波浪与水流共同作用下波浪要素的变化
第3章 波浪传播和破碎(4版)
k 0 t
书面理解：波数向量随时间的变化率与圆频率的位置变化率平衡 是啥意思？
从一维波浪运动的角度进行理解
进出 内变
1/ T dx f f f f dx dx dx x 2 x x x dx kdx dx k k 0 t L t 2 2 t t x
比底部水质点速度滞后π/4
单位面积床面上摩阻力引起的时均能量损耗率为：
1 T 2 D f U b b dt umb T 0 2
正比
反比
3.1波浪近底边界层和底摩阻
一、波浪的近底边界层流速分布和摩阻损失
II.紊流边界层内的流速和摩阻损失
紊流边界层内的剪应力
u e z
稳定波场
0
?
k 0 t x
控制体内波浪个数N
Come
t T1
Go
t T2
If , t , N ?
So, T is a constant related to place T x 0
gT 2 But , L tanh(kh) is 2 constant ?
根据数学等式：
←Ω为标量
t t
i j kxi k y j k x y t
k 0 t
波浪守恒方程
然而，波浪守恒方程的物理意义是什么呢?
波浪守恒方程的物理意义?
T=10s
1 P65，图3-1(距离底部 高度处，u=umb) 2
1 z 2 0.0028m
3.1波浪近底边界层和底摩阻
地理波浪知识点总结
地理波浪知识点总结一、波浪的定义与形成1. 波浪是海洋中的海浪、湖波、江河波等的统称，是水体表面上由于风力、重力、海底地形和潮汐引起的周期性的振动运动。
波浪是海洋、湖泊和江河中的一种波动现象，是水体受到风力或其他外力作用而在水面上产生的波动。
2. 波浪的形成海浪是水体在风的作用下发生波动的现象。
风吹到海面上，对海水的氧气起风暴和地球的自转等各种因素的影响下，产生了激波。
波浪特性主要和由风的强度、随时间的变化和持续时间以及风的走向等因素有关。
二、波浪的分类1. 按照波形特征分类(1) 常规波：呈椭圆形，又称正规波。
(2) 摇摆波：酷似网球(3) 卷书波：严重时呈旋转形状，与岸边作接触时可形成旋转的水流绕至(4) 无规波：随机出现。
2. 按照产生的原因分类(1) 壳湾波：大陆斜坡潦峰致异步片。
(2) 捲浪：风和重力合成。
(3) 开浪：法国大浪，马牙湾波，惠浪琳顿波时浪。
3. 按照形成的地理位置分类(1) 海浪：波在海洋中产生的波浪(2) 湖波：波在湖泊中产生的波浪(3) 河波：波在江河中产生的波浪三、波浪的特征1. 波高：指波峰到波谷的垂直距离，单位为米。
2. 波长：指波峰到波峰或波谷到波谷的水平距离，单位为米。
3. 波速：指波峰的传播速度，单位为米/秒。
4. 波频：单位时间内波峰或波谷通过一点的次数。
5. 波形：指波在移动过程中的形状。
6. 波幅：指波峰的最大高度，单位为米。
7. 波能：波浪嵩度对于海岸线越有影响8. 波周期：单位波的周期四、海洋波浪的产生1. 风是产生海洋波浪的主要原因。
风吹过水面时，由于摩擦力使水分子发生微小波动，形成涟漪。
2. 风是产生海洋波浪的主要动力，强风、大风和飓风是产生大浪的主要原因。
3. 风速越大，持续时间越长，波浪的高度就越大，波长也越长，波速也越快。
五、地理波浪的影响1. 对海岸线的影响：波浪是海岸侵蚀和沙丘形成的主要原因之一。
2. 对船只的影响：强风大浪是船只行驶的最大障碍之一，也是出海渔船的大敌。
基于ABAQUS的内河航道岸坡稳定性分析
Ｊ：ｄ ６ＳＪＳＶ ８Ｖ ｖ＋７ｖ ８＝ ｄ ｄ ．
体 积 上 的体积 力 。 渗 流连续 方 程为
，
（ １ ）
式中： 为虚速度场； ＝ｙ ０ｖ ｘ为虚应变； 面 ８ ｓｍ（６１ ） ６ ６ 为真实（ａｃｙ应力；为单位面积上的表面力ｉ为单位 Ｃｕｈ） ￡ 广
／
＼
｛ ｆ ｓ ＝ Ｊ ｗｎ． ｄ ｔ ＿ ｄ 一 Ｐｓ ｖ Ｉ Ｊ ｎ ｌ — ｎ ＼
１４ ５
度折 减系数 。
水
道
港 口
第３ ３卷第 ２期
判断岸坡是否达到临界破坏的标准主要有 以下几种Ｅ ］ １以数值计算收敛与否为评价标准 ， ： ） （ 与有限元的 算法 有 关 ；２ 以特 征点 的位 移一 减 系数 曲线 的拐 点为 评价 标准 ；３ 以是否 形 成连 续 塑性 变形 贯 通 区为评 （） 折 （）
第３ ３卷第 ２期
２１ 年 ４ 月 ０２
水
道 港 口
Ｖｏ．３ Ｎｏ２ １ ３ ， Ａｐ ． ２ ２ ｒ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ａ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ ｒ ａ ｔ ｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ ｏ
基 ＡＡＵ的 河 道 坡 定 分 于 ＢＱＳ 内 航 岸 稳 性 析
收 稿 日期 ：０ １ ｌ － ４ 修 回 日期 ：０ １ １ — ６ ２ １一 １ １ ； ２１—２０
基金项 目 ： 国家 自然科学基 金（ ０ ７０ ９ ； ５ ９ ９ ６ ）天津 市科技支撑 计划重点项 目（ ０Ｃ Ｂ Ｃ ３０ ）交通运 输部科技 项 目（０ １ １Ｊ Ｙ Ｊ ０ ４ ０ ； ２ １
介质 中的流体流动 的方式是将孔隙体视为多相材料 ， 隙中的流体可包含两部分 ： 孔 一是液体 ， 通常认为压缩 性相对很低 ； 另一个则是气体 ， 认为是可压缩 的。 土体的体积包括两部分 ： 土颗粒的体积和孔隙的体积 ， 孔隙 的体积等于孔隙中液体 的体积与气体体积之和。 计算 中有 限元的网格固定在土骨架上 ， 气体或液体可流过 网 格， 但需要满足流体 的连续性方程 。 土体的力学特性通过采用有效应力定义的本构模型来模拟 ， 液体的渗透 采 用 Ｆｒｈｅｍ ｒ ｏｃｈｉｅ 渗透定 律模 拟 ， 常用 的 Ｄ ｒｙ 律是 它 的简 化 。 ａｃ 定
海水的运动
海水的运动海水运动的形式主要是波浪、潮汐和洋流。
（一）波浪波浪就是海水质点在它的平衡位置附近产生一种周期性的振动运动和能量的传播。
波浪运动只是波形的向前传播，水质点并没有随波前进，这就是波浪运动的实质。
这是由于水质点同时受到动力和复原力这两个互相垂直的力共同作用的结果。
动力，如风力、潮汐、地震或局部大气压力的变动等，使水质点产生水平位移。
复原力（物理学称为弹性力），如重力、水压力和表面张力等，使水质点恢复原位。
因此，水质点在动力的作用下产生水平位移的同时，受复原力的作用有恢复原位的趋势而产生垂直运动，这样水质点便沿着上述两个力的合力方向运动的结果，便在它的平衡位置附近产生了一种周期性的圆周运动。
而运动着的水质点又将它所获得的能量依次相传，于是连续的“能流”就随波前进。
故波浪只是形状的前进，水质点并没有随波前进。
1．波浪要素波浪的大小和形状是用波浪要素来说明的。
波浪的基本要素有：波峰、波顶、波谷、波底、波高、波长、周期、波速、波向线和波峰线等（图5．33）。
波峰是静水面以上的波浪部分。
波顶是波峰的最高点。
波谷是静水面以下的波浪部分。
波底是波谷的最低点。
波高h，是波顶与波底之间的垂直距离。
波长λ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。
周期τ，是相邻波顶（或波底）2．波浪分类波浪的种类很多，这里介绍几种主要的分类方法：（1）按成因分类风浪和涌浪：在风力的直接作用下形成的波浪，称为风浪；当风停止，或当波浪离开风区时，这时的波浪便称为涌浪。
两者的性质、波形、波高与波长、波速等都不同。
风浪的性质属于强制波，其波形的轮廓和余摆线差别大，波峰尖陡，波谷平广，海面凹凸不平，此起彼伏；其波高较高，波长较短；波速较慢，最大仅达40～50km／h。
而涌浪的性质是属于自由波，其波形的轮廓和余摆线较接近，波峰圆滑，海面较规则，波浪呈一排排的样子，其波高较矮，波长较长（可达500m至600m，甚至800m以上），波速较快，每小时能达100多km，故可以比风速大，可利用它来预报台风或风暴。
长江口潮流及潮位变化对波浪的影响
长江口潮流及潮位变化对波浪的影响杨棋;欧建军;李永平;黄宁立【摘要】通过理论计算及实测数据定量分析了长江口海域潮汐对波浪的影响.考虑潮流及潮位变化, 计算了波数沿波向线的变化, 在计算过程中采用数据库查询方式避免了公式简化引起的误差.将计算出的波数带入由波作用量守恒推导出的波高变化公式, 其中只考虑反映潮汐影响的多普勒效应项和浅滩效应项, 由此得到顺流低潮位、顺流高潮位、逆流低潮位和逆流高潮位 4 种情况下某一周期的波浪其波高随水深和流速的变化以及相应的波长和陡度变化.通过个例分析将计算结果与长江口的实际观测比较, 并统计潮汐对波高贡献值占总波高之比以及潮汐对波高作用中多普勒效应项和浅滩效应项分别对波高的贡献率.结果表明, 理论计算值能很好地反映实际波浪的特征, 多普勒效应项和浅滩效应项能够基本解释波高的半日变化; 对于所分析的个例, 潮汐对波高的平均贡献值为负, 理论计算及观测数据分析得到的值分别为–8%及–6%; 多普勒效应项和浅滩效应项对波高的影响中后者是主要的; 另外理论计算及实测均反映出潮位变化对波高的影响不及相对流速对波高的影响明显.%Using theoretical calculations, tidal effects on waves in the Yangtze River estuary were analyzed quantitatively. Considering variations of tidal current and tidal level, wavenumber changing along a wave ray was calculated. In order to avoid errors produced by formula simplification during the calculation, database query method was used. The wavenumbers were used in wave height changing formula, which was deduced based on wave action conservation and in which only Doppler coefficient and shoaling coefficient terms reflecting effects of tide were considered. Then, wave height variation for different water depths anddifferent current speeds of a certain periodic wave along-a-wave ray was obtained, and four examples under different situations were shown. These situations were downstream with low tide, downstream with high tide, upstream with low tide, and upstream with high tide. Their corresponding wavelengths and steepness were also calculated. Through a case study, theoretical results were compared with observations, percentages of tide-induced wave height to total wave height and contribution values of Doppler coefficient and shoaling coefficient to wave height were calculated. The results show that theoretical calculations and observations have good relationship and Doppler coefficient and shoaling coefficient can basically explain wave height's semidiurnal change. For the study case, tidal effect on wave height is negative, namely, –8% for theoretical calculation and –6% for observation. Effect of shoaling coefficient on wave height is much more important than that of Doppler coefficient. Both theoretical calculation and observation reveal that influence of tidal level on wave height is inferior to that of relative current.【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2015(034)005【总页数】8页(P19-26)【关键词】波浪;潮流;潮位;波作用量守恒;长江口【作者】杨棋;欧建军;李永平;黄宁立【作者单位】上海海洋气象台,上海 201300;上海海洋大学海洋科学学院,上海201306;上海海洋气象台,上海 201300;上海台风研究所,上海 200030;上海海洋气象台,上海 201300【正文语种】中文【中图分类】P731波流相互作用是影响近海近岸波浪传播的重要因素(冯芒等, 2004)。
波浪ppt课件
潮汐
潮汐对波浪的影响表现在潮汐 变化过程中产生的潮汐波。
地形
海岸线的地形地貌对波浪的传 播和变形具有重要影响，如海
湾、半岛、岛屿等。
03
波浪的观测与测量
波浪的观测
直接观测
通过肉眼或望远镜进行观测， 适用于近岸或浅水区域。
遥感技术
利用卫星或飞机搭载的传感器 进行观测，可以覆盖较大范围 。
自动观测仪器
波浪PPT课件
目 录
• 波浪的形成与分类 • 波浪的特征与影响因素 • 波浪的观测与测量 • 波浪对人类的影响 • 波浪的利用与防护 • 未来展望
01
波浪的形成与分类
波浪的形成
波浪的形成
波浪是由于风力、地心引力和其他因素共同作用在水面上形 成的波动现象。当风吹过水面时，水分子受到风的摩擦力而 产生波动，形成波浪。
06
未来展望
波浪研究的未来方向
深入研究波浪生成机制
波浪能利用技术革新
探索波浪生成的动力学过程，研究海洋环 流、气候变化等因素对波浪的影响。
发展高效、可靠的波浪能利用技术，提高 波浪能转换效率，降低成本。
波浪能与其他可再生能源的集成
波浪能利用的生态环境影响
研究波浪能与其他可再生能源（如风能、 太阳能）的互补性和集成潜力，实现多能 互补和优化利用。
海上运输
波浪对海上运输产生影响 ，可能导致货物损坏、船 舶延误等。
航道建设
为减小波浪对海上交通的 影响，可以建设人工航道 、疏浚航道等，提高航道 的通航能力。
波浪对海洋生态环境的影响
生态系统平衡
波浪对海洋生态环境产生影响，可能影响海洋生物的栖息和繁殖，进而影响整 个生态系统的平衡。
污染扩散
波浪的基本知识
·“卷波”型破碎波(Plunging)：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。
·当深水波陡中等，且海底坡度较陡时将会出现。
·“激散波”型破碎波(Surging)：波的前沿逐变陡，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。
·绕射后同一波峰线上波高不等 ，波长和周期不变。 ·波高从几何阴影线上以堤头为 中心以弧线形式向堤后旋转延伸， 伸得越远，波高越小。
·意义：防波堤的布置
波浪的破碎
·“崩波”型破碎波(Spilling)：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。
·深水波陡较大，且底坡较平缓时将会出现这种形态的破碎。
C /C 0 L /T L /L 0 ta2 n dh
L 0 /T 0
L
根据两波向间的波能流守恒可得：
En E C 0 n 0 C 0 b b 0
根据线性波浪理论可得：
E0
1 H
2
0
8
E 1 H 2
8
E0，E——深浅水中单位面积水柱的波动能量；
n0 1 2
4d
n
1 2
1
L tanh 4d
波陡与波坦：波高与波长之比，通常用 表示，=H/L。波陡的倒数称
为波坦
风浪、涌浪、混合浪
风浪：在风的直接作用下产生的水面波动。 在观测中记为F。 特点：高低长短不等，波面较陡，粗糙不平 ，波峰线较短，此起彼伏，瞬息万变。
涌浪：风停止后在海面上继续存在的波浪或离开风 区传播至无风水域上的波浪。在观测中记为U。
·深水波陡较小，且海底坡度较陡时常出现此种破碎。
波浪破碎形态的划分
第六章 世界海洋中水的运动 讲稿
示 吕 宋影 海像经 峡 过 波内 吕 波由 宋 纹潮 海 。流 峡 所 上 引 空 起 所 之，摄 内显之 ERS-1 SAR
(Copyright ESA)
第一节
海洋中的波浪
当轻(低盐或是高温)的海水漂浮在相对较重 (高盐或低温)的海水之上时，海洋上层便呈现密 度分层的情形，此时有利于发生内波。如下图(b)， 船行这种水域，往往因为产生内波之尾迹而损失 能量，致使船速变慢，早期由于不明了此现象因 此造成船员恐慌，称此为死水(Dead Water)， Fridjof-Nansen在北极探测时便发现此现象 (Nansen 1902)，随后Ekman(1906)以实验证明和 内波的关系。水下内波可以使近海面之水流形成 带状的辐合或是辐散区，海面漂浮的物体便会在 辐合区内排列成行(图c)。
第六章世界海洋中水的运动?第一节海洋中的波浪?第二节潮汐?第三节洋流和海流第一节海洋中的波浪一波浪及其类型海洋中的波浪是指海水在外力和惯性力的作用下水面随时间起伏一般周期为数秒至数十秒的现象
第六章 世界海洋中水的运动
第六章
第一节
海洋中的波浪
为了帮助了解海面波浪的复杂性，首先 介绍一些简单的波浪特性。基本上波浪系 以波长（λ），水深（d）及波高（H）间的 相对关系决定其特性。当水深大于波长之 半时，称为深水波，其性质不受到水深的 影响；d/λ较小时称为浅水波。d/λ趋近于零 或很小时则为孤立波，即只有一个波峰， 波长为无限长的波。
第一节
海洋中的波浪
许多海面波浪简单的性质均可以利用线性的 微小振幅波理论加以说明。此微小振幅波理论 〔或称艾力（Airy）波理论〕乃是一种近似的理 论，只在波浪的尖锐度（H/λ）以及波高水深比很 小时才能成立。在此理论下，波形可以用正弦函 数表示。微小振幅波前进时，水粒子并不随着波 浪前进，而是循着封闭轨道运动。深水波时如下 图所示，其轨道为圆形，且圆的半径随着水深成 指数函数减小，图中之C表示波速。浅水波时， 水粒子运动的轨道为椭圆形；孤立波时，水粒子 则随着波浪跳跃前进。
波流作用下输电线路海中立塔局部冲刷计算方法
波流作用下输电线路海中立塔局部冲刷计算方法李磊;谷洪钦;于万春【摘要】由于受到波浪和潮流的共同作用，输电线路海中立塔局部冲刷问题较为复杂，比较分析了4种可用于海中塔位局部冲刷计算的公式(韩海骞公式、王汝凯公式、Jones&Sheppard公式和65-1修正式及65-2式)。
对于只考虑波浪作用的公式，将波浪水质点平均流速与潮流流速叠加；当考虑潮流往复流作用时，提出采用折减系数法对计算值进行修正。
将4种方法分别应用于某输电线路工程海中立塔局部冲刷计算。
结果表明，韩海骞公式的计算结果最符合实际。
%Influenced by the jointed affect of wave and tide, the local scour problem of power transmission tower in the sea is complicated. 4 local scour calculation formulas ( Han Haiqian's Formula, Wang Rukai's Formula, J&S Formula, 65-1 modified formula and 65-2 formula) applied in the local scour calculation are compared and analyzed. For the formula only considering the wave effect, the velocity of wave particle and the velocity of tidal current are superposed together. For the formula considering the reciprocating flow effect of tide, the reduction coefficient is used to correct the calculated value. The 4 calculation formulas are applied to a tower of power transmission line in sea, and the results show that the Han Haiqian's Formula is the most consist-ent with the practical condition.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P47-49,53)【关键词】局部冲刷;波浪;潮流;海中立塔【作者】李磊;谷洪钦;于万春【作者单位】国核电力规划设计研究院，北京100095;国核电力规划设计研究院，北京100095;国核电力规划设计研究院，北京100095【正文语种】中文【中图分类】TV734.3沿海输电线路工程常遇到海中修建杆塔等构筑物的问题。
波浪的成因和要素有哪些
波浪的成因和要素有哪些波浪指具有自由表面的液体的局部质点受到扰动后，离开原来的平衡位置而作周期性起伏运动，并向四周传播的现象。
那你对波浪的形成好奇嘛?以下是店铺为大家整理波浪是怎么形成的答案，希望对你有帮助!波浪形成的原因海水受海风的作用和气压变化等影响，促使它离开原来的平衡位置，而发生向上、向下、向前和向后方向运动。
这就形成了海上的波浪。
波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。
当波浪涌上岸边时，由于海水深度愈来愈浅，下层水的上下运动受到了阻碍，受物体惯性的作用，海水的波浪一浪叠一浪，越涌越多，一浪高过一浪。
与此同时，随着水深的变浅，下层水的运动，所受阻力越来越大，以至于到最后，它的运动速度慢于上层的运动速度，由于惯性，波浪最高处向前倾倒，摔到海滩上，成为飞溅的浪花。
暴风浪具有特别的重要性。
暴风浪是吹程相当大的特殊大风的产物;它们在一天里对海岸线的作用可能比普通盛行波浪在数周相对平静的天气里作用明显。
这些暴风浪大多数都造成破坏性的后果。
由于它们频繁出现，一浪很快地紧接着一浪，频率约为1分钟12-14次，由于当波浪破碎时，水几乎垂直地冲击下来(因此有“冲击碎浪”一语)，因而回流比上爬强有力得多。
因此，这些破坏性波浪倾向于“梳”下海滩，并将物质向海移动。
每分钟起伏约6-8次的较和缓的波浪，其上爬浪的前冲力较强，由于摩擦阻碍作用，回流力量较弱;因此，它们倾向于将粗砾搬上海滩。
这些波浪是建设性波浪，即“崩顶”或“激散”碎波。
冬季的大西洋波浪对爱尔兰西岸的平均压力，差不多为每平方米11 000千克，而在大风暴期间，压力可3 倍于此。
暴风浪对海岸线的作用在高潮时极为显著，因为它们的力量作用于较高的海滩或悬崖面上。
当波浪接近滨岸并且水变浅时，其速度便减小。
如果海岸由交替的岬湾构成，那么，水在岬角前变浅要比在海湾深水处快。
因此，波浪从海湾处向岬角侧部弯曲或折射，并在这里加强侵蚀过程。
如果波浪以斜交的方向推进，那么折射也可能在平直海岸上发生，结果它们最终将在几乎与海岸平行的方向上破碎。
波浪作用力PPT课件
第三章 水作用 第二节 流水压力
根据试验结果绕流阻力可由下式计算：
v2
P CD 2 A
式中 v——来流流速；A——绕流物体在垂直于来流方向上 的投影面积；CD——绕流阻力系数，主要与结构物形状有
。 第三章 水作用
d
d'
b
第三节 波浪作用力
p b'
波浪作用力应按三种波浪进行设计：
第三章 水作用
pu'
第一节 静水压力 P3——由于水面坡降对冰层产生的作用力(Pa)p，d' 等于920hi，di为水面坡降； pd' Ω——冰块面积（m2），可由当地或邻近地点的实测或调查资料确定；
第三章 水作用
H 第三节 波浪作用力
在通行船只或有漂流物的河流中，设计水中桥梁墩台时，需要考虑船只或漂流物的撞击力。
（5）墙底波浪浮托力Pu为：
第三章 水作用
第五节 撞击2力.波谷时
静水面
波浪中心线 H
（2）静水面上H+hs处（即波浪中线上H处）波h压s 力强度为零；H 冰与结构物接触面的静压力按下式确定：
ps'
大面积浮冰移动对结构物产生静压力，与浮冰冰层面积成正比，美国某市p'Bailey Avenue Bridge采用破冰手段减小浮冰对桥墩的压力
（1）静水压强垂直于作用面，并指向作用面内部； （2）静止液体中任一点处各方向的静水压强都相等。 静水压强＝液体表面压强＋液体内部压强
p p0 h
第三章 水作用 第一节 静水压力
第5章 波浪
波浪概述
波浪分类
按成因：风浪、涌浪、近岸浪、潮波、风暴潮及海啸等； 按周期：毛细波(<1s)、重力波(1~30s)、超重力波(数分钟~ 数小时)、潮波(12~24小时)和长周期波(数天)； 按波形：前进波和驻波； 按水深与波长之比：深水波 (h≥l/2)、过渡波(l/20<h<l/2) 及浅水波( h≤l/20)； 按作用力性质：自由波（如涌浪、海啸）和强迫波（如风 浪、潮波） 按发生深度：表面波和内波； 按振幅与波长之比：小振幅波(或线性波)和有限振幅波。
小振幅波
波浪叠加
小振幅波
小振幅波的合成
实际海浪是复杂的随机波动。
根据波动叠加原理，复杂波动可看作由许多简单 波动叠加而成。 合成波的性质取决于叠加前简单波动的振幅、周 期、波长及传播方向等。 最常见的合成波有驻波和波群。
小振幅波 驻波由两列振幅、周期、 波长相等，但传播方向相 反的正弦波叠加而成。 z1=a sin(kx-st) z2=a sin(kx+st) 因此，驻波波面方程：z =z1+z2 =2a sinkx cosst 显然，在x=±(2n+1)l/4 (n=0,1,…)各点处，波面z在一个周期内具 有最大的升降幅度，这些点称为波腹。 而在x=±nl/2 (n=0,1,…)各点处，波面z在一个周期内恒为零，这些 点称为波节。 波腹处水质点只有垂直速度分量w，波节处水质点只有水平速度分 量u，其余水质点水平和垂直速度分量均有；波面|z|值达到最大值时， u=w=0，波面z=0时u和w达到最大值； 驻波波形并不向前传播，所有水质点均围绕各自平衡位置作振动。
垂直速度w [cm/s]
有限振幅波的波动理论 很多，主要有Stokes波、 Cnoidal波、孤立波等。
海洋中的波浪现象及其特性研究(1)
船舶航行安全评估指标
波浪对船舶航行的影响
分析波浪对船舶航速、航向稳定性、操纵性等方面的影响，为船 舶安全航行提供理论支持。
船舶耐波性评估
研究船舶在波浪作用下的运动响应和载荷特性，评估船舶的耐波性 能，为船舶设计和建造提供依据。
航行安全预警系统
基于波浪预测模型，开发船舶航行安全预警系统，实时监测和预测 航行区域的波浪状况，为船舶安全航行提供决策支持。
01
根据选定的数学模型，建立相应的控制方程，如波动方程、连
续性方程等。
初始条件与边界条件设置
02
根据实际问题需求，设置合理的初始条件和边界条件，如波高
、周期、水深等。
数值计算方法选择
03
选择合适的数值计算方法，如有限差分法、有限元法、谱方法
等，对控制方程进行离散化和求解。
模型验证结果展示
实验数据对比
03
风能输入
风通过摩擦作用将能量传 递给水面，形成波浪。
波浪成长
波浪在风的作用下不断吸 收能量，波高和波长逐渐 增加。
波浪稳定
当波浪达到一定尺度后， 风能输入与波浪能量耗散 达到平衡，波浪进入稳定 状态。
涌浪传播特性及影响因素
长波传播
涌浪具有较长的波长和周 期，能够在海洋中远距离 传播。
能量衰减
涌浪在传播过程中受到多 种因素的影响，如海底地 形、海水深度等，导致能 量逐渐衰减。
海底地震或火山活动产生的能量，以波的形式在 海水中传播，形成地震波。
波浪对海洋环境影响
能量传输
波浪是海洋中重要的能量传输方式之 一，对海洋生态系统、海岸带地貌等
产生深远影响。
海岸侵蚀与保护
波浪对海岸带的侵蚀作用显著，同时 也为一些生物提供了栖息地和保护。
2025届高中地理高考复习课件：波浪和潮汐
必备知识梳理
一、波浪 1．类型
类型
成因
特点
常见的波浪 由___风__力___作用产生的
浪高越高， 能量越大
海底___地_震____、火山爆发或水下
海啸 ___滑_坡____、坍塌可能引起海水的波动，
甚至形成巨浪
能量巨大
风暴潮
在强风等作用下，近岸地区海面水位 急剧升降
2.波浪对生产生活的影响 (1)海滨和海上活动：密切关注_波__浪_预__报__，选择适宜活动的___波__浪___ 条件。 (2)海啸和风暴潮：___能__量___巨大，往往给沿岸地区带来灾难性后果。 (3)塑造海岸地貌的主要动力：人们通过工程和___生__物___措施来减缓 波浪对海岸的侵蚀。
随堂巩固训练
[2024·山东省实验中学高三月考]波浪能是一种新能源，我国海域辽 阔，波浪能资源丰富。波浪能发电有广阔的发展前景，但目前尚处于 试验阶段。下图示意我国渤海海域波浪能能流密度的空间分布。据此 完成1～3题。
1．仅考虑发电效率，最适宜建设波浪能发电站的海域是( )
A．M
B．N C．Q
3．推测未来波浪能发电有广阔发展前景的原因是( )
A．可再生，蕴藏量大 B．稳定，无污染
C．目前利用率高
D．分布广，易开发
答案：A
解析：第3题，波浪能清洁、蕴藏量大、可再生，故具有广阔的发展前景。故 选A。
[2024·浙江衢州考试]潮汐能是指海水周期性涨落运动中所具有的能 量。其水位差表现为势能，其潮流表现为动能。这两种能量都可以利 用，是一种可再生能源。在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最 成熟的。下图为墨西哥湾区域图，该区域拥有丰富的潮汐能。据此完 成4～5题。
【知识体系构建】