6.5-海浪谱基础知识

《工程水文学》《工程水文学》精品课程冯卫兵冯曦谭亚倪兴也等港口海岸与近海工程学院邮箱:[e-mail]第六章海浪《工程水文学》精品课程第六章海浪6.1海浪要素和分类6.2风况基础知识6.3海浪观测6.4海浪要素的统计规律6.5海浪谱基础知识6.6波浪的浅水变形：水深变浅引起的波浪变形6.7波浪的浅水变形：波浪的折射6.8波浪的浅水变形：波浪的破碎6.9波浪的浅水变形：波浪的绕射和反射复杂的海浪可以理解为无限多个振幅和频率丌等，且初相错置的简谐波的叠加。Longuet-Higgins提出海面上某一固定点波面方程：1.5海浪谱的基础知识海浪谱的概念1cosnnnntat21f单位面积垂直水柱（自波动水面至水底）内各组成波能量：频率范围在ω到ω+dω之间的所有组成波的能量之和：能量密度函数（波谱，能谱，频谱）：海浪总能量：1.5海浪谱的基础知识海浪谱的概念212nnEga0dSgEd212ngad211()d2nSa1.5海浪谱的基础知识海浪谱的概念以频率为横坐标，为纵坐标，绘得波能量相对于频率的分布图。S波面纵坐标的方差比例于波动总能量：式中：——谱的零阶矩；——阶矩数波浪的外观表现波浪内部能量结构1.5海浪谱的基础知识海浪谱的概念200d,0Smrt20mrS=2SfS=/2SSf=2f一般形式：式中：——包含风要素（风速、风时、风距）或波要素（波高、周期）的参量；——指数，常取4-6；常取2-4。1.5海浪谱的基础知识海浪谱形式举例exppqABSBA、qp、pq1.劳曼谱（适用于充分长成的风浪，精度较差，趋于淘汰）2.P-M谱（适用于充分长成阶段的风浪，应用广泛）1.5海浪谱的基础知识海浪谱形式举例25/410/1644.4exp2.4HSsm242542511.3exp78.01.225exp0.78sHHSsm23.JONSWAP谱（应用最广）4.勃列斯奈德-光易谱（风浪成长阶段）5.文圣常谱1.5海浪谱的基础知识海浪谱形式举例2max22max2exp4253.11exp0.78sHS45203.1exp257.0fTfTTHfSssss在时刻t的波面，三维海浪场由具有各种方向角和各种频率的无限个组成波叠加而成。方向谱密度函数为：1.5海浪谱的基础知识海浪的方向谱)(m)0(nn),(S21(,)2naSdd海浪的方向谱不波能谱之间存在以下关系：波面方差可以写为：海浪方向谱函数一般形式方向谱函数=频率谱函数×方向分布函数1.5海浪谱的基础知识海浪的方向谱,,GSS-,dSS20,ddS波谱零阶矩：已知某一经验谱，计算出谱曲线不轴包围的面积m0以及m1,m2，就可求得各特征波高及特征周期。1.5海浪谱的基础知识谱与海浪要素的关系0000ddSSm0%1010/103/100069.6091.5004.4828.2506.2mHmHmHmHmHrms谱的重心频率：波谱的平均周期：1.5海浪谱的基础知识谱与海浪要素的关系0100ddmmSS1.01022TmmT2/1102.02mmT