海浪谱
海浪谱公式总结
exp
1.03
1 TH1/
3
4
S
400.5
Hs T2
H1/ 3
2
1
5
exp1605
1
T H1/ 3
4
式中：Hs为有效波高，表示波列中波高最大的1/3波浪的平均波高； TH1/3为有效波周期，表示波列中波高最大的1/3波浪周期的平均值。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
m0
S
d
0
0
A
5
exp
B
4
d
A 4B
因 W /3
4
m0
1/ 2
m0
2 W /3 16
所以：B
4A
2 W /3
由于P M谱中A 0.0081g 2
0.78,
B
4A
2 W /3
3.12
2
4
W /3
代入后得ITTC谱：
S
0.78
5
exp
3.12
2
4
W /3
式中：ζw/3为三一平均波高（不是波幅）。 金品质•高追求 我们让你更放心！
典型谱画图
%1.Neumann谱 C=3.05;U=11.5;g=9.8; w=0.3:0.01:4; S1neum=C*pi/4./w.^6.*exp(-2*g^2/U^2./w.^2); plot(w,S1neum,'b-'),hold on
%2.P-M谱 a=0.0081; b=0.74; g=9.8; U=11.5; w=0.3:0.01:4; S2pm=a*g^2./(w.^5).*exp(-b*(g/U./w).^4); plot(w,S2pm,'r-'),hold on
波浪理论四十二浪图谱＋口诀
波浪理论四十二浪图谱＋口诀展开全文波浪理论四十二浪图谱＋口诀口诀一：一三五浪可加长，每段细分五小浪；另有等长九段波，顶底不连通道长；三三相隔十五段，五三交错亦寻常；波起浪伏有形状，常见上斜与扩张；喇叭斜三现一浪，二浪之后走势强；五浪若是此模样，分批减磅远危墙；A浪止住回头看， A3A5不一样；三波之字双回撤，五波右肩做B浪；回撤二次分三五，三波弱来五波强；B浪右肩a-b-c，轻仓快手捕长阳；一三五浪可加长，每段细分五小浪；指的是推动浪的第一子浪，第三子浪和第五子浪都可能有延伸形态，但有几个注意事项：第一，若一子浪加长，即一子浪延伸，则三子浪和五子浪等长；第二，若三子浪加长，即三子浪延伸，则一子浪和五子浪等长；第三，若五子浪加长，即五子浪延伸，则一子浪和三子浪等长；另有等长九段波，顶底不连通道长；这段口诀的意思是说：除了前面讲到的三种推动浪形态以外（即图一至三），还有一种特殊的浪型（即图四），这种浪型的特点如下：第一：该浪分为九个子浪；第二：一子浪，三子浪，五子浪，七子浪，九子浪全部等长；第三：四子浪底不破一子浪头，同样的，六底不破三头，八底不破五头，即所谓“顶底不连”。
三三相隔十五段，五三交错亦寻常；这句话的含义如下：五浪形式的推动浪，都有十五个子浪（请再看一遍图一，图二和图三，5++5=15），而图四的九浪推动，则是二十七个子浪（3*9=27）；“三三相隔”和“五三交错”指的是：推动浪并不只是前面四种形态（其它形态我以后会陆续讲解），还有很多种，但浪型只有两种，即所有子浪都由三个细浪组成或所有子浪都由三个细浪与五个细浪间隔组成；波起浪伏有形状，常见上斜与扩张；这一句的意思是说，上升楔形（即上斜三角形）和喇叭形（即扩张三角形）是两种很常见的浪型；五浪若是此模样，分批减磅远危墙；这两口诀比较重要，请大家好好体会！意思是说：如果喇叭（扩张三角形）或者上升楔形出现在第一浪中，那么后面会有一个很凶悍的二浪回调，但经过此波回调之后的三浪，走势将异常凌厉和凶猛！但是如果如果喇叭（扩张三角形）或者上升楔形出现在第五浪中，那么就要高度警惕了！！因为后面紧跟着的将是直线下跌！（请参考上证指数月线见顶2245前的走势）喇叭斜三现一浪，二浪之后走势强；五浪若是此模样，分批减磅远危墙；这两口诀比较重要，请大家好好体会！意思是说：如果喇叭（扩张三角形）或者上升楔形出现在第一浪中，那么后面会有一个很凶悍的二浪回调，但经过此波回调之后的三浪，走势将异常凌厉和凶猛！但是如果如果喇叭（扩张三角形）或者上升楔形出现在第五浪中，那么就要高度警惕了！！因为后面紧跟着的将是直线下跌！（请参考上证指数月线见顶2245前的走势）A浪止住回头看，A3A5不一样；这句话的意思是指：上升五浪结束之后，会有调整浪A出现（这个大家都知道的）；这个调整浪A要分清它是由5个子浪组成还是由三个子浪组成，这一点很重要；三波之字双回撤，五波右肩做B浪；这句话的意思是指：如果调整浪A以三波段形式出现，其后的走势将是“双回撤”；如果调整浪A以五波段形式出现，其后的走势将是“B浪反弹”；注意：前面这段话有一个前提条件，就是前面上升浪中的第五浪必须是延伸浪（即前文所说的“五浪加长”）回撤二次分三五，三波弱来五波强；所谓“双回撤”，是指的两个过程，A浪属于第一次回撤，其后的反弹是第二次回撤，并称“双回撤”。
海浪谱公式总结ppt课件
皮尔逊和莫斯克维奇根据在北大西洋一定点上测得的大量数据，于1964 年提出。适用于充分成长的海浪。
S
式中：a=0.0081;
β=0.74;
ag2
5
exp
g
U
4
g为重力加速度；
U为离海面19.5m处的风速。
P一M谱为经验谱，依据的资料比较充分，分析方法合理，使用也方便。
目前采用都的大多数标准波谱主要是基于P-M谱的形式建立的。但是它仅包
%2.P-M谱 a=0.0081; b=0.74; g=9.8; U=11.5; w=0.3:0.01:4; S2pm=a*g^2./(w.^5).*exp(-b*(g/U./w).^4); plot(w,S2pm,'r-'),hold on
%3.ITTC谱 h=2.8; w=0.3:0.01:4; S3ittc=0.78./(w.^5).*exp(-3.12/(h^2)./(w.^4)); plot(w,S3ittc,'g-'),hold on
S 1 4
j
4j
4
1
mj
4
j
j
H sj2
4 j1
exp
4j
4
1
mj
4
式中：j=1、2分别表示低频和高频部分。 六参数谱可表达任何发展阶段的风浪谱。
10.Wallops谱
1981年，美国Huang等基于理论研究和美国航空航天局wallops飞 行中心风浪流水槽实验资料，提出通用的二参数谱—wallops。他们认 为此谱适用于波浪发展、成熟和衰减各个阶段。合田把它改进成下列 形式，建议用于工程设计(Goda， 1999)
S f
0.257
海浪谱的研究现状
2
) cosw d 0 R(
（ R ( ) 为波浪关于时间 的随机变量的协方差）
如何求谱的及具体形式呢？主要方法有二：一是利用观测得到的波高、周期的推导， 得出半理论、半经验形式的海浪谱；二是利用某一固定点测得的波面随时间变化的这 段记录，来推算相关函数，然后求谱。也有通过建立能量平衡方程式来求谱。目前得 到的谱，主要是建立在观测数据的基础上求出的。
s(w, )d S (w)
……………………………………..(4)
并假定与风向成角方向的波高比例于
H K c o s ……பைடு நூலகம்……………………………………..(5)
从而得出二维的基本形式为： A ( w, )
2
2
2 A2 ( w ) cos 。
基于（ 1 ）式的谱还有 swop 谱等； 方向普的另一种形式是 其中
3 海浪谱的数学表达式
上世纪 50 年代，Longuet-Higgins 用赖斯分析电子管的噪音电流的方法，将无限多 个不同振幅，频率和初始相位角的余弦波叠加在一起来描述某一个固定的海平面，即
其中
为均匀分布在
的随机量。 如果将圆频率介于
～
+
范围内 其结
的各组组成波德振幅平方之半叠加起来，并除以包含这些组成波德频率范围 果将是一个 得函数，令它为 ，则有
在此处键入公式。
海浪谱的研究现状
杨艺平 1030302081
摘要：
海浪可视作由无限多个振幅不同、频率不同、方向不同、位相杂乱的组成波
组成。这些组成波便构成海浪谱。此谱描述海浪能量相对于个组成波的分布， 它是随 机海浪的一个重要统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组 成波能量相对于频率和方向的分布。它用于描述海浪内部能量相对于频率和方向的分 布。本文主要介绍现今各种海浪谱研究方法，及其它们的优缺点，比较等。
海浪谱公式总结
m，βw为两个参数，改变m即可改变谱的宽窄形状，βw用于调整
谱面积，使之等于波浪总能量。
形状参数m和JONSWAP谱中的γ一样，其选用依靠工程师的经验 和判断。一般小的无因次风距gX/U2和大的γ或m值相关，而大的无因
次风距值gX/U2导致γ=1或m=5。在浅水，上述谱中采用m=3或4是合
适的。
3.12
2
W /3
4
S
0.78
5
3.12 exp 2 4 W /3
式中：ζw/3为三一平均波高（不是波幅）。
4.双参数海浪谱
1978年第15届ITTC采用了双参数谱，双参数谱改进了ITTC谱，对成 长中的海浪也适用。
基于ITTC谱有： 1 A 3 B exp d 1 4 3/ 4 0 0 5 3B 4 3 式中：为函数， 1 0.91906 ，因此有： 4 m1 S d
11.方向谱
长峰不规则波是假定海浪沿单一方向传播的；实际海浪除了沿 主方向传播外，还向其他方向扩散，称为短峰不规则波；短峰不规则 波可以看成传播方向不同的长峰不规则波叠加而成。描述海浪沿不同 方向组成的波谱，称为方向谱。
S , S D,
式中：S(ω)为长峰不规则波的海浪谱；θ为组成波与主浪向的夹角。
9.六参数谱
奥启和汉伯尔(Ochi，Hubble， 1976)提出了一个六参数谱公式， 它把整个谱分成低频部分和高频部分两个组成部分，每一部分分别用 三个参数—有效波高Hs、谱峰频ωp和形状参数λ表示。
4 j 1 4 mj 4 2 H sj 4 j 1 mj 1 4 S exp 4 j 1 4 j j 4
波浪谱频率范围
波浪谱频率范围
波浪谱频率范围是指海浪在不同频率上的分布情况。
海浪的频率范围通常被分为几个区间，包括：微波区（0.02-0.04 Hz）、红区（0.04-0.08 Hz）、黄区（0.08-0.16 Hz）、绿区（0.16-0.32 Hz）、蓝区（0.32-0.64 Hz）和紫区（0.64-1.28 Hz）。
这些区间代表了海浪在不同频率上的能量分布情况，也反映了海浪的不同特征。
微波区的海浪波长很长，通常在百米到千米级别，能量非常微弱，因此对海洋运动和海洋生物几乎没有影响。
红区的波长约为50-100米，是海上航行中最常见的海浪，可以对船只造成一定影响。
黄区的波长为25-50米，绿区为12.5-25米，蓝区为6.25-12.5米，紫区为3.125-6.25米。
这些区间内的海浪会对船只、海岸线和海洋生物等产生不同程度的影响。
了解波浪谱频率范围对于海洋工程、海洋科研以及海上航行等有着非常重要的意义。
通过对不同频率下的海浪特征进行分析，可以更加准确地预测海况、评估风险、规划海洋工程等。
- 1 -。
海浪谱公式总结.
年提出。适用于充分成长的海浪。
4 ag g S 5 exp U 式中：a=0.0081; β=0.74; 2
g为重力加速度； U为离海面19.5m处的风速。
8.斯科特谱
斯科特(Scott，1965)对于充分发展的海浪建议用下列谱公式:
1/ 2 2 2 p S 0.214H s exp 0 . 065 0 . 26 p
式中：-0.26<ω-ωp<1.65, Hs为有效波高；ωp为谱峰频率。 此谱和北大西洋以及印度西海岸实测谱符合得很好。
b.由波高和波浪周期表示的谱公式
0.159 Tp 1 2 exp 2 2
1948 S 319 .34 4 5 3.3 4 Tp Tp
2
W /3
式中：Tp为谱峰周期，波谱峰值对应的周期。
0 0
A B exp d 4 5 4B A
因 W / 3 4m0 所以：B
1/ 2
m0
2
W /3
16
4A
2
W /3
由于P M谱中A 0.0081 g 2 0.78, B 代入后得ITTC谱：
4A
2
W /3
P一M谱为经验谱，依据的资料比较充分，分析方法合理，使用也方便。
目前采用都的大多数标准波谱主要是基于P-M谱的形式建立的。但是它仅包 含一个参数U，不足以表征复杂的海浪情况。
3. ITTC谱
matlab 海浪谱
Matlab海浪谱随着海洋开发的不断深入，海浪成为研究领域中备受重视的一部分，海浪的特性是海洋工程设计和海洋环境预测的基础。
而在对海浪进行研究和预测过程中，海浪谱是一个非常重要的概念。
那么，什么是海浪谱？如何使用Matlab进行海浪谱的分析和识别呢？一、什么是海浪谱？海浪谱是海浪的频谱分析。
频谱是一种将信号的幅值随时间变化的方式进行描述的方法。
对于周期性的信号，它可以在频谱中分解成多个频率和振幅不同的正弦波的叠加。
因此，我们可以通过对海浪信号进行频谱分析，得到每个频率所对应的振幅，从而明确每个频率对海浪的影响。
海浪谱通常有两种形式，即时域与频域。
二、Matlab中的海浪谱分析Matlab作为一种广泛应用于科学计算和信号处理领域的工具，可以方便地进行海浪谱分析。
它具有强大的处理能力和友好的界面，并且有着广泛的开发社区和支持。
下面，我们将介绍如何使用Matlab进行海浪谱分析。
1.数据准备Matlab中的海浪谱分析需要准备海浪的观测数据。
这些数据可以在现场观测中获取，也可以从已有的实验或文献中获得。
在数据处理前，需要进行数据质量的检查，例如去除异常值或空白数值等。
在获取到合适的数据后，我们可以将其导入Matlab进行进一步处理。
2.信号处理在Matlab中进行海浪谱分析时，需要对信号进行预处理。
这包括进行采样率和采样时长的调整、去噪和滤波等操作。
通常情况下，我们可以使用高斯噪声滤波器对数据进行滤波，以去除由于环境和设备干扰引起的噪音。
3.频谱分析频谱分析是Matlab中海浪谱分析的核心部分。
Matlab中提供了专门用于频谱分析的函数和工具箱，例如FFT（快速傅里叶变换）和Welch方法。
我们可以使用这些函数对数据进行处理和分析，以获得每个频率的振幅和相位等信息。
对于长时间范围内的频谱分析，我们可以使用自适应谱估计方法，例如演化谱估计和MUSIC方法，来更好地处理数据。
4.结果展示Matlab提供了强大的图形展示功能，可以方便地对结果进行可视化处理。
《海浪谱公式总结》课件
海浪是海洋中的一种重要现象，它们的形成和特征对于许多领域有着深远的 影响。本课件将为您介绍海浪谱的定义、特征及其应用领域。
海浪谱
定义
海浪谱是描述海浪高度和能量随频率变化规律的数学函数。
特征
海浪谱可以用来描述海浪的高度、周期、相速度等参数，以及海浪的谱峰、谱宽等特征。
浪形成机制
1 风起因素
海浪的形成主要与风的作用有关，风的能量 传递到海面上产生了波浪。
2 其他因素
除了风起因素外，地球自转、海洋地形和海 洋潮汐等因素也会影响海浪的形成和发展。
浪高的测量方法
海面高度计
通过安装在设备上的传感器测量海浪的高度，可以 得到准确的浪高数据。
测量船
在海上使用测量船进行实地观测，可以获得更详细 的海浪数据。
海浪谱公式的局限性
海浪谱公式在描述复杂海洋 环境下的海浪时存在一定的 局限性。
发展前景
随着科技的进步和数据的积 累，海浪谱公式将不断得到 改进和应用，为海洋相关领 域的发展提供支持。
海浪能量传递
1
总能量
海浪在传播过程中会损失部分能量，但
固定平台能量传递
2
总能量保持不变。
海浪与固定平台相互作用，使平台受到
力的作用，能量传递到平台上。
3
浮动平台能量传递
海浪与浮动平台相互作用，使平台上的 部分能量被吸收或反射。
海浪预报
1 海浪预报方法
通过分析风向、风速、海洋地形等因素，使用数学模型进行海浪预报。
海浪参数
周期
海浪的周期是指波峰或波谷通过 给定点所需的时间。
频率
海浪的频率是指单位时速度是指波峰或波谷在 水平方向上传播的速度。
海浪谱公式总结84313
exp
1.03
1 TH1/
3
4
S
400.5
Hs T2
H1/ 3
2
1
5
exp1605
1
T H1/ 3
4
式中：Hs为有效波高，表示波列中波高最大的1/3波浪的平均波高； TH1/3为有效波周期，表示波列中波高最大的1/3波浪周期的平均值。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
1.Neumann谱
由半经验的方法，假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由 观测到的波高和周期间的关系推导出来。于50年代首先提出。
S
C
4
1
6
exp
2g2
U 22
式中：U为海面上7.5米高处的风速；常数C=3.05m/s2
金品质•高追求 我们让你更放心！
S f
H T2 1m w 1/3 p
f
m
exp
m 4
Tp f
4
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
10.Wallops谱
式中：
w
0.06238mm1/ 4 4m5/ 4 m 1
1 0.7458 m 2 1.057
Tp
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
2.P-M谱
皮尔逊和莫斯克维奇根据在北大西洋一定点上测得的大量数据，于1964
年提出。适用于充分成长的海浪。
S
式中：a=0.0081;
β=0.74;
ag2
5
exp
海浪谱
描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。
为研究海浪的重要概念。
通常假定海浪由许多随机的正弧波叠加而成。
不同频率的组成波具有不同的振幅，从而具有不同的能量。
设有圆频率ω的函数S（ω），在ω至(ω＋ω)的间隔内,海浪各组成波的能量与S(ω)ω成比例,则S(ω)表示这些组成波的能量大小，它代表能量对频率的分布,故称为海浪的频谱或能谱。
同样,设有一个包含组成波的圆频率ω和波向θ的函数S(ω,θ)，且在ω至(ω＋ω)和θ至(θ＋ω)的间隔内，各组成波的能量和S(ω,θ)ωθ成比例，则S(ω,θ)代表能量对ω和θ的分布，称为海浪的方向谱。
将组成波的圆频率换为波数，可得到波数谱；将ω换为2π（频率为周期的倒），得到以表示的频谱S()数。
以上各种谱统称为海浪谱。
海浪谱不仅表明海浪内部由哪些组成波构成，还能给出海浪的外部特征。
比如，理论上可由谱计算各种特征波高和平均周期，利用这些特征量连同波高与周期的概率密度分布，可推算海浪外观上由哪些高低长短不同的波所构成。
若已知海浪的谱，海浪的内外结构都可得到描述，因此谱是非常有用的概念。
事实上，海浪的研究（包括许多应用问题），大多和谱有关。
频谱在海浪谱中,风浪频谱得到最广泛的研究,因为它的应用最广，也最易于得到。
但尚无基于严格理论的风浪频谱。
已提出的经验的或半经验的频谱很多，大多数用[245-1]的乘积来表达。
通常p为5～7，q为2～4,在正量A和B之内。
除了数值常数外，还包含风要素（如风速、风时和风区）或浪要素（如特征波高和周期）作为参量，故谱的形状随风的状态或对应的浪的状态而变化。
上述两项的乘积代表的谱，在ω=0处为0，在0附近的值很小，ω增加时，它骤然增大至一个峰值，然后随频率的增大而迅速减小,在ω→∞ 时趋于0。
这表明谱的频率范围在理论上虽为0～∞,但其显著部分却集中在谱峰附近。
海面上存在的许多波，其显著部分的周期范围很小,恰和理论结果相对应。
随着风速的增大,谱曲线下面的面积（从而风浪的总能量或波高）增大，峰沿低频率方向推移，表明风浪显著部分的周期增大。
海浪谱的概念
海浪谱的概念海浪谱是海洋学中的一个重要概念，用于描述海浪的频率分布和能量分布。
通过分析海浪谱，可以了解海洋中波浪的性质和变化规律，对海洋工程和海洋气象预报具有重要的意义。
海浪谱最早由瑞典科学家Ekman于1903年提出，是描述海浪频率和能量的分布函数。
频率分布指的是不同频率波浪的能量含量，能量分布则指的是在所有频率上的波浪能量变化情况。
海浪谱可以分为高度谱和动力谱两种。
高度谱是描述波浪高度在各个频率上的分布。
在海洋中，波浪往往呈现出多种频率的混合状态，因此需要将波浪按照频率进行分类。
高度谱通常使用一维函数形式表示，对应于不同频率上的波浪高度。
常见的高度谱函数有洛兰兹函数和威斯彭函数等。
高度谱可以通过观测或数值模拟获得，是进行海洋气象预报和海洋工程设计的重要输入参数。
动力谱是描述波浪能量在各个频率上的分布。
由于波浪的速度和能量关系紧密，往往将波浪的动能转化为分析量。
动力谱通常使用二维函数形式表示，其中一个维度是频率，另一个维度是波向。
波向指的是波浪传播的方向，起始于海面上向水平方向传播的波浪。
动力谱可以通过观测或数值模拟获得，在海洋气象、海洋工程和海洋资源的开发利用中具有重要意义。
海浪谱的分析方法主要有时间域分析和频域分析两种。
时间域分析是通过观测波浪的时间序列数据，从而获得波浪的高度、周期等信息。
频域分析则是将时间序列数据转化为频率-幅度谱或频率-相位谱的形式，以更好地了解波浪的频率特性。
频域分析可以利用傅里叶变换等数学方法进行计算。
海浪谱的研究在海洋学和气象学中具有广泛的应用。
海浪谱可以用于预测海面波浪的高度和周期，对海上作业和航海安全具有重要意义。
同时，海浪谱还可以用于海洋能源的开发利用。
通过分析海浪的能量分布，可以找到适合建设海上风力发电机组和波浪能发电设施的地点。
此外，海浪谱还可以用于研究海洋风暴、海浪生成机理和气候变化等问题。
总之，海浪谱是描述海浪频率分布和能量分布的概念，对于海洋工程和海洋气象预报具有重要的意义。
常见海浪波谱word版本
常见海浪波谱word版本1.Neumann谱由半经验的方法，假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由观测到的波高和周期间的关系推导出来。
于50年代首先提出。
式中：U为海面上7.5米高处的风速；常数C=3.05m/s2。
2.P-M谱皮尔逊和莫斯克维奇根据在北大西洋一定点上测得的大量数据，于1964年提出。
适用于充分成长的海浪。
式中：a=0.0081；β=0.74；g为重力加速度；U为离海面19.5m处的风速。
P-M谱为经验谱，依据的资料比较充分，分析方法合理，使用也方便。
目前采用的大多数标准波谱主要是基于P-M谱的形式建立的。
但是它仅包含一个参数U，不足以表征复杂的海浪情况。
3.ITTC谱国际拖曳水池会议（ITTC，1972）对P-M谱进行了修改，得到ITTC谱。
基于P-M谱有：由于P-M谱中：代入后得ITTC 谱：式中：ζw/3为三一平均波高，不是波幅。
4.双参数海浪谱1978年第15届ITTC 采用了双参数谱，双参数谱改进了ITTC 谱，对成长中的海浪也适用。
基于ITTC 谱有：3/410.30638m A /B =1/4410112 5.127691T m /m /B B /T π===或代入后得到双参数海浪谱：5.ISSC 谱国际船舶结构会议ISSC1964推荐下列谱公式，且常称之为ISSC 谱。
()24250.10.1110.110.44s H S f exp T f T f ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦6.JONSWAP 谱该谱由“北海海浪联合计划”测量分析得到，在60年代末期提出，适合像北海那样风程被限定的海域，有两种表示形式。
a.由风速和风程表示的谱公式：()()()24225 1.25p p exp p g S exp ωωσωζωαωγωω⎡⎤-⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎧⎫⎛⎫⎪⎪=-⎨⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎩⎭式中：α为无因次常数，可取α=0.0076(gx/U 2)-0.22；x 为风区长度（风程）；U 为平均风速； ωp 为谱峰频率，可取ωp =22(g/U)(gx/U 2)-0.33 ； γ为谱峰提升因子，平均值为3.3；σ为峰形参数，当ω≤ωp 时，可取σ=0.07；当ω>ωp 时，取σ=0.09。
海浪谱的概念
海浪谱的概念
海浪谱是指描述海浪大小和频率分布的统计图谱。
它用于分析和预测海浪的特征，包括波高、波长、波速等。
海浪谱通常以频率为横轴，以波高或波能为纵轴，展示不同频率的海浪在海洋中的能量分布情况。
海浪谱的主要作用是提供海浪的统计信息，可以帮助船舶、海洋工程、沿海城市等进行风险评估和设计。
通过分析海浪谱，可以了解不同频率的海浪对海洋结构物的影响，比如船只的航行安全性、海上平台的稳定性等。
此外，海浪谱也对海岸侵蚀、海岛形成等自然地理过程有一定的指导作用。
海浪谱的获取可以通过浮标、船只、卫星等多种观测手段进行，目前常用的方法是使用浮标或船只上的测浪仪进行实时监测，并通过数据处理和分析得出海浪谱。
通过长期观测和分析，可以建立海洋中不同地区、不同季节的海浪谱统计数据，为海洋工程、海岸管理等领域提供科学依据。
海浪方向谱估计方法
海浪方向谱估计方法海浪谱(功率谱和方向谱)是随机海浪的一个重要统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组成波能量相对于频率和方向的分布，这正是海洋工程和航海领域等特别关心的。
谱方法已经成为研究海浪及其有关问题的有力工具，如何确定海浪谱(功率谱和方向谱)也成为海浪研究的中心问题之一。
海浪方向谱是二维海浪谱，可以描述海浪能量相对于频率和方向的分布，以及海浪空间的一些统计特征。
尽管海浪方向谱的研究要比海浪频谱困难的多，但由于海洋研究诸多领域(海气相互作用、上层海洋动力学、海浪预报、海洋遥感、海洋工程等)的迫切学要，近30年来人们通过各种手段来努力获取它。
获取海浪方向谱信息主要又两种方式:直接测量方式和遥感方式。
1直接测量方式又叫现场测量方式，主要有定点测量方法和阵列法两种。
定点测量方法常见的有PUV传感器法和方向波浮筒法。
测试仪器包括垂荡/纵摇/横摇浮筒、位移浮筒、速度跟踪浮筒、流速压力传感器矩阵(Allender1989)等。
早期的PUV传感器包括电磁速度传感器和压力传感器，在使用中要特别注意平均水深的变化，要精确设定压力传感器和速度传感器的高度。
高度不同会对波浪谱的谱型带来一定的影响。
近年来，由于声学传感器可以进行远程测量，远离传感器本身的噪声，而且它的测速精度更高，因此正逐渐取代电磁传感器。
如SZS2-1坐底式声学波流测量仪，该仪器自水底向上垂直测量水体的流速度剖面和波浪高度、反演波浪方向谱及波浪特征值。
系统集流速剖面与波浪方向谱、能谱以及波浪特征参数测量于一体，可长期连续测量，实时地以图形方式显示流速剖面、各层流速、流向，二维、三维波向谱图和各种辅助传感器的数据。
数据以文件形式存储并可通过RS-232口实时送出，使用起来非常方便。
阵列法阵列测波仪可以较好地测量波浪信息，但安装困难，分析复杂。
国家海洋局的林明森完成了海浪方向谱的阵列式波浪仪系统的波浪特征值、方向谱的计算软件及数据无线传输的软件研制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。
为研究海浪的重要概念。
通常假定海浪由许多随机的正弧波叠加而成。
不同频率的组成波具有不同的振幅，从而具有不同的能量。
设有圆频率ω的函数S（ω），在ω至(ω＋ω)的间隔内,海浪各组成波的能量与S(ω)ω成比例,则S(ω)表示这些组成波的能量大小，它代表能量对频率的分布,故称为海浪的频谱或能谱。
同样,设有一个包含组成波的圆频率ω和波向θ的函数S(ω,θ)，且在ω至(ω＋ω)和θ至(θ＋
ω)的间隔内，各组成波的能量和S(ω,θ)ωθ成比例，则S(ω,θ)代表能量对ω和θ的分布，称为海浪的方向谱。
将组成波的圆频率换为波数，可得到波数谱；将ω换为2π（频率为周期的倒），得到以表示的频谱S()数。
以上各种谱统称为海浪谱。
海浪谱不仅表明海浪内部由哪些组成波构成，还能给出海浪的外部特征。
比如，理论上可由谱计算各种特征波高和平均周期，利用这些特征量连同波高与周期的概率密度分布，可推算海浪外观上由哪些高低长短不同的波所构成。
若已知海浪的谱，海浪的内外结构都可得到描述，因此谱是非常有用的概念。
事实上，海浪的研究（包括许多应用问题），大多和谱有关。
频谱在海浪谱中,风浪频谱得到最广泛的研究,因为它的应用最广，也最易于得到。
但尚无基于严格理论的风浪频谱。
已提出的经验的或半经验的频谱很多，大多数用
[245-1]的乘积来表达。
通常p为5～7，q为2～4,在正量A和B之内。
除了数值常数外，还包含风要素（如风速、风时和风区）或浪要素（如特征波高和周期）作为参量，故谱的形状随风的状态或对应的浪的状态而变化。
上述两项的乘积代表的谱，在ω=0处为0，在0附近的值很小，ω增加时，它骤然增大至一个峰值，然后随频率的增大而迅速减小,在ω→∞ 时趋于0。
这表明谱的频率范围在理论上虽为0～∞,但其显著部分却集中在谱峰附近。
海面上存在的许多波，其显著部分的周期范围很小,恰和理论结果相对应。
随着风速的增大,谱曲线下面的面积（从而风浪的总能量或波高）增大，峰沿低频率方向推移，表明风浪显著部分的周期增大。
从波面的记录估计谱，是获得海浪频谱的主要途径。
习惯上将谱的估计方法分为相关函数法和快速傅氏变换算法两种。
在电子计算机上计算时，后者比前者更节约时间。
20世纪70年代，开始引用最大熵等方法。
依此可自不多的资料估计出分辨率较高的谱，它适用于非平稳的海浪状态。
在海浪研究中已提出的频谱很多常采用的皮尔孙-莫斯科维奇谱,是60年代中期提出的,是在对充分成长的风浪记录进行谱估计和曲线的拟合时得到的，已为多数观测所证实。
其单侧谱的形式为:
此处＝4.05×10，β＝0.74，为重力加速度,U 为海面上19.5米高处的风速。
60年代末,按照“北海联合海浪计划”（JONSW AP），对海浪进行了系统的观测，提出了一种频谱，其中包括分别反映能量水平、峰的频率尺度和谱形在内的5个参量。
这种谱表示风浪处于成长的状态，它具有非常尖而高的峰。
对Jonswap谱分析的结果表明,风浪的能量主要通过谱的中间频率部分传递，然后借波与波之间的非线性相互作用，再分别向谱的高频和低频部分传递。
反映这种能量交换的谱，具有稳定的形式。
利用此特性，可将谱随风的变化转换为其中的参量随风的变化，从而提供另一种海浪计算或预报的方法。
有一种半经验的方法，它假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由观测到的波高和周期间的关系，可导出海浪谱。
早在50年代初提出的纽曼谱和工程中常使用的布雷奇奈德尔
谱，都属此类，前者p＝6，q＝2；后者p＝5，q＝4。
有些苏联作者采用具有前述形式的频谱，然后由观测资料确定其中的常数和参量。
中国学者于50年代末至60年代中期，尝试自风浪能量的摄取和消耗出发推导出谱，其中包括用风要素作为参量，从而描述谱相对于风时和风区的成长。
由这些谱计算波高和周期等要素比较方便，但推导中涉及的能量计算，仍是半经验性的。
方向谱方向谱的研究，除理论上的意义外，还可用于大面积海浪的预报，波浪的绕射和折射，水工建筑物的作用力和振动，船体、浮标和其他浮体对海浪的反应，以及泥沙运动等问题的研究。
但由于观测上和资料处理上的困难，海浪方向谱的研究远少于频谱。
通常将方向谱取为S(ω,θ)＝S(ω)·G(ω,θ),其中S(ω)为频谱，G(ω，θ)为体现能量相对于方向分布的一个函数，θ为海浪主方向（一般取为平均风向）和组成波的波向之间的夹角。
G(ω,θ)
必须通过观测得到，其中最简单的形式为cos。
通常取2～4，愈大,能量愈集中于主波向附近。
对于浅水波来说，比较大。
为了测量方向谱，可用几个与海水接触的测头组成仪器阵列，记录的项目可以是波面高度，也可以是水质点的速度、加速度、压力或作用力。
为经济起见，通常将尽可能少的测头摆成合理的几何图形，以得到最大的分辨率。
还可用尺寸远小于海浪波长并跟随波面运动的自由浮标，记录波面的高度和两个方向的波面斜率和曲率，也可以利用压力、水质点速度或波浪作用力的记录。
此外，航空遥感和卫星遥感也可以确定方向谱。