4 波浪传播变形和破碎

海岸动力学

Coastal Dynamics

长沙理工大学水利工程学院

School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology Lecturer(主讲教师)：Dr. Chen Jie(陈杰)

2012.10

在深海中形成及发展的风浪，离开风区后继续传播，传播围窄，波形接近于简谐波。

涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变

涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变

涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变

课程内容：

波浪在浅水中的变化对港口海岸建筑物和近岸航道设计等是非着航道和港区的淤积，造成岸滩的侵蚀变形。

波浪的浅水变形开始于波浪第一次

一、波浪守恒(Wave conservation)

二、波能守恒和波浪浅水变形(Wave Shoaling)

二、波能守恒和波浪浅水变形

gH E ρ=

gH E ρ=

gH E ρ=

/20

L h L c π

三、波浪折射

三、波浪折射

海浪波长以及波浪力计算

Option Explicit Dim L1 As Single, L2 As Single, t As Single, d!, k!, kd!, thkd!, H!, D1! Dim CD As Single, CM As Single, l As Single, Ko As Single Dim Fhdmax As Single, Fhlmax As Single, Mhdmax As Single, Mhlmax!, Fhmax!, Mhmax! Dim θ As Si ngle Const Pi = 3.141592653 Const G = 9.8 Const γ = 1025 Private Sub Command1_Click() Dim r As Integer Do While True L1 = V al(InputBox("请输入波长L1：", "求解设计波长：", "100")) t = V al(InputBox("请输入设计波周期T：", "请输入", "6")) d = V al(InputBox("请输入设计水深d：", "请输入", "20")) If L1 <= 0 Then r = MsgBox("请输入一个正数！", 5, "输入错误") If r = 2 Then End End If Else Exit Do End If Loop k = 2 * Pi / L1 kd = k * d thkd = (Exp(kd) - Exp(-kd)) / (Exp(kd) + Exp(-kd)) L2 = G * (t ^ 2) * thkd / (2 * Pi) Do Until Abs(L2 - L1) < 0.001 L1 = L2 k = 2 * Pi / L1 kd = k * d thkd = (Exp(kd) - Exp(-kd)) / (Exp(kd) + Exp(-kd)) L2 = G * (t ^ 2) * thkd / (2 * Pi) Loop Print "设计波长是："; L2 Print "波数："; Format$(k, "0.0000") End Sub Private Sub Command2_Click() End End Sub Private Sub Command3_Click() H = V al(InputBox("请输入设计波高H：", "请输入", "3")) D1 = V al(InputBox("请输入桩柱直径D1：", "请输入", "2")) l = V al(InputBox("请输入桩柱间距l：", "请输入", "15"))

潮汐规律

潮汐规律 潮汐即海水的涨落现象。白天海水的涨落称潮，夜间海水的涨落称汐。海钓不同于淡水钓，除了温度、气压、风向等影响外，与潮汐的关系十密切。 按海洋每天潮汐由小潮转向大潮，由大潮再转向小潮的反复循环规律，以农历为预测，一个月有二次由小潮到大潮循环期。沿海的渔民把每次的潮汐周期按每天列为从小半眼至十二眼（有时十三眼），由一眼水至七眼水是潮落潮涨每天递增过程，由八眼水至半眼水是潮落潮涨每天递减过程。每次潮汐周期末，即十二眼水当天，出现新的潮汐流（新潮水），而旧潮汐（老潮水）还有3-4天才完全退去，这样就形成了天的每天二次海潮汐的景象，小半眼水至二眼水就是每天二次潮水。小半眼水：潮涨潮落较小，今天起４天内，每天都有二次潮涨潮落过程，退潮低水位时，海水平面还在较高潮位中。半眼水：潮涨潮落较小，今天起３天内，每天都有二次潮涨潮落过程，退潮低水位时，海水平面还在较高潮位中。一眼水：潮涨潮落较小，今天起２天内，每天都有二次潮涨潮落过程，退潮低水位时，海水平面还在较高潮位中。二眼水：潮水开始每天增大。潮涨潮落较小，今天有二次潮涨潮落过程，退潮低水位海潮开始退得较低。三眼水：潮水每天都在增大。潮涨潮落开始大，今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有４－６米；

退潮低水位海潮开始退得较快较低。四眼水：潮水每天都在增大，潮涨潮落比前一天大。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有５－６.５米；潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮开始退得很快很低。五眼水：潮水每天都在增大，潮涨潮落比前一天大。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有６－７米。潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮退得很快很低。六眼水：潮水每天都在增大，潮涨潮落比前一天大。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有７－８米。潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮退得很快很低。七眼水：潮水今天达到最大，潮涨潮落比前一天大。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有８－９米。潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮退得很快很低。八眼水：潮水今天从最大潮开始缓慢减少，但不明显，潮涨潮落比前一天小一点点。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有８－９米。潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮退得很快很低。九眼水：潮水今天起从高潮位每天逐步递减中，当天潮水高潮水位比前一日减得明显，但还是在高潮位中，潮涨潮落比前一天小约o.5米。今天只有一次潮涨潮落过程，高潮与低潮落差，一般有7－8米。潮水高低潮相隔时间约11小时。退潮低水位海潮退得较快较低。十眼水：潮水今天

海岸动力学课程作业11

波浪破碎简述 摘要：波浪由深水传到浅水的过程中，无论波高、波长、波速还是波浪的剖面 形状都将不断发生变化。促使波浪在浅水区发生变化的原因主要是水深变浅、地形复杂、海底摩擦、水流作用以及障碍物（岛屿及建筑物等）的影响。这些变形主要包括：折射、绕射、反射以及破碎等现象。而作为波浪浅水变形的一种形式，波浪破碎有它的现象、产生机理及评价指标，本文主要对波浪破碎的这三个方面进行了概括总结。 关键词：波浪破碎，产生机理，浅水破碎指标 1.引言 波浪行进海岸时，发生变形、折射及反射，波长波高均变，甚至一个波可分解为两个或更多的波，最后破碎，涌上海滩。在破碎的过程中伴随着能量的变化，使波浪损失掉它所含有的大部分能量，从海底搅起大量的泥沙，给护岸或防波堤以强大的冲击力，造成海岸的冲蚀及建筑物的损坏。但由于破碎的水流运动极为复杂，使理论工作分析遇到极大的困难，所以到目前为止没有形成比较完善的计算分析理论。现阶段主要是通过数值模拟或者物理模型观测对波浪破碎一个定性的分析。 2.波浪破碎的原因 波浪破碎时波高与水深之比H/d接近于1.0，属于强非线性波浪运动。波浪示意图如图一。 图一、波浪示意图

（1）运动学原因 从运动学角度波浪不破碎的条件应该是波峰处流体质点水平速度u小于波峰移动的速度c（相对速度），一旦这一条件破坏，波峰处流体质点将会溢出波面，形成破碎波。这种情况下通常表现为溢破波。 （2）动力学原因 由于波浪中流体质点可以近似的看做圆周运动或椭圆运动。自由表面上流体质点的圆周运动半径为波浪波幅A。质点圆周运动存在离心力σ2A，σ为波浪圆频率，该离心力为自由流体质点自身重力和流体压力所平衡，但在自由表面上波峰处该平衡力的最大值为重力加速度g,一旦质点离心力大于该值将使流体质点无法保持圆周运动，而出现逸出现象，即产生溢破波。 从另一个角度来说，波浪进入浅水后，波长渐短，波高开始时也略减小，但以后就逐渐增大，因此，当波浪传到一定浅水后，波陡就迅速增大。另一方面，因波谷处的水深比波峰处的要小，因此波峰逐渐向前追赶波谷，波形扭曲前倾，前坡变陡。因此到一定水深后，波浪或因波陡达到极限失去稳定而破碎；或者，因为前坡陡峭倾倒或峰顶破碎。 3.波浪破碎的类型 根据波高，波周期和岸滩坡度的不同，有四种破碎波型，如图二所示。

波浪的基本知识

于老师好，各位同学好： 首先我们先来看几组照片。左边这幅照片是去年7月大连市的海滨浴场，从照片中我们可以看到海滩逐渐被吞噬，沙子也被卷走了；坚固的防波堤也被巨大的海浪拍得支离破碎。因为公园遭海浪侵蚀后逐年亏损，几年下来已经亏损近700万元。右边这幅照片是被近岸浪破坏的渔场网箱，对当地的渔民也照成了极大的损失。 这是2013年3月烟台市，海浪对沿岸造成的破坏。我们可以看到广场的地面理石板、等设施造成严重破坏。巨大的风浪还将海岸的石柱拍倒了2根，甚至弄断了铁链。 由此可见，海浪是海洋建筑物遭受的主要荷载之一，波浪力可造成建筑物的严重破坏。因此，了解海浪的发生与发展规律，研究波浪的计算方法，可以为海洋工程建筑物的规划、设计、施工和管理提供了合理可靠的数据，对于保证建筑物的安全具有重要意义。 接下来我们了解一下波浪要素。 风浪、涌浪和混合浪是比较常见的三种波浪。风浪指的是在风的直接作用下产生的水面波动，其基本特征是：风浪中同时出现许多高低长短不等的波，波面较陡而且粗糙，波峰线较短，波峰附近有浪花或大片泡沫，此起彼伏，瞬息万变，初看无规律可循。涌浪是指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。其基本特征是：具有较规则的外形，排列整齐，波面较平滑，波峰线长。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

的波浪称为混合浪。 按照周期的不同，波浪可分为毛细波，重力波和长周期波。毛细波和重力波都是由于风的作用引起的，当风力很小时，海面上出现的微小皱曲的涟波就是毛细波，它的复原力主要以表面张力为主，其周期小于1s。当波浪尺度较大时，水质点恢复力主要是重力，这种波浪成为重力波，如风浪、涌浪、船行波等。其周期大于5分钟的成为长周期波，主要是由于日、月引力造成的潮波，其复原力除了重力还有科氏力。 海面上的波浪是一种随机现象，其波浪要素是不断变化的，称为不规则波。大洋中的风浪就是不规则波。为了研究波动规律，人们用一种理想的、各个波的波浪要素均相等的波浪系列来代替不规则波浪系列，这种理想的波浪称为规则波。实验室内人工产生的波浪就是规则波。离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波。按照波浪传播海域的水深可分为深水波，浅水波和极浅水波。一般相对水深，即水深与波长的比值大于二分之一时称为深水波。二十五分之一或二十分之一到二分之一之前称为浅水波，小于二十五分之一或二十分之一是极浅水波。后面这些与前面都是相对应的。 此外 ·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。

GPS 接收机波浪浮标

GPS 接收机波浪浮标 姓名：王志光学号：21140911022 摘要：波浪浮标是一种无人值守，自动检测的常用的海洋监测设备。首先，介绍GPS波浪浮标测波方法和海洋环境对GPS测波的影响。然后，分析了单点GPS 接收机测波浮标的测量原理。最后，提出了单点GPS 接收机测波浮标的初步设计方案，进一步推动这项测波技术的在国内的应用。 关键词：波浪浮标；全球定位系统；波高；波周期 Wave buoy Based on GPS Receiver Abstract:Wave buoy is a unmanned，automatic and common marine monitoring equipment. First,the paper introduces the method of GPS wave buoy and the impact on the GPS wave measurement in the marine environment. Then,the principle of wave buoy based on single-point GPS receiver is analyzed. Finally, a prototype design of wave buoy with a GPS receiver is proposed. This is a fundamental design for the application system. Key words: wave buoy; GPS; wave height; wave period 1 引言 在海洋工程领域，海浪属于地球上最复杂的自然现象，其特性为我们的海洋工程工作提供重要的参考。波浪浮标是一种无人值守的测

波浪力的计算

波浪力的计算需要两方面理论的支持：波浪运动理论及波浪荷载计算理论。前者研究波浪的运动，后者在已知波浪运动的前提下计算波浪对水中物体的作用。几种常用的波浪普： 1.P-M 谱 Pierson 和Moskowitz适用于无限风速发在的波浪普。国际船模水池会议（ITTC）推荐采用这一形式的波，故也称为ITTC波谱。 JONSWAP（Joint north sea wave project）.是一种频谱。 3.应力范围的长期分布模型：1.离散型模型，2.分段连续型模型，3.连续模型。 1. 离散模型:用Hs作为波高，Tz为波浪周期，定义一个余弦波。然后用规则波理论计算作用在结构上的波浪力。并用准静定的方法计算结构呢I的应力。缺陷：没有将波浪作为一个随机过程来处理。每一海况的应力范围只有一个确的数值。因此又称为确定性模型。 2.分段连续型模型 每一短期海况中，交变应力过程是一个均值为0的平稳正态过程。综合所有海况中应力范围的短期分布，并得出各个海况出现的疲劳，就得到应力范围的长期分布，它的形式是分段连续的。 应力范围的两种短期分布模型：1.Rayleigh分布和Rice分布。 在某一海况中交变应力均值为。应力峰值服从Rayleigh分布。通过计算得出应力范围也服从Rayleigh分布。 3.在船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析中，希望应力范围的长期分布能用一个连续的分布函数来描述。这就是应力范围长期分布的连续模型.最常用的就是Weibull分布。 4.有义波高：（significant wave height）所有波浪中波高最大的三分之一波浪的平均高度。用Hs表示。 5.Stokes五阶波给出了波陡的量度（H/L）H/L越大，波就越陡。当波高与波长的比值大到一定程度时，波会破碎。 6.波速=波长与频率的乘积 C=λ/T或者C=λf,其中f是频率。或者T=2π/ω 7.圆频率 1.圆频率即2π秒内振动的次数，又叫角频率，和角速度的ω没有任何关系。角频率与频率f的关系是ω0=2πf；周期T=2π/ω0. 角速度应用的举例：单摆摆动，钟摆所走过部分圆时，钟摆在单位时间内“扫”过的角度，此时角速度为非恒定量。角速度并非振动与三角函数关联后所讲到的角频率。 2单位 圆频率虽然名字中有“频率”二字但其单位并不是“Hz”而是“rad/s”。

汽车起重机吊臂腹板波浪变形的防治参考文本

汽车起重机吊臂腹板波浪变形的防治参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

汽车起重机吊臂腹板波浪变形的防治参 考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 本单位一台966F轮式装载机，新机使用1小时左右变 速器油温就升高并报警我们用压力测试法对传动系统进行 了检测，很快就找到了过热的原因，并与拆检的结果相 符，问题得以解决。 确定测试目标 液力传动系统的散热一般是由传动油在冷却器中与发 动机的冷却剂交换热量进行。如果发动机的工作温度正 常，则系统的散热情况取决于传动油冷却器的状态和通过 冷却器的传动元件工作异常，都会产生异常的热量，一般 认为变矩器和离合器是两种主要生热元件，其它元件虽然

对系统的温度有影响，但很小；所以，通过对冷却器、变矩器、离合器和液压泵进行压力测试，就很容易找到系统过热的原因。 进行测试 按照规定的测试条件，分别测得液压泵、各速度离合器、各方向离合器、变矩器出口和冷却器出口在发动机低速和高速时的压力值，并记下数据。测试前应询问驾驶员，确认传动系统没有出现异常响声后才能进行测试，以免造成更严重的机械损坏。 对测试结果进行数据分析 1、液压泵压力。液压泵向整个系统提供大无畏力油，液压泵效率的高低直接影响离合器压力、送往变矩器和冷却器的油量。因此，液压泵压力是判断过热原因的基础。

SZF型波浪浮标技术指标和主要功能

SZF型波浪浮标技术指标和主要功能 一、测量指标及参数 1 测量指标 2 浮标系统技术参数

二、主要功能 1 工作方式 工作方式分为3种：定时测量方式，连续测量方式和检测工作方式。 定时测量方式分为3小时定时测量方式和1小时定时测量方式。 3小时定时测量方式有标准测量和加密测量两种状态。标准测量状态浮标在每天02、05、08、11、14、17、20、23时（北京时）自动进行一次测量，每次测量间隔3h，加密测量状态每次测量间隔1h。每次测量都在整点进行。 标准测量状态方式依据“加密门限值”，浮标自动判别并进行标准测量和加密测量之间的状态转换。以“十分之一大波波高”特征值作为加密门限值的比较参数，当标准测量测得的十分之一大波波高大于等于预置的加密门限值后，浮标自动转换为加密测量状态；当测得的十分之一大波波高小于预置的加密门限值后，浮标自动转换为标准测量状态。加密门限值在浮标布放前由用户预先设置。 1小时定时测量方式，浮标在每天24个整时进行测量。浮标内的传感器在正点前的21分（采样间隔为0.5s）加电，传感器通电后稳定3分钟，工作17分，发射机工作1分，然后传感器被断电，浮标内控制电路进入休眠状态（低功耗），等待下一个测量时次的到来。 连续测量方式是浮标循环地进行“稳定3分、数据采集、发送”过程。采 样间隔为0.5s的数据采集时间为17分,发射时间1分,循环往复,传感器在每次 通电后需稳定3分;采样间隔为0.25s时的数据采集时间为8分

32秒。 检测工作方式是浮标以0.125s的采样间隔工作，主要用于检测系统的工作状态。检测时间第一次需7分钟(含3分钟传感器稳定时间),之后每次工作时间为4分20秒。 当设置了浮标的工作方式时，接收处理机也处于相应的工作方式。 接收机在接收时次（正点前）提前6分钟打开接收机，准备接收数据。 2 浮标内波浪数据处理 波浪浮标在每次测量结束后，对波高、倾斜角、方位角的采样数据进行处理，得到波浪特征值最大波高、平均波高、有效波高和十分之一大波波高（HMAX、、HMEAN、H1/3、H1/10）及对应的周期值（TMAX、TMEAN、T1/3、T1/10））和按16个方位角划分的波向出现率。 3 浮标内测量数据传输和存储 每次测量结束后，向接收处理机发送测量的数据。 浮标与接收处理机间采用单向VHF数字通讯时： 浮标向接收处理机传送的数据有：测量时间，波高原始数据（2048点采样值），波浪统计特征值，波向出现率、GPS定位数据及浮标电池电压值。 浮标与接收处理机间采用GSM（FM）短信通讯： 浮标向接收处理机传送的数据有：测量时间，波浪统计特征值，波向出现率、GPS定位数据及浮标电池电压值。 浮标内设有U盘存贮器（USB接口）作为数据存储器。U盘存

GPS浮标波浪测量方法研究

GPS浮标波浪测量方法研究 厉峰1周兴华2林旭波2孙强2 （1.北京数联空间科技股份有限公司，北京100085；2.国家海洋局第一海洋研究所，青岛266061） 摘要浮标是目前对海洋波浪进行长期、实时、定点观测的主要设备，发展波浪浮标是发展海洋观测的必然需求。针对实际波浪测量是在远离大陆的海洋深处进行的，本文采用基于GPS精密单点定位方法求取海水面高度变化，进行浪潮分离获取波浪高度变化序列，并用频谱分析的方法获取波浪参数。经海上实测验证的结果可知，本方法获取的波浪要素精度与测波仪所得结果精度相当，两者平均波高偏差约4cm，平均周期偏差0.3s。 关键词GPS精密单点定位；波浪测量；频谱分析 Study on wave measurement with GPS buoy Li Feng1, Zhou Xing-hua2, Lin Xu-bo2,Sun Qiang2 （1. Beijing iSpatial Co.,Ltd，Beijing,100085；2. First Institute of Oceanography, SOA, Qingdao, Shandong, 266061） Abstract：Buoy is the main equipment of observation on the ocean wave for long-term, real-time, fixed-point.The development of the wave buoy is the inevitable demand for the development of ocean observing.Based on the actual work conditions that our measurement is far away from the mainland and located in the depths of the ocean, this paper based on the theory of Precise Point Positioning （PPP）to get the height changes in the sea surface. Then we can separate the wave from the sea-surface height changes to obtain the wave displacement, and the wave parameters are obtained by the spectral estimation.Its verified results of wave measurement shows that it has equivalent accuracy with the results obtained by the wave gauge, and the mean wave height differential is close to 4cm, the mean wave period differential is 0.3s. Key words：GPS precise point positioning,wave measurement, spectrum analysis 1 引言 海浪是发生在海洋中的一种波动现象。我们这里指的海浪是由风产生的波动，其周期为0.5秒至25秒，波长为几十厘米到几百米，一般波高为几厘米到20米，在罕见的情况下波高可达30米以上。海浪是十分复杂的现象，研究海浪对海洋工程建设、海洋开发、交通航运、海洋捕捞与养殖等活动具有重大意义。 研究海浪就必须要获得大量准确的实测海浪资料，而获得这些资料，各种获取手段就起着关键作用，因此研究海浪测量方法和仪器的意义就十分重大。纵观海浪研究历史，海浪计算方法大致可以分为三类：一是半经验半理论的方法，这种方法提出最早，比如有效波方法、我国港口水文设计规范中的海浪计算方法等。虽然这些方法理论不够严密，但是使用方便，计算结果与实测资料符合较好，因此有较大的应用价值，至今仍被广泛使用；二是直接从观测资料入手，建立一些经验统计的方法计算海浪。这种方法在观测手段越来越先进观测资料精确度越来越高的情况下，其计算方法相比早期的方法更为可靠，比如Wilson公式、Bretschneides公式等；三是海浪的数值计算。20世纪60年代以来，国内外许多海洋学家转向了海浪数值计算方法研究：①是将海浪作为随机过程来研究，②是研究海浪和风之间的关系，③是研究海浪和地形之间的关系。

波浪浅水变形实验

波浪浅水变形实验 一. 实验目的和意义 在近岸动力场中，海浪极富变化性，它们一直是施加在任何海岸建筑物上最重要的环境荷载，所以，掌握其在近岸水域里的演变规律，较之于外海水域，显得更为重要和急需。因此，对波浪浅水变形规律开展研究具有重要的理论意义和应用价值。 二. 实验概述 实验在长沙理工大学云塘校区水利实验中心的波浪水槽内进行。所用的波浪水槽长45米，宽0.8米，高1.0米，波浪水槽两侧为透明玻璃，两端均有良好的消波设施，水槽配有液压伺服式不规则波造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室自行研究开发的Wavemake系统，该系统运行状态良好，精确度高。 ，仪器测量误差为0.4%。数据实验中的波高测量采用加拿大WG-50型号浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5s 采集采用优泰(UTekL)信号采集分析系统。 实验布置如图1所示，实验在斜坡上进行，在水槽内布置4个浪高仪，斜坡前2个，测量入射波。斜坡上2个，测量波浪的浅水变形。 图1 实验布置示意图 三. 实验内容和步骤 1. 布置实验设备，布置浪高仪。 2. 建立坐标系，选择坐标系原点，波浪传播方向为x轴正方向，垂直方向为z轴正方向。运用卷尺测量4个浪高仪所在的位置，并且得出相应的位置坐标。绘出实验布置图，得出浪高仪位置表1。 表1 浪高仪位置 浪高仪坐标1# 2# 3# 4# X(m) 3. 运用水位测针测量实验水深d。测量斜坡的坡度。 4. 入射波为规则波。选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T相同，波高H不同；波高H 相同，周期T不同。 表1 造波参数表 5. 开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。 6. 同时观察并记录水质点的运动轨迹和波浪在斜坡上传播变形以及破碎的现象，记录波浪的破碎类型，采

潮汐推算

潮汐推算 潮汐的发生和太阳，月球都有关系，也和我国传统农历对应。在农历每月的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧，所以就有了最大的引潮力，所以会引起“大潮”，在农历每月的十五或十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”；在月相为上弦和下弦时，即农历的初八和二十三时，太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮”，故农谚中有“初一十五涨大潮，初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生，由于月球每天在天球上东移13度多，合计为50 分钟左右，即每天月亮上中天时刻（为1太阴日=24时50分）约推迟50分钟左右，（下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水）故每天涨潮的时刻也推迟50分钟左右。我国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法（推潮汐时刻）如八分算潮法就是其中的一例：简明公式为： 高潮时=0.8h×[农历日期-1(或16)]+高潮间隙 上式可算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮海区，将其数值加或减12时25分(或为了计算的方便可加或减12时24分)即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12 分即可得低潮出现的时刻——低潮时。但由于，月球和太阳的运动的复杂性，大潮可能有时推迟一天或几天，一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时，有的地方一太阴日就发生一次潮汐。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同。 潮汐能是以位能的形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮（spring tides）；当它们成直角时，就产生小潮（neap tides）。除了半日周期潮和月周期潮的变化外，地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环，其周期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用，月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。 除月球、太阳外，其他天体对地球同样会产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多，但太阳离地球的距离也比月球与地球之间的距离大得多，所以其引潮力还不到月球引潮力的一半。其他天体或因远离地球，或因质量太小所产生的引潮力微不足道。根据平衡潮理论，如果地球完全由等深海水覆盖，用万有引力计算，月球所产生的最大引潮力可使海水面升高0.563m，太阳引潮力的作用为0.246m，夏威夷等大洋处观测的潮差约1m，与平衡潮理论比较接近，近海实际的潮差却比上述计算值大得多。如我国杭州湾的最大潮差达8.93m，北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。这种实际与计算的差别目前尚无确切的解释。一般认为当海洋潮汐波冲击大陆架和海岸线时，通过上升、收聚和共振等运动，使潮差增大。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

浮标自动波浪观测仪器在工程中的应用

004 2019年07月?增刊1 浮标自动波浪观测仪器在工程中的应用 梁水林1，梁芊芊2 (1.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州 510663； 2.苏州大学 文正学院，江苏 苏州 215104) 摘要： 本文以Datawell Mk III 波浪骑士为例，介绍了浮标自动波浪观测仪器在工程中的应用。通过观测手段获取工程海域符合标准要求及工程需要的可靠资料，对海洋工程安全和经济具有现实意义。关键词： 波浪观测；波浪浮标；波浪要素；波浪特征。中图分类号：P641 文献标志码： A 文章编号：1671-9913(2019)S1-0004-04Application of Buoy Automatic Wave Observation Instrument in Engineering LIANG Shui-lin 1, LIANG Qian-qian 2 (1. Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd. of CEEC, Guangzhou 510663, China; 2. Wenzheng College ，Suzhou University, Suzhou 215104, China) Abstract Taking Datawell Mk III wave knight as an example, this paper introduces the application of buoy automatic wave observation instrument in engineering. Obtaining reliable data of engineering sea area by means of observation is of practical signi?cance to safety and economy of marine engineering. Keywords wave observation; wave buoy; wave characteristics; wave characteristics. * 收稿日期：2018-12-10 第一作者简介：梁水林(1963- )，男，广东广州人，教授级高级工程师，从事工程水文工作。 0?引言 波动是自然界最普遍的现象，海洋波动是海水运动及其变化的重要形式，其研究一直是科学和工程领域的重要课题。中国沿海长期连续观测[1]的波浪站甚少，无法满足工程需要，这就要求开展必要的短期波浪观测，为波浪数值计算及物理模型试验提供依据。 波浪的波高、周期、波型、波向、海况等称为波浪要素。表征波浪运动及其变化的属性或物理量等称为波浪特征，多以物理量、图表、参数等描述。波浪观测仪器有波浪浮标仪、声学测波仪和雷达测波仪等。用于观测波浪的波高、周期、波向、波长等波浪要素的浮标系统称为波浪浮标[2]仪。 1?观测仪器 观测仪器一般应具有系统设置、数据记录、数据转换、数据通讯和能量供应功能；能设置每个传感器的最新标定文件。观测仪器的测量准确度应满足波浪要素测量技术指标。波浪观测比较普遍的仪器有美国ENDECO/YSI 公司的1156波迹浮标系统、荷兰产Datawell Mk III 波浪浮标、美国S4(电磁海流和波浪方向)浮标、浪潮仪等，本文以Datawell Mk III 波浪骑士为例予以说明。 Datawell Mk III 波浪浮标是一个对称的单点系泊的小型测量系统，无人值守，可以长期、自动、定点、定时、全天候的对波高、波 DOI ： 10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2019.S1.002

潮汐波浪原理

潮汐波浪原理 一.潮汐运动 潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的潮汐为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”。 凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波助澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。 由于日、月引潮力的作用，使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化,总称潮汐。作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体，但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐（tide）一词狭义理解为海洋潮汐。固体地球在日、月引

潮力作用下引起的弹性—塑性形变，称固体潮汐，简称固体潮或地潮；海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退，称海洋潮汐，简称海潮；大气各要素（如气压场、大气风场、地球磁场等）受引潮力的作用而产生的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。 形成原因： 月球引力和离心力的合力是引起海水涨落的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。因月球距地球比太阳近，月球与太阳引潮力之比为11：5，对海洋而言，太阴潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。

3m多参数波浪浮标的研制

第!期 气象水文海洋仪器 "#$!!%&'年(月 )*+*#,#-#./01- 234,#-#. /01-154)1,/5*657+,89*5+7 : 85$!%&'收稿日期 !%&!;&&;!&$ 基金项目 海洋公益性行业科研专项经费项目 !%&%%<%%& $ 作者简介 唐原广 &=(' 男 大学 研究生导师$从事海洋仪器的研发工作$'9多参数波浪浮标的研制 唐原广& 周金元! 李思维' &$中国海洋大学 青岛!((&%% !$国家海洋局东海标准计量中心 上海!%&'%> '$江苏乾维海洋工程科技发展有限公司 常熟!&< '!<(%&3+=2(%&>$("#$%&6&3(&$$*(&3%&45$#1&.9.3-?$)$9.@;$&,0.! A ,4! 01%&3 +1=!&<

船用波浪测量仪

船用仪器仪表 一种船用波浪测量仪的设计 组长：董云鹤 组员：马守达、宋文涛、马一山

设计波浪测量仪的目的和意义： 在海洋工程建设、航海中，海浪是海洋观测要素中最重要、最复杂的一种。目前波浪测量的方法除目测外，只要有航空测波法、仪器阵列法、波浪方向浮标法、压力式测波法、光学测波法、声学测波法和雷达测波法等。同近海相比，船舶在远洋航行中，遭遇的海况更为恶劣，为了保证船舶的安全航行，预测海浪是十分重要的。目前，航行中有很多是靠目测来确定海浪的，但目测误差大，特别是在夜晚和恶劣天气是根本不能观测。如果在实际航行中，用现有的波浪测量仪来预测波浪，就要求停航进行投放和回收u，而在航行中收放是很困难的。我国目前的测波仪器主要是用于定点测量,很少用于船舶航行中实时测量。 本课题致力于研制一种具有高技术和高可靠性的船舶走航式波浪测量系统。 这种测量系统是以船舶自身为测量仪器,根据船的运动姿态反演波浪。本文运用了先进的DSP技术,提出了基于DSP的加速度式船舶走航式波浪测量系统的设计方法。 市场调研： 一、厦门瀛寰电子科技有限公司： SBY2-1型声学波浪仪基于超声波测距原理由发射超声换能器向水面发射一束由窄脉冲调制的超声波，经水面反射后返回到与发射换能器在同位置上的超声波接收换能器，期间经历的路径为2L。设声波传播速度为C，声波经过2L路程的时间为T，则有：L=1/2 CT ，测准C和T就可得到准确的L，由L随时间变化的序列值就可提取波浪参数。仪器价格需面议，1万至2万元。 二、上海精导科学仪器有限公司： 船载雷达测波仪：系统由安装于船艏的传感器和安装于室内的主机服务器两大部分组成，传感器包含一个雷达测波传感器和运动传感器，运动传感器实时补偿船体本身运动对测波的影响。主机服务器负责数据同步数据采集和数据补偿。仪器价格需面议，1万至2万元。 三、上海精导科学仪器有限公司： MIDA S DWR方向波浪仪：采用线性波理论分析方法、64位数字处理技术，用于实时测量方向波普。仪器价格需面议，1万至2万元。 ?根据市场调研结果，我们发现，市场上的大多数波浪测量仪造价较高，而且产品性能参差不齐，因此销量都较少，另外市面上的测波仪大多数是用于定点测量的产品，很少有产品用于船舶航行的实时测量。我们小组的项目所指定的目标客户群是一些常年出海，预算有限，但有一定的购买力的人。我们致力于用较少的资金设计性价比更高的测波仪。 设计方案：

船舶操纵运动波浪力计算

船舶操纵运动波浪力计算 2.1 不规则波入射力计算模型 依据概率统计理论，不规则波的波面可以看作是由一系列具有不同的频率、波数、波幅、传播方向以及随机分布初相位角的规则波叠加而成。在实际应用中寻求海浪的统计特性，通常采用“波能谱”的概念来描述海浪。 海浪形成的过程是风把能量传递给水的过程。这一过程大致可分为两个阶段，第一阶段为波浪生长阶段，当风最初作用于海面上时，海面开始出现较小的波，随着时间的增长，风不断地把能量传递给水，波浪越来越大，显然这一阶段海浪是比较复杂，其统计特性随时间不断变化，这一阶段的海浪描述描述相当复杂。但是，当波浪渐趋稳定时，波的能量达到一定值，其统计特征基本上不随时间变化，为了这一阶段海浪的数学描述，应用波谱密度函数，从大量观察分析结果表明海浪以及船舶在波浪中的运动等均属于狭带谱的正态随机过程，因此基于以下假设： 1．波浪为弱平稳的、各态历经的、均值为零的正态(高斯)随机过程。 2．波谱的密度函数为窄带。 3．波峰(最大值)为统计上独立的。 由波的方向性谱密度，不规则波的波面可用下列随机积分表示来描述： ??- ∞ +-+=220 ),(2)],()sin cos (cos[),,(π π?θωθωθωεωθηθξηξ?d d S t k t （2-1） 其中，),(θω?S 为波谱密度函数，表示了不规则波浪中各种频率波的能量在总能量中所占的份量。 仅考虑波沿主浪向运动的情况，并将式（2-1）转化为随船坐标系下表示为： ?∞ +--=0 )(2)]()sin cos (cos[),,(ωωωεωμμ??d S t y x k t y x e （2-2） 为了方便计算，将波能谱密度函数进行离散，用求和形式代替上式的积分如下： ∑=+--?=n i i ei i i t y x k S t y x 1 ])sin cos (cos[)(2),,(εωμμωω?? （2-3） 其中，相位角i ε可视为均匀分布在（0，2π）区间内的随机变量。 由于不规则波可看作是多个规则谐波分量叠加的结果，因而航行于不规则波浪中的船舶所受到的主干扰力仍然依据傅汝德-克雷洛夫（Froude-Krylov ）假设。 类比规则波主干扰力的推导过程，深水中不规则波浪对船体的主干扰力（力矩）仍然是对压力差沿船体表面进行的积分，同样将船体简化成箱体，经推广可得不规则波对船体的主干扰力和力矩的数学模型表达如下：