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第蜷第期海洋学报..
—.
。
白玉川李大鸣王尚毅.
天津大学水资源与港湾工程系泥抄研究室
摘要从射线理论出发,研究了在流速和瑚位变化同时作用下,波浪在近岸区的
传播过程,得到了波向线及其散开因子在该情况下的修正方程,并根据波作用量守
恒的原则,,首先对一简单地形区域
波浪传播进行了计算,并和已有的成果作了比较;同时还应用本文理论模式对广西
,流速与潮位变化对波浪传
播过程有明显的影响.
关键词
一
——螋
一, 一、一
—一—~ /
日舌
在海湾和河口附近,潮流和河口径流会使波浪产生严重的变形,特别是当流速方向与波
浪传播方向相反时,波高会骤然增加,波陡也会随之变大,这样对航行的船只可能产生灾难
,,由于流速和潮位对波浪传播有较大的影响,在近岸带和河:区的演变研究
中也必须考虑到它们的作用,尤其是对河:和湾口附近海流较强的区域,流速对波浪的折射
,无论是将波浪的各种变化进行分别
考虑,还是将波浪的各种变化进行综合考虑,亦或用浅水波方程进行直接数值模拟,一
般都只考虑地形对波浪的影响,而不计及流对波浪的折射作用. 总是假定波浪的绝对频率不
随时间和空问的改变而改变,且一直以其固有频率来代替,这样处理问题的方法,在海流较
强的海域或强潮河口附近必然会造成很大的误差,,国
内外学者对该问题进行了不断的研究,取得了许多理论上的成果,但研究大多只考虑了流
速或流速与潮位同时变化作用下,波浪传播方向的变化,即波向线走向的变化情况,而没有
进一步考虑流和潮位变化对折射系数的影响,也就未能求出渡高的变化情况,因而未能得
到波浪每一个要素在流速与潮位作用下的变化情况,这样则远未能满足实际工程需要.
车文于—收到,修改穑于——收到
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期白等;流速和潮位变化对波浪在近岸区传播的影响
射线理论的基本方程
. 波浪的运动学守恒方程
对一波列: ,其中。为局部振幅, 为相函数. 为梯度算子,则波数和圆
频率可表示为:
, 一,
很自然得到波密度守恒方程;
詈一一
如波浪介质本身又以,,的速度运动,则通过固定点的波浪绝对频率为
: . ,
式中, 为波浪的固有频率. 这样,运动介质中波浪密度守恒方程为
詈·一.
. 波浪的动力学守恒方程
参照前面的分析,运动介质中波浪的动力学守恒方程为
詈鲁鲁一,
, 为随体坐标系下波浪在一个周
期内的平均能量.
定常情况下基本方程的简化
. 基本方程的简化形式
一般情况下潮流变化的周期较波浪运动的周期大许多倍,在计算波浪传播时,
潮流近似定常,而在定常情况下,波浪的各守恒方程又可化简为:
运动学守恒方程:
一.
动力学守恒方程
鲁一,
图新旧局部坐标
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海洋学报卷
. 新坐标系——波向线及其法线, 所构成坐标系下各方程的变形式
如图, . 为旧的局部坐标,