第4章 近岸水流运动特性(4版)PPT课件
新教材湘教版地理必修第一册课件第4章第2节第2课时海水的运动
(3)潮汐现象的影响和应用 ①准确掌握海水潮汐规律对渔业生产有很大帮助 大潮流水急，鱼群容易分散排向外海，或栖居于中上层 小潮流水缓慢，鱼群易集中推向内海，并下沉海底，利于捕捞 ②涨潮时，外海高盐度的海水被推向岸边，是提取海水晒盐的好 机会。
③海上航运事业和潮汐关系更加密切，潮流影响着航行的方向和 速度。
地球与太阳相距遥远，因此太阳的引潮力不足月球的 1/2。当太 阳、月球与地球三者的位置大致在同一条直线上时，太阳和月球的引 潮力叠加在一起，故高潮更高，低潮更低，这便是朔望大潮。当太阳、 地球连线与月球、地球连线大致垂直时，太阳的引潮力会削弱月球的 引潮力，便产生上、下弦时的小潮。
(2)涨落规律日 月变 变化 化： ：昼 朔夜 、各 望涨 日落 为大1次潮，上、下弦日为小潮
判断下列说法的正误。
(1)每月的一号和十五号均出现大潮。
()
(2)波浪有利于人们出海捕捞。
()
(3)潮汐能与波浪能来源相同。
()
(4)科隆群岛成为赤道上的“寒冷岛”是由于受到赤道逆流的影
响。
()
提示：(1)× 每月农历初一和十五时出现大潮。 (2)× 进行出海捕捞时应避开大的波浪。 (3)× 潮汐能是天体间的引力能，而波浪能来源于太阳辐射能。 (4)× 科隆群岛成为赤道上的“寒冷岛”是由于受到秘鲁寒流 的影响。
[微思考] 简述我国波浪能利用的前景。 提示：我国海岸线长，波浪能资源较丰富，海岸线曲折，适宜波 浪能发电的地点较多；波浪能是可再生、清洁能源。波浪能密度小， 开发利用难度大，发电成本高。
二、潮汐 1．含义：是指海水在月__球__和太阳引力作用下发生的周__期__性__涨落 现象。白天的海水涨落称为潮__，夜晚的海水涨落称为_汐_，合称潮汐。 2．影响：蕴藏着极为巨大的能量；海__港__工程、航运交通、军__事__ 活动、近__海__环境研究与污染治理等，都与潮汐现象密切相关。
水文学第4章第4节
西风漂流
世界洋流模式图
第4节 洋流
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。
西风漂流
北赤道暖流 南赤道暖流
规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。 北半球中高纬度海区形成了副 极地大洋环流,南半球同纬度地 区为什么没有出现?
西风漂流
世界洋流模式图
第4节 洋流
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。 规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。
风海流
按成因分为 梯度流 补偿流 暖流 洋流 水温 寒流 赤道流 大洋流
地理位置
极地流
沿岸流
第4节 洋流
洋流的成因与类型 作用于洋流的力
1）风的应力 风对海面的摩擦力 风施加在海浪迎风面的 压力
第4节 洋流
洋流的成因与类型 作用于洋流的力
2）压强梯度力
第4节 洋流
洋流的成因与类型 作用于洋流的力
第4节 洋流
洋流的成因与类型 风海流
④在风力作用下，从海面到摩擦深度之间的海水流动 称为风海流。风海流的整个海水体积运输方向与风向 不一致，北半球偏离风向之右90°，南半球偏离风向
之左90°。
第4节 洋流
洋流的成因与类型 梯度流
（1）倾斜流（坡度流slope current）
指由于风力作用、气压变化、降水或大量河
规律五：北印度洋形成季风环流
第4节 洋流
第4节 洋流
大洋环流系统 表层环流模式特征 ⑴ ⑵ 在中低纬度的热带和亚热带海区，以南、北回归高压 北半球中、高纬海区，以副极地低压区为中心形成气
带为中心形成反气旋型大洋环流；
旋型大洋环流；
⑶
⑷ ⑸
南半球中高纬海区没有气旋型大洋环流，而被西风漂
海岸动力学课件 4.1
“Bilingual Course”精品课程Coastal Hydrodynamics C t l H d d iHOHAI UNIVERSITYAifeng March 2013 / TAO AifengZHENGZHENG JinhaiJinhai/ TAOChapter 3 WA VE TRANSFORMATIONS Stating ocean wave characteristicsStating transformations of wavesStating transformations of wavesentering shallow waterChapter 4 NEARSHORE CURRENTS Ch 4Stating types of currentsradiation stress(辐射应力) Stating concept of radiation stressStating concept ofwave set--up(波浪增水) Stating phenomena of wave setStating phenomena ofwave set--down (波浪减水)andand wave setlongshoreStating characteristics ofStating characteristics of longshorecurrents (沿岸流)currentsOutline of Currents4.1 Outline of Currents41O tli f C t §4.11.Ocean currents2. 2. Tidal currentsTidal currentsNearshore currents 3. 3. Nearshore currents3Nearshore currentsOcean currents1. Ocean currents1.In the ocean, there exit currents of almost constant direction and speed through the year. constant direction and speed through the year Ocean currents are mainly generated by windand gradientdrift currents andgradient and are classified as drift currentsand are classified as, or density currents and compensationcompensation currentsor density currents andcurrents, or density currents andcurrents according to generation mechanism. They are also classified aswarm or cold currents They are also classified as warm or cold currents depending on whether their temperatures ared di h th th i t thigher or lower than those of thegneighboring ocean region.Tidal currents2.2. Tidal currentsTidal currents are induced by the horizontalmovement of the sea water together with tidal movement of the sea water together with tidalmotion. The motion of tidal currents has periodswhich correspond to their tidal constituents.hi h d t th i tid l tit tTidal currents occasionally play an importanty p y prole in the nearshore region. They are easilyinfluenced by the sea bottom and coastal influenced by the sea bottom and coastaltopography, thus they have strongly localizedcharacteristics. Hence it is rather difficult toestablish a clear relationship between tides establish a clear relationship between tidesand tidal currents in general.Nearshore currents3. Nearshore currents3.The nearshore current consists of the mass transport induced by wave action, the longshore current and rip currents.There are two wave current and rip currents.There are two wave--wave induced current systems in the nearshore zone. These are:ll i l ti t f i t d ¾ a cell circulation system of rip currents and associated longshore currents,associated longshore currents,¾longshore currents produced by an oblique wave approach to the shoreline.p,g gThe slow mass transport, the feeding longshore currents, and the rip currents taken together form a cell circulation system in the nearshore zone.zoneIt is well known that whenIt is well known that whenwaves approach a straightcoastline at an oblique angle, a longshore current is established l h t i t bli h dow g p e o e co s e flowing parallel to the coastlinein the nearshore zone.It is seen that under anIt is seen that, under an oblique wave approach withboth systems present, the current pattern becomest tt by, asymmetrical, with the zeroupdrift velocity node justvelocity node just updrift from the rip current and a f th i t dy g velocity increase extendingfrom there to the next rip current.The cell circulation is important in renewing thenearshore zone and removing water in thewater in the nearshorepollutions such as mud and sewage that may be dumped there.d d thThe current is particularly significant The longshorelongshore current is particularly significant Thein that it is responsible for the net transport of in that it is responsible for the net transport of sand or other beach material along the shore. sand or other beach material along the shore.Fishermen and others living near the coasthave been aware of these currents for severalyears through their experiences in nearshorewater.waterJohnson considered the longshore current andundertow as wave--induced currents in his undertow as waveclassic treatise. He attempted to treat coastal l i i H d l sediment movement and coastal processes by sediment movement and coastal processes by regarding these currents as the media of sediment transport.In 1941, Shepard et al. published a paper entitled In1941Shepard et al published a paper entitled “Rip Currents”, in which they defined rip currents as currents in the offshoreward direction which return the sea water transported di ti hi h t th t t t dyshoreward by wave action.The function of rip currents in carrying away fine suspended sediment particles from the surf zoned d di t ti l f th fp g pto deeper water region seems to be important in the overall pattern of sediment movement in the nearshore area.The rip current is the dark patch. There is intense wave breaking on both sides of the rip currents with little breaking within the deeper rip channel, where bubbles are advected seaward.In 1949 Putnam, Munk and Traylor proposedformulae to evaluate the mean velocity oflongshore currents. Their results encouraged l h t Th i lt dresearchers to undertake further studies to researchers to undertake further studies to clarify the longshore sediment transport clarify the longshore sediment transportec a s a d to est ate t e o gs o e mechanism and to estimate the longshore ptransport rate.In 1962, LonguetLonguet--Higgins and Stewart presented In 1962,In1962Longuet Higgins and Stewart presented the concept of radiation stress and applied it to analyze various water wave problems such as current and wave--wave interactions. wave--current and wavewaveSince the end of the 1960’s, the application ofSi th d f th1960’th li ti f the radiation stress concept has been extended the radiation stress concept has been extendeddown, wave set--up,lonshoreup, lonshore to such as wave set--down, wave setto such as wave setnearshore currents, rip currents, and thecurrents, rip currents, and the nearshore current system.Radiation Stress §4.24.2 Radiation Stress1.Definitionxpressions2. Expressions2. E3. Applicationspplications3. ApplicationsA3Applications1. DefinitionDefinition1.There is a stress field in water waves, which is similar to the Reynolds stress in turbulence. similar to the Reynolds stress in turbulence This force is usually called momentum flux, since it is resulted from the exchange of momentum among the water particles.among the water particlesRadiation stress is defined as the excess momentum flux induced by the existence f ti It l th diffof wave motion. It equals the difference between the total momentum fluxes and the hydrostatic pressure in the absence of waves.pThe radiation stress across the plane x=constant in the direction of wave advance isThe radiation stress of y-momentum across the l plane y=constantThe transverse radiation stress in the direction The transverse radiation stress in the direction of waves isradiation stresses on unit water columnExpressions2.2. ExpressionsIf the x-axis is placed in the direction of wave advance and the y-axis parallel to the wave advance and the axis parallel to the wave crests, then there are two nonzero components to the radiation stress: the x-and y-fluxes of x-momentum and y-momentum.momentum and momentumIn the more general case, when a linear wave is In the more general case when a linear wave is p p g g gpropagating at some angleθto the direction of wave propagation, we haveR di ti t h b d t b 3. 3. ApplicationsApplications Radiation stress has been proved to be a very powerful tool in the study of a variety of p y yoceanographic phenomena. In the context of littoral processes, it has been used to predict (set changes in the mean water level (set--up and changes in the mean water level (set up and set set--down) in the nearshore region and to analyze the generation of longshore currents.Other applications have been to the Other applications have been to thegeneration of surf beat, the interaction of waves with steady currents.“Coastal Hydrodynamics”——chapter 4ZHENG ZHENG Jinhai JinhaiMarch 2013THANK YOU。
风浪涌浪及近岸浪特征(共8张PPT)
② 风时―近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。
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。
充分成长状态，风时需不低于
风 无区限长时度 ，或 风风 浪某程 成一。 长到值一定，程度风区长度也不低于某一值，Fra bibliotek就是对应于该风速的
最小风时和最小风区。
二、涌浪（Swell）
风区长度或1风、程特。 征
长行的于风 海浪岸波线高。取决―于风波速形。 规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长，
项目二 海洋学基础移知识速快。
充分成长状态，风时需不低于
破碎），这种状态即增为充加分成，波高逐渐降低，周期不断增大，波长增加。
处于定常状态的风浪 最小风时和最小风区。 风浪、涌浪和近岸浪特征
三、近岸浪
1、波向的改变 ―折射，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平
行于海岸线。
―绕射，波浪绕过障碍物进入被障碍物遮蔽的水域。 ―反射。
2、波高变化 ―波浪进入开敞海岸浅水区时，波高增大，波长变短， 波陡增加，易翻卷破碎。 ―波浪绕射进入海湾时，波高降低。
―岬角地形处的波高比凹陷处的高。
THANK YOU
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。 二、涌浪（Swell）
高中地理湘教版必修第一册第四章第2节 海水的性质和运动课件(共68张PPT)
高中地理湘教版必修第一册第四章第2节海水的性质和运动课件(共68张PPT)(共68张PPT)第四章地球上的水第二节海水的性质和运动课标定位1.海水的性质(1)海水的温度分布规律及影响因素(2)海水的盐度分布规律及影响因素(3)海水的密度分布规律及影响因素(4)海水性质与人们生产、生活的关系课标定位2.海水的运动(1)海水运动的三种基本形式(2)海水运动与人们生产、生活的关系素养阐释1.通过图文资料,了解海水的温度、盐度和密度是海水重要的理化性质,知道全球海洋表层海水温度、盐度及密度的分布规律,并理解影响其分布的因素,培养综合思维能力2.通过人类利用海水及其溶解的化学物质,分析渔业、航运等海洋活动与海水温度、盐度及密度分布特点的关系,培养地理实践力3.结合视频等资料,了解海水运动的基本形式,知道海浪、潮汐、洋流的分类、成因及运动特点,并通过分析其运动培养综合思维能力4.通过人们掌握的海水运动规律,明确海水运动与海岸工程建设、渔业、航运等活动的关系,培养正确的人地协调观和地理实践力一、海水的性质(一)海水的温度1.影响因素2.意义:反映海水的冷热程度。
3.分布规律(1)时间分布规律:一般来说,同一海区的水温,夏季高些,冬季低些。
(2)空间分布规律。
①水平方向:海洋表层水温,低纬度海域比高纬度海域高。
②垂直方向:自表层向深层大体上呈不均匀递减的趋势。
表层区:水温趋于均匀分布。
温跃层:水温随深度增加而显著降低。
深水区:水温变化缓慢,温度偏低。
4.与人们生产、生活的关系(1)调节大气温度,夏季沿海地区升温变缓,冬季降温变缓。
(2)由于表层水温升高,大西洋飓风发生的频率显著上升。
(3)海水温度明显升高,致使浮游生物数量显著下降,直接影响鱼类、海鸟、海兽的食物供应,甚至威胁到它们的生存。
海水温度反映的是海水的冷热状况。
它取决于海洋热量的收支情况,主要收入是太阳辐射;主要支出是海水蒸发。
在一年中的不同季节、不同的海区,热量收支并不平衡。
新教材人教版高中地理选择性必修1第四章水的运动 精品教学课件
【思路点拨】解答该类题应从以下几点入手。
题目(1) 问 洋流分布特点
题目(2) 具体洋流名称
中低纬度海区大洋环流圈 思 北半球呈顺时针,南半球呈
逆时针
北太平洋中低纬度大洋西岸洋 流名称
答 北半球中低纬度
日本暖流
【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,读图可知,该海域洋流呈顺时针方向流动, 可能为北半球中低纬度海区的大洋环流(以副热带海区为中心),也可能为北印 度洋的夏季环流。第(2)题,若该海域地处北太平洋,则洋流①为日本暖流,洋流 ②为北太平洋暖流,洋流③为加利福尼亚寒流,洋流④为北赤道暖流。
思
河流流量的影响因素及流 量变化特征
答
河流的流量随着气温的变 化而变化
题目(2)
根据河流水文特征判断河 流
我国非季风区河流的水文 特征
径流季节变化大,夏季进入 汛期,冬季断流
【解析】(1)选C,(2)选B。第(1)题,补给形式要看径流总量及季节分配情况。 由图可知,该河径流量跟气温关系密切,夏季为汛期并且河流冬春断流,所以,应 该是以冰雪融水为主要补给水源的河流。第(2)题,塔里木河位于我国新疆地区, 河流以冰雪融水补给为主,其他三条河流位于我国东部季风区,河流以大气降水 补给为主。
(1)(综合思维)河流水与地下水之间有什么样的关系? 提示:依据水位、流量的动态变化,河流水与地下水之间具有相互补给的关系。 河流处于丰水期,水位高时,河流水补给地下水;河流处于枯水期,河流水水位低 时,地下水补给河流水。 (2)(区域认知)冰川和积雪与河流及其他水体之间有什么关系? 提示:冰川对河流及其他陆地水体的补给,主要是单向补给,即以冰川融水补给 河流及其他水体。
规律 北半球呈_顺__时__针__方向流动,在南半 球呈逆时针方向流动 呈_逆__时__针__方向流动
新教材高中地理第四章水的运动章末总结课件新人教版选择性必修第一册
[2020北京东城一模] 下图为我国某河流的补给结构示意图，其中甲表 示浅层地下水补给。读下图，回答下面两题。
1. 图中( B )
A. a表示深层地下水补给
B. b表示冰川融水补给
大小
、降水强度、降水的季节变化和气温 ，水位的变化越大；欧洲的河
和水
高低等的影响
流和热带雨林地区的河流，水
位
量和水位的变化则较小
水文 特征
影响因素
举例
续表
我国东部季风区的大多数河流
湿润和半湿润区的外流河，以雨水补
水源
，如长江、黄河、珠江等以雨
给为主，冰雪融水补给为辅；干旱和
补给
水补给为主；我国西北内陆的
3. 科罗拉多河年内流量变化显著，流量最大的季节是( B )
A. 春季
B. 夏季
C. 秋季
D. 冬季
[解析] 落基山脉海拔高，冬春季节受西风影响，降水较多，科罗拉多河上
游及源头地区冰雪量较大，夏季气温显著升高，冰雪融水量大，流量最大，
故选B。
4. 与胡佛大坝建成之前相比，大坝建成后下游( D )
满足两个条件：一是位于中高纬度 凌汛 地区，有结融冰现象；二是由较低
纬度流向较高纬度的河段
我国黄河的上游和下游河段；俄 罗斯注入北冰洋的三大河流
续表
水文 特征
影响因素
举例
直接受气温影响：①无结冰期，最冷
结冰
我国的黑龙江有长达半年的结
月均温>0°C；②有结冰期，最冷月
期
冰期
均温<0°C
第四章水的运动复习课件-高中地理人教版(2019)选择性必修1
考点
2.河流与地下水
相互补给，高水位补给低水位。 一般情况下，河流丰水期河流水补给地下水，河流枯水期地下水补 给河流水。
考点梳理
3.河流与冰川、积雪 冰川和积雪融水是河流的重要补给，补给水量随着气温变化而变化 。在高山永久积雪地区，夏季气温高，冰川融水量大，河流径流量大。 在冬季有积雪的地区，春季气温回升，积雪融化，河流出现春汛。
地理实践 能够收集厄尔尼诺、拉尼娜现象相关材料，分析说明其对气候的影响 力
考点梳理
1.陆地水体及其相互关系
1. 陆地水体 （1）类型：包括河流、湖泊、冰川、沼泽和地下水等。 （2）特点 ①水量只占全球水储量的3.47%，但在自然环境中的作用非常巨大。 ②其类型、水量、分布等受自然条件的制约。
制约因素 气候湿润地区 高海拔、高纬度地区 地势较低地区 断陷凹地
第四章 水的运动
课标解读
课程标准
绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系。运用世界洋流分布图，说明世界洋流的分布规 律，并举例说明洋流对地理环境和人类活动的影响。运用图表，分析海—气相互作用对全球水热 平衡的影响，解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
人地协调 观 核 心 素 综合思维 养 目 标 区域认知
水位 大或小，汛期出现 水位高。河流流量相同的情况下，河道的宽窄、深浅影响水位的低与
的时间及长短 高
河流流量的大小主要取决于河流的补给量与流域面积的大小。一般来
流量 大或小
讲，补给量与流域面积越大，河流流量越大。河流流量的时间变化主
要取决于河流的补给方式
与流域内植被状况、地形坡度、地面物质结构及降水强度等有关。一
②按成因划分 a风海流:盛行风吹拂海面，推动海水随风漂流，并且使上层海水带动下层海水流动，在海洋表层形成规模很大的洋 流。如：盛行西风和信风。 b补偿流：由风力和密度差异所形成的洋流，使海水从一个海区大量流出，而相邻海区的海水流过来进行补充。 c密度流：因海水温度、盐度不同，导致海水的密度不同，引起的海水流动。 表层海水：由海面高的、密度小的海区流向海面低的、密度大的海区 深层海水：由高密度区流向低密度区。 地中海与大西洋之间（直布罗陀海峡） 红海与印度洋之间（曼德海峡） （4）洋流的形成因素 ①盛行风：海洋水体运动的主要动力。 ②海陆分布 ③地转偏向力：北半球向右偏，南半球向左偏 ④海水密度差异
河道水流的特性PPT课件
，泥沙淤积严重。
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3、河段分类：
按地区划分
山区河段 平原河段
河段分类：
按河床演变划分
峡谷性河段 稳定性河段 次稳定性河段 变迁性河段 游荡性河段
宽浅性河段
冲击漫流性河段
Ni
R i B
（2）河长率：水系中各级河流的平均河长与该河流
级别i近似于正几何级数关系。
Li L1RLi1
（3）面积率：随着河道级别的增加，河道的平均流 域面积倾向于一列递增的几何数列。
（4）河流比降率：随着河道级别的增加，河道的平 均纵向比降倾向于一列递减的几何数列。
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2.流域及其分类
第7页/共85页
溪涧
第8页/共85页
急滩
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瀑布
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中下游
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沼泽
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河流 特征
水文 特征
水系 特征
流量的多少 水位的季节变化 含沙量 结冰期 流速等 水系形态、河流密度、支流
长度 流域面积 流向
河第1道3页/共85页
二、河流水系特征
第一节 河流及河流特征
一、河流的基本概念 从水文学的定义来说，在陆地表面上接纳、汇 集和输送水流的路径和通道称为河槽，河槽与 其中流动的水流，统称为河流。 从河流动力学的角度来说，河流是由水、泥沙 及河床边界共同组成的系统，三者相互制约、 并受外部各种因素和人类活动的影响。
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2、形成过程
Rain and 雨和雪
高中地理第4章水的运动第1节陆地水体及其相互关系课件新人教版选择性必修1
典例剖析 2020年7月长江流域汛情严峻, 险情不断。湖北是长江流域防汛 压力较大的省级行政区,其省级行 政中心武汉的汛情受到多方面影 响,呈现出江汛、山洪、湖涝、城 市渍水汇集的特点。下图是武汉 和长江水位的关系示意图。据此 完成下列各题。
(1)武汉湖涝严重,其上涨的湖水来源主要是( ) ①地表径流 ②大气降水 ③地下水 ④冰川融水 A.②③④ B.①②④ C.①③④ D.①②③ (2)为缓解武汉城市渍水,应采取的措施主要是( ) A.开闸放水入江 B.水泵抽水入江 C.屋顶绿地涵水 D.疏通城市湿地 答案:(1)D (2)B
解析:第(1)题,读图可知,汛期和枯水期河流水位都高于潜水位,即河流水 总是补给地下水;而图中四个选项中,②④表示河流水与地下水相互补给, ①表示河流水总是补给地下水,③表示地下水总是补给河流水。第(2)题, 黄河下游河段为“地上河”,河流水位总是高于两岸的潜水位,故河流水总 是补给地下水。
随堂训练
二、陆地水体的相互关系 1.河流与湖泊 (1)位于河流中下游的湖泊,洪水期蓄积部分洪水, 削减 、延缓干流洪 峰,枯水期补给河流,对河流径流起着调节作用。 (2)人工湖泊——水库,可人为调节河流 径流 。 (3)有的河流发源于山地的 湖泊 。 (4)在内流区,许多河流最终注入湖泊。一旦入湖河流改道或断流,湖泊就 会 干涸 。
6.读我国某两条河流的流量过程曲线示意图,完成下列各题。
(1)甲河流年最大径流量出现在
月,其原因是
;
月河流有断流现象,其原因是
;5月份流量较相邻月份少,
其原因是
。由此可见,该河流流量
随
的变化而变化。
(2)乙河流一年有两个汛期,其中A汛期是
补给形成的,B汛期是
补给形成的。该河流径流终年存在,可
第4章 近岸水流运动特性(4版)PPT课件
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论 潮汐动力理论
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论(静力理论)假定
①地球全部被均匀深度和密度的水体所覆盖
②海水是无粘流体，摩阻力可以忽略，没有惯性， 因此在重力和引潮力的作用下、在任何时刻均能 保持平衡状态
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论(静力理论)假定
①地球全部被均匀深度和密度的水体所覆盖
②海水是无粘流体，摩阻力可以忽略，没有惯性， 因此在重力和引潮力的作用下、在任何时刻均能 保持平衡状态
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论-引潮力
①天体引力有差别：地 球上不同海域距离太阳 和月球的相对位置不同
②惯 性 离 心 力 ： 地 - 月 、 地-日转动系统绕其共 同质心运动时产生的
地转自转
7.29105rads 各 纬 度 处 的 地 转 线 速 度 =R地 cos
4.4.1地转效应(科氏力)
男主角-火车-女主角
地转效应 水流由低纬度向高纬度移动， 原较高速率“惯性”使得水流 偏向自转方向
水流由高纬度向低纬度移动， 原较低速率的 “惯性”使得水 流偏向地球自转的反向
北半球即偏向运动方向的右侧， 南半球则偏向左侧
(3)水体运动还受到地球自转柯氏力的影响。在北半球，柯氏力使 潮流向右偏转，而在南半球，则使潮流向左偏转
4.1.2 潮汐理论
潮汐动力理论
以水动力学方程为基础，研究周期性引力作用下 的强迫潮波的运动规律，方程中考虑水深、地形、 岸线、科氏力、惯性力、摩擦力等对潮波的影响
4 -2 -牛 顿 第 二 定 律 F = m a
+
连续方程Biblioteka 4.1.2 潮波控制方程假定：水平二维流(合理否？)，不考虑摩阻力 水深10m时，潮波波长442km，远大于水深(浅水长波) 潮波振幅一般不超过几米 So，一个周期T内，水平方向的运动距离远大于垂向的运 动距离(i.e. 垂向速度w远小于水平速度u，v)
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连续方程
4.1.2 潮波控制方程
假定：水平二维流(合理否？)，不考虑摩阻力 水深10m时，潮波波长442km，远大于水深(浅水长波) 潮波振幅一般不超过几米 So，一个周期T内，水平方向的运动距离远大于垂向的运 动距离(i.e. 垂向速度w远小于水平速度u，v)
4-2中 第 三 式
4 - 2
海岸和河口地区的潮波一 般是大洋或外海潮波传播 的结果
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论 潮汐动力理论
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论(静力理论)假定
①地球全部被均匀深度和密度的水体所覆盖
②海水是无粘流体，摩阻力可以忽略，没有惯性， 因此在重力和引潮力的作用下、在任何时刻均能 保持平衡状态
4.1.2 潮汐理论
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论的缺陷
实际潮汐与平衡潮严重不符： (1)地球表面水体运动必须满足水动力方程。这表明潮汐应以长波 形式传播。受边界和地形的影响，潮波会发生反射，共振等，导 致潮差增大；海床摩阻使潮差减小；不同的地形和岸线形态将使 潮差增大或减小
(2)(人是地行仙，日行八万里)在赤道上，地球表面相对月球的线速 度为449m/s。如平衡潮与月球在地球表面上的移动轨迹同步，其 传 播 速 度 需 达 449m/s ， 由 此 得 海 洋 深 度 需 大 于 20Km(c=sqrt(gh))。但实际海洋深度远小于20Km。因此实际潮 汐相对于平衡潮会有延迟现象
(3)水体运动还受到地球自转柯氏力的影响。在北半球，柯氏力使 潮流向右偏转，而在南半球，则使潮流向左偏转
4.1.2 潮汐理论
潮汐动力理论
以水动力学方程为基础，研究周期性引力作用下 的强迫潮波的运动规律，方程中考虑水深、地形、 岸线、科氏力、惯性力、摩擦力等对潮波的影响
4 -2 -牛 顿 第 二 定 律 F = m a
③引 潮 力 = 天 体 引 力 + 惯性离心力
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论-月球的引潮力
rrr FPN
F VP VN VKR M 月 2cos
KMcos D 2
地 -月
F HP HN HKR M 月 2sinKD M 地 2-月 sin
单位质量水质点引潮力垂向分力最大值与重力之比：
FVmax Fg
2D K 地 3M -月 r
K rE 2 9000 1000
① 径向分量对潮汐作用很小(只引起水位升降，不主导潮波运动) ② 水平分量虽小，但垂直于重力方向，会引起水体的切向运动
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论的优点
可以解释半日潮、全日潮、潮汐的基本成因
大潮和小潮
大潮：某地一个月中潮 差最大的日子，一般发 生在朔(农历初一，也称 新月)和望(农历十五、 也称满月)日之后约1— 2天
为什么要研究潮汐运动？ 海岸洪水、波浪变形、航运、渔业、居住 大多数海岸建筑物在高潮位时破坏 引起泥沙输移，导致岸滩和地形变化 引起污染物颗粒输移，影响环境
4.1.1 基本定义
潮波：昼潮夜汐，海面周期性的垂向升降运动 涨潮-落潮 潮汐周期：一个太阴日，两次高潮和两次低潮
潮流：海水周期性的水平整体运动 涨潮流-涨潮时向岸流动的海水 落潮流-落潮时向海流动的海水
ppag(z)
4 - 7
静压平衡方程
水平压力梯度项
1 p g y y
1 p g x x
4.1.2 运动方程
简化的强迫潮波运动方程 (4-9)-3个未知量u，v，η，两个方程？
ut u u xv u y x 2vsingx
vuvvv 2using
t x y y
y
当地加速度 对流加速度
潮波连续方程
uhvh0
t x
y
强迫潮波运动控制方程
t
u
h
x
v
h
y
0
u
t
u
u x
v
u y
x
2vsin
地理纬度
g
x
v
u
v
v
v
2u
sin
g
t x y y
y
北半球为正，南半球为负
三个未知量(u、v、η)，三个方程
请记下待做的习题
✓ 习题4.1 ✓ 注明班级、学号、姓名 ✓ 下周四课前，各班学习委员收齐后上交
t
u
h
x
v
h
y
0
u
t
u
u x
v
u y
x
2v sin
g
x
v
t
u
v x
v
v y
y
第四章
近岸水流运动特性
近岸水流(潮流、近岸波生流)垂向(沿水深)分布
水中物质输移
水底剪切应力
悬移质
推移质
海床冲淤变化
P83， 图4-1(潮流底流速度很小)
4. 本章总纲
4.1 潮波运动简介 4.2 水流速度垂向分布 4.3 波浪对水流垂向分布的影响 4.4 波浪和水流共同作用的底摩擦力
4.1潮波运动简介
平衡潮理论(静力理论)假定
①地球全部被均匀深度和密度的水体所覆盖
②海水是无粘流体，摩阻力可以忽略，没有惯性， 因此在重力和引潮力的作用下、在任何时刻均能 保持平衡状态
4.1.2 潮汐理论
平衡潮理论-引潮力
①天体引力有差别：地 球上不同海域距离太阳 和月球的相对位置不同
②惯 性 离 心 力 ： 地 - 月 、 地-日转动系统绕其共 同质心运动时产生的
4.1.3 潮波特性
类似风浪和涌浪之区分：深水中为强迫潮波，引潮力不 可忽略；浅水中为自由潮波，不受引潮力的影响(Why)
uuuvu2vsing
t x y x
x
vuvvv2using
t x y y
y
浅海潮波运动方程
不考虑引潮力、摩阻力、科氏力，湍流涡粘力 潮波沿x向传播(v=0) 海底水平(h=常数) 小振幅波动(忽略非线性项)
小潮：某地一个月中潮 差最小的日子，通常出 现在上弦(初七、初八) 和下弦(廿二、廿三)后 约1—2天
涛之起也，随月兴衰(Why？)
涛之起也，随月兴衰
3
F F 日 月 --V V m m a a x x D M 地 3-月 ： D 地 S 3-日 = M S : D D 地 地 --月 日 2.17
引潮力
柯氏力
Ω = -gη η为平衡潮潮高
压力梯度力 (水面坡降力)
强迫潮波运动方程式,没有考虑摩阻力，水平速度u、v在无摩阻长 波运动中可认为不随深度而变
4.1.2 连续方程
P87，图4-4，质量守恒即体积守恒(Why？)
单位时间内流入水柱体的流体体积(x，y两个方向)， 等于该水柱在单位时间内水位升高引起的流体体积 增加