山东交通学院：港口工程专业《海岸动力学》课程实验指导书

《海岸动力学》实验指导书港口航道与海岸工程专业

《海岸动力学》实验指导书 港口航道与海岸工程专业

实验一波浪三要素测定实验实验目的意义一、多周期、波高、波长是波浪的三要素。本实验是要求学生知道在实验室如何来测定这三要素以及影响波高、波长的其它因素。采用弥散方程计算其理论值，并与实验值相比较得出波浪三要素间的关系。二、 实验的内容1.波高仪的使用和率定；2.波周期T(秒)的测定3.波高(米)的测量4.波长(米)的测量三、仪器设备水槽、秒表、米尺、计算器。四、实验准备(1)实验老师的实验讲解；(2）熟悉各种不同类型实验仪器的使用方法；(3)将水槽充水，水深约40～50厘米左右五、实验方法、步骤第一步：波周期T的测定；通过控制系统界面调整造波机的推板往复运动的周期。测量连续数N个波所用的时间，求出每一个波的平均周期T=△T/（N-1)第二步：波高H的测定；(1)波高仪的标定：要测波高，先对浪高仪进行标定，即求出比例系数K；

实验一 波浪三要素测定实验 一、 实验目的意义 周期、波高、波长是波浪的三要素。本实验是要求学生知道在实验室如何来测定这三 要素以及影响波高、波长的其它因素．采用弥散方程计算其理论值,并与实验值相比较， 得出波浪三要素间的关系。 二、 实验的内容 1．波高仪的使用和率定； 2. 波周期 T(秒)的测定； 3．波高(米)的测量 4. 波长(米)的测量 三、 仪器设备 水槽、秒表、米尺、计算器。 四、实验准备 (1)实验老师的实验讲解； (2)熟悉各种不同类型实验仪器的使用方法； (3)将水槽充水，水深约 40～50 厘米左右； 五、实验方法、步骤 第一步：波周期 T 的测定； 通过控制系统界面调整造波机的推板往复运动的周期。测量连续数 N 个波所用的时 间，求出每一个波的平均周期 T=△T/(N-1)。 第二步：波高 H 的测定； (1)波高仪的标定：要测波高，先对浪高仪进行标定，即求出比例系数 K；

(2)波高的测定：启动造波机造规则波，然后通过标尺记录波峰高度E与波谷的高度F，通过标定系数K，则可算得波高：H=K·h(cm）（h=E+F）。第三步：波长的测定：水槽中放二台波高仪的传感器，它们之间的距离是△L。波浪向前推进时，同一个波峰经过前后两支传感器的时间差为△t。如图所示：Nt则：则△L=C·△tC是波速、C=L／T.T是周期、L是波长，所以△L=(L / T)·△t.L=△L·T / △t六、实验数据整理和实验报告(1）波周期T。(2)波高H;(3）波长L；（4）编写并提交实验报告

(2)波高的测定：启动造波机造规则波，然后通过标尺记录波峰高度 E 与波谷的高 度 F，通过标定系数 K，则可算得波高：H=K•h(cm)（h=E+F）。 第三步：波长的测定：水槽中放二台波高仪的传感器，它们之间的距离是△L。波 浪向前推进时,同一个波峰经过前后两支传感器的时间差为△t。如图所示： 则：则△L=C•△t C 是波速、C=L／T．T 是周期、L 是波长，所以 △L=(L／T)•△t. L=△L•T／△t 六、 实验数据整理和实验报告 (1) 波周期 T。 (2) 波高 H； (3) 波长 L； (4) 编写并提交实验报告。 △t

附件实验报告书实验综述：

附件 实验报告书 实验综述：

表1波周期测定纪录记录者实验名称测量者年月日波数N时间△T（秒）波周期T=△T/(N-1)(秒)表2波高测定记录测量者记录者实验名称年月日波峰E波谷FK测定波高h=E+F计算波高H=K·h(cm)表3波长测定记录实验名称测量者记录者年月日△L△tTL=△L·T/ △t(米)(秒)(秒)(米)

表 1 波周期测定纪录 实验名称 测量者 记录者 年 月 日 波数N 时间△T（秒） 波周期 T=△T / (N-1)(秒) 表 2 波高测定记录 实验名称 测量者 记录者 年 月 日 波 峰E 波 谷F 测定波高h=E+F K 计算波高H=K•h(cm) 表 3 波长测定记录 实验名称 测量者 记录者 年 月 日 △L (米) △t (秒) T (秒) L=△L·T／△t (米)

实验二沙波运动实验一、实验目的意义波浪传质速度是波浪质量输移速度，是波浪非线性性质的重要特性。但对线性波而言，从理论上讲，质点轨迹是封闭的，故传质速度为零。本实验就是证明，在深水情况下，线性波没有质量输移，而在浅水中非线性波存在质量输移，并证明波浪的传质速度沿水深是变化的，且仍满足流量平衡原理，而由于波浪的非线性性质主要集中在表面，所以本实验只测表面传质速度。二、实验的内容本实验的主要内容是测量线性波和非线性波的传质速度。三、仪器设备水槽，造波机，秒表，米尺，波高仪，塑料泡沫小球若干（自制）。四、实验准备(1)将水槽充水，水深约40～50厘米左右(2)分别调整造波机，使造出线性波和非线性波；（3）做好塑料泡沫小球，用铁丝适当增加小球重量，以防小球太轻。五、实验方法、步骤用一块适当大小的塑料泡沫小球放入水中。然后造波机造波，待波浪稳定后。立即记下小球所在波峰时的位置，同时记下其起始时间，待过N个波后又记下小球在波峰处的位置，并记下其终止时间，测量两个位置之间的距离△L和历时△t：则波浪传质速度为：V=△L/(△t·N)（一）通过控制系统调整造波机的振幅，使之产生较小的线性波：(1)选用一个适当大小的塑料小球放入水中：

实验二 沙波运动实验 一、 实验目的意义 波浪传质速度是波浪质量输移速度，是波浪非线性性质的重要特性。但对线性波 而言,从理论上讲，质点轨迹是封闭的，故传质速度为零。本实验就是证明，在深水情 况下，线性波没有质量输移，而在浅水中非线性波存在质量输移，并证明波浪的传质速 度沿水深是变化的，且仍满足流量平衡原理，而由于波浪的非线性性质主要集中在表面， 所以本实验只测表面传质速度。 二、 实验的内容 本实验的主要内容是测量线性波和非线性波的传质速度。 三 、 仪器设备 水槽，造波机，秒表，米尺，波高仪，塑料泡沫小球若干（自制）。 四 、 实验准备 (1)将水槽充水，水深约 40～50 厘米左右； (2)分别调整造波机，使造出线性波和非线性波； (3) 做好塑料泡沫小球，用铁丝适当增加小球重量，以防小球太轻。 五、实验方法、步骤 用一块适当大小的塑料泡沫小球放入水中。然后造波机造波，待波浪稳定后。立 即记下小球所在波峰时的位置，同时记下其起始时间，待过 N 个波后又记下小球在波峰 处的位置，并记下其终止时间，测量两个位置之间的距离△L 和历时△t．则波浪传质速 度为： V=△L／(△t•N) (一)通过控制系统调整造波机的振幅，使之产生较小的线性波； (1)选用一个适当大小的塑料小球放入水中；

(2)造波机造波；(3)待波浪稳定后，记下小球在波峰时的位置，同时记下起始时间；(4)待过N个波后.再记下小球在波峰（第N个波峰）处的位置和时间(5)测量两个位置之间的距离△L和历时△t；(6)重复进行步骤(3)～(5)。(二）调整造波机，使之产生较大的非线性波，并重复（一）组中的步骤（1)～（6)。六、六、资料整理和实验报告(1）记录时间；(2）记录波数；（3）记录距离：(4)波浪传质速度为：V=△L/（△t·N）；（5）编写并提交实验报告

(2)造波机造波； (3)待波浪稳定后，记下小球在波峰时的位置，同时记下起始时间； (4)待过 N 个波后．再记下小球在波峰(第 N 个波峰)处的位置和时间 (5)测量两个位置之间的距离△L 和历时△t； (6)重复进行步骤(3)～(5)。 (二)调整造波机，使之产生较大的非线性波，并重复(一)组中的步骤(1)～(6)。六、 六、资料整理和实验报告 (1) 记录时间； (2) 记录波数； (3) 记录距离； (4) 波浪传质速度为： V=△L／(△t•N)； (5) 编写并提交实验报告

附件实验报告书实验综述：

附件 实验报告书 实验综述：

表1线性波传质速度纪录实验名称测量者记录者日年月线性波：波周期T=秒，波长厘米，L=厘米。波高H5次数2341平均传质速度△t(秒)(厘米/秒)L(厘米)传质速度（厘米/秒）表2非线性波传质速度纪录测量者记录者实验名称日年月非线性波：厘米，秒，波长L=波周期T=波高H厘米。次数23451平均传质速度△t(秒)(厘米/秒)△L(厘米)传质速度（厘米/秒）

表 1 线性波传质速度纪录 实验名称 测量者 记录者 年 月 日 线性波： 波周期 T=＿＿＿＿＿＿＿ 秒， 波长 L=＿＿＿＿＿＿＿ 厘米， 波 高 H=＿＿＿＿＿＿＿ 厘米。 次 数 1 2 3 4 5 平均传质 速 度 (厘米／秒) △t (秒) △L (厘米) 传质速度 (厘米／秒) 表 2 非线性波传质速度纪录 实验名称 测量者 记录者 年 月 日 非线性波： 波周期 T=＿＿＿＿＿＿＿ 秒，波长 L=＿＿＿＿＿＿＿厘米， 波 高 H=＿＿＿＿＿＿＿ 厘米。 次 数 1 2 3 4 5 平均传质 速 度 (厘米／秒) △t (秒) △L (厘米) 传质速度 (厘米／秒)

实验三波浪浅水变形实验一、 实验目的意义本实验是一个综合性实验。该实验综合了波浪行进到岸边时形态的变化，是岸滩演变、泥沙运动，港口、航道淤积的主要原因。要求学生了解波浪在水深变浅过程中出现的增水、减水、破碎、爬高等现象以及出现这些现象的原因及其物理机制。并测量出：(1).破波高与破波水深的关系；(2).波浪破碎后的波高、波长与水深的关系；(3).波浪爬高。加强学生对波浪及其变形的物理意义与作用机制的认识和理解。二、实验的内容(1).测量入射波浪周期、波高、波长；(2).测量破波前的水深，斜坡坡度；(3).测量破波水深，破波高：（4）.测量破波后的水深及波高：(5).测量爬高：(6).记录入射波、坡波带、坡波后波浪的过程线：三、仪器设备水槽，造波机，人造可变坡度斜坡，波高仪，直尺：四、实验准备(1).准备长度至少3米人造斜坡；(2）.斜坡坡度要可调节，以适应不同水深和不同周期的波浪：(3).实验人员要预先做好预备实验，调整水深，波周期、波高和斜坡坡度。使斜坡上的波浪能产生明显的增水、减水、破碎和爬高，且容易测量；（4）：标定好传感器及波高仪：(5)．调节好适当的实验水深五、实验方法、步骤

实验三 波浪浅水变形实验 一、 实验目的意义 本实验是一个综合性实验。该实验综合了波浪行进到岸边时形态的变化，是岸滩演 变、泥沙运动，港口、航道淤积的主要原因。要求学生了解波浪在水深变浅过程中出现 的增水、减水、破碎、爬高等现象以及出现这些现象的原因及其物理机制。并测量出： (1).破波高与破波水深的关系；(2).波浪破碎后的波高、波长与水深的关系；(3).波浪 爬高。加强学生对波浪及其变形的物理意义与作用机制的认识和理解。 二、 实验的内容 (1).测量入射波浪周期、波高、波长； (2).测量破波前的水深，斜坡坡度； (3).测量破波水深，破波高； (4).测量破波后的水深及波高； (5).测量爬高； (6).记录入射波、坡波带、坡波后波浪的过程线； 三 、 仪器设备 水槽，造波机，人造可变坡度斜坡，波高仪，直尺； 四、 实验准备 (1).准备长度至少 3 米人造斜坡； (2).斜坡坡度要可调节，以适应不同水深和不同周期的波浪； (3).实验人员要预先做好预备实验,调整水深，波周期、波高和斜坡坡度。使斜坡 上的波浪能产生明显的增水、减水、破碎和爬高，且容易测量； (4). 标定好传感器及波高仪； (5). 调节好适当的实验水深 五、实验方法、步骤