|
波浪在浅水区传播时受水下地形的影响，传播方向——波向线发生偏转的现象。波峰线与等深线不平行时，位于同一波峰线上各点的水深不同，波速、波长也各不相同（参见浅水波），波浪传播方向发生偏转。波浪折射原理与光的折射原理相类似。折射过程相邻波向线间的距离趋于减小，波能集中，称之为辐聚，如图（a）中的岬角附近；反之，距离增大，波能扩散，称之为辐散，如图（a）中的海湾处。波浪折射时发生辐聚的区域波高增大，发生辐散的区域波高衰减。
波浪折射示图 （a）近岸浅水波浪折射；（b）波浪折射
基于斯内尔（Snell，W）的光波折射定律，有如下关系式：
式中，C0、C1为同一波峰线上位于相邻两条波向线上的A0、B0两点的波速；α0为入射角；α1为折射角。由已知的A0、B0两点的水深d0、d1，可求得相应的波速C0、C1；已知入射角（α0），即可由式（1）确定折射角（α1），依此可绘制如图（b）所示的折射图。 若未发生波浪绕射现象并且不考虑传播过程浅水波能损耗，则两条相邻波向线间波能流量不变，即
式中，n为波能传递率；E为单位面积水柱体内的平均波能；C为波速；b为相邻两条波向线间的距离，由折射图中量得；下标0、1分别代表折射前后的相应值。 单位面积水柱体内平均波能（E）与波高（H）平方成正比，则
式中，ks为浅水系数，
为波浪折射系数，
，表示折射后波高的增减。当折射后产生辐聚时b0＞b1，kr＞1，则波高增大；当产生辐散时，b0＜b1，kr＜1，则波高减小。
海浪为不规则波，可视为众多波高、波长、波周期、波向及相位各不相同的组成波叠加而成。在工程上推算设计波浪要素进行折射分析计算时常采用两种方法：①采用规则波的计算方法，常以主波向的平均波高（H）和平均波周（T）为表征；②采用不规则波的计算方法（参见不规则波折射）。 海岸工程多位于浅水区，而根据风浪预报所得的是深水区波浪要素，因此需进行波浪折射计算以确定工程点的波浪要素。
|
