遠破波

遠破波是波浪傳播至堤前半個波長（L/2）或更遠距離處發生破碎的波形態，其形成與堤前水深不足導致波能密度過大有關。根據《港口與航道水文規範》JTS145-2015的界定，當波浪破碎位置距離直立堤超過半個波長時即判定為遠破波，與近破波存在明確的空間區分標準。該波態常見於平緩海底或低基床結構的直立式防波堤區域，破碎能量轉化為衝擊堤身的紊動水流。

基本介紹

• 定義：堤前半波長外破碎 
• 形成條件：水深小於L/2 
• 判別標準：破碎距離>L/2 
• 相關規範：JTS145-2015 
• 實驗參數：H=15.1cm，T=1.3s 
• 波峰高度：等於波高H 

定義與特徵

遠破波特指在直立堤或其他直牆式構築物前半個波長（L/2）及其整數倍距離外發生破碎的波浪形態。其核心空間判別指標為破碎點與堤身的距離與波長的比例關係，區別於近破波（破碎距離≤L/2）和立波（未破碎波）。根據大連理工大學水工實驗觀測，遠破波在波腹點（半波長位置）呈現典型破碎特徵。

形成機制

波浪自深水區向淺水區傳播時，由於堤前水深d/2且海底坡度平緩，波面產生顯著變形。同時堤身反射波與入射波疊加，導致波腹點處波能密度急速增大，當波陡（H/L）超過臨界值時發生破碎。該過程在暗基床或低基床直立堤區域尤為顯著，破碎後的紊動水流持續衝擊堤身結構。

工程判別標準

《港口與航道水文規範》JTS145-2015通過量化指標明確劃分波態類型：

• 破碎距離>L/2：遠破波
• 破碎距離≤L/2：近破波
• 無水深受限區域：立波

實驗研究表明，當直立堤基床頂面水深d與波長L比值d/L時，遠破波發生機率超過80%。

波壓力特性

遠破波的波壓力分布呈現非線性特徵：

• 波峰時最大壓強出現在靜水面處，計算公式為p_s=u1*u2*H（u1為波陡係數，u2為海底坡度係數）
• 波谷時壓力自水底向靜水面下H/2處遞減
• 牆底浮托力與入射波高呈正相關

2020年大連理工大學實驗採用LY-100型多點壓力儀測得直立堤4個測點的最大波壓力值，數據顯示遠破波壓力峰值較近破波降低約35%。

實驗研究方法

通過物理模型實驗驗證遠破波的形成條件與動力特性：

• 水槽尺寸：長25m×寬0.8m×高1.2m
• 實驗參數：d=30cm，H=15.1cm，T=1.3s
• 測量儀器：電容式波高儀、LY-100壓力感測器
• 主要觀測指標：破碎位置、波面變形、壓力分布

實驗重現了波浪在L/2位置破碎的過程，驗證了規範中遠破波判別標準的有效性。