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1、Southeast University SEU1 工程水文学工程水文学 东南大学交通学院港航工程系谢逸仙 联系电话： E_Mail ： 网址 ：http:/ Southeast University SEU2 第六章 海浪 第一节 海浪要素和分类 第二节 风况基础知识 第三节 海浪观测 第四节 海浪要素统计规律 第五节 海浪谱基础知识 第六节

2、ty SEU5 l渤海的面积大约有7.8万平方公里 黄海面积约为40万平方公里 东海面积约为77万平方公里 南海面积330万平方公里 l渤海与黄海的分界线-辽东半岛南端老铁山角经庙日群岛至 山东半岛北端篷莱角的连线 l黄海与东海的分界线-长江口北角至济州岛西南角的连线 l东海与南海的分界线-广东南澳岛与台湾岛南端的鹅銮鼻连 线 Southeast University SEU6 l

3、U10 l海洋中的波浪是海水运动形式之一，它的产生是外力、重 力与海水表面张力共同作用的结果。 l引起海水波动的外力因素很多，如风、大气压力的变化、 天体的引潮力、海底地震以及人为引起的船体运动等。由 这些因素引起的海水波动，其周期可在极宽的范围内变化 ，如潮波的周期为半天至1天，海啸的周期为几十分钟，风 浪的周期为几秒钟，而海水表面张力波的周期则不足1s。 l本章将主要论述由风引起的重力波，它是风浪、涌浪和近 岸波浪的总称。 l风浪主要是指在风直接作用下产生的波浪；涌浪指风停止 、转向或离开风区传播至无风水域的波浪；涌浪传播到浅 水区，由于受到水深和地形变化的影响，发生变形，出现 波浪的折射

4、、绕射和破碎而形成近岸波浪。 第一节 海浪要素和分类 Southeast University SEU11 l 一、风浪的生成、发展和衰减的机理 l1、风浪形成理论 l粘性力作用 l根据流体力学的观点，空气和海水两种不同介质流体互相 接触并发生相对运动时，则在其分界面上，由于两者相互 作用，就会形成界面波。以空气运动（风）为主，主要是 风作用于海水表面时，界面波就是风浪。

5、 l风与水面间的切应力与风速U成正比，因为水质点主要在 原地作振荡运动，波速是位相速度，故与波速C无关。风 作用在波浪迎风面上的法向正压力N使波浪的迎风面和背风 面形成压力差（无风时波面两侧压力均等），故其大小与 风速U和波速C之差（UC）成正比。 l换言之，风通过与水质点之间的摩擦力及波浪迎风面和背 风面的压力差对水质点作功，将风的能量传给海水而构成 风浪成长的动力。 Southeast University SEU14 l起风初期，海面上波浪很小，即在风速U大于波速C的整个 期间，由于切应力和正压力N两种力的同时作用，风将能 量不断传给水体，使波浪不断发展，波高和波长不断增大 。 l随着波

6、浪尺度的增长，波速C也相应加大，致使水体内由于 摩擦而消耗的能量也不断加大。当波速接近风速时，风仅 在切应力的作用下继续将能量传给水体，已不通过正压力 传给海水以能量，而当CU时，空气将阻碍波形前进，反 而要消耗波浪的能量。 l故总的输入能量是随波速的逐步加大而逐渐减小的。当能 量的输入等于能量的消耗时，波浪则不再发展而趋于稳定 ，形成在某风速条件下所能形成的最大波浪。 Southeast University SEU15 l l风停止后，海水无新能量输入，一部分波能向四周传播扩 散，另一部分波能不断消耗于水体内部的分子粘滞性和紊 动粘滞性影响。此外，空气阻力、海底摩擦和渗透也消耗 波浪的部分

7、能量，促使波浪逐渐衰减，直至最后消亡。 Southeast University SEU16 l风浪成长过程的这种解释是比较粗略的，例如，风对水面 的切应力与风速U的关系在开始阶段（水面保持平静时）和 风浪产生后（水面为波动时）并不相同，同样，正压力N与 风速波速的关系（U-C）在不同波浪尺度时也有变化。 此外，这种解释完全忽略了波动水体对气流的反作用等， 但由于这种解释较为简便，目前仍被广泛应用。 l总之，波浪的生成、发展和衰减取决于水体能量的摄取和 消耗之间的数量关系，当能量输入大于支出时，风浪将成 长发展；反之，波浪将趋于衰减直至消亡。 Southeast University SEU1

8、7 l 2、风场三要素 l风浪的成长与发展过程与下列三主要因素有关：风速U，以 米秒（ms）计；风作用于水面的持续时间t，简称风时 ，单位以小时（h）计；风作用海域水面主要范围，风区长 度F，简称风距，单位以公里（km）或米（m）计。 l风浪成长与传播过程中还同海域的地形、水深条件和海流 影响等有关，使风浪场更加错综复杂。但是，最关键的是 前三者，故将风速、风时和风距（风距F指风的吹程）称为 风场三要素。 Southeast University SEU18 l 二、海浪要素 l虽然海浪的剖面形状复杂，但人们常把它理想化为如图6-1 所示的规则剖面，并以各种波浪要素来表征其特性。 Southe

9、ast University SEU19 各波浪要素的定义如下： l波峰：波浪剖面高出静水面的部份，其最高点称为波峰顶 。 l波谷：波浪剖面低于静水面的部份，其最低点称为波谷底 。 l波峰线：垂直波浪传播方向上各波峰顶的连线。 l波向线：与波峰线正交的线，即波浪传播方向。 l波高：相邻波峰顶和波谷底之间的垂直距离，通常以H表示 ，单位以米（m）计。在我国台湾海峡曾记录到波高达15m 的巨浪。 Southeast University SEU20 l 波长：两相邻波峰顶（或波谷底）之间的水平距离，通常 以L表示，单位以米（m）计。海浪的波长可达上百米，而 潮波的波长则可达数公里。 l周期：波浪起

10、伏一次所需的时间，或相邻两波峰顶通过空 间固定点所经历的时间间隔，通常以T表示，单位以秒（s ）计。在我国沿海波浪周期一般为48s，曾记录到周期为 20s的长浪。 l波陡：波高与波长之比，通常以表示，即=HL。海洋 上常见的波陡范围在110130之间。波陡的倒数称为 波坦。 l波速：波形移动的速度，通常以C表示，它等于波长除以周 期，即C=LT，单位以米秒（ms）计。 Southeast University SEU21 三、海浪分类 海浪可以按各种不同的标准进行分类： l1、强制波、自由波和混合浪 l强制波指引起波浪的扰动力连续作用于水面，波动性质依 赖于扰动力性质的波动。在风直接作用下产生

11、的风浪就是 一种强制波，“其外形相对于垂直轴是不对称的，见图6-2 ，波浪的背风面较迎风面为陡。 Southeast University SEU22 l 自由波指扰动力消失后在重力作用下继续传播的波浪，其 性质已不完全依赖于原有的扰动力。如风停止后海面上继 续存在的波浪或离开风区传播至无风水域上的涌浪就是一 种自由波。涌浪的外形比较规则，波面光滑。 l海面上还经常遇到风浪与风区外传播来的涌浪相迭加而成 的波浪，称为混合浪。 Southeast University SEU23 l 2、毛细波、重力波和长周期波 l按使海水水质点在运动过程中恢复到平衡位置的复原力的 性质对波浪进行分类。复原力以

12、表面张力为主时称为毛细 波或表面张力波，如海面上刚起风，或风力很小时海面上 出现的微小皱曲的涟波就是毛细波，其周期常小于1s。当 波浪尺度较大时，水质点恢复平衡位置的力主要是重力， 这种波浪称为重力波，如风浪、涌浪、地震波以及船行波 等。 l长周期波主要指日、月引力造成的潮波，还包括大洋涌浪 、海湾风壅振荡等周期较长的波动，其复原力是重力及科 氏力。 Southeast University SEU24 l 3、不规则波和规则波 l海面上接踵而来的各个波浪的波浪要素是不断变化的，它 是一种不规则的随机现象，这样的波浪称为不规则波，如 图6-3所示为海面上一段实际的测波记录。 l为了便于研究波浪

13、运动，人们将实际的不规则海浪系列用 一个理想的各个波的波浪要素均相等的波浪系列来代替， 这种理想的波浪称为规则波，如实验室内用人工方法产生 的规则波。海上涌浪也接近规则波。 Southeast University SEU25 l Southeast University SEU26 l 4、长峰波和短峰波 l在海面上可清楚地看到一个个接踵而来的波峰和波谷，波 峰线是一些很长的，几乎互相平行的直线时，这种波浪称 为长峰波或二维波。 l涌浪就是一种长峰波。而在大风作用下，波峰线难以辨别 ，波峰和波谷如棋盘格般交替出现，这种波浪称为短峰波 或三维波。 l风浪通常为短峰波 Southeast Uni

14、versity SEU27 l 5、前进波和驻波 l海面上形成的波峰线向前或向岸传播的波浪称为前进波。 驻波（或称立波）是波形不向前传播，波峰和波谷在原地 作周期性升降的波浪，它是前进波遇到海岸陡崖或直墙式 建筑物后反射回去与前进波相互干涉的结果，此时驻波的 波高是前进波的2倍。 Southeast University SEU28 l6、深水前进波和浅水前进波 l在水深d大于半波长的水域中传播的波浪称为深水前进波（ 简称深水波）。深水波不受海底的影响，其水质点运动轨 迹接近于圆形，且波动主要集中于海面以下一定深度的水 层内，又常称为短波。 l当深水波传至水深d小于半波长的水域时，称为浅水前进

15、波 （简称浅水波）。浅水波受海底摩擦的影响，水质点运动 轨迹接近于椭圆，且水深相对于波长较小，故又称长波。 Southeast University SEU29 l 7、振荡波和推移波 l在一个波周期内，水质点运动的轨迹是封闭的或接近于封 闭，即水质点仅在原地作振荡运动，这种波动称为振荡波 。 l而在一个波周期内，水质点有明显位移，称为推移波。 l浅水波传向近岸，发生变形，波陡增大，直至波浪破碎， 而破碎后继续向岸推进，形成击岸波，并多次破碎，都属 于推移波。 l击岸波最后一次破碎后形成击岸水流。 Southeast University SEU30 l 根据波浪行近海岸时的变化，对于坡度较缓

16、的海滩，近岸 水域按不同水深可大致划分为四个区域，即深水区、浅水 区、击岸波区及岸边区，如图6-4所示。 l事实上，由于波浪的不规则性，确切地划分各个区域的分 界位置是不可能的，图6-4所示仅是根据理想规则波确定的 。 l图中db表示波浪破碎处水深，对应的波高称为破碎波高， 以Hb表示。 Southeast University SEU31 l Southeast University SEU32 l 一、风的形成及类型 l地球南北两极与赤道之间存在的温差为驱动地球大气环流 提供所需的能源。在热能向动能转换产生大气运动的过程 中，必定包含大气的水平及上下升降运动。大气运动的主 要原因是水平和垂

17、直方向上气压差的存在。 l主要是空气在水平方向上的气压差形成的水平运动，称为 风，因此气压随时间和空间的分布及其变化就成为分析风 速、风向及其变化必须掌握的资料，从而也是研究海浪的 形成及其变化的基础。 第二节 风况基础知识 Southeast University SEU33 l 空气运动的主要原因是水平气压梯度的存在和维持，而控 制近地面空气水平运动（风）的因素有四个：即作用在空 气微团上的气压梯度力、地球自转形成的地转偏向力，即 科氏力、离心力和摩擦力。 l包围在地球表面的大气是有重量的，气压就是大气作用于 地球表面单位面积上的力。气压的单位是帕（Pa）。 Southeast Unive

18、rsity SEU34 Southeast University SEU35 l各种力对空气运动所起的作用在不同场合有着主次之分， 在自由大气中，摩擦力可以不计，地转风和梯度风就成为 空气水平运动的主要形式。 l在贴近地、海面的摩擦层内，摩擦力又起着主要作用。 l对于大范围的空气运动来说，离心力可以忽略不计，风速 取决于气压梯度力和地转偏向力。 l对于赤道附近的低纬度地区和尺度很小的气旋来说，地转 偏向力可以忽略，这时地、海面风速主要取决于梯度力、 离心力和摩擦力。 Southeast University SEU36 二、我国近海风况特点 l由于气团发源地不同，全球各个地带的风况各异，我国近

19、 海风况的特点主要表现为：季风、寒潮大风和台风。 l1、季风 l由于海陆间热力差异为主导因素，随着季节变化而引起高 、低压中心和风带的移动，形成冬、夏两季盛行方向几乎 相反的风，夏季由海向陆吹，冬季由陆向海吹，称为季风 。 Southeast University SEU37 l 我国是世界上著名的季风国家之一，每年10月至次年3月 盛行偏北风，6月以后盛行偏南风，4、5月和8、9月为季风 转换季节。 l冬季渤海和黄海多西、西北和北风，占60；东海多北和 东北风；南海多东北和东风，占88%左右。夏季多为东南 、南和西南风，渤海、黄海占50%左右；东海、南海占 56%左右。 Southeast

20、University SEU38 l 2、寒潮大风 l中央气象台规定：冷空气入侵后，气温在24h内降低10以 上，且最低气温降至5以下，称为寒潮，它是我国冬季主 要的天气过程之一，一般持续35天。寒潮路径较稳定， 它发源于极地，经西伯利亚，主要从偏西方向进入我国， 风力可达89级，阵风1011级。寒潮大风在一些迎风的 海岸，如山东莱洲湾易引起增水现象（风暴潮），工程设 计中应特别注意。 l我国特别冷的原因 Southeast University SEU39 l 3、台风 l台风就是热带气旋，它起源于赤道南北纬度520的海 洋面上，以太平洋最多，约占56%，尤以西太平洋更多， 占36以上。中央

21、气象台把热带气旋按中心最大风力分为 四级：中心风力8级以下称为热带低压；89级称为热带风 暴；1011级称为强热带风暴；12级及以上称为台风。 l台风直径约6001000km，台风区内等压线分布近似园形 ，中心气压可降至90000Pa以下，气压梯度一般为15 16Pakm，地面最大风速可达5060ms，台风中心移 动速度约1050kmh。台风多出现在710月。台风路径 很复杂，很难找到两个路径完全相同的台风，对我国沿海 而言，归纳起来主要分为西行台风、登陆台风和转向台风 。 Southeast University SEU40 l台风还有一个特征，即在台风中心有一个眼区，称为台风 眼，在这里风

22、势突然减小，甚至无风，云消雨散，气压则 降至最低点。 l台风眼直径大小不一，自1040km不等。由于有台风眼的 存在，台风最大风速不出现在中心，而出现在离中心某 距离R为半径的圆周上。图610即为台风区内风速分布的 示意图，图中坐标原点表示台风中心，U为距离中心任意意 r处的风速，Umax为最大风速，R即为自台风中心至出现 Umax处的距离，称为最大风速半径。 Southeast University SEU41 l Southeast University SEU42 l l台风是我国沿海主要的严重灾害性天气，主要表现为狂风 与暴雨袭击和增水引起的灾害。我国沿海各省都曾受台风 侵袭，造成严重

23、破坏，特别是福建、广东、海南、台湾省 受影响最大，它是海港工程设计中需特别注意的灾害性天 气系统。（1、建筑物安全，2、安全作业） l视频资料 Southeast University SEU43 三、风况观测 l风的特征常用风速和风向两个量来表示。风速是空气在单 位时间内所流过的水平距离，单位一般用米秒（ms） 、公里时（kmh）或海俚时（nmileh）表示。风向 指风吹来的方向，一般用16个方位表示。16个方位与度数 的换算关系见表6-2，无风时用C表示。由于风场是一随时 间变化的过程，其瞬时变化还具有显著的脉动特性，因此 测定风况需要观测一段时间内的风速和风向并确定其平均 值，有时还需瞬

24、时最大值。 Southeast University SEU44 l 海里，有时以一个双音节单字里代表，符号为nm，是一个 于航海使用的长度单位，相等于国际单位制1,852米。 l“海里”传统上定义为围绕地球一圈的一角分 (一圈等于 360度，1度等于60分，故1海里的长度是子午线长度两倍 36060)。它可从航海图中，以子午线的上纬度的改变 来量度。

25、尺，相当于1,853.184米，而美国以 前1海里为6,080.2英尺，相当于1,853.249米。 Southeast University SEU45 l 航海上，每小时1海里的速度叫做1“节”。（Kn）以前是 船员测船速的，每走1海里，船员就在放下的绳子上打一个 节，以后就用节做船速的单位。 l1节（kn）=1海里/小时=（）m/s 是速度单位 1海里（n mile）=1852m 是长度单位，1节等于每小时 1 海里，也就是每小时行驶1.852千米（公里） l陆上的车辆和空中的飞机，以及江河船舶，其速度计量单 位多用千米（公里）/小时，而海船（包括军舰）的速度单 位却称

26、作“节”。 Southeast University SEU46 l “节”的代号是英文“Knot”的词头，采用“Kn”表示。1节 等于每小时 1海里，也就是每小时行驶1.852千米（公里） 。航海上计量短距离的单位是“链”，1链等于1/10海里， 代号是英文“Cable”的词头，用“Cab”。 l中国承认这一标准，用代号“M”表示。 l此外，舰船上锚链分段制造和使用标志长度单位也用“节 ”通常规定锚链长度27.5米为1节；中国舰艇的使用标志以 2O米为1节。 l现代海船的测速仪已非常先进，有的随时可以数字显示， “抛绳计节”早已成为历史，但“节”作为海船航速单位 仍被沿用。 Southeas

28、8NNW（北西北）326.4348.8 Southeast University SEU48 l 在陆地上，测风站应设置在空旷、不受建筑物影响的地点。在我 国风况观测一般采用自动记录的电接式风向风速仪。该仪器由风 速感应器、风向感应器、指示器和记录器组成，感应器安装在室 外桅杆上。从记录器的记录纸带上可读取任意10min的平均风速 和风向，指示器给出瞬时风速和风向。水文气象台站报表上的测 风记录多为用指示器测得的2min平均值。 l为补充沿海观测站的不足，国家海洋站要求在沿海航行的我国的 船舶每天4次定时将所在海域的水文气象资料向岸上台站报告。在 海上当无风速仪时，常利用海面特征目测风速，风向

29、则用罗盘测 定。目测的风速用蒲福风级表表示，见表63，表中按风速大小 将风分为12级，并说明相应的海面特征。后来发明的测风仪器测 出自然界存在风速大于12级的风况，并将风级扩展到17级。 Southeast University SEU49 风力等级表表风力等级表表6-3 l 风 级 风名相当风速海面征求海面浪高(m)海面状 况 Nmile/hm/s一般最高 0无风小于100.2海面如镜/如镜 1软风130.31.5海面有波纹，但还没有白色的波顶0.10.1微波 2轻风461.63.3波纹虽小，但已明显，波枯透明象玻璃，但不碎0.20.3小浪 3微风波较大，波顶开始分裂，泡沫

30、有光，间或见到白色波浪0.61.0小浪 4和风小浪，波长较大，往前卷的白碎浪较多，有间断呼啸声1.01.5轻浪 5清风白碎浪很多，呼啸声不断，间或有浪花溅起，中浪2.02.5中浪 6强风.8开始成大浪，波浪白沫飞布海面，呼啸声大作3.04.0大浪 7疾风.1海面象由波浪堆积而成，碎波的白泡沫开始成纤维状，随风吹散 飞过几个波顶 4.05.5巨浪 8大风.7中高浪，波长更大，随风吹起的纤维状更明显，呼啸声大作5.57.5狂浪 9烈风.4海浪卷翻，泡沫可能影响能见度，高浪7.0

31、10.0狂涛 10狂风.4大高浪，海浪颠簸好象追击，浪花飞起白色，能见度受影响9.012.5狂涛 11暴风.5特高浪，中小型的船在海上有时可能被波浪所蔽，波顶边缘被风 吹成泡沫，能见度低 11.516.0非凡现 象 12飓风.9空气中充满泡沫和浪花，海面成白色状态，能见度剧烈降低14.0/ .4

32、风速、风向以符号标 明，见图6-5。图中符号“”表示台站位置，指向台站的竖 线表示风向，与竖线垂直的每一长线段代表4ms风速， 短线段代表2m/s，如“”表示风速为6m/s，风向为北风， 三角形代表20m/s，如“”表示东北风，风速24ms。 l测风所得的记录经分析整理后还需填入各类报表中，工程 设计上常需查阅的是月报表。需指出的是：国家气象局所 属气象站的月报表是每日四次定时（北京时02、08、14、 20）整编的，而国家海洋局所属水文站的测风与波浪观测 同步，虽然也是每日四次，但时间为白天的08、11、14、 17时，其原因主要受目前所使用的测波仪功能的限制。 Southeast Univ

33、ersity SEU51 l 四、测风资料的整理 l在收集到气象台站或水文站的测风资料后，为供工程规划 设计使用，需经统计整理后，绘制成各种风况图，因其图 形似花朵，又称风况玫瑰图。 l所谓风况图是指用来表达风的时间段、风速、风向和出现 频率四个量的分布情况图。风况图一般按16个方位绘制。 四个量有各种不同的组合方式，而且一幅风况图内也常常 不能表达出这四个量的全部情况，所以常接工程需要分别 绘制各种形式的风况图，其中最常见的有以下两种。 Southeast University SEU52 l1、风向频率玫瑰图 l将收集到的多年测风资料（每日四次）分方向统计后，用 百分数表示出各风向的出现频

34、率，并以一定比例绘在极坐 标上。零级风（无风）可用一个以无风频率为半径，以极 坐标原点为圆心的空心圆表示，或直接用数字标出。可按 需要绘制全年的、某一季度或某月的风向频率玫瑰图，以 满足统计港口作业或工程施工天数的需要。气象上季节的 划分以35月为春季，68月为夏季，911月为秋季， 122月为冬季。 Southeast University SEU53 l Southeast University SEU54 l 为在风向频率玫瑰图上同时反映出各级风的出现频率，统 计风向时分风级进行。见表6-4，然后将表中各向大于等于 某级风（通常以6级风为界）的次数相加，并以全部观测次 数除之，在图上用斜

35、线划分出来，见图6-11。 l为绘制较为可靠的风向频率玫瑰图，一般需要有13年的 资料，或挑选出具有代表性的若干年份的资料。 l由风向频率玫瑰图可判断出该地区某时段内出现频率最高 的风向，即常风向以及大风的风向，如图6-11所示，表明 某地区常风向为ENE及E，同时也是大风风向。 Southeast University SEU55 l 风向次数总次数6级次数6级频率 (%)

37、0.00 Southeast University SEU56 l 2、最大风速玫瑰图 l从多年的观测资料中找出各个方向上多年内的最大风速， 以一定比例绘于极坐标上而成，见图6-12。为保证最大风 速玫瑰图的可靠性，一般需查阅2030年的测风记录，特 别要重视历史上出现过，但可能漏测的大风资料，必要时 应设法弥补。由最大风速玫瑰图可判断当地风力最大的强

38、因此风速的 取值在时距上和高度上应有一个统一的标准。我国海港工 程技术规范规定：对于波浪推算采用的标准是海面上10m 高度处2min风速的平均值；对于港口建筑物设计采用的标 准是海面上10m高度处10min风速的平均值。当所取得的资 料不符合这些标准时，就需要进行风速的高度换算和时距 换算。 Southeast University SEU59

SEU60 海、陆风速换算系数表海、陆风速换算系数表6-6 l 海面或海岛距海岸距离(km)海上与沿海陆上风速比值K 2以内1.1 .30 100以外根

40、据实测或调查资料确定 Southeast University SEU61 l 2、风速的时距换算 l即使在气压场很稳定的情况下，风速也是不稳定 的，具有很大的脉动性，因此风速的取值常用在 一定时间间隔内的平均值来代表，该指定的时间 间隔称为时距。 l在我国的工程设计中，常用的时距有10min和 2min两种，相应的风速分别称为时距10min的平 均风速 10和时距2min的平均风速 2，前者用于 风荷载计算，后者用于波浪推算。 UU Southeast University SEU62 第三节 海浪观测 l 一、波浪观测的方法 l为了掌握筑港地区的波浪状况，最可靠的办法是进行现场 观测。60

41、年代以来，为了适应建设的需要，国家海洋局在 沿海各地陆续建立了一系列海洋水文气象观测台、站，进 行系统的观测以积累资料，图6-13即为我国沿海海洋水文 站的分布图。另外，在筑港地区现场，根据需要也设立了 不少临时观测站，以补充国家台站的不足。 Southeast University SEU63 Southeast University SEU64 l波浪观测的项目和要求我国国家海洋局颁布的“海滨观测 规范”规定：海浪观测的项目有海况、波型、波向、波高 和周期。同时观测风速、风向和水深。 l海况是指在风力作用下海面外貌特征，共分为十级，根据 图、表与海面对照确定，见表 Southeast Un

42、iversity SEU65 l 海况等级海面征状 0海面光滑如镜，或仅有涌浪存在。 1波纹或涌浪和波纹同时存在。 2波浪很小，波峰开始破裂，浪花不呈白色而呈玻璃色。 3波浪不大，但很触目，波峰破裂，其中有些地方形成白色浪花白浪。 4波浪具有明显的形状，到处形成白浪。 5出现高大的波峰，浪花占了波峰上很大的面积，风开始削去波峰上的浪花。 6波峰上被风削去的浪花，开始沿着波浪斜面伸长成带状，有时波峰出现风暴波 的长波形状。 7风削去的浪花带布满了波浪斜面，并且有些地方到达波谷，波峰上布满了浪花 层。 8稠密的浪花布满了波浪斜面，海面变成白色，只有波谷内某些地方没有浪花。 9整个海面布满了稠密的浪

43、花，空气中充满了水滴和飞沫，能见度显著降低。 Southeast University SEU66 l 波型指波浪形态，分风浪、涌浪和混合浪三类。风浪在记 录表中记为F；涌浪记为U；混合浪以风浪为主时记为FU ，以涌浪为主时记为UF；风、涌浪并存，相差不大时记 为FU；无浪时记为C或空白。 l波向和风向一样，指波浪的来向，用16个方位记录，见表 6-2。当海面有浪，但浪向难以辨别时，记为*。风浪和涌浪 并存时，需对两者的波向分别观测记录。 Southeast University SEU67 波高观测波高观测 l规范规定：应首先进行波浪周期的观测，分3次连续进行。 每次用秒表测出10个连续波（

44、即11个波峰顶）经过一固定 点（即测波浮筒顶端）的时间，用30除以3次观测得的时间 之和，则得平均周期，单位为秒（s），精确到0.1s。取上 述算出的平均周期的100倍，作为该次波高的观测时间长度 ，然后在该时间段内，观测记录下1520个大波波高，从 中选出10个最大者加以平均，得平均值，记为 ，单位 为（m），精确到0.lm，最后从这10个波中选出最大值记录 下来。 1 10 H Southeast University SEU68 l 测波仪的种类很多，根据其工作原理大致可分为：岸用光 学测波议、压力式测波仪、声学测波仪、测波杆、船舷测 波仪、遥测重力测波仪以及还未形成标准产品的激光测波

45、仪等。我们着重介绍国内各台站最早开始使用，且至今仍 在沿用的目测岸用光学测波仪、技术先进连续自记的遥测 重力测波仪以及压力式测波仪。 Southeast University SEU69 l 1、岸用光学测波仪 Southeast University SEU70 Southeast University SEU71 l观测方法：设置在岸坡上的岸用光学测波议由配有透视网 格的单筒望远镜和带有水准仪的分度盘组成，透视网格见 图6-14。透视网格正中垂线为测距标尺，以km表示；B为 波高标尺，B0.5指每格代表0.5m；H=10m指要求仪器的 光学轴高程离海平面的设置高度为10m；上端根线为海天

46、分界线；F为物镜焦距；斜线供测漂流速用。 Southeast University SEU72 l 测波浮筒设置在水深足够且海面开阔的海滨地区。浮筒与 岸上测波仪的水平距离一般应为仪器所要求的设置高度的 20倍左右。我国生产的岸用测波仪有3种，其设置高度分别 为10m、20m和40m。浮筒顶上有的还安装照明灯，可定时 点亮供晚间观测。 l观测时，浮简跳动一次的时间间而就是周期。浮筒杆顶端 在波高标尺上的跳动格数乘以波标尺B值就是波高；使视线 平行于波峰线，转动90后，即为波向线，由罗盘读取波 向。 Southeast University SEU73 l岸用光学测波仪每天4次定时（北京时08、

47、11、14、17） 进行观测，如大浪出现在夜间或雾天就可能漏测，这是该 类仪器最大的缺点之一。其次，海上表层海流和风都能使 测波浮筒发生偏移，从而影响测量精度。但该类仪器结构 简单、操作方便、价格低廉，我国沿岸台站30余年的波浪 资料基本上都是用它观测的，因此应对它有所了解，利于 正确使用观测记录。 Southeast University SEU74 l 2、遥测重力测波仪 l遥测重力测波仪是60年代逐渐发展起来的新型测波仪器， 它分为船用和浮标用两类。浮标用的重力测波仪又称测波 浮标，国外在海洋调查中已普遍采用，其典型产品有荷兰 的“波浪骑士”测波浮标和美国恩迪科956型遥控测波仪等 。我

48、国研制的SBFl-l型近海遥测波浪仪也已投入使用。 Southeast University SEU75 l 这类仪器由海上、陆上两大部份组成。海上部份主要是浮 标主体和弹性的锚系系统，它包括浮标体。加速度计、闪 光灯、电子线路、组合电池、发射天线及锚系等，统称为 发射系统。陆上部份由接收天线、接收机、鉴频器、时控 电路、记录仪、调制解调器、磁带式磁盘记录器及附属的

49、办 法来实现测量波高的，它利用安装在浮标内或浮标下的重力加速 度计来反映海面水质点的运动。海面质点（浮标）在不同的时刻 具有不同的重力加速度，为此只需把测得的反映重力加速度大小 的频率信号经过二次电路积分，就可获得相应的波浪高度信号。 积分器输出的相应于波高的电压信号，输入到压控振荡器，从而 得到相应于波高的频率输出，并作为调制信号来调制发射机载波 ，再通过发射天线把信号发到岸站。陆上接收机收到波浪信号， 再把频率信号转换回到电压值，由记录仪描绘出波浪曲线图形， 波浪信号同时输给收录机记录在磁盘或磁带上。磁盘或磁带通过 回放，经解调和模数转换后成为数字量输入到计算机里进行各种 处理分析。后处理

50、系统主要包括微处理机、打印机、绘图仪等， 作业时可以进行现场实时处理，也可以事后磁盘磁带回放处理。 Southeast University SEU78 l 美国恩迪科956型测波仪除测量波高和周期外，还能测出 波向，这是其它测波浮标所不具备的。 l遥控测波仪的工作方式是由时钟控制定时记录，如每3h、 4h或6h记录一次，每次1530min，视机种不同而异，亦 可根据需要，启动机器进行连续记录。 l这类测波仪测量的最大波高可达2030m，遥控距离10 50km不等，是光学测波仪无法比拟的。浮标内蓄电池工作 寿命可达610个月。 l测波输出资料除波形曲线外，经微处理机处理后还给出波 浪的各种特征

51、值，如平均波高 、平均周期 、最大 波高Hmax、最大周期Tmax等及波浪频率谱以至方向谱等。 HT Southeast University SEU79 l 3、压力式测波仪 l压力式测波仪的基本原理是利用海面波动时所形成的不同的水柱 压力差来测定波高的。 l这类仪器的特点是采用差动式压力变换器。在它的一侧感受总的 静水压力，其对各种周期性的波动由低通过滤器滤去，而另一侧 则感受总的水住压力加上波浪压力，两者之差即为波浪信息，该 信息与由潮汐变化、大气压力变化等所引起的水柱变化无关。仪 器采用硅半导体应变计式传感器，电子设备中采用集成电路，压 力传感器由一个充满油的膜盒与水隔离，故不受阻塞、

52、生物污损 及泥沙淤积影响。压力传感器可装在海底以上060m各种水深处 ，可嵌装在结构物上，也可系于缆绳上，但波浪感应压力随水深 增加而衰减，故仪器最大安置水深不宜过深，以不超过15m为宜 。 Southeast University SEU80 l l这种测波仪在国内外开始大量应用，且已有典型的商品化 产品，如美国InterOcean公司的系列产品WG7500型等 。该类测波仪因传感器位于水下，无活动部件，故仪器的 平均无故障工作时间比其它仪器高，缺点是无法记录波向 。这类仪器的另一个缺点是波浪中的高频短波会随着传感 器设置水深的增加而更多地被滤掉。 Southeast University

53、SEU81 l二、海浪资料的整理 l报表中的“周期”指平均周期；“波高”指连续100个波中，按 波高从大至小排列，前10个大波的平均值；而“最大波高”指 100个波高中的最大值，使用时应特别注意。 l表示某海区各向各级波浪出现频率及其大小的图称为波浪玫瑰 图。为绘制波浪玫瑰图应对海区多年的波浪观测资料进行统计 整理，先将波高或周期分级，一般波高可每间隔0.51.0m为一 级，周期每间隔1s为一级，然后从月报表中统计各向各级波高 或周期的出现次数，并除以统计期间的总观测次数，即得频率 。 l为得到可靠的波浪玫瑰图，一般需13年的连续资料，或选择 有代表性的典型年份的资料，见表6-9，表中m为出现

一、固定点波高和周期的统计分布 l如果用连续自动记录的遥测重力测波仪进行波浪观察，则可以记录到海面 上某固定点波面随时间变化的过程线，见图6-17，它显然不同于规则波， 而是一个复杂的不规则波波列，因此需要对它另外给出波浪要素的

57、定义。 图6-17中横轴表示时间，同时也代表静水面，纵轴代表波面相对于静水面 的垂直位移。波面自上而下跨过横轴的交点称为下跨零点（例如3、6点） ，而自下而上跨过横轴的交点称为上跨零点（例如0、9点）。相邻的两个 上跨零点（可跨零点）间的时间间隔称为周期，由此依次读取的各个周期 是不等的，其平均值称为平均周期。在一个周期内取波面的最高点作为波 峰顶（例如4点），同样，波面的最低点作为波谷底（例如7点），而5、8 点不能作为波峰顶、波谷底，峰顶与谷底之间的垂直距离定义为波高，显 然由此依次读取的各个波高也是不等的，其平均值称为平均波高。统计表 明，无论采用上跨零点或下跨零点定义波高和周期，其平均

58、值是基本相同 的。 Southeast University SEU85 l Southeast University SEU86 l如在某一固定时刻，沿波浪传播方向（波向线）取波面的 垂直剖面，得波面随位置变化的曲线。同样用上跨零点法 可依次读取波长，并计算出平均波长 。实测资料的分析 结果表明，不规则波的平均周期 与平均波长 的关系已不

59、取值后 得到的连续100个波的波浪系列实例。从该表可以看出，在 一个波浪系列中，各个波浪不仅大小各不相同，而且它们 的出现次序也是无序偶然的。如果在这场风浪中（风浪处 于定常稳定状态下）再连续读取100个波，则这个波列波高 和周期的次序和大小和上一个波列又有所不同，但它们所 反映的是同一海浪状态，因此，在一个波浪系列中，波浪 的大小分布具有偶然性，亦即可以看作一随机事件。

62、y SEU89 l如第四章所述，对于随机事件可采用数理统计的方法研究 其规律。此时，波列中各个大小不同的波高或周期就是随 机事件中的随机变量，而风浪处于稳定状态过程中所有的 波高或周期就是总体，从中任意取出的连续的100个波就是 样本。我们将通过对样本的研究来估计总体的变化规律。 l反映随机事件规律的第一个特征值是样本的平均值，表6- 10波列的平均波高或平均周期按下式计算 11

63、录计算出的平均波高不同。显然平均波高大的那 场波浪比平均波高小的那场波浪为大。 l为研究波高或周期大小的分布规律，必须绘制频率直方图 。为此计算各波高的比值，即为波高的模比系数Ki，显然 平均波高的模比系数等于1.0。 Southeast University SEU91 l为研究波高或周期大小的分布规律，必须绘制频率直方图 。为此计算各波高的比值 ，即为波高的模比系数Ki l为绘制频率直方图，以适当的间距（即组距） ，将波 列分成若干组，计算出各间距上、下限对应的波高，统计 各组波高的出现次数ni，见表中第3栏，将ni除以总次数N， 得各组波高出现的区间频率 l由第4栏可见，各组波高出现的频

SEU93 l 以模比系数为纵坐标，平均频 率为横坐标，绘出图6-18a） 所示的波高平均频率直方图。 显然，图上各个矩形的面积就 是各组的区间频率fi，且各面积 之和为1.0。当组距接近于无限 小时，直方图趋于曲线，该曲

66、线与纵轴包围的面积就是1.0， 此时横坐标转化为频率密度， 而曲线即为频率密度曲线。波 高频率密度曲线的特点是“两 头小、中间大”，即平均值附 近的波高出现机会最多。 Southeast University SEU94 l在工程设计中，通常要求 知道波列中大于等于某一 波高的机会，即某一波高 的累积频率，或要求知道 给定某一累积频率的波高 值。 l按表中第1及第7栏则可绘 出波高的经验累积频率图 ，当组距接近无限小时， 得累积频率曲线，见图 Southeast University SEU95 l 经验表明，取用连续的100150个波进行统计就已能充分 准确地反映波浪的统计性质，这些波经历的时间约为10 20min。如果取的波数太少，则不能保证样本的代表性，使 统计结果不稳定；反之，波数取得太多太长，又不能保证 波浪处于稳定的定常状态，即不能保证采样的一致性，从 而影响成果的可靠住。 Southeast University SEU96 l 二、固定点波高和周期的理论分布函数 l海洋上空的风暴大小千变万化，因而海浪的尺度也各不相 同，初视之下，似无规律可循。但是大量波浪观测资料的 统

俗话说：“靠山山会倒，靠水水会枯，靠人人会跑。”没有人会一直给你依靠。靠父母、靠朋友都只是暂时的，靠得了一时，靠不了一世。

别人给予我们的福乐都不长久、不可靠。每个人最大的靠山其实就是自己。要相信命运操之在己。必须自我肯定、自我进取、自我求福。一个人如果连自己都靠不住了，就很容易被别人打倒。

那么，人生在世，必须具备何种特质才能行稳致远，才能成为不会轻易就被打倒的人呢？

什么叫有骨气？战国时代的孟子，有几句很好的话：“富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈，此之谓大丈夫。”意思是说，高官厚禄收买不了，贫穷困苦折磨不了，强暴武力威胁不了，这就是所谓大丈夫。这里所言的大丈夫的种种行为，在今天看来，就叫做有骨气。

一个有骨气的人，绝不向任何困难低头，压不扁，折不弯，顶得住，吓不倒，能够克服任何困难，奋勇前进。

有骨气的人，为人尊敬，为人信赖，为人看重。有骨气的人，不会被人打倒。

人要有力量才不会被人打倒，其中最重要的是忍耐的力量。耐力强的人，不因一时一人一言而影响自己的情绪，当然也就不会轻易被人打倒。

苏轼《晁错论》有言：“古之立大事者；不唯有超世之才；亦必有坚忍不拔之志。”　自古以来凡是做大事业的人，不仅有出类拔萃的才能，也一定有坚韧不拔的意志。

《荀子·劝学》也曾强调：“锲而舍之；朽木不折；锲而不舍；金石可镂。”如果刻几下就停下来了，那么腐烂的木头也刻不断。如果不停地刻下去，那么金石也能雕刻成功。

参加马拉松赛跑的选手，要靠耐力才能到达终点，任何比赛，除了靠技能、装备来致胜，耐力才是你战胜对手的主要力量。

没有勇气、生性懦弱的人，如一只只“惊弓之鸟”，事业上、生活中的任何一点点风吹草动和坎坷磨难，对他们来说，都可能是一场浩劫，一场灾难，足以令他们惶惶不可终日。

而勇气足的人，敢于应对挑战，能把一个个奇迹变成现实，把一个个不可能变为可能。

一个人，只要有了勇气，就有力量去冲破一切艰难险阻；就可以无畏地同命运去抗争；就能汇聚荡涤污垢的洪流奔腾入海。

松竹梅都要经过寒霜雨雪的考验，一个人，为什么要向困难低头？为什么要甘心被苦难所打倒呢？

做人，要有勇气和和困境奋斗。勇气，是通往成功的第一座桥梁。唯有勇往直前者，才会无往而不胜。

一个人能走多远，靠的不是眼睛，而是眼光。有的人之所以能行稳致远，不会在中途被打倒，就是因为他有胆识，有远见。

一个具有长远目光的人，都有格局意识，能看得高，看得远，不计较一时的得失。他们不仅能掌握先机，把握机会，而且能进能退，能前能后，能有能无。即使遭遇挫折和打击，心中依然坚信雨雪总会停止，春风一定会到来。

这样的人，不仅能很好地权衡眼前利益，更善于谋划未来，对未来有一种深谋远虑的思考。如此，在搏击人生的征途中，又怎么会轻易吃败仗呢？

一位行者，上山求学，双眼盯着远方的山，心里想着一定要在日落前到达。

于是加快步伐，不料一不小心被脚下的石头绊了一跤，摔得头破血流，最后只能一瘸一拐地龟速行进，无法按时到达。

脚步不稳，欲速则不达。有时，还可能一失足成千古恨。

行色匆匆，是这个时代的节奏，满脸焦虑，是身处时代洪流之人的生存状态。真正的高手，早已摆脱了焦虑和浮躁，他们，都懂得“稳定”的重要性。但是，在这个鱼龙混杂、泥沙俱下的，依然有许多人败在了情绪不稳、能力不稳以及立场不稳上面。

做人，必须自己站稳立场，才不会栽跟头。一些有权有势的人，贪污腐化，到最后东窗事发，轰然倒下，与其说是被别人打倒的，倒不如说是自己打倒了自己。

信心的力量在于即使身处逆境，也能帮助自己扬起前进的风帆；信心的伟大在于即使遭遇不幸，也能召唤自己鼓起生活的勇气。

信心是蕴藏在心中一团永不熄灭的火焰，是保证一生追求目标成功的内在驱动力。信心就是力量，信心就是财富。一个人，要对自己的言行有信心，对自己的作为有信心，对自己的事业有信心。

如果对自己缺乏信心，前怕狼后怕虎，生怕树叶掉下来打破了头，那就不需要别人来打倒，就自动倒下来了。这样的人生，又总能走出精彩的风景呢？

小结：立身处世，要想行稳致远，不被命运打败，不被别人打败，确实不容易。因为人从出生之后，就会慢慢感受到人间的许多问题，像生老病死问题、人我是非问题、贫富贵贱问题、烦恼得失问题等等。这些问题背后，处处布满陷阱，处处都有陷害。稍有不慎，就有可能让一个人败下阵来。

“只要船头坐得稳，不怕四面浪来颠”。一个人，只要能拥有骨气硬、耐力强、勇气足、眼光远、脚步稳、信心坚这6个特质，就能够更容易避免陷害，更容易跨越障碍，更容易翻过一浪又一浪，越过一波又一波，抵达成功的彼岸。