波浪种类、尺度和形状

波浪是海洋、湖泊、水库等宽敞水面上常见的水体运动，其特点在于每个水质点作周期性运动，所有的水质点相继振动，便引起水面呈周期性起伏。因为水是一种流体，在外力（风、地震等）作用下，水质点可以离开原来的位置，但在内力（重力、水压力、表面张力等）作用下，又有使它恢复原来位置的趋势。因此，水质点在其平衡位置附近作近似封闭的圆周运动，便产生了波浪，并引起了波形的传播。由此可见，波浪的传播，并不是水质点的向前移动，而仅是波形的传递。

波浪的尺度和形状，通常用波浪要素来表述。波浪的基本要素：波峰、波谷、波顶、波底、波高、波长、波陡、周期、波速等（见图3.1）。

图3.1　波浪要素

波峰是静水面以上的波浪部分，波谷是静水面以下波浪部分，波顶是波峰的最高点，波底是波谷的最低点。波高（h）是波顶与波底间的垂直距离，波长（λ）是两相邻波顶或波底间的水平距离，波陡（σ）是波高与半个波长之比，波浪周期（τ）是两相邻的波顶（或波底）经过同一点所需要的时间。波速（c）是波形移动的速度，即波长与波浪周期之比，如图3.2所示。

图3.2　波浪参数(www.xing528.com)

波向线是表示波浪传播方向（浪向）的线；波峰线是与波向线正交，并通过波峰的线。海洋中波的种类很多，分法不一，现分类如下。

按波的周期（频率）分类。按波的周期可分为表面张力波、短周期重力波、长周期重力波、长周期波和长周期潮波（见图3.3）。图3.3中表明了各种频率的波浪所包含的相对能量。重力波具有周期为1～30 s的波浪，其中周期为3～15 s的波浪，对海岸工程问题往往比较重要。

图3.3　波浪的分类

按成因分类。①风浪和涌浪：在风的直接作用下，水面出现的波动，称风浪；风浪离开海区传至远处或风区里，风停息后所留下的波浪，则称为涌浪（波）；②内波：发生在海洋内部，由两种密度不同的海水做相对运动而引起的波动现象；③潮汐波：海水在引潮力作用下产生的波浪；④海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。

按水深分类。按照水深相对波长大小可分为深水波和浅水波。①深水波：是水深相对波长很大的波，这种波动主要集中在海面以下一个较薄的水层内，又称为表面波或短波；②浅水波：是水深相对波长很小的波，又称为长波。

按波形的传播性质分类。①前进波（进行波）：波形不断地向前传播的波浪，称前进波或进行波；②驻波：波形不向前传播，只是波峰和波谷在固定点不断地升降交替着的波浪，称驻波。