波浪破碎引起能量损失波高减小对于均匀底坡沿岸流V与当地时均
海岸动力学复习提纲
第一章1.▲按波浪形态可分为规则波和不规则波。
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σ=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-σt)*H/2②弥散方程：σ2=gktanh(kh)③弥散方程推得的几个等价关系式：L=tanh(kh)*gT2/(2π),c=tanh(kh)*gT/(2π),c2=tanh(kh)*g/k10.★弥散（色散）现象：水深给定时，波周期愈长，波长愈长，波速愈大，这样使不同波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。
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。
波浪动力因素变化对沙质岸滩演变的影响
波浪动力因素变化对沙质岸滩演变的影响
波浪动力是指海浪对岸滩的冲刷和侵蚀作用。
因此，波浪动力因素变化会对沙质岸滩的演变产生重要影响。
以下是一些常见的波浪动力因素及其对岸滩演变的影响：
1. 波高：波高是指海浪的垂直高度。
较高的波浪会带来更强的冲刷力，可引发沙滩的退却和侵蚀，特别是在暴风影响下。
反之，较低的波浪会减弱冲刷力，有利于沙滩的积聚和成长。
2.波周期：波周期是指两个相邻波峰的时间间隔。
较短的波周
期会增加波浪的冲刷力，导致沙滩的侵蚀和退却。
而较长的波周期则减弱了冲刷力，有利于沙滩的积聚和成长。
3. 波浪方向：波浪的方向决定了波浪对岸滩的冲刷作用的方向。
当波浪持续冲击同一方向时，会引发沙滩的侵蚀和退却。
然而，当波浪方向发生变化时，会使得沙滩发生移动和重新分布，可能导致岸滩沙质的重新堆积。
4. 波浪能量：波浪能量是指波浪对岸滩的能量传递。
较大的波浪能量会带来更强的冲刷力，促使沙滩的退却和侵蚀。
而较弱的波浪能量则减弱了冲刷力，有利于沙滩的积聚和成长。
总的来说，波浪动力因素的变化会直接影响沙质岸滩的演变。
不同的波浪特征和能量传递方式会导致岸滩的侵蚀或积累，从而影响沙滩的位置和形态。
在实际应用中，了解并考虑这些波浪动力因素对岸滩演变的影响，有助于有效的管理和保护沙质岸滩资源。
海岸动力学——精选推荐
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。
水利工程波浪力对堤坝冲刷破坏的影响
水利工程波浪力对堤坝冲刷破坏的影响水利工程中的波浪力对堤坝冲刷破坏的影响引言：水利工程对于社会的发展和人民的生产生活起到了至关重要的作用。
然而，水利工程在长期的使用过程中，常常面临着波浪力对堤坝冲刷破坏的问题。
本文将探讨水利工程中波浪力对堤坝冲刷破坏的影响。
一、波浪力的形成与作用机理在水利工程中，波浪力是由风引起的水面波浪对堤坝产生的力。
当风吹过水面时，会形成波浪，并产生波浪力。
波浪力的作用机理主要有以下几个方面：1.1 波浪力的产生波浪力主要是由风对水面产生的扰动所引起的。
风会使水面产生起伏波动，形成波浪。
波浪力是波浪在堤坝表面施加的压力，由风速、波高和波浪周期等因素决定。
1.2 波浪力的传递波浪力通过波浪的传播，向堤坝表面传导。
在波浪传播过程中，波浪力会受到水的黏性、底面摩擦力等影响，逐渐减小。
但即使在传播到堤坝处时，波浪力仍然具有较大的作用。
1.3 波浪力对堤坝冲刷破坏的影响波浪力对堤坝的冲刷破坏主要体现在以下几个方面：1.3.1 冲刷沉积波浪力对堤坝表面的沉积物产生冲刷破坏。
在波浪力的作用下，沉积物会被冲刷走，使得堤坝表面的颗粒材料逐渐减少，从而降低了堤坝的稳定性。
1.3.2 风浪冲刷波浪力对堤坝表面的冲刷作用也会加速堤坝的破坏。
堤坝表面受到波浪力的冲击，会加速表面的磨损和破坏，从而使堤坝的强度和稳定性降低。
1.3.3 材料疲劳波浪力还会对堤坝材料的疲劳产生影响。
长期的波浪冲击会使得堤坝材料发生疲劳破坏，进而加速堤坝的破坏。
二、减缓波浪力对堤坝冲刷破坏的方法为了减缓波浪力对堤坝的冲刷破坏，水利工程中采用了一系列的措施：2.1 增加堤坝高度增加堤坝的高度可以减小波浪力的影响。
通过增加堤坝的高度，可以降低波浪力对堤坝表面的冲击力，从而减缓冲刷破坏的程度。
2.2 增加堤坝宽度增加堤坝的宽度也可以减小波浪力对堤坝的影响。
通过增加堤坝的宽度，可以增加表面积，分散波浪力对堤坝的冲刷作用，减小冲刷破坏的程度。
波浪——精选推荐
第3章波浪海洋运动可按周期性与非周期性运动区分，也可按大尺度、小尺度、高频、低频运动来区分。
周期性运动有风浪、涌浪、潮波等。
由海表面风应力产生的风浪是空间小尺度、高频周期性运动。
涌浪是远处扰动产生的波浪，在传播过程中已滤掉了高频的、小尺度的波动。
潮波则是由天体引潮力产生的外重力长波的传播，较之于风浪，属大尺度、低频波动。
3.1波浪参数的定义波浪为机械能通过水体的传播，是能量而不是水体随着波速传播，这个现象是容易观测到的。
观测一个漂浮瓶子，随着每个波的经过而上下浮动，我们可以发现波能通过海表面快速的水平传播，但漂浮瓶子自身只作上下运动。
在开阔大洋，瓶子在垂向做圆周运动。
在浅海地区，例如大陆架坡，在垂直方向作椭圆运动。
我们在水中实际看到的是波能驱动水体的形态或者波形。
每个波形有一些确定的性质。
5个典型的参量用来描写海洋波浪，它们是（1）波长L；（2）周期T；（3）水深D；（4）波高H；（5）波速C(相速)；波长L：波形上任意两个相似点之间的距离，例如两个连续的波峰和波谷。
波长测量需平行于波的传播方向。
周期T：某个参考点两个连续波峰通过所需的时间间隔。
波高H：从波峰到波谷测量的垂向距离。
水深D：从波谷到海底的水深。
波速C：波的传播速度，它为波长／周期，即C=L/T；这5个参量定义示意图见图3.1。
波的运动轨迹如图3.2所示。
图3.1 波参量图3.2波的轨迹运动3.2风浪(wind-generated waves)形成：由移动空气（风）向水体传输能量，形成于海表面。
尺度：风产生波的范围由毛细波（最小波）到飓风产生巨浪。
最小的波，如毛细波，周期小于1/10s，波长小于2cm。
这些波可以在非常平静的海面和湖面上，被一阵风初始扰动后观测到。
风和风浪之间的关系：风浪的高度和周期是三个因子的函数：（1）风速；（2）风期；（3）风区（风吹在海面上的距离），见图3.3图3.3影响风浪高度和周期的因子：风区，风速和风期。
第三章_近岸波浪流
时均流速为零，底摩 阻和紊动应力消失，
二、破波带外的减水和破碎带内增水 在破波带外的浅水区，波高随水深减小而增大， 因而幅射应力也沿程增大
d d S xx g( h ) dx dx
量流。辐射应力理论澄清了沿岸流形成的力学机理，在 波浪增减水和近岸流系研究中得到广泛应用。本章首先 导出基于辐射应力理论的近岸流控制方程，然后讨论近 岸区水面变化和近岸流场。
~ uU u
~ u 0
2 ~ u U u 2 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第二节
将流体力学质量守恒方程和二个水平动量方程沿水 深积分进行波周期平均，得到描述近岸时均流场的平面 二维近岸流方程.
变和污染物搬运过程。对砂质海岸岸线变化起主导作用 近岸流的净流速不大，但其输送的是由波浪振荡流搅动 后的泥沙。 近岸泥沙输移模式:
的是破碎波引起的沿岸流和与之相关的离岸流和向岸流。
波浪振荡流掀沙, 近岸流输沙
~ uU u
~ u 0
2 ~ u U u 2 2
幅射应力定义为波浪运动引起的波周期时均剩余动
流体力学方程(关于u,v)
沿水深积分 进行波周期平均， 平面二维近岸流方程(关于U,V) 求解近岸时均流场U,V
~ 2 的相 含有与 u 关项(幅射应力)
~ uU u
~ u 0
uU v V
~ v V v
2 2
~ v 0
2 ~ u U u
~ ~ uv UV u v
U ( h ) V ( h ) 0 t x y
第三节 一、 波浪传播到浅水区，由于浅水变形和波浪破碎引起的 波高变化， 幅射应力的沿程变化， 时均水面的变化. 增水和减水是指波动水面时均值相对于静止水面的偏 离值。 考虑波浪正向入射，平直岸线、等深线与岸线平行 的一维情况，这时时均流速为零，相关的底摩阻和紊动 应力消失，x
波浪荷载计算
整理后：波浪荷载的计算理论波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。
破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。
由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。
因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。
波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。
目前按绕射理论进行分析。
波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。
包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。
在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison）方程分析波浪力。
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。
波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。
当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。
影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。
对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构，除了用上述的方法进行计算分析外，还应进行物理模型试验，以确定波浪力。
①特征波法。
选用某一特征波作为单一的规则波，并以它的参数（有效波高、波浪周期、水深）和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式，求出作用在结构上的波浪力。
水利工程：河流与海岸动力学题库知识点
水利工程：河流与海岸动力学题库知识点1、问答题简述潮流的作用？正确答案：潮汐是在太阳和月球引力作用下发生的海面周期性涨落现象。
潮汐作用主要表现在两个方面：一是潮汐的涨落，使海面发生周期性的垂直运动；二是使（江南博哥）海面水体产生水平方向整体运动形成潮流。
2、问答题什么是造床流量？说明其在实际工程中的重要意义。
为什么可以用平滩流量表示造床流量？正确答案：对某一时段内平均意义上的均衡河道形态来说，真正起到控制、主导作用的流量应是一个中等流量。
从理论上说，天然的流量变化过程所形成的均衡河道形态，可以通过在河道中恒定施放这•中流量和相应含沙量而塑造出来，这即是IngliS于1949年所提出的造床流量概念。
平滩水位指在滩槽分明的河流里，主槽充满之后、与新生河漫滩衣面齐平的水位。
之所以选择用平滩流量代表造床流量，是由于它标志了来水来沙的动力作用从那造主槽到皇造滩地的一个转折点，从而在河道形态演变中有重要意义。
3、问答题简述地转柯氏力影响？正确答案：考虑北半球的情况，潮波沿X方向传播，按潮波方向来定义渠道左右岸。
受地转柯氏力影响，柯氏力促使潮流向其运动方向的右侧偏移，右岸高潮位高，低潮位低；右岸潮差要大于左岸潮差。
4、填空题沿岸沙坝和O是沙质海岸的重要特性构造。
正确答案：滩肩5、名词解释床沙质正确答案：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分推移质来自相邻的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起进入运动的泥沙；床沙质与河床的冲淤变化有密切的联系，所以又称“造床质”。
6、填空题波浪按形态可以分为规则波和（）。
正确答案：不规则波7、名词解释海岸侵蚀正确答案：指海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的卜.蚀。
8、填空题方向谱是一种O.正确答案：二维谱9、问答题简述波浪斜向入射沿岸流生成机理？正确答案：波浪斜向入射进入具有无限长平宜岸线且等深线相互平行的近岸区时，沿岸流的驱动因素是破波带内沿岸方向辐射应力切向分量在向岸方向的变化。
第三章_近岸波浪流
第三节 一、
波浪传播到浅水区，由于浅水变形和波浪破碎引起的
波高变化，
幅射应力的沿程变化，
时均水面的变化.
增水和减水是指波动水面时均值相对于静止水面的偏 离值。
考虑波浪正向入射，平直岸线、等深线与岸线平行 的一维情况，这时时均流速为零，相关的底摩阻和紊动 应力消失，x
d dx
S xx
g(h
)
d
dx
关项(幅射应力)
u U u~ u~ 0 u U
v V v~ v~ 0 v V
u2 U 2 u~ 2 uv UV u~v~
U(h ) V (h ) 0
t x
y
t
(UD)
x
(U 2D
Sxx )
y
( UVD
S yx )
gD
x
x Txx
y
Tyx
( x
海 岸 动 力 学3
第三章 近岸波浪流
第一节、概述 第二节、近岸流控制方程 第三节、波浪增水和减水 第四节、平直岸滩的沿岸流
第一节 概
近 海流
岸 潮流
区 流 动
风吹流 波导流
海岸流 近岸流
本章讨论的近岸流是指与波浪作用有关的波周期时均流.
近岸流
向岸流 沿岸流 离岸流(裂流)
近岸流研究目的:预测近岸流引起的泥沙搬运、岸滩演
波浪增减水方程表示辐射应力梯度和水面坡降力之 间的静态平衡，幅射应力的变化会引起时均水面的变 化。
时均流速为零，底摩 阻和紊动应力消失，
二、破波带外的减水和破碎带内增水
在破波带外的浅水区，波高随水深减小而增大， 因而幅射应力也沿程增大
d dx
S xx
g(h
)
第3章-近岸波浪流(2版)PPT课件
静水压力净力：
ddxSxxghddx
P 1 g(h)2
2
dPxg(h)d(h)x
dx
dx
波浪增减水的物理意义-静力平衡之解释
底部支撑力反力：
Rx
g(
h)
x
cos
sin
ddxSxxghddx
g( h) dh x
dx
dh tan
dx
波浪增减水的物理意义-静力平衡之解释
上述三力静力平衡：
d 0 dx
在深水中波浪增减水消失, 0 , 故沿程减小的时均水面 将
位于静水面以下，即发生减水现象
减水公式
1 H2k
浅水 1 H 2 破波点 b,max 0.04hb
8 sinh(2kh)
16 h
0.05Hb
sinh（2kh）≈2kh
取b
H h
b
0.8
在破波点，减水值最大
一、概述
波浪斜向入射时，沿岸方向辐射应力切向分量在通过破 波带时的变化并不能由平均水面坡降力所平衡。在沿岸 方向，需要有底部剪切应力来平衡辐应力梯度。而时均 剪切应力只有在发生时均流动时才存在
Sxx2 3E136 g2(h)2
破碎后的波高 H(h)
ddxSxxg(h)ddx dh tan
dx
d K dh
dx
dx
d K tan
dx
1
K
1
8 3 b2
Kh c
xxb,hh b,b
x b K h b xta n
岸线处，增水达到最大：
x b K h b xta n
h0
时均水面与岸坡相交
1.2 微幅波理论
微幅波解析解的应用之七-动量流
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。
海岸动力学复习要点
《海岸动力学》--复习要点第四版CQJTU1、海岸类型和海岸主要动力因素：按照岸滩的物质组成，海岸类型有(1)基岩海岸 (2)砂砾质海岸 (3)淤泥质海岸 (4)生物海岸(红树林海岸和珊瑚礁海岸) 主要动力因素有：波浪、潮汐及潮流、近岸流、台风、风暴潮 、海啸、异重流；以及河流影响。
2、海岸线和海岸带的概念：海岸线是大潮平均高潮面与陆岸的交线。
海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带，包括潮上带，潮间带，潮下带；潮间带指高潮时海岸线与低潮时海岸线之间的带状区域；潮上带是海岸线向陆扩展10km 的区域；潮下带向海到-10m ～-15m 等深线。
1、波浪分类:按波浪形态分类，波浪可分为规则波和不规则波。
不规则波又称随机波。
按波浪传播海域的水深分类，波浪分为深水波、有限水深波和浅水波。
深水波时h/L ≥0.5浅水波时h/L ≤0.05（其中h 为水深，L 为波长）2、谐振波波面表达式：波面表示为cos()a kx t ησ=-，则波长为2L k π=，则波周期为2T πσ=，波速为c k σ=，传播方向为x 方向。
3、描述规则波浪运动的理论：主要有微幅波理论、有限振幅Stokes 波理论、椭圆余弦波理论，孤立波等。
4、势波理论：假定流体无粘无旋并且不可压缩，因而剪切应力为零，无摩阻损失，存在势函数，求解势波的控制方程简化为20ϕ∇=；底部边界上，法向速度为零。
流速场和压力场可分开求解.求出速度势函数φ和流速场后，由伯诺里方程求得压力场。
5．界面运动学边界条件：在流体界面上，不应有穿越界面的流动，否则界面就不能存在。
流体界面具有保持性，某一时刻位于界面上的流体质点将始终位于界面上，不能有相对法向位移，即界面上水质点运动法向速度等于界面运动法向速度。
6、线性波理论假定：波动的振幅相对于波长或水深是无限小的。
线性波水质点运动轨迹为一个封闭椭圆，其水平长半轴为a ，垂直短半轴为b 。
在水面处b ＝H/2，即为波浪的振幅，在水底处b ＝０，说明水质点沿水底只作水平运动。
通识课2--波浪海啸风暴潮
法国西南海岸 民大威群岛 塔希提岛 海南岛日月湾
4
风浪
• 海面的波浪以风所产生的风浪及其演变而 成的涌浪最为常见，两者合称为海浪。
5
波浪概述
波峰、波谷 波高(H)、波长(l)、周期(T) 波浪要素： 波速(c= l/T)、波幅(a=H/2) 、波陡(δ=H/l) 波数(k=2π/l)、圆频率(s= 2π/T)
离岸流 2m/s
离岸流 2m/s
碎波
沿岸流 10~30m
10~30m
19 19
浅水区波浪
沿岸流
在海岸弯曲的岸边如海岬处，波浪辐聚，水量增多，它们 沿海岬两边向海湾处流动，离岸流往往在湾的中部形成。
20 20
21
浅水区波浪
波浪的破碎、沿岸流与离岸流
22 22
浅水区波浪
波浪的破碎、沿岸流与离岸流
海啸
• 海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在 海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海 底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发 也可能引起海啸。在一次震动之后，震荡 波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很 远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波 一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大， 轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不 管海洋深度如何，波都可以传播过去。
区域是产生海啸和受海啸影响 的危险地段。 38
海啸
二 〇 〇 四 年 十 二 月 印 度 洋 海 啸
39 39
40
41
• The tsunami wave has a wavelength of 100–200 km with a deep water height of 1 m or less • Travels as fast as 200 m/s (440 mi/hr) in open ocean • As it approaches the shore, it slows, steepens, and rises in height 42
海岸动力学复习资料
v1.0可编辑可修改
密度为常数；流体是无粘性的理想液体；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；质量力仅为重力，表面张力和柯氏力可
海底部边界条件：
特点：水流的含沙量因与挟沙能力不相适应而逐渐变化,
某一质点的位置变化，即指点的运动轨迹。
2、简述波浪破碎的类型及波陡范围。
答：波浪的破碎类型为崩波型，卷浪型，激散型。
深水波陡超过的波倾向于崩波；深水波陡约介于~之间时，较平缓的岸坡上则形成卷波；小于的深水波陡，较陡的海底上倾向于形成激散波，较平坦的海底则形成卷波。
2、超波传播时的假设条件。
答：（1）不考虑摩阻力和柯氏力（2）不考虑引潮力，朝波运动为自由波动；（3）朝波沿X方向运动；
（4）海底水平（5）小振幅波动，非线性项可以忽略。
风浪与涌浪——精选推荐
风浪是指当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态；涌浪则指海面上由其他海区传来的或者当地风力迅速减小、平息，或者风向改变后海面上遗留下来的波动。
风浪和涌浪是海面上最引人注目的波动。
风浪的特征往往波峰尖削，在海面上的分布很不规律，波峰线短，周期小，当风大时常常出现破碎现象，形成浪花。
涌浪的波面比较平坦，光滑，波峰线长，周期、波长都比较大，在海上的传播比较规则。
观测表明，在海洋中风浪和涌浪会单独存在，但往往同时存在，它们的传播方向也往往不同。
有经验的观测者很容易把它们区分开来。
6.6.1风浪的成长与消衰风浪的成长与消衰主要地取决于对能量的摄取与消耗之间的平衡关系。
风向海面输送能量能够引起海流，同时也会引起波动，关于波动如何从风中摄取能量而成长的机制，目前尚无统一而确定的论断。
一般认为，由于风对海面的扰动，首先引起毛细波(波纹)，这就为风进一步向海面输送能量提供了必要的粗糙度。
然后通过风对波面的压力，继续向波动提供能量，使其不断成长。
与此同时，由于海水的内摩擦等使能量损耗。
当波浪传至浅水或岸边时，由于海底摩擦或者发生破碎时，使能量损失殆尽，波浪消失。
对能量的摄取与消耗的关系本书不作详细讨论。
一、风浪成长与风时、风区的关系常言道“风大浪高”，“无风不起浪”，这是对风与浪关系的一种描述。
但这只是部分正确。
人所共知，小小的水湾中，哪怕再大的风也决不会掀起汪洋大海中那种惊涛骇浪，因为它受到了水域的限制。
另外，即便是在辽阔的海洋中，短暂的风也不会产生滔天巨浪。
可见风浪的成长与大小，不是只取决于风力，而是与风所作用水域的大小和风所作用时间的长短有密切关系。
为此，我们引进风时和风区两个概念，以便于对风浪成长的讨论。
所谓风时，系指状态相同的风持续作用在海面上的时间；所谓风区，是指状态相同的风作用海域的范围。
习惯上把从风区的上沿，沿风吹方向到某一点的距离称为风区长度，简称为风区。
当然，风浪的成长还与其他因子有关，例如海洋水深、地形、岸线形状等。
海岸线曲折对波浪能的影响
海岸线曲折对波浪能的影响海岸线的曲折性对波浪能产生重要影响。
这是因为波浪是由风吹拂海面形成的，随着波浪接近海岸线，其行进方向受到岸边地形的影响，从而导致波浪的传播方向、速度和能量分布发生变化。
本文将详细探讨海岸线曲折性对波浪能的影响。
首先，曲折的海岸线会导致波浪传播方向的改变。
当波浪接近曲线海岸线时，波浪前缘与海岸线成一定角度，这会导致波浪向与曲线海岸线接近的方向偏转。
这种偏转现象被称为波浪折射。
波浪折射会导致波浪能量的分散和聚焦，从而影响波浪的能量传播和分布。
如果海岸线曲线发生急剧变化，波浪折射会更加显著。
此外，随着波浪传播进一步接近海岸线，海岸线曲折性还会导致波浪的反射和绕射现象。
其次，曲折的海岸线会影响波浪的能量衰减。
波浪传播到海岸线附近时，波浪能量会因为海底摩擦和海岸地形的干涉而发生衰减。
当海岸线呈现出连续、光滑的曲线时，波浪的能量衰减相对较小。
然而，当海岸线出现急剧变化或者有悬崖、礁石等地形特征时，波浪会受到更严重的能量衰减。
这是因为当波浪由深水区传播到浅水区时，波浪速度减慢，波长减小，导致波峰与波谷之间的间距增加，从而使波浪的能量变得更加分散。
此外，曲折的海岸线还会导致波浪的干涉和散射。
当波浪传播到海岸附近时，海岸线的凹凸不平会导致波浪的干涉现象。
在凹部分，波浪会受到反射和绕射的影响，导致波浪能量的变化。
而在凸部分，波浪能量会聚集，形成波浪的增强区域。
这种干涉现象会导致波浪能量在不同区域之间的分布不均匀，对海岸线附近的生态系统和岸边设施造成影响。
最后，曲折的海岸线对波浪能的作用还表现在潮汐和波浪之间的相互作用上。
潮汐是海水在地球引力的作用下，沿海岸线周期性上升和下降的现象。
当潮汐与波浪相遇时，海岸线的曲折性会使得潮汐和波浪之间的相互作用更加复杂。
波浪的进一步传播和衰减会受到潮汐的干涉影响，从而导致波浪能的分布发生变化。
此外，曲折的海岸线还会导致波浪潮位的变化，进一步影响波浪能的传播和分布。
波浪的破碎
k y k sin k sin
2 2 12 k (k x ky ) k
波向沿x轴
波向与x轴交角为α
kx t
波面 传播方向沿x轴
kx cos ky sin t
H cos(kx t ) 2
k sin k cos 0 x y
若各变量沿y方向为恒 量，即岸滩具有平直且相 互平等的等深线时，上式 可化简为
d k sin 0 dx
斯奈尔 (Snell) 定律
sin const c
0 , c0
sin sin 0 c c0
深水处波向角和波速
b
cb sin b sin 0 c 0
2
破碎波类型
波浪破碎的形态是多种多样的，主要取决于深水中的波陡和
近岸水底的坡度，大致可分为三种类型：
1)“崩波”型破碎波：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。 2)“卷波”型破碎波：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。 3)“激散波”型破碎波：波的前沿逐渐变陡，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。
H b h
H h
得破碎时的波高与水深
岸滩具有平直且相互平行的等深线求破碎时的波高与水深
Hi H0
c0 b0 2cni bi
kr
b0 bi
cos 0 cos i
cb ghb
nb 1
1
H b b hb
2 2 H c cos 0 Hb ( ) 5 ( 0 0 ) 5 g 2 cos b
2025年高考地理练习与答案 (11)
2025年高考地理练习与答案(11)1．阅读图文资料，完成下列要求。
针对干旱区煤矿采空区治理和水资源短缺等问题，我国学者提出利用采空区建设地下水库的建议。
M煤矿矿区位于晋陕蒙交界地带，属温带大陆性季风气候，地下水资源丰富。
该煤矿经过多年开采，已形成采空区。
调查发现，该采空区水体中含有来自地表的污染物。
图示意M煤矿采空区及地层剖面。
(1)简述M煤矿矿区地表污染物进入采空区水体的自然地理过程。
(2)分析在M煤矿采空区建设地下水库的意义。
2．读某地水循环示意图，回答问题。
(1)图中甲、乙、丙三大水循环类型分别是、和。
它们共有的水循环环节是和，海河水系参与的水循环类型为。
(2)随着城市化发展，地面硬化面积不断增加，这直接影响的水循环环节是，会给城市地区带来哪些不利影响？3．阅读图文材料回答下面问题。
材料：新疆的坎儿井与万里长城、京杭运河并称为中国古代三大工程。
坎儿井的结构，大体上是由竖井、地下渠道、地面渠道和“涝坝”（小型蓄水池）四部分组成。
2006年5月25日，坎儿井地下水利工程被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。
(1)（区域认知）坎儿井暗渠输水参与了水循环的哪一环节？坎儿井蓄水池的主要作用是什么？(2)（综合思维）说出坎儿井参与的水循环类型，并说出该水循环联系的地球圈层名称。
4．阅读图文材料，完成下列要求。
李白诗云：黄河之水天上来，奔流到海不复回。
黄河水含沙量较大，近年来由于黄土高原植被覆盖率提高，黄河水逐渐变清了。
下图为水循环示意图。
(1)“黄河之水天上来，奔流到海不复回。
”这句古诗主要提及的水循环环节有和；如果已经“奔流到海”的水要再次被李白看到从“天上来”，之间还需要经历的水循环环节依次是和。
根据水循环发生的空间范围，该类型水循环属于。
(2)黄土高原植被覆盖率提高，使得当地暴雨后水循环的环节加强了，导致黄土坡面流量变，对土壤的侵蚀减弱。
在此趋势下，黄河三角洲的面积增长速度将变。
5．阅读图文材料，回答下列问题。
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浅水近似
1 H2 16 h
在破波点，减水值最大
1 1 2 1 b b H b b hb H b 16 16 20
破波带内，波浪破碎发生能量损失，幅射应力沿程减 小，引起增水现象。 破碎后的波高 3 3 S xx E g 2 ( h )2 H (h )
二、床面阻力项 平均流和波浪质点速度共存时，时均床面阻力
Cf VV
~ U u cos( t ) cos U u m V ~ V v V um cos( t ) sin
假定入射角很小，即sinα≈0，cosα≈1， 纯沿岸流时U＝０，总的速度近似为
d d S xx g( h ) dx dx
波浪增减水方程表示辐射应力梯度和水面坡降力之 间的静态平衡，幅射应力的变化会引起时均水面的变 化。
时均流速为零，底摩 阻和紊动应力消失，
二、破波带外的减水和破碎带内增水 在破波带外的浅水区，波高随水深减小而增大， 因而幅射应力也沿程增大
( UVD) ( V 2 D ) gD ( S xy S yy ) ( Txy Tyy ) (yb ) x y y x y x y
水面坡降
辐射应力梯度
紊流应力
床面切应力
波浪辐射应力梯度是驱动时均流动和时均水面变化 的主导作用力。
0 t
自由表面上没有平均 y
U (h ) V (h ) 0 x y
2 (b) ( U D) ( UVD) gD ( S xx S yx ) ( Txx Tyx ) x x y x x y x y
D h
求解近岸流场问题中，近岸各点水深和波浪条件包 括波高、波向角及周期应预先给定，以计算辐射应力项。
深水波要素 近岸区波浪要素 辐射应力
浅水变形、折射、绕射、 反射理论、波浪带内能 量耗散模型
作为近岸流场计算的输入条件
方程中时间变化项的时间尺度远大于波周期，它表 示的是波浪条件(浪高、周期等)随时间变化引起的近岸 流场的变化过程。在实际应用中，可引入一些简化假定。 假定流浪条件是稳定的，因而近岸流也是稳定的
海 岸 动 力 学 3
第三章
近岸波浪流
第一节、概述 第二节、近岸流控制方程 第三节、波浪增水和减水 第四节、平直岸滩的沿岸流
第一节 概 述
近 岸 区 流 动
海流 潮流 风吹流 波导流
海岸流 近岸流
本章讨论的近岸流是指与波浪作用有关的波周期时均流.
近岸流
向岸流 沿岸流 离岸流(裂流)
近岸流研究目的:预测近岸流引起的泥沙搬运、岸滩演
2 ( ) (b) ( UD) ( U D S xx ) ( UVD S yx ) gD Txx Tyx x x t x y x x y
2 ( VD) ( UVD S xy ) ( V D S yy ) gD Txy Tyy (y ) (yb ) t x y y x y
流体力学方程(关于u,v)
沿水深积分 进行波周期平均， 平面二维近岸流方程(关于U,V) 求解近岸时均流场U,V
~ 2 的相 含有与 u 关项(幅射应力)
~ uU u
~ u 0
uU v V
~ v V v
2 2
~ v 0
2 ~ u U u
~ ~ uv UV u v
U ( h ) V ( h ) 0 t x y
d d S xx g( h ) dx dx
h h
d 1 dS xx dx gh dx
dS xx 0 dx
d 0 dx
在深水中波浪增减水消失, 下 ，即发生减水现象。
, 故 0 在静水面以
1 H 2k 减水公式 8 sinh 2kh
第三节 波浪增水和减水 一、 一维波浪增减水方程 波浪传播到浅水区，由于浅水变形和波浪破碎引起的 波高变化， 幅射应力的沿程变化， 时均水面的变化. 增水和减水是指波动水面时均值相对于静止水面的偏 离值。 考虑波浪正向入射，平直岸线、等深线与岸线平行 的一维情况，这时时均流速为零，相关的底摩阻和紊动 应力消失，x方向动量方程式简化为
~ u ~ v
u cos( t ) V m V
假定沿岸流速度运小于波浪质点速度，沿岸方向(y向) 的床面阻力
(b) y
2
C f umV
三、侧向紊动掺混项
作用在水柱体侧面上的紊动应力又叫侧向混合应力， 主要是由波浪破碎产生的强烈紊动在相邻水体间产生动 量交换引起的。紊动动量的交换使流速分布趋于均匀光 滑，引起流速再分布。 根据紊流理论，动量交换通常可表示为速度梯度和 动量交换系数(或紊动粘滞系数)的乘积
量流。辐射应力理论澄清了沿岸流形成的力学机理，在 波浪增减水和近岸流系研究中得到广泛应用。本章首先 导出基于辐射应力理论的近岸流控制方程，然后讨论近 岸区水面变化和近岸流场。
~ uU u
~ u 0
2 ~ u U u 2 2
第二节 近岸流控制方程 一、近岸流质量和动量守恒方程 将流体力学质量守恒方程和二个水平动量方程沿水 深积分进行波周期平均，得到描述近岸时均流场的平面 二维近岸流方程.
变和污染物搬运过程。对砂质海岸岸线变化起主导作用 近岸流的净流速不大，但其输送的是由波浪振荡流搅动 后的泥沙。 近岸泥沙输移模式:
的是破碎波引起的沿岸流和与之相关的离岸流和向岸流。
波浪振荡流掀沙, 近岸流输沙
~ uU u
~ u 0
2 ~ u U u 2 2
幅射应力定义为波浪运动引起的波周期时均剩余动