岛礁是海洋环境的重要组成部分,随着国家海权意识的增强,开发和利用海上岛礁成为国家发展不可或缺的环节。近几年,国家逐渐开始在岛礁上兴建港口建筑物,而波浪作为海洋建筑物的主要荷载,其在岛礁附近的演化情况成为关乎岛礁建设和发展的关键因素。波浪在由深水传播至岛礁附近浅水区域时,受地形水深影响,会产生较大的非线性形变,波峰变尖,波谷变坦,波浪前倾或后倾。波浪的这些非线性形变主要通过波浪的非线性特征量来表示,即波浪的不对称度、偏度、峰度和Ursell数。本文针对波浪在岛礁地形上的演化进行了物理模型实验,文中详细介绍了岛礁实验的布置情况、实验工况和实验内容。然后利用非静压模型SWASH对岛礁实验进行数值模拟验证,得到的数值模拟数据与物理模型实验数据相吻合。文章随后对岛礁实验得到的数据进行分析。通过对比波浪的波面和波浪谱变化可以看出,波浪由深水传播至岛礁附近时,波浪的波面发生较大的形变,波浪谱也发生改变。波浪的波高分布和增减水情况也随着波浪向岛礁传播逐渐发生变化,在深水区,波高服从Rayleigh分布,随着水深逐渐变浅,波高分布逐渐偏离Rayleigh分布倾向于符合Glukhovskiy分布。波浪的增减水与波浪的特征波高和周期密切相关,本文将逐一分析这些因素对波浪增减水的影响。接着分析了波浪在岛礁地形上传播过程中影响其非线性特征量的因素。本文着重分析不规则波浪在岛礁地形上传播过程中非线性特征量的变化情况。文章中的不规则波浪有单一风浪以及风浪和涌浪组成的混合浪两种情况。针对单一风浪情况,分析了波浪的特征波高、周期、波向和谱峰因子对波浪非线性特征量的影响。结果表明,Ursell数和不对称度受波浪特征波高和周期的影响较为显著,特征波高和周期越大的波浪其Ursell数和不对称度(绝对值)在浅水区的增加值越大。Ursell数的增长还受谱峰因子的影响,其值随谱峰因子的增大而增大。波浪的特征波高、周期、波向和谱峰因子对波浪偏度和峰度的影响相对不明显。针对风浪和涌浪的混合浪,本文分析了特征波高和波向对混合浪非线性特征量的影响,并将风浪和涌浪的混合浪与单一风浪进行对比,分析两者非线性特征量的变化差异。结果显示,混合浪的Ursell数和不对称度仅受波高变化的影响较大与波向的变化基本没有关系,其偏度和峰度则基本不受特征波高和波向变化的影响;与单一风浪相比,风浪和涌浪的混合浪在浅水区的Ursell数和不对称度的增长值较大,而两者的偏度和峰度的变化基本保持一致。文章最后介绍了小波变换的概念,并基于小波变换的思想对波浪在岛礁地形上的传播进行非线性特性的分析。本文重点对不规则波浪进行小波分析。分析表明,随着水深变浅,波浪的波-波相互作用增强,参与到波-波相互作用的波浪成分增多。随着波浪的破碎,高阶谐波被释放成为自由波,使波浪的非线性相互作用程度减小。若该自由波重新参与到波浪的波-波相互作用当中,则波-波相互作用的范围则有所增加。若该自由波未参与到波浪的波-波相互作用当中,则波浪非线性相互作用的范围则随其程度一起减小。