第5 章 海洋波浪 5.1 海洋波动现象概述 海洋中存在着各种形式的波动，它既可发生在海洋的表面，又可发生在海洋内部不同密度层之间，有着不同的波动尺度、机理和特性，各种波动现象复杂。海洋波动是海水运动的主要形式之一。 海洋表面总被形容为时而波涛汹涌，时而涟漪荡漾，呈现出一种复杂的波动现象。引起海水表面波动的自然因素有很多，如海洋表面受到风与气压的作用、天体的引潮力及海底地震与火山的作用等，它们引起的波动现象有不同的尺度，造成各种波动的周期、波高、波长等波动特性的不同，各自具有不同的能量范围，对海洋工程结构的作用影响也不同。如图5-1 所示。 周期最小的毛细波(Capillary Wav e)是由水的表面张力控制下的波动，其波高≤1～2 mm，波长最大约 1.7 cm，相对能量很小，在海洋工程结构物的设计与运动分析中可不需考虑。对海洋工程结构物影响最大的波动是海面重力波(Su rface Grav itational Wav e)，它受海面风的作用而引起，然后在重力这个恢复力的作用下做垂直振荡，具有巨大的能量。根据观测记录，波动周期在1～30 s 期间的海浪占到海面观测海浪中的大部分，并且这部分海浪的波动能量极大，是船舶、平台等海洋工程结构物结构受损与变形破坏的主要因素，因此海洋结构物必须设计成能抵御各种风浪作用，海浪成为海洋工程结构物在设计施工中必须考虑的环境载荷条件之一。此外，周期长于 5 min 的长周期波将带来海面水位较大的垂向升降变化，这主要有由风暴及海底地震等引起的风暴大潮与海啸波以及由天体引潮力引起的潮波( TidalWav e)。潮波等长周期波带来的水位变化主要影响海洋结构物的设计高程，需收集统计资料并作长期预测，是海洋工程结构物在设计施工中必须考虑的因素之一，风暴潮和海啸波对近海海岸工程还具有极大的冲击能量。 海洋中的海水密度在垂向上分布不均匀就舍产生内波现象，在水下出现水质点的最大运动振幅而不是在海表面。这种发生在海洋内部不同密度层间的波动就称为海洋内波(Internal Wave)。海水密度层结的稳定特性使得海洋内部的各处都可能产生内波，最简单的一种内波形式是发生在不同海水密度的海水界面处，称之为界面内波。由于二层海水的密度相差不大，内波的恢复力也就比表面重力波的恢复力小许多，内波波速比表面波波速也小许多，但内波振幅却很大。内波在海洋中起着多种作用，如引起海水内部混合，在不同尺度的运动过程中传递能量，造成海洋中的温、盐细微结构，影...
