[发明专利]波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法

权利要求书

1.一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取波浪水槽中的地形剖面，并获取剖面上离散的波高分布数据；

步骤2：基于获得的离散波高分布，利用插值方法将离散的波高网格点插值成连续的波高网格点，得到剖面上连续的波高分布；

步骤3：计算每个网格点的波群速度，波向角，波能流以及单位水体波能耗散；

步骤4：计算每个网格点的单位水体波能耗散与总波能耗散比值，作为该网格点的波能耗散率；所述总波能耗散是指整个剖面上每个网格点的单位水体波能耗散之和；

步骤5：计算不同时刻下整个剖面的波能熵，拟合波能熵随时间的变化曲线，建立波能熵随时间变化的函数关系；

步骤6：根据波能熵与时间的函数关系估算地形剖面达到某一平衡程度即达到某一熵值所需要的时间以及某一时刻地形剖面的平衡程度。

2.根据权利要求1所述的一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：所述步骤3，基于线性波理论计算波群速度，基于折射定律计算波向角，波群速度以及波向角计算公式如下：

c_g＝cn

式中c_g是波群速度，c是波浪相速度，c₀是入射波浪相速度，θ是波向角，下标0代表相应的入射波浪参数，k为波数，T_p为谱峰周期，h是水深，g是重力加速度；

波能流计算公式如下：

式中F_w为波能流，ρ为海水密度，g是重力加速度，H_s是有效波高；

单位水体波能耗散为：其中x表示网格点在沿剖面方向的坐标。

3.根据权利要求2所述的一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：所述步骤4，网格点的波能耗散率计算公式如下：

式中p_i是第i个网格点的波能耗散率，N是整个剖面上网格点总数。

4.根据权利要求3所述的一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：所述步骤5，波能熵计算公式如下：

式中E为波能熵，代表剖面上波能损耗分布的无序性和混乱程度，E∈[0,1]，E越接近1，表明剖面越接近平衡状态。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：所述步骤2，所述插值方法采用三次样条插值或埃尔米特插值方法。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种波浪作用下地形剖面平衡程度的衡量方法，其特征在于：所述步骤2，插值间距的取值范围是向离岸方向上剖面长度的1/100～1/50。