海岸动力学课件：2.1 波浪在浅水中的变化 .ppt

1、1第六讲第六讲第二章第二章 波浪的传播、波浪的传播、变形和破碎变形和破碎前沿 波浪在深水中的变化 2深海中能量损失深海中能量损失n波浪水质点运动时内部粘性波浪水质点运动时内部粘性阻尼；阻尼；n波浪离开风区后发生侧向扩波浪离开风区后发生侧向扩散；散；n逆向风吹在波浪上的阻尼；逆向风吹在波浪上的阻尼；n波与波之间的相互作用等。波与波之间的相互作用等。01000kmm100000km背景波能密度10152030tTgHHt424032exp水质点运动时内部阻尼所引起的波高衰减水质点运动时内部阻尼所引起的波高衰减 ?深海中能量损失的原因深海中能量损失的原因风区风区01000km 10000km3第二章

2、 波浪的传播、变形和破碎第一节 波浪在浅水中的变化 4波浪折射、绕射、反射波浪折射、绕射、反射5唐岛湾波浪推算6第一节第一节 波浪在浅水中的变化波浪在浅水中的变化 cos,atzyx平面二维相位函数txktykxkyxjkikkyxjyixxyx波面方程：波面方程：tkxHcos2微幅波微幅波波数向量空间向量7波浪守恒方程波浪守恒方程kjkikjyixyxttt0kttxktykxkyx因有：波浪守恒方程:00jyTixTT2220T=constant8二、波能守恒和波浪浅水变形二、波能守恒和波浪浅水变形 iEcnEcn0siikHcncHH0002sgiiikcccncHH22000浅水变形

3、系数 281gHEkhkhn2sinh2121侧视图水俯视图波浪正向入射C=9浅水变形系数浅水变形系数siikcncHH2000000/2tanhLLLhLLcciEcnEcn0？减小的原因？减小的原因10考虑非线性影响的浅水变形系数考虑非线性影响的浅水变形系数2 . 1008 . 200015. 0LHLhkkss0sk考虑非线性影响的系数： 应用微幅波理论计算的浅水变形系数 0sk11三、波浪折射三、波浪折射 1.折射引起的波向线变化折射引起的波向线变化 k0k0ykxkxy0cossinykxkjkikkyxorhLgTc2th2ghc 30g25g波向线波向线波向线波向线12岸滩具有平

4、直且相互平等的等深线时，有岸滩具有平直且相互平等的等深线时，有: : 0sindxkdconssinkconssinc00csinsinc0cossinykxk30g25g0 0y yx xconscTLsin*2sin2问题：折射后的波高好给出吗？问题：折射后的波高好给出吗？132.折射引起的波高变化cons00iibEcnbEcnrsiiikkHbbcncHH00002波浪折射系数 问题：宽度问题：宽度b b好给出吗？好给出吗？14波浪折射系数波浪折射系数波浪折射系数 irbbk0khccitanhsinsinsin00000coscosiibb iirbbkcoscos000000/2t

5、anhLLLhLLcc15四、波浪反射与绕射四、波浪反射与绕射 tkxHtkxHrficos2cos2200sin2HLHHKirfrfrfrfHH1. 反射反射“米奇米奇”反射系数反射系数“海港水文规范海港水文规范 ”反射系数反射系数16波浪绕射n波浪在传播中遇到障波浪在传播中遇到障碍物时，除可能在障碍物时，除可能在障碍物前产生波浪反射碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍物外，还将绕过障碍物继续传播，并在遮蔽继续传播，并在遮蔽区内发生波浪扩散，区内发生波浪扩散，这是由于遮蔽区内波这是由于遮蔽区内波能横向传播所致。能横向传播所致。 17缓坡方程02ccyccyxccxggg不规则波一般较规则波绕

6、射系数为大不规则波一般较规则波绕射系数为大18五、波浪破碎五、波浪破碎 71142. 0max00max0LHkhLHtanh142. 0maxmax对于浅水情况，极限波陡：对于浅水情况，极限波陡： bLhLH271maxmax89. 0bbhH破碎指标（近海滩时）78. 0bbhH破碎指标（近海滩时孤立波）深水波浪破碎极限深水波浪破碎极限有限水深波浪破碎极限有限水深波浪破碎极限问题：海底坡度是否有影响？问题：海底坡度是否有影响？1. 波浪破碎极限波陡与指标波浪破碎极限波陡与指标190高尔文高尔文19691969年根据实验资料得到如下关系式：年根据实验资料得到如下关系式： 07. 0tg， 1

7、85. 640. 1tgb07. 0tg09. 1b柯林斯和韦尔柯林斯和韦尔19691969年得到的经验公式为：年得到的经验公式为： tgb6 . 572. 00005 . 525. 0LHb00500深水入射波向角深水入射波向角 b破波角：破波点处，波向线与岸线外法线间的夹角破波角：破波点处，波向线与岸线外法线间的夹角 202.2.波浪破碎类型波浪破碎类型n两因素：深水波陡、近岸海底的坡度两因素：深水波陡、近岸海底的坡度崩破卷破激散Spilling breaker Plunging breaker surging breaker 21卷破崩破 激散223.3.破碎带破碎带23破碎波高确定破碎波高确定bbhhKHHbbbKhHKhH破碎带内波高相对于水深的比值，由试验确定破碎带内波高相对于水深的比值，由试验确定0.8 0.8 hH波浪增水修正后的水深改变较大而致波浪增水修正后的水深改变较大而致24课后作业课后作业习题习题2.1习题习题2.2习题习题2.3习题习题2.5习题习题2.6习题习题2.7习题习题2.925例题问题：给出水深为问题：给出水深为10m处的波高与波向角处的波高与波向角条件：均匀坡度海滩，波高条件：均匀坡度海滩，波高1m，周期，周期15s，500m水深的波浪，波向角水深的波浪，波向角45度度=144m深水波深水波=9.05m/s求解：求解：26例题