波浪的基本知识ppt课件
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3、按波浪传播海域的水深分类
8
其它分类
·根据一个波浪周期内水质点的运动轨迹是否封闭，可分 为震荡波和推移波 ·根据波形是否向前传播，可分为前进波和驻波。 ·根据波浪是否破碎，可分为破碎波，未破碎波和破后波。 ·根据波浪运动的运动学和动力学处理方法，可分为微小 振幅波(线性波)和有限振幅波(非线性波)。
n0，n——深浅水中波能传递率；
——水的容重。 12
波浪要素的浅水变化小结
根据左图可以得出结论，波浪 从深水向浅水传播过程中： 1.周期基本不变 2.波长和波速迅速减小 3.波高稍微减小后逐渐增大 4.能量传递率逐渐增大
波浪要素因水深变浅的变形曲线图 13
波浪的折射
1.定义：波浪自深水向岸边 传播进入浅水后，波峰线将 随海底地形而变得弯曲，最 终趋向于海岸线相适应或接 近平行。
波速：波的移动速度。大小等于波长与周期之比，即C=L/T。 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
5
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。 特点：具有较规则的外形，排列整齐，波面 较平滑，波峰线长。
·意义：防波堤的布置
21
波浪的破碎
22
23
·“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 。
24
·“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。
25
·“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。 ·深水波陡较小，且海底坡度较陡时常出现此种破碎。
26
波浪破碎形态的划分
27
特别说明：以上内容主要参考《海洋工程环境概论》 董 胜，孔令双 编著，中国海洋大学出版社。
波高：规则波相邻波峰顶和波谷底之间 的垂直距离，通常用H表示。
波长：规则波相邻波峰顶（或波谷底） 之间的水平距离，通常以L表示。
4
波峰线：垂直波浪传播方向上波峰顶的连线。 波向线：与波峰线正交的线，即波浪传播方向。
周期：波浪起伏一次所需要的时间，或者相邻两波峰顶通过空间固定 点所经历的时间间隔，通常以T表示。
波浪的分类及传播变形
14水利 闫志铎 21140933069
1.引言 2.波浪的分类及特点 3.近岸波浪传播的变形
1
2014年7月大连世界和平公园海滨浴场
近岸浪击毁渔场网箱
2
2013年3月烟台海浪对沿岸照成的破坏
3
波浪要素
波峰与波峰顶:波浪剖面高于静水面的部 分称为波峰，其最高点称为波峰顶。 波谷与波谷底：波浪剖面低于静水面的 部分称为波谷，其最低面称为波谷底。
混合浪：涌浪再传播进入另一个风场后的波 浪，与风浪进行叠加形成的波浪。记为FU， 或F/U（风浪为主）或U/F（涌浪为主）。6
波浪的分类
1、按波浪所受的干扰力和周期分类
7
2、按波浪形态分类
不规则波:波浪要素不断变化。
（1）大洋中的风浪为不规则波。
规则波:各个波的波浪要素均相等的波浪。
（1）实验室用人工方法产生的波浪。 （2）离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波。
9
近岸波浪传播的变形
波浪的浅水变化 波浪的折射 波浪的绕射 波浪的反射 波浪的破碎
10
波浪的浅水变化
·周期基本不变
Βιβλιοθήκη Baidu
·深水波的波速、波长和周期的关系为
L0
gT
2
0
/
2
·浅水波的波速、波长和周期的关系为
gT 2
2d
L tanh
2
L
L / L0 tanh 2d 1.0
L
C / C0 L / T L / L0 tanh 2d
28
17
18
19
立波 (驻波,standing wave): 波形无推移,各点仅有 水面上下起伏
20
波浪的绕射
·定义：波浪在传播的过程中遇到 障碍物，部分绕过其后扩散传播， 使受掩护的水域出现波动的现象。
·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。
2.原理：水深不同，波速不 同，使波峰线与等深线间的 夹角减小。
14
15
16
波浪的反射
定义：波浪在传播的过程中遇到陡 峭的岸坡或人工建筑物时，其波能 全部或部分将被反射而形成反射波 的现象。
·波长和周期不变。 ·反射波高与入射波高之比为反射 系数，其大小与岸坡或人工建筑物 的坡度、糙度、空隙率、波陡以及 入射角有关。
L0 / T 0
L
11
根据两波向间的波能流守恒可得：
EnCb E0n0C0b0
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
L
C0，C——深浅水中的波速；
b0，b——深浅水中两波向线间隔（两波向线平行时，二者相等）；
8
其它分类
·根据一个波浪周期内水质点的运动轨迹是否封闭，可分 为震荡波和推移波 ·根据波形是否向前传播，可分为前进波和驻波。 ·根据波浪是否破碎，可分为破碎波，未破碎波和破后波。 ·根据波浪运动的运动学和动力学处理方法，可分为微小 振幅波(线性波)和有限振幅波(非线性波)。
n0，n——深浅水中波能传递率；
——水的容重。 12
波浪要素的浅水变化小结
根据左图可以得出结论，波浪 从深水向浅水传播过程中： 1.周期基本不变 2.波长和波速迅速减小 3.波高稍微减小后逐渐增大 4.能量传递率逐渐增大
波浪要素因水深变浅的变形曲线图 13
波浪的折射
1.定义：波浪自深水向岸边 传播进入浅水后，波峰线将 随海底地形而变得弯曲，最 终趋向于海岸线相适应或接 近平行。
波速：波的移动速度。大小等于波长与周期之比，即C=L/T。 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
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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。 特点：具有较规则的外形，排列整齐，波面 较平滑，波峰线长。
·意义：防波堤的布置
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波浪的破碎
22
23
·“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 。
24
·“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。
25
·“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。 ·深水波陡较小，且海底坡度较陡时常出现此种破碎。
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波浪破碎形态的划分
27
特别说明：以上内容主要参考《海洋工程环境概论》 董 胜，孔令双 编著，中国海洋大学出版社。
波高：规则波相邻波峰顶和波谷底之间 的垂直距离，通常用H表示。
波长：规则波相邻波峰顶（或波谷底） 之间的水平距离，通常以L表示。
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波峰线：垂直波浪传播方向上波峰顶的连线。 波向线：与波峰线正交的线，即波浪传播方向。
周期：波浪起伏一次所需要的时间，或者相邻两波峰顶通过空间固定 点所经历的时间间隔，通常以T表示。
波浪的分类及传播变形
14水利 闫志铎 21140933069
1.引言 2.波浪的分类及特点 3.近岸波浪传播的变形
1
2014年7月大连世界和平公园海滨浴场
近岸浪击毁渔场网箱
2
2013年3月烟台海浪对沿岸照成的破坏
3
波浪要素
波峰与波峰顶:波浪剖面高于静水面的部 分称为波峰，其最高点称为波峰顶。 波谷与波谷底：波浪剖面低于静水面的 部分称为波谷，其最低面称为波谷底。
混合浪：涌浪再传播进入另一个风场后的波 浪，与风浪进行叠加形成的波浪。记为FU， 或F/U（风浪为主）或U/F（涌浪为主）。6
波浪的分类
1、按波浪所受的干扰力和周期分类
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2、按波浪形态分类
不规则波:波浪要素不断变化。
（1）大洋中的风浪为不规则波。
规则波:各个波的波浪要素均相等的波浪。
（1）实验室用人工方法产生的波浪。 （2）离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波。
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近岸波浪传播的变形
波浪的浅水变化 波浪的折射 波浪的绕射 波浪的反射 波浪的破碎
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波浪的浅水变化
·周期基本不变
Βιβλιοθήκη Baidu
·深水波的波速、波长和周期的关系为
L0
gT
2
0
/
2
·浅水波的波速、波长和周期的关系为
gT 2
2d
L tanh
2
L
L / L0 tanh 2d 1.0
L
C / C0 L / T L / L0 tanh 2d
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立波 (驻波,standing wave): 波形无推移,各点仅有 水面上下起伏
20
波浪的绕射
·定义：波浪在传播的过程中遇到 障碍物，部分绕过其后扩散传播， 使受掩护的水域出现波动的现象。
·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。
2.原理：水深不同，波速不 同，使波峰线与等深线间的 夹角减小。
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波浪的反射
定义：波浪在传播的过程中遇到陡 峭的岸坡或人工建筑物时，其波能 全部或部分将被反射而形成反射波 的现象。
·波长和周期不变。 ·反射波高与入射波高之比为反射 系数，其大小与岸坡或人工建筑物 的坡度、糙度、空隙率、波陡以及 入射角有关。
L0 / T 0
L
11
根据两波向间的波能流守恒可得：
EnCb E0n0C0b0
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
L
C0，C——深浅水中的波速；
b0，b——深浅水中两波向线间隔（两波向线平行时，二者相等）；