【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 體結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重時(shí)造成 船體斷裂， 導(dǎo)致重大海難事故。 ? 海浪按其 形成原因 分為： 風(fēng)浪、涌浪、近岸浪、內(nèi)波、潮汐波、海嘯、風(fēng)暴潮等。 2022/6/1 浪要素 波峰 ―― 波面的最高點(diǎn)。 波谷 ―― 波面的最低點(diǎn)。 波高（ H） ―― 相鄰波峰與波谷之間的垂直距離。 波幅（ a） ―― 波高的一半， a=H/2。 波長(zhǎng)（ λ） ―― 相鄰兩波峰或相鄰兩波谷之間的水平距離。 波陡（ δ） ―― 波高與波長(zhǎng)之比， δ＝ H/λ。 周期（ T） ―― 相鄰的兩波峰或兩波谷相繼通過(guò)一固定點(diǎn)所需要的時(shí)間。 頻率（ f） ―― 周期的倒數(shù)， f＝ 1/T。 波速（ C） ―― 波峰或波谷在單位時(shí)間內(nèi)的水平位移（波形傳播的速度）， C＝ λ/ T 波峰線 ―― 通過(guò)波峰垂直于波浪傳播方向的線。 1波向線 ―― 波形傳播的方向線，垂直于波峰線。 2022/6/1 2022/6/1 （按波長(zhǎng)與水深關(guān)系分類） 深水波 是指水深大于 1/4個(gè)波長(zhǎng)處水域的波浪，波長(zhǎng) 遠(yuǎn)小于 水深的波。其水面附近的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)比較顯著，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)近似為一圓形，而波動(dòng)隨深度的增加而逐漸微弱甚至靜止。其傳播速度只取決于波長(zhǎng)，而與水的深度無(wú)關(guān)。 淺水波 是指水深小于波長(zhǎng) 1/20水域的波浪，波長(zhǎng) 遠(yuǎn)大于 海深的波。傳播速度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，僅決定于水深。淺水波中波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓形。 2022/6/1 水 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)于波形傳播的關(guān)系 理論上證明： 深水波 中海面上水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是以 波高為直徑的圓 ，在還面以下其直徑以指數(shù)形式迅速減小。 淺水波 中水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡為 橢圓 。 2022/6/1 浪的分類（ 按周期和成 因分類） ? 1. 風(fēng)浪和涌浪： 由風(fēng)直接作用而引起的波浪稱為風(fēng)浪。風(fēng)浪離開(kāi)風(fēng)區(qū)傳至遠(yuǎn)處或者風(fēng)區(qū)中風(fēng)停息后所留下來(lái)的風(fēng)浪，稱為涌浪。 ? 2. 風(fēng)暴潮： 由于氣象原因，如臺(tái)風(fēng)，風(fēng)暴等引起的海面異常升高現(xiàn)象稱風(fēng)暴潮，亦稱風(fēng)暴海嘯。 ? 3. 地震波： 由于海底或海岸附近發(fā)生的地震或火山爆發(fā)所形成的波動(dòng)。亦稱海嘯。 ? 4. 潮汐波： 由于天體引潮力作用所產(chǎn)生的波動(dòng)。 ? 5. 氣壓波： 相鄰海區(qū)的氣壓不同而產(chǎn)生的波動(dòng)。 ? 6. 內(nèi)波： 不同密度的水層界面處而產(chǎn)生的波動(dòng) 。 2022/6/1 二、風(fēng) 浪涌浪和近岸浪 ? 風(fēng)浪 (Wind Wave) ： 由風(fēng)直接作用引起的水面波動(dòng)，稱為風(fēng)浪。 ? 風(fēng)浪特征： 周期較短，波面不規(guī)則，波長(zhǎng)短。波向與風(fēng)向一致，波高取決于風(fēng)力、風(fēng)區(qū)、風(fēng)時(shí)。 ? 風(fēng)浪成長(zhǎng)與風(fēng)速，風(fēng)時(shí)和風(fēng)區(qū)的關(guān)系 : ? 風(fēng)速 ： 一般風(fēng)速越大產(chǎn)生的風(fēng)浪也越大。這只適用于風(fēng)時(shí)和風(fēng)區(qū)不受限制時(shí)。 ? 風(fēng)時(shí) ： 同一方向的風(fēng)連續(xù)作用的時(shí)間。一般對(duì)水面持續(xù)作用的時(shí)間越長(zhǎng)，海水所獲得的動(dòng)能越大，風(fēng)浪也越大。 ? 風(fēng)區(qū) ： 指風(fēng)在海上吹過(guò)的距離。風(fēng)區(qū)的大小對(duì)風(fēng)浪的成長(zhǎng)起著不可忽視的作用，若風(fēng)區(qū)的長(zhǎng)度不夠，風(fēng)浪也不能充分發(fā)展。 2022/6/1 風(fēng)浪的三種狀態(tài) ? 過(guò)渡狀態(tài)： 風(fēng)吹到大洋上，風(fēng)浪隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大。風(fēng)浪的成長(zhǎng)取決于風(fēng)時(shí)長(zhǎng)短。 ? 定常狀態(tài)： 指恒定的風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間吹在有限的水域上，使海面各點(diǎn)的風(fēng)浪要素趨于穩(wěn)定。 風(fēng)浪的過(guò)渡狀態(tài) 風(fēng)浪隨風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度的分布 2022/6/1 ? 風(fēng)浪充分成長(zhǎng)狀態(tài)： 風(fēng)速越大，風(fēng)時(shí)越長(zhǎng)，風(fēng)浪就越發(fā)展。但風(fēng)浪的發(fā)展不是無(wú)限的，當(dāng)波陡 H/λ 接近 1/7時(shí)，波浪開(kāi)始破碎。這是因?yàn)?風(fēng)傳給風(fēng)浪的能量 ，一部分用于增大波高，一部分消耗于渦動(dòng)引起的摩擦，當(dāng)風(fēng)傳給風(fēng)浪的能量與渦動(dòng)摩擦消耗的能量相平衡時(shí)，風(fēng)浪不再繼續(xù)增大，即風(fēng)浪達(dá)到極限狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為 風(fēng)浪充分成長(zhǎng)。 ? 風(fēng)浪成長(zhǎng)主要與風(fēng)速、風(fēng)區(qū)和風(fēng)時(shí)有關(guān)。另外還受水深及海域特征等因素影響。 2022/6/1 ? (Swell) : 涌浪是指風(fēng)浪離開(kāi)風(fēng)區(qū)后傳到遠(yuǎn)處，或風(fēng)區(qū)里的風(fēng)停息后所遺留下的波浪。 ? 涌浪特征： 波形規(guī)則，波面光滑，波速較快，波長(zhǎng)和周期較大，波陡小。 ? 涌浪傳播過(guò)程中 ,在波高衰減的同時(shí)，波長(zhǎng)和周期增大 ,波速加快 ,比風(fēng)暴的移速快很多 ,可以作風(fēng)暴來(lái)臨的先兆，亦稱先行波 。 2022/6/1 ? (Coastal Wave)： 當(dāng)波浪傳到沿岸淺水區(qū)，波長(zhǎng)變短，波高增大，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度不等，在波谷處， 由于水淺，水質(zhì)點(diǎn)受海底摩擦影響， 其速度慢于波峰處水質(zhì)點(diǎn)的速度， 使波峰超過(guò)波谷， 波形前側(cè)變得陡峭突出，后側(cè)變得平緩，從而使波浪發(fā)生倒卷和破碎。 2022/6/1 ：有效波高 ? 平均波高： Hp=（ H1+H2+H3+?H n） /n，其中 n為觀測(cè)到的波的總個(gè)數(shù)， H1， H2， ...Hn為各實(shí)測(cè)波的波高。 ? 部分大波的平均波高： 將觀測(cè)到的波高按大小排列起來(lái)，取 最高的一部分波 的波高計(jì)算平均值，稱為部分大波的平均波高。一般計(jì)算 H1/100， H1/10， H1/3， 它們的意義是，若觀測(cè) 1000個(gè)波，則分別代表其中最高的 10， 100， 333個(gè)波的平均波高（有效波高）。 ? 有效波高 H1/3： 是波浪預(yù)報(bào)的一個(gè)重要指標(biāo) 。 2022/6/1 有效波高 H1/3 ? 設(shè)有效波高 H1/3為一個(gè)單位，則其他幾種統(tǒng)計(jì)波高與 H1/3的比值如下： ? H： ； H1/3： ； H1/10： ； H1/100：； H1/1000： ? 由此可知， H1/3大于平均波高，在 100個(gè)連續(xù)波中有一個(gè)大波的波高超過(guò) H1/3的 ，在 1000個(gè)連續(xù)波中有一個(gè)大波的波高接近 H1/3的 2倍。 ? 合成波高： H = √H W2 + HS2（ 風(fēng)浪波高和涌浪波高的合成波高 ） 2022/6/1 三、流波效應(yīng)和海氣溫差對(duì)波浪的影響 ? 流波效應(yīng) : 波浪與海流成一定角度時(shí)，海流會(huì)影響波浪的波高、波速和傳播方向等。當(dāng)波浪與海流相向或接近于相向時(shí)，波高會(huì)增大 20～ 30%（流速為 2～ 3kn，風(fēng)速為 10～ 15m/s）。如黑潮流域上冬季風(fēng)形成的波浪常增大。 ? 海氣溫差 : 在 風(fēng)速相等 的情況下， 氣溫低于海溫時(shí) 的 波高比海氣溫度相等時(shí)的大。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，氣溫比海溫每低 1 ℃ ，波高增大約 5%。如氣溫比海溫每低 1℃ ，波高增大約 5%。 ? 在冬季西北太平洋中高緯海域，強(qiáng)盛的鋒面氣旋，氣溫低于海溫，加之流波效應(yīng)，有時(shí)出現(xiàn)比預(yù)料高 23倍的異常大浪，是海事多發(fā)的海域，有“魔鬼海域”之稱。 2022/6/1 47 四、世 界大洋上的狂風(fēng)惡浪海 域 ? 冬季，北太平洋和北大西洋中高緯 （ 3060 ?N ） ? 中高緯海域位于 盛行西風(fēng)帶 內(nèi)，且與極鋒平均位置重合，其上多鋒面氣旋活動(dòng)， 風(fēng)大浪急。 ? 中高緯海域西部是強(qiáng)大冷暖海流交匯處，加劇鋒面和氣旋的形成及強(qiáng)烈發(fā)展。 ? 兩大洋中高緯駐留 永久性低壓中心 （阿留申和冰島低壓），使周圍海域風(fēng)力強(qiáng)勁。 ? 比斯開(kāi)灣 （北大西洋） :處于西風(fēng)帶中，海灣地形水深，波流效應(yīng)。 ? 夏季，北印度洋： 西南季風(fēng) ? 南半球整個(gè)咆哮西風(fēng)帶 ? 好望角（南半球咆哮西風(fēng)帶）： 西風(fēng)帶，岬角效應(yīng) 。 48 五、中 國(guó)近海風(fēng)與浪的分 布特征 ? 風(fēng)的分布 冬季風(fēng)： 渤海、黃海吹西北或北風(fēng)，東海南部、南海北部和中部為東北風(fēng)，南海南部為偏北風(fēng)。 夏季風(fēng)： 20176。 N以南為西南風(fēng)， 20176。 N以北為東南風(fēng)。 ? 浪的分布 冬季以偏北向浪為主，夏季以偏南向浪為主。 各海區(qū)平均波高 ～ 。 大浪位置與高頻中心與大風(fēng)區(qū)基本吻合。 盛行風(fēng)頻率： 東海最