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波浪破碎

2020-04-09 21:00

在风浪成长过程中,波陡(波高与波长之比值)达到极限状态,或在浅水区由于水底影响,波浪发生显著变形,致使波峰处水质点水平分速达到或超过波速,使波形发生破碎的现象。波浪破碎有3种形态:第1种为崩波(spilling breaker),波陡较大的波浪沿缓坡传播时,波峰顶先出现浪花逐渐扩大到波峰前坡,波峰局部崩洒破碎,整个波形仍基本保持对称。第2种为卷波(plunging breaker),波陡较小的波浪在较陡的底坡上传播时,波峰前坡逐渐变陡,终于整个波峰向前卷曲而破碎,波形发生明显变形,失去对称。第3种为激波或激散破波(surging breaker),波高较小的长波在较缓的底坡上传播时,波峰变陡后从其前坡下部开始先出现浪花并扩大到整个前峰面,前峰面激散破碎并被波峰推带前进,最后与波峰一起破散在岸滩上。

波浪行近岸边浅水区可能发生多次破碎,由于波列的波高不一,破碎点也有前有后,就形成一破波带。

芒克(W.H.Munk)根据孤立波理论推得破波的极限波高(Hb)和破碎水深(db,又称临界水深)的关系为

斯托克斯波理论表明波浪陡度(H/L)愈大,波峰越尖突;当波陡达到极限值时,峰顶水质点的水平分速与波速相等,峰顶波面发生破碎,称为极限斯托克斯波。米歇尔(J.H.Michell)根据上述条件导得破碎时的极限波陡(Hb/Lb)为

实际岸滩是有坡度的,底坡对相对破碎水深db/Hb有一定影响。当底坡坡度为m时(m=cotα,α为底坡与水平面的夹角),波浪破碎界限的经验关系式为

式中,a、b为经验参数,a=1.36g(1-e-19/m),b=1.56(1+e-19.5/m-1;T*为无因次特征波周期,令

,因浅水波波长

,则破碎时有

波浪破碎引起水体的紊动,损耗大量波能。波浪破碎是近岸泥沙运动、岸滩冲刷的重要动力因素。

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