海洋科學(xué)導(dǎo)論第四章

1、海洋的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象第四章、海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象第四章、海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 波動(dòng)現(xiàn)象是海水的基本運(yùn)動(dòng)形式之一。海洋波動(dòng)的波動(dòng)現(xiàn)象是海水的基本運(yùn)動(dòng)形式之一。海洋波動(dòng)的基本特點(diǎn)是：基本特點(diǎn)是：水質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置作周期與準(zhǔn)周期性的水質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置作周期與準(zhǔn)周期性的運(yùn)動(dòng)。由于流體的連續(xù)性，致使波動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)間與空間運(yùn)動(dòng)。由于流體的連續(xù)性，致使波動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)間與空間周期性傳播。周期性傳播。 海洋中實(shí)際的波動(dòng)復(fù)雜。了解海洋中波動(dòng)現(xiàn)象規(guī)海洋中實(shí)際的波動(dòng)復(fù)雜。了解海洋中波動(dòng)現(xiàn)象規(guī)律、成因和發(fā)展有利于我們更好的適應(yīng)它、利用它。律、成因和發(fā)展有利于我們更好的適應(yīng)它、利用它。第四章、海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象第四章、海洋中

2、的波動(dòng)現(xiàn)象第一節(jié)、波浪要素和分類(lèi)第一節(jié)、波浪要素和分類(lèi)第二節(jié)、波浪運(yùn)動(dòng)的基本特性第二節(jié)、波浪運(yùn)動(dòng)的基本特性第三節(jié)、有限振幅波動(dòng)第三節(jié)、有限振幅波動(dòng)第四節(jié)、風(fēng)浪和涌浪第四節(jié)、風(fēng)浪和涌浪第五節(jié)、淺海和近岸的海浪第五節(jié)、淺海和近岸的海浪第六節(jié)、大洋風(fēng)浪基本狀況第六節(jié)、大洋風(fēng)浪基本狀況第一節(jié)、波浪要素和分類(lèi)第一節(jié)、波浪要素和分類(lèi)一、波浪要素一、波浪要素波峰波峰波浪高出平衡面的部分波浪高出平衡面的部分 最高點(diǎn)最高點(diǎn)-波頂波頂 波峰波峰波谷波谷波浪低于平衡面的部分波浪低于平衡面的部分 最低點(diǎn)最低點(diǎn)-波底波底 波谷波谷波高波高(H)相鄰波頂?shù)讲ǖ组g垂直距離相鄰波頂?shù)讲ǖ组g垂直距離振幅振幅(a)波高的一半波高

3、的一半波高波高波長(zhǎng)（波長(zhǎng)（）相鄰波頂相鄰波頂(或波底或波底)間水平距離。單位：間水平距離。單位：m波長(zhǎng)波長(zhǎng)波陡（波陡（）H/H/，理論極限，理論極限:1/7周期（周期（T）一個(gè)波通過(guò)一固定點(diǎn)的時(shí)間。單位：秒一個(gè)波通過(guò)一固定點(diǎn)的時(shí)間。單位：秒波速波速(C)波形向前移動(dòng)的速度。波形向前移動(dòng)的速度。C=/T 單位單位:米秒米秒波峰線波峰線波頂?shù)倪B線。波頂?shù)倪B線。波向線波向線與波峰線垂直表示波動(dòng)傳播方向的線與波峰線垂直表示波動(dòng)傳播方向的線 。波波峰峰線線波向線波向線二、波浪表示法二、波浪表示法 1、平均波高、平均波高 Hi21ii2211NNNHNHNHN N：波高總個(gè)數(shù)：波高總個(gè)數(shù)i：波高依大小排列

4、的順序號(hào)：波高依大小排列的順序號(hào) 海面波高的平均狀態(tài)海面波高的平均狀態(tài)2、均方根波高、均方根波高 Hs =NHN1i2i1反映海浪能量的平均狀態(tài)反映海浪能量的平均狀態(tài)3、部分大波的平均波高、部分大波的平均波高 波浪的顯著部分或特別顯著部分波浪的顯著部分或特別顯著部分 H1/100 H1/3 H1/10H1/3波高波高有效波高有效波高N/3HN?iiH1/3=國(guó)際和國(guó)內(nèi)船舶通報(bào)以及海浪和預(yù)報(bào)圖中最常用的波高國(guó)際和國(guó)內(nèi)船舶通報(bào)以及海浪和預(yù)報(bào)圖中最常用的波高 最大最大1/3 、 1/10、 1/100波高波高波級(jí)表波級(jí)表0-5級(jí)級(jí)蒲福風(fēng)級(jí)與海浪狀況蒲福風(fēng)級(jí)與海浪狀況三、波浪分類(lèi)三、波浪分類(lèi)1 1、按

5、、按成因：成因：1）海浪海浪(ocean wave) ： 由風(fēng)產(chǎn)生的波浪由風(fēng)產(chǎn)生的波浪:風(fēng)浪風(fēng)浪 涌浪涌浪2）.潮汐波潮汐波( tidal wave ) ： 天體引潮力作用下產(chǎn)生的波動(dòng)天體引潮力作用下產(chǎn)生的波動(dòng)3）.海嘯海嘯 海底地震、火山爆發(fā)、塌陷和滑海底地震、火山爆發(fā)、塌陷和滑坡向海水釋放能量引起的波動(dòng)。坡向海水釋放能量引起的波動(dòng)。 深水區(qū)：深水區(qū)：傳播速度快傳播速度快T：幾分：幾分-幾十分幾十分：數(shù)百千米：數(shù)百千米H ：數(shù)米：數(shù)米 ：10-5左右左右波長(zhǎng)很大波長(zhǎng)很大波形不易崩潰波形不易崩潰接近淺水區(qū)域，波高增大接近淺水區(qū)域，波高增大4）.風(fēng)暴潮（風(fēng)暴潮（storm surge） 熱帶氣旋

6、引起局部海面振蕩或非周期性熱帶氣旋引起局部海面振蕩或非周期性異常升高異常升高(降低降低)現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 別名：別名： 氣象海嘯氣象海嘯 與天文大潮結(jié)合，水位暴漲與天文大潮結(jié)合，水位暴漲5).內(nèi)波（內(nèi)波（interal wave） 流體中密度垂直分布層化時(shí)，由外力擾動(dòng)流體中密度垂直分布層化時(shí)，由外力擾動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng) 。相同能量產(chǎn)生的內(nèi)波振幅大于海面波振幅相同能量產(chǎn)生的內(nèi)波振幅大于海面波振幅海面的海水上升需要克服重力海面的海水上升需要克服重力海洋內(nèi)部海水上升，重力和浮力幾乎抵消海洋內(nèi)部海水上升，重力和浮力幾乎抵消海洋內(nèi)波的特點(diǎn)海洋內(nèi)波的特點(diǎn)海洋內(nèi)波的利弊海洋內(nèi)波的利弊 內(nèi)波引起的混合，尤其是

7、穿過(guò)躍層的混合有內(nèi)波引起的混合，尤其是穿過(guò)躍層的混合有利于物質(zhì)和能量的輸送，對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)利于物質(zhì)和能量的輸送，對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)保護(hù)發(fā)揮重要作用。保護(hù)發(fā)揮重要作用。 可以反復(fù)將深層較冷的海水連同營(yíng)養(yǎng)物帶到可以反復(fù)將深層較冷的海水連同營(yíng)養(yǎng)物帶到較暖的淺層，促進(jìn)生物的生息繁衍較暖的淺層，促進(jìn)生物的生息繁衍 。海洋內(nèi)波的利弊海洋內(nèi)波的利弊增加了水下通訊和目標(biāo)探測(cè)的困難增加了水下通訊和目標(biāo)探測(cè)的困難 利于聲納探測(cè)水深利于聲納探測(cè)水深利于聲納探測(cè)魚(yú)群利于聲納探測(cè)魚(yú)群海洋內(nèi)波的利弊海洋內(nèi)波的利弊 內(nèi)波大的振幅會(huì)導(dǎo)致處于此處的潛水艇無(wú)法內(nèi)波大的振幅會(huì)導(dǎo)致處于此處的潛水艇無(wú)法操作及魚(yú)雷脫靶操作及魚(yú)雷脫靶 海

8、上平臺(tái)受損海上平臺(tái)受損 1963年年4月月10日，美國(guó)日，美國(guó)“長(zhǎng)尾鯊長(zhǎng)尾鯊”號(hào)核潛艇，在號(hào)核潛艇，在大西洋距波士頓港口大西洋距波士頓港口350公里處突然沉沒(méi)，艇公里處突然沉沒(méi)，艇上上129人無(wú)一生還，事后經(jīng)過(guò)對(duì)沉入海底，變?nèi)藷o(wú)一生還，事后經(jīng)過(guò)對(duì)沉入海底，變成碎片的殘核分析判斷，下沉的原因是潛艇成碎片的殘核分析判斷，下沉的原因是潛艇在水中航渡時(shí)，遇到了強(qiáng)烈的內(nèi)波，將其拖在水中航渡時(shí)，遇到了強(qiáng)烈的內(nèi)波，將其拖拽至海底而被壓碎。拽至海底而被壓碎。2、依波形的傳播性質(zhì)：、依波形的傳播性質(zhì)：1）.前進(jìn)波前進(jìn)波( progressive wave )： 波形不斷地向前傳播的波浪波形不斷地向前傳播的波浪2

9、）.駐波駐波(standing wave) 波形不向前傳播波形不向前傳播,只是波峰和波谷在固定點(diǎn)不只是波峰和波谷在固定點(diǎn)不斷地升降交替著的波浪斷地升降交替著的波浪,3、依水深相對(duì)波長(zhǎng)的大?。骸⒁浪钕鄬?duì)波長(zhǎng)的大?。?）深水波（）深水波（deep water wave） 水深水深h相對(duì)波長(zhǎng)相對(duì)波長(zhǎng) 很大很大 h/ 1/2-深水波界限深水波界限2）淺水波（）淺水波（shallow water wave）水深相對(duì)波長(zhǎng)很小水深相對(duì)波長(zhǎng)很小 h/ 1/20-淺水波界限淺水波界限1）、毛細(xì)波）、毛細(xì)波(Capillary wave) 恢復(fù)力恢復(fù)力表面張力表面張力 波長(zhǎng)波長(zhǎng)1.74cm， 表面張力波表面張力

10、波2、重力波、重力波 (gravitational wave) 恢復(fù)力恢復(fù)力重力重力4、按照波動(dòng)的主要恢復(fù)力、按照波動(dòng)的主要恢復(fù)力5、按作用力的影響情況、按作用力的影響情況1).自由波自由波(free wave)外力作用消失，波動(dòng)繼續(xù)存在并自由振動(dòng)外力作用消失，波動(dòng)繼續(xù)存在并自由振動(dòng)2).強(qiáng)制波強(qiáng)制波(forced wave)擾動(dòng)力連續(xù)作用產(chǎn)生的波動(dòng)擾動(dòng)力連續(xù)作用產(chǎn)生的波動(dòng)第二節(jié)、波浪運(yùn)動(dòng)的基本特性第二節(jié)、波浪運(yùn)動(dòng)的基本特性小振幅波理論小振幅波理論有限振幅波理論有限振幅波理論振幅相對(duì)于波長(zhǎng)為無(wú)限小振幅相對(duì)于波長(zhǎng)為無(wú)限小振幅是有限的振幅是有限的一、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波形傳播一、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波形傳播 波

11、形的傳播：波形的傳播： 同一個(gè)波面上的水質(zhì)點(diǎn)各以一定的位同一個(gè)波面上的水質(zhì)點(diǎn)各以一定的位相差，相同的周期，沿著各自的，形狀彼相差，相同的周期，沿著各自的，形狀彼此相同的軌跡運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。此相同的軌跡運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周，傳播一個(gè)波長(zhǎng)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周，傳播一個(gè)波長(zhǎng)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一圈的時(shí)間水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一圈的時(shí)間=周期周期T水質(zhì)點(diǎn)軌道水質(zhì)點(diǎn)軌道=波高波高H水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度S=H/ T30二、波長(zhǎng)、周期、波速和水深間的關(guān)系二、波長(zhǎng)、周期、波速和水深間的關(guān)系C2= C：波速，：波速，g：重力加速度，：重力加速度，：波長(zhǎng)，：波長(zhǎng)，h h：水深：水深h2tanh2g波長(zhǎng)、波速與水深有關(guān)波長(zhǎng)、波速與水

12、深有關(guān) -x-xxeee-exxtanh定義為：定義為： x很大時(shí)，很大時(shí)，tanhx = 1x很小時(shí)，很小時(shí)， tanhx = xh2tanh：雙曲線正切：雙曲線正切1、深水波、深水波 C= 2gC僅決定于僅決定于, 與與h無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 22gT 1)已知已知T C=1.56 T =1.56T22)已知已知 251.C80.T3)已知已知C T=0.64C =0.64C22、淺水波、淺水波 C=gh C僅決定于僅決定于h三、波動(dòng)隨深度而變化三、波動(dòng)隨深度而變化1、深水波、深水波 振幅振幅a=a0e-2z/z/a0：表面水質(zhì)點(diǎn)的圓半徑（振幅），：表面水質(zhì)點(diǎn)的圓半徑（振幅），z：水質(zhì)點(diǎn)所處的深度

13、：水質(zhì)點(diǎn)所處的深度 H=H0 e-2z/-2z/深度遞增，波高指數(shù)規(guī)律遞減深度遞增，波高指數(shù)規(guī)律遞減表面波表面波深度增加，波高線性遞減，至海底為深度增加，波高線性遞減，至海底為0，水質(zhì)點(diǎn)的水平運(yùn)動(dòng)上下一致。水質(zhì)點(diǎn)的水平運(yùn)動(dòng)上下一致。 2、淺水波、淺水波四、波動(dòng)的能量四、波動(dòng)的能量沿波鋒方向沿波鋒方向單位寬度一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)勢(shì)能：?jiǎn)挝粚挾纫粋€(gè)波長(zhǎng)內(nèi)勢(shì)能：Ep=1/16gH2 單位寬度一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)動(dòng)能：?jiǎn)挝粚挾纫粋€(gè)波長(zhǎng)內(nèi)動(dòng)能：Ek=1/16gH2 總能量：總能量：E = Ep + Ek =1/8gH2=1/2ga2 能量傳遞速率：能量傳遞速率：P=1/2EC 能量的一半以波速隨波傳播能量的一半以波速隨波傳

14、播-勢(shì)能傳播勢(shì)能傳播單一波單一波=100m，H=1.414m 合成波合成波波波1-=100m， H= 1m波波2 -=80m， H= 1m夾角：夾角：60單一波單一波: HMAX = 1.414m合成波合成波: HMAX=2m波波浪浪能能量量密密度度五、正弦波的疊加五、正弦波的疊加五、正弦波的疊加五、正弦波的疊加1、波群、波群 波的相互疊加，形成振幅由小到大，再由大到小的波的相互疊加，形成振幅由小到大，再由大到小的群集分布的波。群集分布的波。兩列傳播方向相同，波長(zhǎng)和周期稍有不兩列傳播方向相同，波長(zhǎng)和周期稍有不同的波疊加同的波疊加 群速群速Cg： 合成波波群的包絡(luò)線所表合成波波群的包絡(luò)線所表示波

15、形的傳播速度示波形的傳播速度 。深水波：深水波：群速為個(gè)別波速的一半。群速為個(gè)別波速的一半。Cg=1/2C淺水波：淺水波：群速與個(gè)別波波速相等。群速與個(gè)別波波速相等。Cg=C2、駐波、駐波兩列振幅、波長(zhǎng)、周期均相同，波向相反的正弦波疊加形兩列振幅、波長(zhǎng)、周期均相同，波向相反的正弦波疊加形成波形不傳播、波面只在原地振動(dòng)的波。成波形不傳播、波面只在原地振動(dòng)的波。1=asin(kx-t)2=asin(kx+t)合成波合成波:=2acostsinkx)sin(xat220時(shí)，0)sin(xt2041時(shí)，)sin(xat2242時(shí)，0)sin(xt2043時(shí)，幅度幅度2a -波腹波腹 (n=0,1,2,

16、處處)(n=0,1,2,處處)幅度幅度0 -波節(jié)波節(jié)412nx2nx( n=0,1,2,)時(shí)，時(shí)，0 波面水平波面水平Tnt412 特點(diǎn)：特點(diǎn)：相鄰兩個(gè)波腹或波節(jié)間的水平距離相鄰兩個(gè)波腹或波節(jié)間的水平距離1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)波腹處水質(zhì)點(diǎn)只作垂直運(yùn)動(dòng)波腹處水質(zhì)點(diǎn)只作垂直運(yùn)動(dòng)水質(zhì)點(diǎn)通過(guò)波節(jié)時(shí)只作水平運(yùn)動(dòng)水質(zhì)點(diǎn)通過(guò)波節(jié)時(shí)只作水平運(yùn)動(dòng)在波節(jié)和波腹中間的點(diǎn)，既有水平速度又有垂直速度在波節(jié)和波腹中間的點(diǎn)，既有水平速度又有垂直速度波面處于最高、最低位置時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)速度為波面處于最高、最低位置時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)速度為0，波面升降速度為波面升降速度為0；波面處于水平位置時(shí)，流速絕對(duì)值最大，波面波面處于水平位置時(shí)，流速絕對(duì)值最大

17、，波面升降最快。升降最快。第三節(jié)、有限振幅波動(dòng)第三節(jié)、有限振幅波動(dòng)一、斯托克斯波（一、斯托克斯波（Stokes wave）的波剖面）的波剖面 近似于擺線：近似于擺線： 波峰較陡較窄，波谷較平緩較寬波峰較陡較窄，波谷較平緩較寬 24H水質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中心高于平均水面：水質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中心高于平均水面：二、波速與波高二、波速與波高22212Hgc三、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡三、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡接近為圓，一個(gè)周期內(nèi)不封閉。接近為圓，一個(gè)周期內(nèi)不封閉。 波流（波流（wave-induced current） 水質(zhì)點(diǎn)在水平方向產(chǎn)生一凈的位移而導(dǎo)致沿波向的海水流動(dòng)。水質(zhì)點(diǎn)在水平方向產(chǎn)生一凈的位移而導(dǎo)致沿波向的海水流動(dòng)。/zceH

18、u422水平運(yùn)動(dòng)的速度水平運(yùn)動(dòng)的速度 ：Z:自水面向下的深度自水面向下的深度跨過(guò)單位波峰線寬度，自表至波動(dòng)消失處，單位時(shí)間內(nèi)，跨過(guò)單位波峰線寬度，自表至波動(dòng)消失處，單位時(shí)間內(nèi)，波流運(yùn)輸?shù)暮Ｋw積波流運(yùn)輸?shù)暮Ｋw積:42cHV四、波動(dòng)的能量四、波動(dòng)的能量 E Ek k E Ep p五、波浪破碎的原因五、波浪破碎的原因1、波峰：水質(zhì)點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)速度、波峰：水質(zhì)點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)速度波速。波速。2、波面上水分子在垂直方向上加速度、波面上水分子在垂直方向上加速度重力加速度，重力加速度， 水分子脫離波面。水分子脫離波面。 理論上：理論上： 波陡波陡1/7（波峰角（波峰角120）。）。實(shí)際觀測(cè)：實(shí)際觀測(cè)：當(dāng)當(dāng)1/1

19、0，波峰就會(huì)破碎。，波峰就會(huì)破碎。第四節(jié)、風(fēng)浪和涌浪第四節(jié)、風(fēng)浪和涌浪一、風(fēng)浪的發(fā)生、發(fā)展和衰減一、風(fēng)浪的發(fā)生、發(fā)展和衰減1、風(fēng)浪形成、風(fēng)浪形成風(fēng)的壓力不一致風(fēng)的壓力不一致 流體力學(xué)的觀點(diǎn)流體力學(xué)的觀點(diǎn):兩種相互接觸而密度不同流體間發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，原接觸界面成兩種相互接觸而密度不同流體間發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，原接觸界面成為不穩(wěn)定平衡面，必須形成一定的波狀界面，才能維持平衡。為不穩(wěn)定平衡面，必須形成一定的波狀界面，才能維持平衡。（1）切應(yīng)力：與風(fēng)速（）切應(yīng)力：與風(fēng)速（U）成正比）成正比122、風(fēng)浪的發(fā)展、風(fēng)浪的發(fā)展A、獲得能量、獲得能量 氣流與海面的摩擦作用氣流與海面的摩擦作用風(fēng)對(duì)海面作用力風(fēng)對(duì)海面作

20、用力（2）正壓力：與風(fēng)速（）正壓力：與風(fēng)速（U）和波速）和波速(C)差的平方成正比。差的平方成正比。U U c c：波浪受正壓力和切應(yīng)力兩個(gè)分力作用波浪受正壓力和切應(yīng)力兩個(gè)分力作用c cU U：波浪受切應(yīng)力的作用波浪受切應(yīng)力的作用B、消耗能量、消耗能量u摩擦消耗摩擦消耗u波峰翻倒釋放能量波峰翻倒釋放能量 C、能量輸入、能量輸入=消耗消耗風(fēng)浪穩(wěn)定風(fēng)浪穩(wěn)定形成該風(fēng)速條件下的最大風(fēng)浪形成該風(fēng)速條件下的最大風(fēng)浪3、風(fēng)浪的消亡、風(fēng)浪的消亡 空氣阻力空氣阻力海底摩擦海底摩擦內(nèi)部運(yùn)動(dòng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)向四周傳播向四周傳播能量消耗能量消耗U=0，能量不輸入，能量不輸入二、影響風(fēng)浪生成、發(fā)展和衰減的因素二、影響風(fēng)浪生成、

21、發(fā)展和衰減的因素1.風(fēng)速風(fēng)速U 風(fēng)速越大，波浪要素（波高、波長(zhǎng)、周期、波速）也越大風(fēng)速越大，波浪要素（波高、波長(zhǎng)、周期、波速）也越大 2.風(fēng)時(shí)風(fēng)時(shí)t：風(fēng)速風(fēng)向相同的風(fēng)連續(xù)作用的時(shí)間：風(fēng)速風(fēng)向相同的風(fēng)連續(xù)作用的時(shí)間產(chǎn)生波浪的風(fēng)向左右產(chǎn)生波浪的風(fēng)向左右30范圍以內(nèi)的風(fēng)連續(xù)吹刮的時(shí)間范圍以內(nèi)的風(fēng)連續(xù)吹刮的時(shí)間風(fēng)時(shí)越大，波浪要素也越大風(fēng)時(shí)越大，波浪要素也越大 3.風(fēng)區(qū)風(fēng)區(qū)F：風(fēng)速風(fēng)向相同的風(fēng)作用的海區(qū)。：風(fēng)速風(fēng)向相同的風(fēng)作用的海區(qū)。風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度：風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度：自風(fēng)區(qū)的上沿（風(fēng)開(kāi)始的地方），沿風(fēng)吹的方向到某一點(diǎn)的距離。自風(fēng)區(qū)的上沿（風(fēng)開(kāi)始的地方），沿風(fēng)吹的方向到某一點(diǎn)的距離。 風(fēng)距風(fēng)距 風(fēng)距越大，波浪要素也越大

22、風(fēng)距越大，波浪要素也越大4.海洋深度、地形、岸線形狀海洋深度、地形、岸線形狀 三、風(fēng)浪成長(zhǎng)的狀態(tài)及判斷標(biāo)準(zhǔn)（深水波）三、風(fēng)浪成長(zhǎng)的狀態(tài)及判斷標(biāo)準(zhǔn)（深水波）1、定常狀態(tài)：、定常狀態(tài)： 海面各點(diǎn)的波浪要素趨于定常，但各點(diǎn)的值不等，海面各點(diǎn)的波浪要素趨于定常，但各點(diǎn)的值不等，風(fēng)距越大，波浪越大的狀態(tài)。風(fēng)距越大，波浪越大的狀態(tài)。 定常狀態(tài)定常狀態(tài)2、過(guò)渡狀態(tài)：、過(guò)渡狀態(tài)： 海面各點(diǎn)的波浪要素相同，并隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增海面各點(diǎn)的波浪要素相同，并隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大的狀態(tài)。大的狀態(tài)。定常狀態(tài)定常狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)3、判斷風(fēng)浪狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：、判斷風(fēng)浪狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：1）最小風(fēng)時(shí)（）最小風(fēng)時(shí)（tmin）：）：在一

23、定風(fēng)速下，在給定的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度處出現(xiàn)最大風(fēng)浪在一定風(fēng)速下，在給定的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度處出現(xiàn)最大風(fēng)浪(達(dá)到定達(dá)到定常常)時(shí)所需的時(shí)間。時(shí)所需的時(shí)間。實(shí)際風(fēng)時(shí)實(shí)際風(fēng)時(shí)最小風(fēng)時(shí)最小風(fēng)時(shí)過(guò)渡狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)2）最小風(fēng)區(qū)（）最小風(fēng)區(qū)（Fmin） 在一定風(fēng)速下，在給定的風(fēng)時(shí)內(nèi)產(chǎn)生最大風(fēng)浪所在一定風(fēng)速下，在給定的風(fēng)時(shí)內(nèi)產(chǎn)生最大風(fēng)浪所需的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度。需的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度。實(shí)際風(fēng)區(qū)實(shí)際風(fēng)區(qū)最小風(fēng)區(qū)最小風(fēng)區(qū)過(guò)渡狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)p一定風(fēng)速下，風(fēng)距一定風(fēng)速下，風(fēng)距 ，風(fēng)浪達(dá)定常狀態(tài)的時(shí)間，風(fēng)浪達(dá)定常狀態(tài)的時(shí)間 ， 風(fēng)時(shí)風(fēng)時(shí) ，風(fēng)浪達(dá)定常狀態(tài)的風(fēng)距，風(fēng)浪達(dá)定常狀態(tài)的風(fēng)距 。原因：原因：l風(fēng)傳給風(fēng)浪的能量與波高平方成正比風(fēng)傳給風(fēng)浪的能量與波高平方成正比

24、l消耗于渦動(dòng)作用的能量與波高的三次方或四次方成正比消耗于渦動(dòng)作用的能量與波高的三次方或四次方成正比能量收支平衡能量收支平衡 充分成長(zhǎng)狀態(tài)。充分成長(zhǎng)狀態(tài)。4、風(fēng)浪的充分成長(zhǎng)狀態(tài)、風(fēng)浪的充分成長(zhǎng)狀態(tài)實(shí)際風(fēng)距和風(fēng)時(shí)同時(shí)分別實(shí)際風(fēng)距和風(fēng)時(shí)同時(shí)分別 Fmin和和tmin充分成長(zhǎng)風(fēng)浪的風(fēng)速、風(fēng)時(shí)與風(fēng)距關(guān)系表充分成長(zhǎng)風(fēng)浪的風(fēng)速、風(fēng)時(shí)與風(fēng)距關(guān)系表 充分成長(zhǎng)狀態(tài)的充分成長(zhǎng)狀態(tài)的Fmin和和tmin隨風(fēng)速隨風(fēng)速 而而 ，充分成長(zhǎng)狀態(tài)的風(fēng)浪隨風(fēng)速充分成長(zhǎng)狀態(tài)的風(fēng)浪隨風(fēng)速 而而 。 u成長(zhǎng)初始，淺水與深水風(fēng)浪無(wú)顯著差異。成長(zhǎng)初始，淺水與深水風(fēng)浪無(wú)顯著差異。u隨風(fēng)浪增長(zhǎng)，差異變大，且深度愈小，差異愈大。隨風(fēng)浪增長(zhǎng)，差異

25、變大，且深度愈小，差異愈大。u淺水，風(fēng)浪較快趨于充分成長(zhǎng)。淺水，風(fēng)浪較快趨于充分成長(zhǎng)。5、淺水中的風(fēng)浪成長(zhǎng)、淺水中的風(fēng)浪成長(zhǎng)平均深度較小的水域平均深度較小的水域 四、涌浪四、涌浪“風(fēng)停浪不息風(fēng)停浪不息”、“無(wú)風(fēng)三尺浪無(wú)風(fēng)三尺浪” 涌浪波高減低的原因：涌浪波高減低的原因：1、海水渦動(dòng)粘滯性和空氣阻力、海水渦動(dòng)粘滯性和空氣阻力2、離散作用、離散作用 3、角散、角散4、重力作用、重力作用 能量支出能量支出 能量幾乎沒(méi)變能量幾乎沒(méi)變 涌浪傳播過(guò)程中，波高消減，涌浪傳播過(guò)程中，波高消減，波速、周期與波長(zhǎng)都增加波速、周期與波長(zhǎng)都增加。E = 1/8gHE = 1/8gH2 2251.C80.T第五節(jié)、淺海和近岸的海浪第五節(jié)、淺海和近岸的海浪一、波浪折射一、波浪折射平直海岸平直海岸: E Fh h0 0h h1 1 h0 h1 等深線外側(cè)等深線外側(cè)00ghc 等深線內(nèi)等深線內(nèi)側(cè)側(cè)11ghc A C 0 B D1 BCsin00tc BCsin11tc 1010sinsincc C0=C1， 0=1，波向不變化。，波向不變化。C0C1 ， 01 ，波向變化，波向變化 折射折射 c c0 0 c c1 1波浪先到岬角，海灣處波浪仍以原來(lái)速度前進(jìn)，波浪先到岬角，海