技术摘要：
本发明公开了一种近岸波浪破碎参数和波高的预测方法，具体地说是在参数化波浪预测模型中应用一种新的破碎指标公式计算波浪破碎参数，基于波能守恒方程模拟和预报波高的方法。使用本发明方法具有较高的预测精度，均方根百分比误差在7％～13％。与其他同类型的波浪预测模  全部
背景技术：
波浪是海岸物理过程的主要驱动力之一，波高的精确预测对海岸地貌形态演变的 模拟、海岸防浪建筑物的设计以及海洋渔业发展的规划都具有非常重要的意义。在浅水区 域，波浪破碎是控制海床上波高分布的主导过程，同时也影响着波浪的非线性形态、波生 流、泥沙运动和海床地貌形态演变。 基于时间平均的参数化波浪预测模型由于较高的计算效率和计算精度，而被广泛 的用于近岸波浪的模拟与预报。此类模型基于波能守恒方程，认为波浪从深海向浅水传播 的过程中，波能的衰减是由波浪破碎引起的。因此，波浪破碎导致的波能耗散的计算准确性 是影响波浪预报模型可靠性的关键因素。现有模型往往引用一种随机波浪波高的概率分 布，并且计算超出临界波高的波能损耗。这种计算波能损耗的方法的准确度依赖模型中的 一个关键参数，即破碎指标。然而，采用现有的破碎指标公式难以满足近岸波高的高精度预 测，尤其是在常浪条件下，预测的精确度有待提高。 参考文献： [1]Ruessink ,B .G .,Walstra ,D .J .R .,and  Southgate ,H .N .Calibration  and  verification  of  a  parametric  wave  model  on  barred  beaches .Coastal  Engineering,2003,48:139–149. [2]Apotsos ,A .,Raubenheimer ,B .,Elgar ,S .,and  Guza ,R .T .Testing  and  calibrating  parametric  wave  ransformation  models  on  natural  beaches.Coastal  Engineering,2008,55:224–235. [3]Thornton ,E .B .,and  Guza ,R .T .Transformation  of  wave  height  distribution.Journal  of  Geophysical  research:Oceans,1983,88(C10):5925–5938. [4]Janssen ,T .T .,and  Battjes ,J .A .A  note  on  wave  energy  dissipation  over  steep  beaches.Coastal  Engineering,2007,54(9):711–716. [5]Baldock ,T .E .,Holmes ,P .,Bunker ,S .,and  van  Weert ,P .Cross-shore  hydrodynamics  within  an  unsaturated  surf  zone .Coastal  Engineering ,1998,34: 173–196. [6]Battjes ,J .A，and  Janssen，J .P .F .M .Energy  loss  and  set-up  due  to  breaking  of  random  waves.Proceedings  of  the  16th  International  Conference  on  Coastal  Engineering,1978,pp.569–587. [7]Salmon ,J .E .,Holthuijsen ,L .H .,Zijlema ,M .，van  Vledder ,G .P .,and  Pietrzak,J.D.Scaling  depth-induced  wave-breaking  in  two-dimensional  spectral  wave  models.Ocean  Modelling,2015,600  87:30–47. 4 CN 111597506 A 说　明　书 2/5 页 [8]Lin ,S .，and  Sheng  J .Assessing  the  performance  of  wave  breaking  parameterizations  in  shallow  waters  in  spectral  wave  models.Ocean  Modelling, 2017,120:41–59.
技术实现要素：
发明目的：针对现有技术中的不足，本发明提出一种近岸波浪破碎参数和波高的 预测方法，在参数化波浪预测模型中应用一种新的破碎指标公式来计算波浪破碎参数和预 测近岸波高，提高波高预测的精度。 技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种近岸波浪破碎 参数和波高的预测方法，包括以下步骤： 步骤1，获取预报海岸的水深数据和波浪浮标采集的波浪数据； 步骤2，将波浪浮标至岸线之间的水域作为计算范围，将该范围划分成等间距的网 格，网格的起始点在波浪浮标处，根据波浪浮标采集数据计算第一个网格点的波能流； 步骤3，从第二个网格点开始依次计算每个网格点的破碎指标，破碎波高和波能耗 散，并根据能量守恒方程，依次计算每个网格点的波能流； 步骤4，根据步骤3所得各个网格点的波能流，计算各个网格点的均方根波高； 步骤5，获取计算水域内实测波高数据，与步骤4得到的波高数据进行误差分析，根 据误差评价指标评估波高预报的准确度。 进一步的，所述步骤2，波能流表达式为： 式中，Fw表示波能流，Hrms为均方根波高，cg为波群速度，θ为波向角，ρ和g分别表示 水体密度和重力加速度；下标(n)表示第n个网格点。其中波群速度由线性波理论计算得到， 第一个网格点的均方根波高与波向角数据均来自于波浪浮标。 进一步的，所述步骤3，网格点的破碎指标表达式为： 式中，γ为破碎指标，s0为入射波陡，k为波数，h为水深，下标(n)表示第n个网格 点，n≥2。 进一步的，所述步骤3，网格点的破碎波高表达式为： 网格点的波能耗散表达式为： 根据能量守恒方程，网格点的波能流表达式为： Fw(n)＝Fw(n-1)-Db(n) 式中，Hb是破碎波高，γ为破碎指标，k为波数，h为水深；Db是波浪破碎能量耗散值， α是控制破碎强度的系数，fp为谱峰频率，ρ和g分别表示水体密度和重力加速度，Hrms为均方 5 CN 111597506 A 说　明　书 3/5 页 根波高；Fw表示波能流；下标(n)和(n-1)表示第n、(n-1)个网格点，n≥2。 进一步的，所述步骤4，从第二个网格点起，通过线性波理论计算得到各个网格点 的波群速度，采用折射定律计算各个网格点的波向角；将各个网格点的波能流、波群速度、 波向角代入式(1)，计算得到各个网格点的均方根波高。 进一步的，所述步骤5，采用均方根百分比误差(RMSPE)作为误差评价指标，其表达 式为： 式中，RMSPE是均方根百分比误差，N是网格点总数，n是网格点序号，M和O分别表示 网格点的模拟计算所得波高和实测波高。RMSPE越小则预报的精度越高。 有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益的技术效果： 本发明在参数化波浪预测模型中应用一种新的破碎指标公式，可以获得高精度的 波高预报，百分比均方根误差在7％～13％之间。与以往同类型的波浪预测模型相比，使用 本发明中的波高预测方法，可以使波高预测的总体精度提高10％～24％。此外，使用本发明 中的波高预测方法在常浪条件下(入射波陡较小时)会有显著的改进。 附图说明 图1是本发明方法流程示意图； 图2是本发明方法的预测波高与实测波高对比图； 图3是本发明方法的波高预测误差与其他波浪预报模型误差的对比图； 图4时本发明方法预测波高的误差改进与入射波要素的关系示意图。