海岸动力学Random Waves12
海岸动力学复习资料
海岸动力学复习资料海岸动力学复习资料第一章1.海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10KM,向外海延伸到-15~-20m水深计算。
2.海岸类型：基岩海岸，砂质海岸，淤泥质海岸，生物海岸。
3.海岸的基本概念：海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带，包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作用到的海底，向陆延伸至暴风浪所能到达的地带。
4.海岸动力因素：波浪的作用、海岸波生流、潮流的作用、径流的作用、海流的作用、风暴潮和海啸、风的作用、海平面上升。
5.波浪是引起海岸变化的主要因素。
6.近岸波生流——波浪传至近岸地区发生变形、折射与破碎，不仅其尺度改变了，同时还形成的一定水体流.7.沿岸流——斜向入射的波浪进入海滨地带后，在破波带引起一股与海岸平行的平均流。
8.裂流流速很高，会带动强烈的向外海输移的泥沙运动。
9.潮流对海岸的作用：影响海岸带波浪的作用范围及作用强度；影响海岸带地貌类型的发育；潮流流速影响海岸带的侵蚀与淤积。
10.河流径流挟带着大量的泥沙在河口外扩散和沉积，是海岸淤涨的主要物质来源之一，导致在河口外发育着河口三角洲或三角港。
第二章1.风浪的大小取决于风速、风时和风距的大小。
由于风速风向复杂多变，风所引起的海浪在形式上也极为复杂，波形极不规则，传播方向变化不定，不可能用简单的确定性数学公式来描述，所以经常把风浪称为不规则波。
2.波浪的分类:1）按形态分类：规则波和不规则波2）按传播海域的水深分类：深水波、有限水深波、潜水波（深水波与有限水深波界限为h/L=1/2，潜水波与有限水深波界限为h/L=1/20）。
3）按运动状态分类：震荡波、推进波、推移波4）按破碎与否分类：破碎波、未破碎波、破后波5）按运动学和动力学的处理方法：微幅波和有限振幅波3.波浪运动控制方程4.定解条件：1）海底表面设为固壁，因此水质点垂直速度为零。
z=-h2）在波面z=处，应满足动力学边界条件运动学边界条件。
动力学边界条件为水面上压力为常数，因此取z=，并令p=0，得到自由表面动力学边界条件。
海岸动力学 内容汇总 (1)
海岸动力学第一章概论1、海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10km，向外海延伸到-15~-20m水深计算。
2、海岸的类型：按照岸滩的物质组成可以把海岸分作基岩海岸、沙质海岸、淤泥质海岸和生物海岸等类型。
基岩海岸，特征是：岸线曲折、湾岬相间；岸坡陡峭、滩沙狭窄。
此类海岸水深较大，掩蔽较好，基础牢固，可以选作兴建深水泊位的港址。
沙质海岸：岸线平顺，岸滩较窄，坡度较陡，常伴有沿岸沙坝、潮汐通道和泻湖。
此类海岸常是发展旅游、渔港的良好场所。
淤泥质海岸：此类海岸岸线平直，一般位于大河河口两侧，岸坡坦缓、潮滩发育好、宽而分带，潮流、波浪作用显著，以潮流作用为主；潮滩冲淤变化频繁，潮沟周期性摆动明显。
淤泥质海岸滩涂资源丰富，有利于发展海洋水产养殖、发展海涂圈围成为陆用于发展农业与盐业或畜牧业等其他产业。
生物海岸：包括红树立海岸和珊瑚礁海岸。
海岸的基本概念：海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带，包括遭受海浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作用到的海底，向陆延至暴风浪所能达到的地带。
外滩：指破波点到低潮线之间的滩地。
离岸区：破波带外侧延伸到大陆架边缘的区域。
淤泥质海岸从陆到海由三部分组成：潮上带，位于平均大潮高潮位以上；潮间带，为平均大潮高潮位到平均大潮低潮位之间的海水活动地带；和潮下带，在平均大潮低潮位向海一侧。
海岸侵蚀：指海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。
引起海岸侵蚀的原因主要有两种：一是由于自然原因：如河流改道或入海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等；二是由于为人原因，如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海滩沙、珊瑚礁，滥伐红树林，以及不适当的海岸工程设施等。
常见的海岸动力因素主要有：波浪的作用，波浪是引起海岸变化的主要原因；海岸波生流：斜向入射的波浪进入海滨地带后，在破波带引起一股与岸线平行的平均流，即沿岸流。
波浪在传向海岸的过程中会导致海岸水域出现流体质量的汇聚，这包括波浪由离岸水域传入破波带伴随着质量输移流向海岸汇集；方向相对的沿岸流在交汇点产生流体质量汇聚。
海岸动力学
简介1.基本概念8.0.8.0。
潮汐动力因素：风，浪和当前海岸线变化，泥沙运动，海滩轮廓变化，海岸线变形，沿海动力学沿海地区：基于海岸线，沿海地区在等压线-10m 或-15m范围内。
海岸线可分为①潮上带②潮间带③潮下带。
海岸线被称为沿沿海海滩和春季潮的平均高潮面相交的海岸线。
潮上带：高于平均高潮的潮间带：介于平均高潮和平均低潮之间；潮下带：低于平均低潮；2.海岸类型：①基岩海岸基岩海岸主要由岩石组成，具有良好的地质条件，是港口建设的好地方。
②沙质海岸的沉积物粒径为0.06mm <d <2mm，海滩剖面较陡，坡度大于1：1000。
波浪对其的影响主要是迁移。
它的主要功能是旅游。
③淤泥质海岸淤泥质海岸由粒径小于0.06mm的淤泥组成。
潮间带较发达，缓坡为1：500〜1：2000。
它主要用于开垦和繁殖。
④生物海岸包括1.红树林海岸和2.珊瑚礁海岸。
1.红树林海岸：红树林被公认为“天然海岸警卫队”。
中国的红树林沿岸主要分布在海南，福建和台湾。
红树林海岸的主要功能是消波，停滞，促进淤积和保护海滩。
2.珊瑚礁海岸：这是一个由珊瑚礁和一个沿海防御哨所组成的海岸。
它可以用于潜水和水下观光。
3.潮汐，波流和海平面的长期因素：风，浪，风暴潮短期因素：台风和海啸的长期因素是周期性的并且是确定的；短期因素是偶然的。
（四）沿海发展现状：①沿海港口建设；②填海；③建造海堤；③沿海资源的开发利用；1.土地资源；2.盐资源；3.渔场；4.油气资源；4.沿海环境保护；五，海岸动力学研究方法；1.理论分析；2）实验室实验；3）现场原型观察；4）数学模拟；第一章：波动理论；第1节：波浪的分类1.根据波浪的干扰力和周期：（1）表面张力波：周期最短，风为干扰力，恢复力为表面张力。
（2）重力波：周期为1〜30s，风为干扰力，恢复力为重力。
长周期波：5分钟〜12小时，由风暴或地震产生。
（4）潮波：天体工作产生的10 h 或24 h周期。
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。
海岸动力学实验指示书
高等学校实验教材海岸动力学》实验指示书重庆交通大学河海学院二00 六年十二月目录、八、- 丄前言................................................................. 1..实验一波浪三要素测试实验............................................. 2..实验二波浪传质速度实验............................................... 7..实验三波浪传播浅水变形实验....................................................................... 1.. 0实验四波浪作用下的泥沙运动实验....................................................................... 1.. 4实验五不规则波谱分析实验....................................................................... 1.. 8实验六岸滩演变演示实验....................................................................... 2.. 1实验七波浪与水流相互作用特性实验....................................................................... 2.. 4参考文献....................................................................... 2..8..本《海岸动力学》实验教材适用于港口、航道及海岸工程专业本科生、研究生使用，也可供相关专业科研试验参考。
海岸动力学
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：海岸动力学是海岸工程和海岸带资源综合开发利用的理论基础，对于利用与开发海岸带、保护海岸工程至关重要，更是海港建设的关键。
本课程包括波浪理论、波浪传播和破碎、近岸水流运动特性、海岸波生流、泥沙基本特性、沙质海岸泥沙运动、沙质海岸形态和变形、淤泥质海岸泥沙运动和岸滩演变以及海岸防护等内容。
2.设计思路：本课程内容以海岸动力因素（主要为波浪与流）作为出发点，以该动力因素作用下的泥沙运动基本规律为基础，以海滩上的泥沙运动与冲淤规律作为归结。
在讲授中以“波浪、流→泥沙运动→海滩变形”为主线，内容具体编排如下：（1）第一章概论1）主要内容：海岸动力学的定义、研究内容、研究方法、发展简史及和专业的关系2）教学要求：了解海岸动力学的定义、研究内容、研究方法、发展简史及和专业的关系3）重点、难点：无- 3 -4）其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（2）第二章波浪理论1）主要内容：微幅波理论、有限振幅波理论、浅水非线性波理论、各种波浪理论的适用范围和随机波、波浪的统计特征和波谱概念、波浪在深水中弥散与传播2）教学要求：掌握微幅波理论、有限振幅波理论、浅水非线性波理论、各种波浪理论的适用范围和随机波、波浪的统计特征和波谱概念、波浪在深水中弥散与传播3）重点、难点：微幅波理论、有限振幅波理论；有限振幅波理论、浅水非线性波理论4）其它教学环节：实验3学时，内容是驻波形成试验（3）第三章波浪传播和破碎1）主要内容：波浪在浅水中变化、波浪的破碎等。
波浪在水流中的运动特性和底摩阻引起的波能衰减2）教学要求：掌握波浪在浅水中变化、波浪的破碎等。
了解波浪在水流中的运动特性和底摩阻引起的波能衰减3）重点、难点：波浪在浅水中变化、波浪的破碎等；波浪在水流中的运动特性和底摩阻引起的波能衰减4）其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：实验5学时，内容是波浪浅化效应试验（4）第四章近岸水流运动特性1）主要内容：潮波运动简介、速度垂向分布2）教学要求：掌握潮汐原理、了解海流速度垂向分布- 3 -3）重点、难点：潮汐原理；潮汐原理4）其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（5）第五章海岸波生流1)主要内容：水波中的辐射应力、波浪的增水与减水、近岸波浪流系、近岸流2)教学要求：掌握水波中的辐射应力、波浪的增水与减水、近岸波浪流系、近岸流3)重点、难点：辐射应力、波浪增减水；近岸波浪流系4)其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（6）第六章泥沙基本特性1)主要内容：单颗粒泥沙特性、泥沙的群体特性；粘性泥沙特性；粉砂特性；泥沙运动方式2)教学要求：单颗粒泥沙特性、泥沙的群体特性；粘性泥沙特性；粉砂特性；泥沙运动方式3)重点、难点：单颗粒泥沙特性、泥沙的群体特性；粘性泥沙特性；泥沙运动方式；粉砂特性4)其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（7）第七章沙质海岸泥沙运动1)主要内容：波浪作用下的泥沙运动、沙纹与沙纹上的泥沙运动；掌握推移质输沙率、悬移质输沙率、波流共同作用下的输沙率2)教学要求：波浪作用下的泥沙运动、沙纹与沙纹上的泥沙运动；掌握推移质输沙率、悬移质输沙率、波流共同作用下的输沙率3)重点、难点：重点：波浪作用下的泥沙运动、沙纹与沙纹上的泥沙运动；掌握推移质输沙率、- 3 -悬移质输沙率、波流共同作用下的输沙率难点：波浪作用下的泥沙运动、沙纹与沙纹上的泥沙运动；掌握推移质输沙率、悬移质输沙率、波流共同作用下的输沙率4)其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（8）第八章沙质海岸形态和变形1)主要内容：了解海滩剖面及泥沙的横向运动、沿岸输沙、岸线形状与变形、海岸变形计算、海岸防护等。
海岸动力学
海岸动力学第一章1.海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10km，向外海延伸到-15~-20m水深计算。
2.海岸的类型：基岩海岸，砂质海岸，淤泥质海岸，生物海岸（包括红树林海岸和珊瑚礁海岸）。
3.海岸的组成部分：海滩，滩肩，后滩，前滩，外滩，离岸区，溅浪带，破波带，近岸区，海岸带（图见p5）4.淤泥质海岸由陆到海：潮上带，潮间带，潮下带。
5.海岸地貌特征：海岸地貌是由波浪、潮汐、海流、风和生物等作用，在地壳运动，构造岩性等因素影响下的海岸水底地表形态。
6.海岸地貌的平面形态：沙嘴，连岛沙洲，泻湖，岬角，韵律海岸，沙脊，障壁岛，淤泥海岸地貌7.淤泥海岸地貌：侵蚀地貌：潮水沟，潮汐通道淤积地貌：潮汐三角洲，潮间浅滩，湿地（然后成为海积平原）8.海岸动力因素：波浪的作用，海岸波生流，潮流的作用，径流的作用，海流的作用，风暴潮和海啸，风的作用，海平面上升。
9.本节课的研究方法：1）理论分析方法2）实验室试验方法3）数学模型4）现场调查研究（P25优缺点要会编）第二章10.波浪的分类按波浪形态分类：规则波（涌浪），不规则波（风浪和混合浪）按波浪传播海域的水深分类：深水波，h/L=1/2，有限水深，h/L=1/20，浅水波按波浪运动状态分类：振荡波（立波），推进波（推移波）按波浪破碎与否分冷：破碎波，未破波，破后波根据波浪运动的运动学和动力学处理方法：微幅波（线性波），有限振幅波（非线性波）11.波浪运动的描述方法：微幅波理论，有限振幅波理论，椭圆余弦波理论，流函数波理论（p29）12.波浪运动控制方程：拉普拉斯方程（实质不可压缩流体的连续性方程）定解条件：1）海底表面设为固壁，因此水质点垂直速度应为零。
2）在波面z=-η处应满足动力学边界条件和运动学边界条件3）流场左、右两端的边界条件可根据简单波动在空间和时间上呈周期性来判断13.微幅波的质点运动轨迹：封闭椭圆（水面处b=A，即为波浪的振幅；水底处b=0，说明水质点沿水底只作水平运动）14.弥散方程——计算P3415.波能：E K=1/4ρgA2E P=1/4ρgA2E= E K + E P =1/2ρgA2波能传播速度：c g=cn16.波群：不同周期不同波高的许多波叠加在一起，不规则波波群速度同波能传播速度：c g=cn17.驻波的特点：1）存在腹点和节点2）势能及动能均为行进波的两倍，总能量不变18.斯托克斯波（p45）19.浅水非线性波理论：椭圆余弦波，孤立波习题：2-9,2-10,2-11,2-12,2-14第三章20.波浪的浅水损失：1）摩阻损失2）渗透损失3）泥面波阻力损失21.波浪浅水变形：底摩阻引起波高损失22.波浪折射：1）引起波向线变化2）引起波高变化23.水流对波浪运动的影响：教材P7724.波浪破碎的原因：1）运动学原因（水质点速度大于波峰移动速度，溢破波）2）动力学原因（质点离心力大于重力加速度，溢破波）25.破碎波的类型：崩破波、卷破波、激破波26.极限波陡和破碎指标27.破碎带：外破波区，内破波区，爬坡区习题：3-1,3-2,3-3,3-9第四章28.潮波运动（看PPT）习题：4-1（本章无计算）第五章29.破碎波引起的动量转移（PPT）30.第二~第四节看看（有可能计算）31.第五节，PPT，简答+填空第六章32.粘性泥沙沉降和固结的四个阶段1）絮凝沉降：当含沙量较低时，由于絮凝作用使泥沙颗粒连接成絮团而加速沉降，随沉距和和含沙量等因素的变化而变化。
海岸动力学-精品
(0)max(H L00)m
1 ax0.1427
max(H L)max0.14t2 ankh)h(
max(H L)max0.142L 2h
浅水区破碎时，破碎点波高与水深之间的关系 H b 0.89
hb
用孤立波一阶近似求得海滩上的破碎指标为
b
Hb hb
0.78
柯林斯和韦尔得到的经验公式为 b0.7 25.6tg
涌浪传到滨海区以后，受海底地形、地貌、水深变 浅、沿岸水流、港口及海岸建筑物等的影响，波浪产生 变形、折射、绕射、反射等；当波浪变陡或水深减少到 一定限度后，产生破碎。
波浪在浅水中的变化对港口海岸建筑物和近岸航道 设计等是重要的。在多数情况下，波浪是构成近岸泥 沙运动的主要原因，近岸泥沙运动影响着航道和港区 的淤积，造成岸滩的侵蚀变形。
2)内碎波区，该区内的波高大致与水深相适应，波前沿 陡立，后坡平坦，这种波形称为段波(Bore)。其波高完
3)上爬区，波浪到达岸线，波浪最后一次破碎，破碎 后的水体由于剩余动能而涌上海滩，然后又由于重力 作用而沿岸滩坡面下落。
破波带波高衰减规律 破碎后任一点的波高近似地与当地水深成正比,
碎波带内波高与水深之比可写为
HhKb
γ—碎波带内波高对于水深的比值，由试验确定。通常取为0.8。
第二节 波浪在水流中的运动特性 涨潮时顺水流进入河口附近的海浪波长增大、
波高减小； 落潮时逆水流进入河口的海浪波长减小、波高
增大，从而使波陡增大，有时造成波顶破碎.
第三节
波浪进入浅水区后，从波浪“触底”时起，波浪
即开始损失能量。这些损失可能包括如下3
传播方向沿x轴 Hcosk(xt)
2
波向与x轴交角为α
海岸动力学复习要点
第一章 概论1-3.海岸环境动力因素（风、波浪和潮流等）对海岸变形的影响是什么？1-4.海洋水平面升高对海岸变形会产生哪些影响？补充：典型沙质海岸和淤泥质海岸的剖面组成。
第二章 波浪理论2-1．建立线性波浪理论时，一般作了哪些假设？2-2.试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。
2-3微幅波理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及求解方法。
2-4 线性波的势函数证明上式也可写为2-5由线性波的势函数[]()cosh ()sin()2cosh k h z Hg kx t kh ϕσσ+=-证明水质点轨迹速度，，并试述相位()kx t σ-=0-2π时自由表面处的质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，π/2，π，3π/2，2π时质点轨迹速度沿水深的分布规律。
2-7 证明微幅波情况下，只有水深无限深时，水质点运动轨迹才是圆。
（或：微幅波的质点运动轨迹在深水和浅水中的特点。
在微幅波理论中，如何区分深水波和浅水波。
）2-8 证明线性波单位水柱体内的平均势能和平均动能为[一个波长范围内，单宽波峰线长度]：2116gH ρ。
2-9在水深为20m 处，波高H =1m ，周期T =5s ，用线性波理论计算深度z =–2m 、–5m 、–10m 处水质点轨迹直径。
2-10在水深为10m 处，波高H =1m ，周期T =6s ，用线性波理论计算深度z=–2m 、–5m 、–10m 处水质点轨迹直径。
2-11在某水深处的海底设置压力式波高仪，测得周期T =5s ，最大压力2max 85250P N m =(包括静水压力，但不包括大气压力)，最小压力2min 76250P N m =，问当地水深、波高是多少?(海水w ρ=10253kg m )2-12 若波浪由深水正向传到岸边，深水波高0H =2m ，T =10s ，问传到1km 长的海岸上的波浪能量（以功率计）有多少？设波浪在传播中不损失能量。
(海水ρ=10253kg m )补充：微幅波波群的概念及其传播特征。
海岸动力学复习资料
海岸动力学复习资料一、海岸动力学概述海岸动力学是研究海岸地带，特别是近岸浅水地带各种动力因素（如波浪、潮流、泥沙运移等）的运动规律及其与海岸工程设施相互作用的理论和实践的学科。
它是海洋工程、海岸工程、海洋地理、港口航道、环境保护等学科的重要基础。
二、海岸动力学的主要研究内容1、波浪与海岸的作用：研究波浪在近岸浅水地带的变形、破碎和传播规律，以及这些过程对海岸形态、近岸地貌、港口航道、海洋生态等的影响。
2、潮流与海岸的作用：研究潮流在近岸浅水地带的运动规律，以及潮流与海岸的相互作用，如潮汐通道的形成、维护和变化等。
3、泥沙运移与海岸的作用：研究泥沙在海岸地带的水流搬运、沉积和再悬浮规律，以及这些过程对海岸形态、河口航道、滩涂资源等的影响。
4、海岸防护与工程：研究海岸防护工程的设计、施工和维护技术，包括海堤、护岸、丁坝、潜堤等，以防止海岸侵蚀、保护岸滩资源、维护海洋生态等。
5、海洋环境评估与预测：通过对海岸地带各种动力因素和环境因素的观测、分析和模拟，对海洋环境进行评估和预测，为海洋工程、海岸工程等提供科学依据。
三、复习重点1、波浪与海岸的作用：掌握波浪在近岸浅水地带的变形和破碎规律，理解其对海岸形态和地貌的影响。
2、潮流与海岸的作用：掌握潮流在近岸浅水地带的运动规律，理解其对潮汐通道的形成和维护的影响。
3、泥沙运移与海岸的作用：掌握泥沙在海岸地带的水流搬运、沉积和再悬浮规律，理解其对海岸形态和河口航道的影响。
4、海岸防护与工程：掌握海岸防护工程的设计、施工和维护技术，理解其作用和意义。
5、海洋环境评估与预测：掌握海洋环境评估和预测的方法和流程，理解其对海洋工程和海岸工程的重要性。
四、复习难点1、波浪与海岸的作用：波浪在近岸浅水地带的变形和破碎是一个复杂的过程，需要理解和掌握其中的物理机制。
2、潮流与海岸的作用：潮流在近岸浅水地带的运动规律涉及到复杂的流体动力学问题，需要理解和掌握其中的数学模型和计算方法。
海岸动力学试验(河海大学)
波面升高 (cm)
2 0 -2 -4 -6 -8 0 20 40 60 80 100
t (s)
图1-3 不规则波波形图
3
14 级港航 1 班
姚昱婷
河海大学
不规则波试验结果主要统计有效波高。波峰减波谷即为波高，将采集到的所 有波高进行排序，取前 1/3 大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高，如表 1-2。 表1-2 波列前三分之一波高及周期表
2
14 级港航 1 班 1) 规则波
12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 0 5
姚昱婷
河海大学
波面升高 (cm)
10
15பைடு நூலகம்
20
t (s)
图1-2 规则波波形图 规则波试验结果主要统计平均波高。波峰减波谷即为波高，将采集到的所有 波高进行算术平均，得到规则波的平均波高，如表 1-1。 表1-1 波列全部波高及周期表
1
14 级港航 1 班
姚昱婷
河海大学
实验一：波浪数据采集及波高统计试验
1.1 试验目的
了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型试验的一般方法，规则波波 高、周期、不规则波波高的统计方法。
1.2 试验任务
本次试验主要进行规则波及不规则波波高的测量，学会波高的统计方法。
1.3 试验仪器
仪器名称：DJ800 型多功能监测系统 DJ800 型多功能监测系统是由计算机、多功能监测仪和各种传感器组成的 数据采集和数据处理系统。它能对多种物理量的数据，进行准同步采集。 例如水位、波高、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维流 速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等，本次试验采用波高传感器 进行波高的同步采集，如图 1-1。
海岸动力学.doc
海岸动力学.doc海岸动力学复习提纲初始章概论1、基本概念海岸动力学动力因素：风、浪、流泥沙运动岸线变化、潮汐海滩剖面变化岸线变形海岸带：以海岸线为准，向陆地10公里，向海到-10m或-15m 等深线范畴内为海岸带。
海岸带又分为①潮上带②潮间带③潮下带海岸线：沿海岸滩与平均大潮高潮面交线称为海岸线。
潮上带：平均高潮以上潮间带：平均高潮与平均低潮之间潮下带：平均低潮以下2、海岸类型①基岩海岸基岩海岸主要由岩石组成，地质条件比较好，是建港的良好地点。
②沙质海岸组成的泥沙粒径0.06mm<d1：1000。
</d波浪对它的作用主要是迁移。
主要功能为旅游业。
③淤泥质海岸淤泥质海岸由淤泥构成，泥沙粒径<0.06mm。
潮间带比较发育，剖面坡度很缓，坡度1:500~1:2000。
主要用途为围垦和养殖。
④生物海岸生物海岸包括 1.红树林海岸和 2.珊瑚礁海岸1.红树林海岸：红树林是公认的“天然海岸卫士”。
我国的红树林海岸主要分布在海南，福建，台湾沿海。
红树林海岸的作用主要有消浪、滞流、促淤、保滩。
2.珊瑚礁海岸：是由珊瑚礁组成的海岸，是海防前哨。
可用于潜水及海底观光。
3、海岸动力因素长期因素：风、波浪、潮汐、波浪流、海平面变化短期因素：台风、海啸、风暴潮长期因素具有周期性，相对确定性；短期因素具有偶然性。
4、海岸开发现况①海岸港口建设②围垦，建海堤③海岸资源开发利用1.土地资源2.盐资源3.渔场4.油气资源④海岸环境保护5、海岸动力学研究方法①理论分析②实验室试验研究③现场原型观测研究④数学模拟研究第一章波浪理论第一节波浪的分类1、按波浪所受干扰力和周期分类：（1）表面张力波：周期最短，风是干扰力，恢复力是表面张力。
（2）重力波：周期1~30s，风是干扰力，恢复力是重力。
风浪涌浪（3）长周期波：周期5min~12h，由风暴或地震生成。
（4）潮波：周期10h或24h，由天体运功生成。
风浪：风浪直接受风力作用，是一种强制波。
海岸动力—波浪
1.4 波浪的要素
波峰 ，波谷，波长（L），波高 (H)，振幅（A）， 波陡(δ)，周期（T），波速（C）：C=L/T 频率（f）： 波数（κ）： κ =2π/L 角频率（ω）：ω=2π/T=2πf
1.4 波浪的要素
1.4 波浪的要素
波向线：表示波浪传播方向的线 波峰线：与波向线正交并通过波峰的线。 群速（Cg）：群速与波速的关系
3.3 波浪产生的沿岸流和离岸流
–
–
–
裂流（rip currents）是一种从激浪带向海流动的强而 狭窄的水流。 裂流式靠沿岸流系维持的。这种沿岸流大约在两相邻 裂流之间的中部位置流速为零，而在刚刚向海转变为 裂流之前达到其最大流速值。 为了补偿通过裂流向海运动的水量，必然存在着水体 向岸运动的缓慢的质量输移。
1.7 波浪在近岸的变形
对波浪破碎深度或破波波高的确定，可根据水深与波 高或波长来预测。
–
H b / d b = 0.78
H b / Lb = 0.142 tanh( 2πd b / L b )
1.7 波浪在近岸的变形 1.7.3 波浪的折射（wave refraction）
–
波浪一旦进入前水区就受到“折射作用”。在折 射过程中，波浪传播的方向随水深的逐渐变 浅而改变，改变的结果使波峰逐渐与等深线 趋于平行。
1⎡ 2κh ⎤ n = ⎢1 + 2 ⎣ sh(2κh) ⎥ ⎦
2π κ= L
在深水， n0 = n, C = C0
1 在浅水，n0 = n 2
Ks = 1
1/ 2
⎡ C0 1 ⎤ Ks = ⎢ ⎥ ⎢ gh 2 ⎥ ⎦ ⎣
⎡ 1 L0 ⎤ =⎢ ⎥ ⎣ 8π h ⎦
1/ 4
1.7 波浪在近岸的变形
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。
海岸动力学英文PPT课件Coastal Hydrodynamics_3.1
Statistically representative waves
The maximum wave corresponds to the maximum height in a given wave group.
The one-tenth highest wave corresponds to the average of the heights of the one-tenth highest waves.
interval are plotted versus frequency, an
energy density spectrum, which is more
popular, is obtained.
21/39
Chapter 3
Wave frequency spectrum
For a simple case of waves propagating in one
Coastal Hydrodynamics
Chapter 2 WAVE THEORY
Stating description of wave motion Stating basic equations of wave motion Stating the small amplitude wave theory Stating the finite amplitude wave theory Stating wave theory limits of applicability
1
17
2 .4 3
9 .0
9
18
2 .8 3
9 .2
7
19
2 .9 4
7 .9
6
20
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k
k k
1 2 an E ( k , )k 2
2
( 2.6.8) ( 2. 6. 9)
2
k 0 0
1 2 an 2
0
2
E ( k , )dkd
0
Next we can define the wave number spectrum
Significant wave, or highest one-third wave: H1/3, T1/3
Highest one-tenth wave: H1/10, T1/10 Mean wave: H T ,
The other is the wave height exceeded by a given percentage of waves in the irregular sea state such as (H10%, H1%).
p(T ) 2.7 T3
4
T Where p(T) is the wave period density distribu ( ) T
(2.6.6)
The above relation means that the distribution of T, which is proportional to the wave length, is expressed by a Rayleigh distribution curve.
Methods of Threshold definition
•Running mean •Nominal wave height •Function of peak or absolute maximum •Recalculated zero •Function of noise
It is also necessary to define the statistically representative wave by using the height and period data. Statistical representation of the individual wave heights in a sea state is a useful tool to describe random waves. In it, there are two types of statistics.
P( H ) 1
H
0
H 2 p( H )dH exp ( ) 4 H
(2.6.2)
and is shown in Fig. 2.6.3. 注意不同的表示方法
2-6-3 Wave Period Distribution
It is known that wave period distributions differ corresponding to the wave development stags. But it is accepted that the wave period distribution of a fully developed sea is given by
When the frequency spectrum is given, the nth Moment矩 at the origin原点, is defined by
(2.6.11 )
f
2 n
g 4
2
kn
( 2.6.12)
showing that the wave number and the frequency are uniquely correlated.
Therefore we can introduce the quantity
2
E (k )dk
Random Waves
重要内容提要
Ocean Wave Characteristics Wave Height Distribution Wave Period Distribution Directional Wave Spectra
frequency spectrum， wave number spectrum directional distribution function
2-6-4 Ocean Wave Energy Spectra 能量谱
Generally speaking, wave energy spectra are classified into : frequency spectra 频谱 wave number spectra波数谱. The former spectra express the wave energy density distribution as a function of wave frequency, while the latter express it as function of wave number.
0
E ( f )df
(2.6.13)
0
where E(f) is defined as the frequency spectrum.
Based on wave data analysis as well as theoretical considerations, numerous expressions for E(f) have been presented. Some of the representative spectra are listed below:
Pierson and Moskowitz Spectrum (2) Bretschneider Spectrum (3) Mitsuyasu Spectrum (4) JONSWAP (Joint North Sea Wave Project) Spectrum 我国海港水文规范采用的谱
(1)
Fig. 2.6.6 Definition of parameters of JONSWAP spectrum
E (k ) E (k , )d
0
2
(2.6.10)
Frequency spectrum ( E(f) )
wave number spectrum
For deep water wave conditions, we have the dispersion relation.
2 2 n 4 2 f n gkn
( x, y , t )
a
n 1
n
cos(xk n cos n yk n sin n nt n )
(2.6.7)
Either one of the following equations can be used to define the directional wave energy spectrum.
2-6-1 Statistical characteristics of Ocean Waves
It is necessary to define the wave height and period from a series of wave records. The zero-up crossing method (上跨 零点法) is the one generally accepted.
One is the average of waves with heights above a certain level. The following parameters are frequently used: Highest wave: Hmax, Tmax 1/n highest waves：H1/n，T1/n
2-6-4 Ocean Wave Energy Spectra 能量谱
Based on the idea that the wave field might be well described by a sum of sinusoidal waves with different frequencies, the term “ wave energy spectrum” is defined.
H 2 p( H )dH exp ( ) dH 2 2 H 4 H
H
(2.6.1)
where
H
is the mean wave height. 累积频率 The probability of an event occurring in which the wave height exceeds the value of H is given by
Definition of Threshold
A threshold阀值 is used in the analysis of the force ( or pressure) time series for several purposes:
*To define „zero‟ crossings between events and therefore define these events
2-6 Ocean Wave Characteristics
In the foregoing sections, regular waves 规 则 波 of constant height, period, and direction were described. However, actual wind-generated waves are very irregular.不规则的 There are two ways of treating such irregular waves: (1) to express them by representative wave characteristics in the statistical sense (2) to describe them via the energy spectrum能量谱