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波浪

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海洋上的波浪主要是由风引起的。波浪的基本特征具有周期性,通常用正弦波的周期、波长、波速、波高等要素描述波浪特征。波面的最高点称为波峰,最低点称为波谷,相邻两波峰(或波谷)间的水平距离称为波长,用符号λ表示; 相邻波峰与波谷间的垂直距离称为波高,用符号H表示; 波形的传播速度,即波峰(或波谷)在单位时间内的水平位移称为波速或相速,用符号C表示; 两相邻波峰(或波谷)通过某一固定点需要的时间称为周期,用符号T表示; 波高与波长之比称为波陡,用符号δ表示,即δ=H/λ;沿波向通过波峰的线称为波峰线,垂直于波峰的线称为波向线。根据定义,正弦波的波长、波 速、周期三者之间的关系为:

λ=CT

海洋最常见的海浪有风浪、涌浪和近岸浪,其特征如下:

风浪:由风的直接作用所引起的水面波动称为风浪。当风力作用停止后,风所引起的波浪受到重力和摩擦力影响而逐渐衰减。俗语“无风不起浪”指的就是风浪。风浪的周期较短,波面不规则,较凌乱。风浪的传播方向总是与风向保持一致。风浪波面与风力有密切关系,风级越大,对应的波高就越高。

涌浪:风浪离开风区后传至远处,或者风区里的风停息后所遗留下来的波浪称为涌浪。涌浪波面光滑,波长较长。俗语“无风三尺浪”指的就是涌浪。涌浪的传播方向与海面上的实际风向无关,两者间可成任意角度。随着涌浪的传播距离的增加,涌浪的波高逐渐降低,在波高衰减的同时,周期和波长也逐渐加大。涌浪是一种较规则的移动波,其波速(Cs)、波长(λs)、周期(Ts) 三者之间的关系为:

Cs=1.5Ts

λs=1.5Ts2

近岸浪:风浪或涌浪传至浅水区或近岸区域后,因受地形影响将发生一系列变化,称为近岸浪。外海传来的波浪,当它接近海岸时,通常波峰线总是与海岸平行的,海浪可以绕过障碍进入被岛屿、海岬或防波堤等遮蔽的水域。

在波浪移向浅海的过程中,假定周期不变,由于水深变浅,则波长变小,波高增大。

波长与水深的关系波长与水深的关系

 

式中h1、λ1分别表示深水处的水深和波 长,h2、λ2分别表示浅水处的水深和波长。

当波浪由深水传至浅水时,能量集中在越来越薄的水层内,由于波长变小,必定使波高增大。波高与波长的关系为:

波高与波长的关系波高与波长的关系

 

式中H1表示深水处的波高,H2表示浅水处的波高。


近岸浪的波高明显(急剧)增大,当δ =0.7时,波浪就会变得不稳定并发生破碎(称破浪,在暗礁处常出现的白浪花;在海岸附近的破浪称为拍岸浪)。在这种情况下应引起高度重视,尤其在沿岸航行时,应密切注意水深的急剧变化,尽可能使船舶保持在深水区航行。

 

 

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