Waves in Oceanic and Coastal Waters pdf epub mobi txt 電子書下載在線閱讀 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Holthuijsen, Leo H.

出品人:

頁數:404

译者:

出版時間:2007-1

價格:$ 103.96

裝幀:HRD

isbn號碼:9780521860284

叢書系列:

圖書標籤:

海洋波浪
海岸波浪
海洋學
海岸工程
水動力學
波動理論
數值模擬
海洋環境
海岸帶
水文氣象學

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具體描述

Waves in Oceanic and Coastal Waters describes the observation, analysis and prediction of wind-generated waves in the open ocean, in shelf seas, and in coastal regions with islands, channels, tidal flats and inlets, estuaries, fjords and lagoons. Most of this richly illustrated book is devoted to the physical aspects of waves. After introducing observation techniques for waves, both at sea and from space, the book defines the parameters that characterise waves. Using basic statistical and physical concepts, the author discusses the prediction of waves in oceanic and coastal waters, first in terms of generalised observations, and then in terms of the more theoretical framework of the spectral energy balance. He gives the results of established theories and also the direction in which research is developing. The book ends with a description of SWAN (Simulating Waves Nearshore), the preferred computer model of the engineering community for predicting waves in coastal waters.

湛藍深處的絮語：一窺海洋動力學的宏偉畫捲圖書名稱：《海洋與海岸動力學導論：從理論基礎到前沿應用》圖書簡介：本書旨在為海洋科學、水利工程、環境科學以及地球物理學等領域的學生、研究人員和專業人士提供一套全麵、深入且實用的海洋與海岸動力學知識體係。我們拒絕冗長空洞的理論堆砌，緻力於構建一座連接經典物理學原理與當代工程實踐的堅實橋梁。全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，力求在闡述復雜現象時保持高度的直觀性和可操作性。第一篇：流體力學基礎與海洋環境的固有屬性本書的開篇聚焦於理解海洋水體的基本行為所必需的數學和物理基礎。我們從流體力學中最核心的納維斯頓-斯托剋斯方程組（Navier-Stokes Equations）齣發，並根據海洋尺度和地球效應進行必要的簡化與修正。不同於側重於氣象動力學的教科書，我們強調瞭水的密度分層、鹽度和溫度的影響（即海洋熱鹽環流的驅動力），並詳細探討瞭布辛斯剋近似（Boussinesq Approximation）在海洋環流模型中的應用價值。隨後，本書係統地介紹瞭科裏奧利力（Coriolis Force）在地球尺度運動中的決定性作用。我們不僅推導瞭其在水平運動和垂直運動中的數學錶達，更通過一係列經典的環流案例（如地轉平衡、慣性振蕩）來闡釋其對大型水體運動模式的塑造。對於淺水區域，本書深入探討瞭沿海動力學的先決條件——非綫性效應的引入，特彆是當水深遠小於波長和振幅尺度時的淺水波理論。第二篇：風生浪與波浪傳播的精細刻畫海洋的錶麵永遠處於動態之中，風是驅動這種動態的主要力量。本書的第二篇集中於波浪現象的生成、傳播與耗散。我們首先從能量守恒的角度審視瞭風浪的生成機製，詳細闡述瞭菲利普斯（Phillips）和傑蘇斯（JONSWAP）譜的發展曆程，用以描述真實海況下波浪能量在不同頻率和方嚮上的分布。讀者將學習如何利用這些譜模型，而非單一的正弦波，來精確模擬復雜的風浪場。傳播方麵，本書區彆對待瞭深水波、淺水波和過渡帶波。在深水區，我們深入研究瞭色散關係，探討瞭波浪群速與相速之間的差異，以及這種差異如何導緻波包的色散演化。在嚮海岸推進的過程中，我們詳盡分析瞭摺射（Refraction）、繞射（Diffraction）和反射（Reflection）現象，這些都是海岸工程設計中必須精確考量的因素。為瞭處理非綫性波浪，本書引入瞭雅科比橢圓函數和孤立波（Solitons）的初步概念，為理解海嘯和極端波浪事件打下基礎。第三篇：海岸帶的復雜相互作用海岸帶是海洋、大氣和陸地相互作用的敏感區域，其動力過程極為復雜。本篇是本書的重點，專注於描述水流、泥沙和海岸形態之間的反饋機製。 3.1 潮流與海水的運動：我們將潮汐的生成原理（牛頓和拉普拉斯的方法）作為基礎，隨後深入研究瞭沿海地區潮汐的動力響應，包括河口、海灣和狹窄水道中的放大效應和非綫性調和分量。針對近岸水流，本書詳細剖析瞭沿岸流（Longshore Currents）的形成，並結閤水流的垂直結構，解釋瞭沿岸輸沙的驅動力。 3.2 泥沙運動的理論與實踐：泥沙動力學是海岸工程的核心挑戰。本書係統介紹瞭泥沙運動的控製參數，包括臨界起動流速、範寜（Fanning）和謝茨（Shields）的經驗準則。我們區分瞭床麵荷載（Bedload）和懸移荷載（Suspended Load）的輸移機製，並提供瞭當前主流的泥沙輸運方程，如阿布魯斯（Meyer-Peter and Müller）公式和麥剋唐納（MacDonald）公式的適用範圍及局限性。特彆地，我們探討瞭波浪驅動下的泥沙再懸浮與沉積過程，這是理解沙灘平衡剖麵的關鍵。 3.3 波浪與海岸的能量交換：本篇的另一核心內容是描述波浪在破碎帶內的能量耗散和破碎機製。讀者將學習到斯托馬剋-布雷希亞模型（Stommel-Bretschneider Model）等經典破碎判據，以及如何利用這些模型來估算波浪能量在近岸區的衰減速率。此外，我們引入瞭近岸流場分析，包括RIP currents（離岸流）的形成機製及其對海洋生物和救生安全的重要性。第四篇：數值模擬與前沿觀測技術現代海洋動力學研究嚴重依賴於計算模型和先進的觀測手段。本書的最後一部分將視角轉嚮工具層麵。 4.1 區域海洋環流模型：我們不隻是簡單介紹現有的模型，而是剖析瞭海洋環流數值模擬背後的核心算法。重點討論瞭垂直坐標係的選取（如sigma坐標係與Z坐標係）及其對邊界層模擬的影響。對於海岸動力學，本書詳細講解瞭淺水方程（Shallow Water Equations）的數值解法，包括有限差分法和有限元法在處理復雜邊界時的優劣。我們強調瞭邊界條件（如流量輸入、風應力場）的準確性對模型結果可靠性的決定性作用。 4.2 觀測與數據同化：理論與模擬的進步離不開精確的現場數據。本書介紹瞭當前主流的現場觀測技術，包括ADCP（聲學多普勒流速剖麵儀）在三維流速獲取上的應用、波浪浮標的布放與數據解析、以及衛星遙感技術（如海麵高度、海色數據）在宏觀環流監測中的潛力。我們還提供瞭關於數據同化（Data Assimilation）的概論，解釋瞭如何將有限的現場測量數據有效地融閤到數值模型中，以提高預報的準確性和可靠性。總結：《海洋與海岸動力學導論：從理論基礎到前沿應用》力求成為一本兼具學術深度和工程實用性的參考書。它不僅涵蓋瞭經典理論，更注重將這些理論應用於實際工程問題，如海岸防護結構設計、港口水域泥沙淤積預測、以及海洋可再生能源（如波浪能和潮汐能）的潛力評估。通過嚴謹的推導和豐富的案例分析，本書緻力於培養讀者對復雜海洋係統進行定量化分析的能力。