，因此在复杂海况下具有广泛应用。
其中最常用的非线性波浪模拟方法是第三代数值模型，如SWAN、MIKE21等。
这些模型基于数值方法求解非线性波浪方程组，可以模拟包括海浪传播、折射、反射、干涉等现象，以及海浪对工程结构的冲击力。
海浪模拟是模拟海洋波浪的过程。
海浪是复杂的现象，受到风力、地球自转、地形等多种因素的影响。
海浪模拟的目的是预测和理解海浪的性质和行为，以便进行海洋工程的设计和规划。
在海浪模拟中，常用的方法包括统计方法、天气预报模型和数值模型。
统计方法是通过对海浪历史数据的统计分析来预测未来海浪的情况。
这些方法通常基于长期观测得到的海浪数据，并使用统计学方法进行分析和建模。
然而，由于统计方法无法考虑到具体的海洋环境和地形，其预测结果存在一定的不确定性。
天气预报模型是基于大气环流和海洋动力学的模型。
这些模型可以通过对大气条件和海洋环流的模拟，预测海浪的生成和演化过程。
天气预报模型的优点是可以通过实时数据输入进行预测，但其精度受到模型参数和边界条件的限制。
波浪理论的基本原理与应用
波浪理论的基本原理与应用1. 引言波浪是海洋中一种常见的现象，也是海洋动力学研究的重要内容之一。
波浪理论是描述波浪形成与传播规律的一种数学模型，其基本原理可以帮助我们理解和预测海洋波浪的性质，并应用于海洋工程、海洋资源开发等领域。
本文将介绍波浪理论的基本原理与应用。
2. 波浪的基本概念波浪是由介质（如水或空气）的周期性振动所引起的能量传递现象。
在海洋中，波浪通常由风力或地震等自然力引发。
根据波浪传播方向的不同，波浪可分为直接波和折反射波。
直接波是从深水区向浅水区传播的波浪，而折反射波是在浅水区遇到水深突变或障碍物时，反射回深水区的波浪。
3. 波浪的基本性质波浪具有以下基本性质：•振幅：波浪的振幅是指波浪高度的最大值，通常表示为A。
•周期：波浪的周期是指波浪从起始位置到达下一个相同位置所需的时间，通常表示为T。
•波长：波浪的波长是指波浪中相邻两个波峰之间的距离，通常表示为λ。
•波速：波浪的波速是指波浪传播过程中波峰的传播速度，通常表示为V。
•波动方向：波浪的波动方向是指波浪传播的方向，通常表示为θ。
4. 波浪理论的基本原理波浪理论基于一些基本假设，这些假设有助于建立描述波浪传播特性的数学模型。
•线性假设：波浪理论通常假设海洋波浪的振动是线性的，即波浪的振幅相对较小，不会引起波动方程的非线性效应。
•无黏性假设：波浪理论假设海洋波浪传播的介质是无黏性的，即不考虑波浪的粘滞耗散效应。
•无重力假设：波浪理论通常假设海洋波浪的传播过程中不考虑重力影响，适用于频率较高、波长较短的波动。
5. 波浪理论的应用波浪理论的应用涉及多个领域，主要包括海洋工程和海洋资源开发。
5.1 海洋工程波浪理论在海洋工程中的应用主要包括以下方面：•海岸防护：通过研究波浪的传播规律和波浪对海岸的侵蚀作用，设计有效的海岸防护结构，保护海岸线的稳定。
•海上建筑：根据波浪理论预测海上建筑物所受波浪荷载，设计合理的结构以提高建筑物的稳定性和安全性。
波浪理论及其适用范围的探讨
图1二阶斯托克斯波对相对水深求导的函数图像是相对水深的大小，因此可将二阶S t o k e s 理论波面对相对水深k d 求 导，进行分析。
二阶无量纲S to k e s 波 波面方程为T ] _ kA AI s h l k d+cos (k x -〇)t )+ k A G 2 cos 2(k x - cot )(1)其中，g 2s 二阶周期项的传递函 数，即_ chkd (2ch Jk d +1)—_」⑵如果要让波面保持S t o k e s 波的 性质，即二阶周期项的幅值只和波 陡k A 有关，与相对水深k d 无关，需海洋广袤无垠且极其神秘，可以 给人类带来丰富的渔业、矿产资源和 各种能源。
但同时海洋又具有强大的 破坏力，海上风浪可以毁船亡人，破 坏各种海上工程结构。
为了能够安全 地利用海洋，近代以来人们不断地对 波浪进行研究，因此出现了系统化的 波浪理论。
现代波浪理论一般构建于势流 理论基础之上，即认为水体无旋、无 粘且不可压缩。
工程上常根据相对水 深的不同，把规则波分为三种状况： 水深波、浅水波和介于二者之间的有 限水深波。
一般而言，认为深水波和 有限水深波适用S t o k e s 波理论，浅 水波适用椭圆余弦波理论。
但实际上 对于有限水深波而言，在不同的水深 中，根据波浪的相对波高不同，波浪 的形态会发生变化，同样会出现椭圆 余弦波的形态，简单地适用S to k es 波理论会造成数值分析地错误。
为 此，本文将对两种规则波理论的适用 进行讨论分析。
1.两种规则波理论简介Stokes 在 1849 年提出了Stokes理论。
这种理论主要是通过波陡£ (以波高与波长之比）为小参数进 行摄动展开，从而建立不同阶次的L a p l a c e 控制方程和边界条件，以 此求得不同阶次的速度势。
S to k e s 波的一阶理论由于忽略了高阶项， 所推导出的波浪为正弦波浪，即线 性波理论。
随机波浪及工程应用
随机波浪及工程应用随机波浪描述的是海洋中的波浪，在不断地发生变化和运动，不像规律波浪那样具有固定的周期和波长。
随机波浪在海洋工程中具有重要的应用，因为它们能够影响海岸、船只和深海结构物的安全和稳定性。
在这篇文章中，我们将探讨随机波浪的特性和它们在海洋工程中的应用。
随机波浪的特性随机波浪具有以下几个特性：1. 随机性：随机波浪没有明显的规律，它们的周期和波长是变化的，并且难以预测。
这使得它们更难进行分析和建模，与规律波浪相比，需要更复杂的数学模型和实验验证。
2. 能量分布：随机波浪的能量分布不是均匀的，浪高和波长的分布不是等概率的。
在海洋中不同的方向和深度下，随机波浪的能量分布也是不同的。
3. 波峰和波谷：随机波浪中波峰和波谷的高度和位置是不固定的。
在短时间内，波峰和波谷可以在不同的位置出现。
4. 相干性：相干性反映了波浪中相邻波峰和波谷之间的关系，如果相邻波峰和波谷之间有良好的关系，那么波浪的相干性就会越强。
在随机波浪中，波峰和波谷之间的相干性很低，这也是它们更难进行控制和预测的原因之一。
海洋工程中的应用随机波浪在海洋工程中具有重要的应用，这包括以下领域：1. 海岸和堤防设计：随机波浪对海岸和堤防的冲击力非常大，能够引起严重的侵蚀和损坏，因此需要将随机波浪的特性考虑在内，对海岸和堤防进行适当的设计和管理。
2. 船舶和海洋平台设计：随机波浪对船舶和海洋平台的造成冲击力也非常大，因此需要进行适当的设计和模拟。
在设计时必须考虑随机波浪的特性，以便能够提供适当的安全和稳定性。
3. 海洋能源：随机波浪可以被用作海洋能源的一种形式。
通过利用波浪运动产生的机械能，可以将其转换成电能。
这是一种非常有前途的绿色能源形式。
4. 海洋科学和环境研究：随机波浪可以用来研究海洋环境和气候变化。
通过对随机波浪的研究，能够更好地了解海洋中的物理和化学过程，推动环境保护和可持续发展。
总结随机波浪是大自然中的一种自然现象，难以预测和控制，但是在海洋工程中具有非常重要的应用。
波浪理论的主要原理及应用
波浪理论的主要原理及应用1. 波浪理论的定义波浪理论是海洋学和流体力学中的一个重要分支，研究海洋中波浪的起源、传播和演化等现象。
它主要通过数学模型和实验研究来描述和解释波浪的运动特性。
2. 波浪理论的基本原理波浪理论的主要原理包括以下几个方面：2.1 波的起源和生成波浪的起源和生成与风、震源和潮汐等因素有关。
在海洋中，风是最主要的波浪源，当风通过水面时，会产生摩擦力，使水面上的水分子发生波动，形成波纹。
这些波纹按照一定规律传播，并逐渐形成波浪。
此外，地震等地质活动也会产生海啸等巨大波浪。
2.2 波的分类和特性根据波的传播方式、能量传递方式和波浪形状等特点，波浪可以分为长波、短波、横波和纵波等不同类型。
其中，长波传播速度快，波长较长，短波传播速度慢，波长较短。
横波和纵波则是根据波浪的振动方向进行分类的。
2.3 波的传播和演化波浪在海洋中的传播和演化是波浪理论的研究重点之一。
波浪的传播过程中，会受到海底地形、海水密度、风力等因素的影响，从而导致波高、波长和波速的变化。
此外，波浪在传播过程中还会发生折射、反射和干涉等现象。
3. 波浪理论的应用波浪理论在海洋工程、海岸防护、海洋资源开发等领域有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例：3.1 海洋工程设计波浪理论能够提供波浪参数的准确计算，为海洋工程设计提供依据。
工程师们可以根据波浪的特性来确定海洋结构物的尺寸、抗浪能力和材料选用等，从而保证工程的安全稳定。
3.2 海岸防护工程海岸防护是保护海岸线和海上设施免受波浪冲刷和侵蚀的工程措施。
波浪理论可以提供波浪的波高、波长和波动能量等参数，帮助工程师们设计和选择合适的防浪结构，如护堤、防波堤和海堤等，以减轻波浪对海岸的冲击。
3.3 海洋能源利用波浪理论被用于海洋能源利用的研究和设计中。
海洋波浪能、潮汐能和流体动力能等可再生能源可以通过合理利用波浪的能量来转化为电力。
波浪理论可以帮助工程师们选择适当的装置和建设方案，提高能源利用效率。
波浪理论原理的实际应用
波浪理论原理的实际应用1. 引言波浪理论是一种描述水面波动的数学模型。
它基于线性势流理论，通过对表面轮廓进行迭代求解，可以计算出波浪的参数和形状。
波浪理论广泛应用于海洋工程、船舶设计、海岸防护等领域。
本文将介绍波浪理论的原理和其在实际应用中的一些案例。
2. 波浪理论的原理2.1 一维线性波浪理论一维线性波浪理论是波浪理论的基础。
它假设波浪的传播方向与水平方向平行，并且忽略了波浪的非线性效应。
基于一维线性波浪理论，可以计算出波浪的传播速度、频率、波长等参数。
2.2 非线性波浪理论非线性波浪理论考虑了波浪的非线性效应，适用于波浪较大的情况。
通过考虑波浪的非线性效应，可以更准确地计算波浪的形状和能量传递过程。
非线性波浪理论在海洋工程中具有重要意义，可以用于预测海岸侵蚀、波浪荡涤等问题。
2.3 波浪生成模型波浪生成模型用于模拟波浪的生成过程。
它基于风场、水深等参数，通过求解一维波浪方程，计算出波浪的高度和周期。
波浪生成模型主要包括统计模型和数值模拟模型。
3. 波浪理论在海洋工程中的应用3.1 海岸防护设计波浪理论在海岸防护设计中起到了重要的作用。
通过计算波浪的高度和周期，可以确定海岸防护结构的设计参数。
例如，在堤体设计中，需要考虑波浪对堤体的冲击力，通过波浪理论可以计算出波浪的冲击力，并采取相应的防护措施。
3.2 船舶设计船舶设计中需要考虑波浪对船体的影响。
通过波浪理论可以计算出船体所受到的波浪荡涤力和翻转力，从而确定船舶的结构和稳性。
波浪理论对于船舶的抗浪性能和航行安全具有重要意义。
3.3 海洋能利用海洋能利用是一种利用海洋波浪和潮汐等能源的新兴领域。
波浪理论可以用于预测海洋波浪的能量传递和变化规律，为海洋能利用的研究和开发提供重要参考。
通过波浪理论的分析，可以确定最佳的海洋能利用设备的布置和参数设计。
4. 实际案例4.1 海上风电场设计海上风电场设计中需要考虑波浪对风机基础的影响。
通过波浪理论可以计算出波浪对风机基础的荷载和破坏力，从而确定风机基础的设计参数。
波浪理论及工程应用的研究进展
波浪理论及工程应用的研究进展近岸的波浪要素往往是多种波浪变形过程的综合结果，因而是十分复杂的。
目前对波浪传播的研究方法主要有以下四种：理论分析方法、物理模型实验和现场观测、数学模型。
1、理论分析方法应用流体力学的基础理论（运动方程、连续方程等）去解决海岸地区各种动力现象的内在联系及其对海岸泥沙的作用（海岸动力学课本，25页）。
由于涉及因素的复杂性，许多问题没有从理论上圆满解决，需要今后进一步去探索研究。
由于波浪的频散性、非线性、随机性和三维性等特性，经典波动理论沿Stokes波型（具有完全频散特性的线性及非线性波）与Boussinesq型非线性长波（具有弱频散性的非线性波）这两种基本途径发展。
对于规则波的研究主要基于无粘性无旋重力表面波控制方程，对具体问题进行假定和简化，建立波浪运动的控制方程和定解条件（如微幅波理论、斯托克斯波理论以及浅水非线性波理论等），推导所研究问题的解析解，也为建立波浪数学模型提供依据。
对于不规则波（随机波）的研究方法主要有两种，分别是特征波法和谱方法。
特征波法只能反映海浪的外在特征，不能说明其内部结构，海浪谱可以用来描述海浪的内部结构，说明海浪内部的构成及内在关系，谱方法在研究海浪方面的应用越来越广泛。
现阶段对波浪传播的理论研究大致集中在以下几个方面：（1）原有的波浪理论和波浪方程的描述方法多为欧拉法，着重于对整个波浪场形态的研究，现在越来越多的学者趋向于综合考虑拉格朗日法和欧拉法进行考虑，如波浪边界水质点的追踪以确定波浪传播的波形[1]，使用拉格朗日法描述波浪形态[2]，拉格朗日坐标下的波浪方程的解法研究等[3]。
在这个方面台湾学者陈阳益的建树颇多。
（2）对已有波浪理论或者波浪传播控制方程进行数学方法上改进，如改善方程的边界条件，加入各种参数等[4] [5]。
使原有的理论或方程的适用范围增大，模拟的结果更加精确等。
2、物理模型物理模型和现场观测多利用统计学的方法来处理观测到的数据，以进行分析或者是拟合经验公式。
浅水波理论及其在海洋工程中的应用研究
浅水波理论及其在海洋工程中的应用研究引言海洋工程是以海洋为工作环境，利用海洋空间资源进行建设、开发、利用和保护的一种综合性技术领域。
其中，波浪理论是海洋工程中至关重要的一部分，而浅水波理论则是其中的一个重要分支。
本文将从浅水波的定义、特征、传播方式、相互作用以及在海洋工程中的应用等几个方面探讨浅水波理论及其在海洋工程中的应用研究。
一、浅水波的定义和特征浅水波是指当波浪传播时，波长远大于水深的情况下，波浪的特征。
在一定条件下，海波可划分为深水波和浅水波。
浅水波的波速比深水波的波速要小，波长比深水波的波长要短，而频率则比深水波高。
在浅水区，波浪的传播速度会受到水深的影响，当水深减小时，浅水波的产生会显著增强。
浅水波的特征为波高相对较大，波长相对较短，波速相对较慢。
在浅水区，波浪传播的速度会随着水深的变化而变化，而在深水区则是由于水深不变而波速也保持不变。
二、浅水波的传播方式浅水波的传播方式与深水波有所不同，主要表现为波浪的速度会随着水深的变化而变化。
在浅水区，波浪会向着水非常浅的方向发展，而在深水区，波浪则朝着水深的方向传播。
在浅水区，波浪的传播速度可以通过泊松比和水深的关系进行计算。
三、浅水波的相互作用由于浅水区波浪的传播速度受到水深的影响，波浪的相互作用也随之发生变化。
在波浪相遇的过程中，波浪之间会发生合并和干涉等现象。
当波浪传播方向相反时，两者会发生干涉，而当波浪传播方向相同时，两者会发生合并。
由于浅水波的传播过程中存在着很高的不确定性，因此在海洋工程中，需要对浅水波的理论进行深入研究，并寻找有效的途径加以控制和利用。
四、浅水波理论在海洋工程中的应用研究在海洋工程中，浅水波理论的应用极其广泛。
其中，船舶安全和船舶设计是应用浅水波理论的主要领域之一。
在设计船舶时，需要对船体在水中的运动状态进行模拟和计算，以及预测航行中可能会遇到的波浪情况，从而进行合理的设计和改进。
海岸线保护是另一个重要的领域，浅水波理论的研究可帮助确定海岸线保护措施的类型、尺寸和位置等，从而减少波浪对海岸线的破坏。
波浪能的利用技术研究
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波浪辐射应力理论的应用和研究进展
第19卷第6期水利水电科技进展1999年12月第一作者简介:郑金海,男,博士,从事河口海岸水动力数值模拟研究.*教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(98029402).波浪辐射应力理论的应用和研究进展*郑金海 严以新(河海大学港口航道及海岸工程学院 南京 210098)摘要 回顾波浪辐射应力张量的概念,前人的研究成果表明微幅波的辐射应力理论是符合实际的.综述波浪辐射应力理论在海洋流体动力学中的应用,分析该理论在研究近岸流的形成、波浪增水和波浪减水、沿岸流流速的沿程分布、破波带内底部反向流的速度分布、河口海岸泥沙运动、海岸碎波拍和波流相互作用等问题中的应用.总结波浪辐射应力的研究进展,包括考虑有限振幅波和不规则波的辐射应力场以及微幅波辐射应力张量沿水深分布的研究,指出辐射应力张量沿水深分布的研究可以为探讨近岸水动力环境的垂直结构以及完善波流相互作用三维数学模型提供理论基础.为深入考察波浪辐射应力张量沿水深分布情况,提出进一步研究的思路.关键词 海洋流体动力学;微幅波;波浪辐射应力;动量流;垂向分布 波浪在传播过程中,具有平行于传播方向的动量,其值与波浪振幅的平方成正比,如果遇到障碍物而反射,动量必然反向传递,从动量守恒的观点来看,波浪将对障碍物施加作用力,该力等于波浪动量的变化率,即动量流.Longue-t Higgins 和Stewart 将作用于单位面积水柱体的总动量流的时均值减去没有波浪作用时的静水压力定义为波浪剩余动量流,又称辐射应力[1].辐射应力理论的研究对象是波浪水体中的力场,是解释近岸波浪流系、风暴潮引起的平均海平面变化等自然现象的理论.1 微幅波中的辐射应力张量在波浪水体中,存在着包含静水压力和净波压力的波动压力场.由于波浪的水质点运动,在波浪水体中还存在着类似于紊流雷诺应力的应力场.它是水质点动量输送产生的,所以又叫做动量流.波浪动量流是由波浪水质点速度产生的,具有确定性的性质,且随波浪水质点速度变化作周期性的变化,可以从波浪水质点速度方程式计算出来.总的能够说明波浪对水体激起应力机制的概念是由Longue -t Higgins 和Ste wart 在60年代提出的[1],他们在牛顿流体力学定理和速度沿水深均匀分布的基础上,将辐射应力定义为由于波浪现象而产生的动量超通量.写成张量形式,则有S =S xx S xy S yxS yy(1)式中:S xx 表示作用在垂直于x 轴平面的x 方向的剩余动量流,称做辐射应力在x 方向上的主分量;S yy 表示作用在垂直于y 轴平面上的y 方向剩余动量流,称做辐射应力在y 方向上的主分量;S xy 表示用在垂直于x 轴平面上的y 方向动量流,称做辐射应力在垂直于x 轴平面上的切向分量;S yx 表示作用在垂直于y 轴平面上的x 方向的动量流,称做辐射应力在垂直于y 轴平面上的切向分量.以不同的波理论的水质点速度及波压力公式可以计算得到不同的辐射应力表达式.根据微幅波理论,波向角为 时辐射应力的张量形式表达式为S =En cos 2 +12(2n -1) n2sin2 n 2sin2 n sin 2 +12(2n -1)(2)式中:n =12(1+2khsinh 2kh )为波能传递率,k 为波数,h 为水深;E =18gH 2,为单位面积的水柱体内在一个波周期中所具有的平均波能.在深水条件下,波能传递率n =1/2,那么辐射应力张量S =E12cos 2 14sin214sin2 12sin 2 (3)在浅水条件下,波能传递率n =1,那么辐射应力张量S =Ecos 2 +1212sin212sin2 sin 2 +12(4)Longue -t Higgins,Bo wen,Van Dorn 等人分别应用基于微幅波理论的辐射应力公式计算波浪破碎前后的水面升降,并和观测结果相比较.总的来说,理论曲线和观测结果是吻合的[1~3].这说明,基于微幅波理论的辐射应力理论是符合实际的.曹祖德等.天津港抛泥地弃土运移的数值模拟.天津水运工程科学研究所,1989.2 波浪辐射应力理论的应用辐射应力理论在海洋流体动力学中有着广泛的应用.从60年代至今,应用辐射应力理论,根据力的平衡原理,建立相应的基本方程式,在研究下列课题中取得一些突破.a.近岸流的形成机理分析和数值模拟[4,5].研究认为,当波浪场中波高发生变化时,辐射应力也将变化,导致单位面积的水柱上的应力不平衡,从而驱动水体运动,生成近岸流.b.波浪增水和波浪减水的研究[6~8].波浪破碎前,由于水深变浅,波高逐渐增大,辐射应力也随之增大,从而使波动水面降低,产生波浪减水;波浪破碎后,由于波能急剧消耗,波高减小,辐射应力相应减小,因而引起平均水面抬高,产生波浪增水.c.沿岸流流速的沿程分布研究[9,10].当波浪斜向行近海岸时,或是沿岸波高不等时,辐射应力场的变化提供驱动沿岸流的动力,根据动量守恒,建立沿岸流流速分布的计算公式.d.破波带内底部反向流的速度分布研究[11,12].辐射应力与波浪增水压力梯度的局部差异是形成底部反向流的原因,从质量守恒出发,导出底部反向流的速度分布计算表达式.e.河口海岸泥沙问题[13,14].在河口海岸地区,潮流、波浪对泥沙具有同等重要的作用,将概化波浪过程的辐射应力迭加到潮流运动方程和泥沙扩散方程中,建立包含潮流、波浪综合作用的泥沙数学模型,采用数值模拟的手段研究河口海岸泥沙运动.f.海岸碎波拍问题[15,16].将波浪增水和波浪减水视为约束在波群中的长波,它在海岸处的反射是产生海岸碎波拍的一个重要原因,辐射应力场的变化是海岸碎波拍形成与变化的关键.g.波流相互作用问题[17,18].引入辐射应力理论,不仅可以形象地描述波浪与水流相互作用时的能量交换,而且可以建立以波能守恒、波作用量守恒为具体形式的波流相互作用模型,为波流相互作用数值模拟提供理论基础.3 波浪辐射应力理论的研究进展由于利用有限均匀水深二维线性波动解得到的辐射应力表达式形式简单,计算方便,概念清楚,所以在近岸波生流、波流相互作用问题及河口海岸泥沙问题、岸滩演变的研究中得到广泛的应用并取得良好的效果.然而,随着科学技术的不断进步和人类对海岸带开发需求的日益迫切,需要也可能对上述问题作出更加精确的模拟,便于人们更加深入了解这些现象.许多专家学者正从不同的角度,进行着不同程度的探索和改进.为了考虑有限振幅波的影响,James [19]假设波浪运动是缓变的,且在破波带内波浪运动仅与水深有关,采用非线性方法,结合三阶Stokes 波和椭圆余弦波理论,计算辐射应力向岸方向的变化,该方法适用于平底地形.Thornton 等利用不规则波产生的辐射应力为沿岸流的驱动力,预报不规则波致沿岸流[20].其后,Larson,Yoo 及孔亚珍等人都分别对不规则波辐射应力场进行研究[21~23].研究认为,采用不规则波理论计算的辐射应力场较规则波理论计算的辐射应力场更趋均匀,尤其对切向分量更为明显,并且采用不规则波理论计算波生流能克服规则波计算结果偏大的缺点,改善计算精度.值得一提的是上述研究仍是基于平面二维波动状况.曹祖德等人 曾提出分层模式的三维潮流泥沙数学模型,其中波浪辐射应力的垂向分布形式仍采用Longue -t Higgins 的成果,仅以水体内某一层高度代替总水深,该模型应用于天津新港地区抛泥的数值计算.Borekci [24]则提出辐射应力向岸方向主分量的沿水深分布公式,并用于求解破波带内平均剪应力和欧拉速度分布,尽管未经实验验证,但从计算成果可以得出定性解释,可是未能进一步探讨辐射应力张量沿水深变化情况.文献[25]在前人研究的基础上,将垂向考察区域分为波谷以下部分、波谷至平均水面部分以及平均水面以上部分,应用微幅波理论,分段推求波浪辐射应力沿水深分布函数,建立任意波向角时波浪辐射应力各分量的计算表达式,给出深水及浅水条件下的渐近表达式,探研辐射应力张量沿水深分布情况.结果表明,波浪辐射应力各分量沿水深并非均匀分布,而且各分量分布情况不尽相同;从波面到海底,存在反向变化的现象;浅水条件下,波谷以下部分所占份量相当可观.波浪辐射应力的垂向分布研究表明,仔细研究辐射应力场的垂向分布是必要的,这不仅对于理论研究,而且对于工程实践均有相当重要的指导意义.需要指出的是,在浅水地区,微幅波理论受到较大的限制,因此应当考虑使用合适的波浪理论;同时,应当着重研究破波区内波浪辐射应力各分量沿水深分布情况.4 结 语关于辐射应力的研究和应用,经过几十年来的积累,取得一系列的成果,并且在解释一些海岸动力现象方面取得满意的结论,然而仍有许多问题值得探讨.30多年来一直沿用与水深无关的辐射应力表达式,没有能够真实地反映近岸水动力环境的垂直结构以及对泥沙环境的影响,也严重制约波流相互作用三维数学模型的开发和应用.因此,对不同波浪理论的波浪辐射应力的垂向分布以及近海海域水下复杂地形、结构多样底床对波浪辐射应力的垂向分布的影响应进行深入的研究,这对进一步研究破波带内底部反向流、离岸水下沙坝的成因以及波浪对水流垂向结构和传热传质过程的影响等都有重要意义.参考文献1 Longue-t Hi ggins M S,Stewart R W.Radiation stresses in waterwaves:a physical discussion with application.Deep Sea Res, 1964,11(5):529~5622 Bowen A J,Inman D L,Simmons V P.Wave se-t down and se-tup.J Geophys Res,1968,73(3):2569~25773 Van Dorn W G.Se-t up and run-up in shoaling breakers.In:Proc15th ICCE,Honolulu,Hawaii.N Y:ASCE,1976:738~ 7514 Basco D R.Surf zone currents.Coastal Engineering,1983,7(4):331~3535 史峰岩,丁平兴.近岸波生流的数值模拟.见:第八届全国海洋工程学术讨论会暨1997海峡两岸港口及海岸开发研讨会论文集.北京:海洋出版社,1997:779~7856 Longue-t Higgins M S,Stewart R W.A note on wave se-t up.JMar Res,1963,21(1):1~147 Yanagishima S,Katon K.Field observation on wave setup nearthe shoreline.In:Edge B L ed.Proc22nd ICCE,Delft,theNetherlands.N Y:ASCE,1990.95~1088 李孟国,张大错.浪致近岸水位变化及流场的数值计算.海洋学报,1996,18(4):96~1139 Bowen A J.The generation of longshore curren ts on a planebeach.J Mar Res,1969,27(2):206~21410 Longue-t Higgins M S,Stewart R W.Longshore currents gener-ated by obliquely incident wave.J Geophys Res,1970,75(3): 6778~680111 Svendsen I A.Mass flux and undertow in surf zone.CoastalEngineering,1984,8(4):347~36512 Okayashi A,Shibayama T.Vertical variation of undertow in thesurf zone.In:Edge B L ed.Proc21st ICCE,Costa del So-l Malaga,Spain.N Y:ASCE,1988.478~49113 Bijker E W.Longshore transp ort computation.J WaterwayHarbor and Coastal Eng,1971,97(4):687~70114 辛文杰.潮流波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型.海洋工程,1997,15(1):30~4715 Guza R T,Thornton E B.Observati on of surf beat.J GeophysRes,1985,90(2):3161~317116 董国海,邹志利,李玉成.海岸碎波拍的计算.见:第八届全国海洋工程学术讨论会暨1997海峡两岸港口及海岸开发研讨会论文集.北京:海洋出版社,1997:660~ 66717 Phillips O M.Dynamics of upper ocean.London:Cam UnivPress,196618 白辅中,黄蕙.辐射应力理论在波流相互作用中的应用.河海大学学报,1997,25(6):116~11819 James I D.Nonli near waves in the nearshore 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The causes of piping in the embankment of Jingjiang is introduced.The principle for preventing piping is Inclosure outside the basin and diversion in the inner basin".The measures such as flood diversion,and flood wa ter storage to c reate a c ounter pressure,are taken.Clear flow is the mark of controlled piping.The main method for preventing piping is Inclosure infront of the embankment and diversion behind the embankment with the stress placed on diversion".In all,enclosure,diversion and cre-ation of a counter pressure are adopted in the same time to prolong the seepage path and change the seepage pattern. The construction of platforms on the inner side of the em-bankment to make the covering strata thickness equal to the difference of water head is an effective way to prevent piping.Key words bank protection;sand foundation;piping; flood prevention;embankment strengtheningResearch and Application of Wave-Induced Radiation Stress Theory/Zheng Jinhai,et al(College o f Harbo r Wa-terway and Coastal Engineering,Hohai Univ.,Nangjing 210098,P.R.China)Abstract The c oncept of small a mplitude wave Induced radiation stress is revie wed.The achieve ments in this as-pect sho w that the small amplitude wave induced radiation stress theory is in conformity with reality.The application of wave induced radiation stress theory to oceanic fluid dyna mics is summarized;the generation of nearshore cur-rent,wave setup and se tdown,the distribution of the lit-toral velocity of longshore current,the vertical variation of undertow in the surf zone,the coastal and estuarine sand transport,the surf beat,and the wave-current interaction, are analysed.The ne w advances in the study on wave-in-duced radiation stress are presented,including the radia-tion stress induced by the finite amplitude wave and ran-dom wave,and the distribution over depth of the small a mplitude wave induced radiation stress,which could pro-vide a theoretical basis for inquiring into the vertical structure of nearshore hydrodynamical environment and for consummating the three-dimensional mathematical model of wave-current interac tion.In order to make a thorough investigation on the vertical characteristics of wave-in-duced radiation stress,proposals for further research are put forward.Key words small amplitude wave;wave-induced radia-tion stress;distribution over depth;oceanic fluid dynamicsDevelopment of and Study on Soil Anchor Tech-niques/Kong Xianbin,et al(Huaiyin Industry College, Huaiyin,Jiangsu Province223001,P.R.China) Abstract The history of soil anchors,the classification of soil anchors,and their application in different fields of en-gineering.Projects are introduced systematically.More-over,the important functions of soil anchors in economic construction the working mechanism of soil anc hors,and analytical methods,as well as the tests of soil anchors and findings are also introduced.On the basis of development of the above technique the problems to be solved are put forward for researchers and e xperimantal workers'refer-ence.Key words soil anchor;analysis of stability;anchoring; anchorage and qunite supportStudy on C ost Allocation Methods for Multiobjective Water Projects/Fang Guohua,et al(College o f Water Conservancy and Hydropo wer Engineering,Hohai Univ., Nanjing210098,P.R.China)Abstract Reasonable allocation and comprehensive use of the investment and cost pension of multiobjective water projec ts is helpful to the coordination of the requests of different participants,the defining of economic develop-ment mode and magnitude,appropriate use of water re-source,and realization of Those who benefit invest".Five different cost allocation methods are commonly used to a-l locate the joint costs of multiobjec tive water projects:the use of facilities method,the benefit ratio method,the alter-native justifiable expenditure method,the separable cos-t remaining benefits(SCRB)method and the major-minor method.After analysis of cost composing and c ost sharing for multiobjective water projects,the five methods are re-vie wed,some suggestions for modifing cost allocation are put for ward,and some questions that should be paid atten-tion to while allocating costs are pointed out.The compre-hensive SCRB method and the use of facilities method are recommended.Key words multiobjective water projects;cost sharing;。
波浪能开发与研究现状综述
筏式技术
优点：筏体之间仅有角位移, 即使在大浪下, 该位移也不会 过大, 故抗浪性能较好。
缺点：装置顺浪向布置, 单位 功率下材料的用量比垂直浪 向布置的装置大, 可能提高装 置成本。
装置示意图 采用筏式波浪能利用技术的有英国Cork 大学和女王大学 研究的McCabe 波浪泵 波力装置和苏格兰Ocean Power Delivery 公司的Pelamis波能装置。
▪ 英国
英国具有世界上最好的波浪能资源。从20世纪7O年 代开始，英国将波浪发电研究放在新能源开发的重 要位置。20世纪80年代，英国已成为世界波浪能研 究的中心。 主要装置： LIMPET、Pelamis
▪ 挪威
挪威主要对波浪发电装置的理论设计做出了较大贡 献，提出了相位控制原理和喇叭口收缩波道式波能 装置等。
振荡水柱式
分类： A：漂浮式 B：固定式
装置示意图 优点：转动机构不与海水接触，防腐性能好, 安全可靠, 维 护方便。 缺点：二级能量转换效率较低。
英国Limpet电站（固定式） 澳大利亚OWC
振荡浮子式（点吸收式）
振荡浮子式装置是在振荡水柱 式装置的基础上发展起来的波 能发电装置，它用一个放在港 中的浮子作为波浪能的吸收载 体，然后将浮子吸收的能量通 过机械或液压装置转换出去， 用来驱动电机发电。
(1)波浪能可通过较小的装置实现其利用；
(2)波浪能价格低廉；
(3)波浪能适用于边远海域的岛屿、国防、海洋开 发等活动：
4．波浪能利用装置可在已有设施及工程的基础上 进行安装和建设，如护岸、防波堤；或与此类设 施及工程同时建设，可明显地降低波能利用装置 的开发及建设成本，并实现功能多元化；
波浪能研究现状
Tp、Tz 分别为谱峰周期、 平均波周期
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波浪理论及工程应用的研究进展近岸的波浪要素往往是多种波浪变形过程的综合结果，因而是十分复杂的。
目前对波浪传播的研究方法主要有以下四种：理论分析方法、物理模型实验和现场观测、数学模型。
1、理论分析方法应用流体力学的基础理论（运动方程、连续方程等）去解决海岸地区各种动力现象的内在联系及其对海岸泥沙的作用（海岸动力学课本，25页）。
由于涉及因素的复杂性，许多问题没有从理论上圆满解决，需要今后进一步去探索研究。
由于波浪的频散性、非线性、随机性和三维性等特性，经典波动理论沿Stokes波型（具有完全频散特性的线性及非线性波）与Boussinesq型非线性长波（具有弱频散性的非线性波）这两种基本途径发展。
对于规则波的研究主要基于无粘性无旋重力表面波控制方程，对具体问题进行假定和简化，建立波浪运动的控制方程和定解条件（如微幅波理论、斯托克斯波理论以及浅水非线性波理论等），推导所研究问题的解析解，也为建立波浪数学模型提供依据。
对于不规则波（随机波）的研究方法主要有两种，分别是特征波法和谱方法。
特征波法只能反映海浪的外在特征，不能说明其内部结构，海浪谱可以用来描述海浪的内部结构，说明海浪内部的构成及内在关系，谱方法在研究海浪方面的应用越来越广泛。
现阶段对波浪传播的理论研究大致集中在以下几个方面：（1）原有的波浪理论和波浪方程的描述方法多为欧拉法，着重于对整个波浪场形态的研究，现在越来越多的学者趋向于综合考虑拉格朗日法和欧拉法进行考虑，如波浪边界水质点的追踪以确定波浪传播的波形[1]，使用拉格朗日法描述波浪形态[2]，拉格朗日坐标下的波浪方程的解法研究等[3]。
在这个方面台湾学者陈阳益的建树颇多。
（2）对已有波浪理论或者波浪传播控制方程进行数学方法上改进，如改善方程的边界条件，加入各种参数等[4] [5]。
使原有的理论或方程的适用范围增大，模拟的结果更加精确等。
2、物理模型物理模型和现场观测多利用统计学的方法来处理观测到的数据，以进行分析或者是拟合经验公式。
实验室的研究与现场的调研在海岸动力学研究中有着特别重要的地位，许多现象本身就要通过实验室或现场的研究来解释，各物理因素间的关系需要通过这些研究来揭示，尤其是海岸泥沙运动方面，关于泥沙运动的关系式大多是经验或半经验的（海岸动力学课本25页：海岸泥沙运动涉及到流体和固体颗粒的两相运动，靠理论分析研究还不能彻底解决问题，建立的数学力学关系中还含有一些不能确定的因素，需要用实验室或者现场研究的资料才能确定，如确定一些经验系数等）。
但是在这门学科中，物理模型实验和现场观测也存在许多制约的因素影响研究进展。
在实验室中，除模拟自然条件困难以外，还存在着比尺关系上的困难。
实验室里所研究的对象是小比尺的，能否准确地反映现实中的情况并应用到实际工程中常常存在问题。
目前世界上各相关实验室的设备趋向大型化，例如建立能产生接近自然尺度波浪的特大波浪槽就是为了解决这个困难的。
现阶段物理模型实验在波浪理论工程的研究常见于以下几个方面：（1）波浪与海堤、潜堤（包括不同形式的潜堤、海堤）的相互作用，如海堤对波浪传播的影响，波浪对海堤跛脚的冲刷等 [6][7][8]。
（2）沿岸水域内波浪传播变形，如港池中波浪传播变形，沿岸流的研究等[9][10]，研究结论多与数学模型进行对比分析。
3、现场观测关于现场研究，近年来得到特别的重视，有些规模十分庞大，例如1968~1969年，英、荷、美、德等国有关机构在丹麦、德国边境西海岸进行系统的海浪观测，利用这些观测结果，提出了JONSWAP风浪频谱。
还有美国的近岸输沙研究（NSTS）、潮汐通道综合调查（GITI），都是联合许多部门，耗费巨大的人力物力来进行的。
现场研究除了耗费巨大之外，还存在着测量上的巨大困难，研究不同的测量方法也是现场观测需要解决的问题[11]。
此外，现场研究所碰到的因素是多种多样的，各种因素参合在一起，不容易把我们感兴趣的因素分离出来。
4、数学模型和数值模拟计算机技术的高速发展，为数值计算模拟波浪变形提供了良好的条件。
数学模型避免了物理模型中的比尺问题，同时可以处理更大的时间、空间问题，计算可重复性好，因此数值模拟的发展已经逐渐成为波浪预报和后报的主要和先行手段。
但是数学模型或数值解法的基础是物理模式与力学关系。
只有在正确的物理模型与数学关系的基础上，数学模型和数值模拟才可得到有效结果。
目前被广泛采用的数学模型主要有四种：基于水深和流场缓变假定的波浪折射变形数学模型（以波能、波作用守恒方程为主的控制方程）及其扩展；基于微幅波理论的缓坡方程及其扩展；基于非线性长波Boussinesq方程及其扩展；此外具有完全频散性非线性波传播方程是近年来一个重要的研究方向。
（1）波浪折射模型基于水域环境要素水深与流场缓变假定建立的波浪传播折射变形数学模型与解析解是波浪数值计算与模拟最早提出且研究较为成熟的课题。
也是海岸工程中广泛用于确定大尺度水域波浪传播波要素的数值计算方法。
其特点是计算方法较简便、快速，但由于其模型未能考虑波浪传播过程中的绕射、反射及在规则波中非线性而影响其近岸水域的应用。
射线理论的缺陷是: 射线理论本身为线性理论，适用于缓变地形，且假定无能量跨过波向线，在海底坡度较大，地形较复杂时，应用射线理论会出现焦散现象（波向线相交）和死区现象（波向线不能进入某些区域)，导致该射线理论失效。
射线理论在以下方面得到了发展和改进:复杂地形上的射线理论，考虑底摩擦作用，考虑潮位和水流的作用，有限振幅波的折射，不规则波的折射，波群的折射，通过绕射因子考虑绕射作用的联合折射绕射射线理论等。
波浪折射射线理论的基本方程或其等价方程一般情况下不能求出解析解，只能求出数值解。
(?请给出出处《近岸波浪传播折射变形的数学模型综述》，李孟国，蒋德才，海岸工程，第18卷14期)数值求解方法主要是有限差分法，数值求解方法主要有Griswold法, Runge-Kutta法, 直接网格节点法等。
（2）缓坡方程Berkhoff于1972年首次提出了著名的缓坡方程,又称联合折射绕射方程。
缓坡方程具有很宽的波浪频率( 从短波到长波)和水深( 从浅水到深水) 适用范围。
椭圆型缓坡方程提出来后，很快在计算中得到比较广泛的应用。
但是，上述缓坡方程及其简化方程属线性波动理论范畴，方程中没有考虑底摩擦波能损失、波浪破碎、波浪的非线性、不规则波、海底陡坡、波流相互作用等。
为了考虑这些作用，许多学者对上述缓坡方程及其简化方程作了不同程度的修正和改进，建立了形式众多的改进型缓坡方程，进一步提高了缓坡方程计算近岸海浪的精度。
这些改进工作既包括对原始缓坡方程的的改进，也包括对缓坡方程简化、近似形式（如抛物形缓坡方程、双曲形缓坡方程等）的改进。
各国研究者提出的缓坡方程扩展途径与类型可概括为以下几种：1）问题理论提法与推导方法；2）引入能量因子以考虑波能损耗(底摩阻和破波)与风能摄入；3）引入地形因子推广应用于地形非缓变水域；4）扩展应用于不规则波传播数模；5）引入频率非线性修正以扩展模型非线性。
缓坡方程的求解包括对原始缓坡方程的直接求解和对缓坡方程的简化或近似形式进行间接求解。
对缓坡方程的直接求解仅限于小计算域内，多见于港池中的波浪计算，一般使用有限元方法进行求解。
无限区域或半无限区域的求解一般有两种处理方法：一种是选择有限区域定出开边界和固边界的边界条件，与缓坡方程构成椭圆型方程的边值问题，用有限元法离散求解；另一种是将无限区域划分成内域和外域，内域用传统有限元法求解，外域的求解方法主要包括：单点源法、混合元发、无限单元法、双相关边界元法等。
缓坡方程的间接求解，由于直接求解缓坡方程的繁杂性和难用于大计算域的使用，人们对缓坡方程进行了各种简化和近似，对其简化和近似形式进行求解。
简化的形式主要分为以下几种：1）化为helmholtz方程；2）化为抛物型近似方程；3）化为一阶双曲形方程组；4）化为RCPWAVE模式。
（3）Boussinesq方程Boussinesq（1872年)在假定波浪水质点运动水平速度上下均匀、垂向速度从底面的零值线性增加到自由表面的最大值的情况下，将“纳维—斯托克斯方程”简化成一维非线性控制方程，建立了经典的一维非线性控制方程，称为 Boussinesq方程。
Peregrin,D.H．1967年进一步导出了水深缓变下长波二维的经典Boussinesq方程。
由于Boussinesq方程包含非线性和弱色散性,能够反映和描述海岸工程关心的各种波浪变形现象, 被认为是短波数值模拟领域的一个重大突破。
但Boussinesq方程只具有弱色散性和弱非线性，而且方程本身没有考虑底摩擦、波浪破碎和环境水流的影响，这些都严重影响B方程的实际应用。
从1990年以后,B方程的理论和应用有了很大的发展, 出现了各种各样形式的改进型B方程(extended Boussinesq equations)。
对B方程的每一改进或说发展都基本上意味着一种新的B方程形式的出现,形成了B类( Boussinesq-type) 方程。
目前, Boussinesq方程已经在改进方程的色散性能及变浅作用性能，同时改进方程色散性能、变浅作用性能和非线性性能, 考虑底摩擦作用，考虑复杂地形作用，考虑波浪破碎作用，考虑环境水流作用等方面有了很大进展。
Boussinesq方程的形式决定了其只能用数值方法求解,最早对B方程进行数值求解的人是Peregrine。
对B方程的求解分时域求解和频域求解两大方面。
时域求解B方程的方法主要有有限差分法和有限元法，以有限差分法居多。
频域求解就是将 B 方程转换到频域求解或说求解 B 方程的频域形式：将时域方程中的变量展成有限阶Fourier级数,再带入时域B 方程中即得到频域B方程。
通常采用抛物近似（Parabolic approximation）技术求解频域B方程。
（4）完全频散非线性波全水深方程波浪传播模型最早由Nadaoka等提出，但其只适用于无流情况且未考虑能耗与地形因子影响。
洪广文等基于格林公式和变分法提出了含有能量系数的水流中联合折射绕射线性模型，随后扩展为缓变流场、水位和水深的非线性模型，并证明在浅水域可以转化为Boussinesq型方程、KdV 方程、Airy浅水波方程，在深水域可化为非线性缓坡方程。
近年来有文献虽就规则波波播和不规则波播进行初步数值模拟和验证，但相应计算模式和广泛适用性有待系统、深入地研究。
[1]Yang-Yih Chen, Hung-Chu Hsu “A modified Euler–Lagrange transformation for particle orbits in nonlinear progressive waves ”. Ocean Engineering, V olume 36 ( 2009), Pages747-753 (SCI)[2] Clamond, D., 2007. “On the Lagrangian description of steady surface gravity waves”. Journal of Fluid Mechanics 589, 433–454.[3] Hsu, H. C., Chen, Y. Y., J. R. C. Hsu, Jseng, W. J. (2009), “Nonlinear water waves on uniform current in Lagrangian coordinates,”Journal of Nonlinear Mathematical Physics , vol. 16, pp.47-61 . (SCI&EI)[4]洪广文，吴中，张俞。