波浪谱方法是描述随机波浪的主要数学工具。针对深水波浪已提出了P-M谱、ITTC谱、JONSWAP谱等多种形式。由于浅水波浪受地形影响较为明显,浅水波浪谱和海域相关度高、大都需要实测,从而成果相对较少。目前在浅水随机波浪谱分析中比较常见的方法是在深水波浪谱的基础上加入考虑水深的修正函数。这种方法没有充分考虑浅水波浪的变形和非线性影响,特别是在高、低频处能量的分配。南海海域海底地形变化剧烈,近岸分布着大量礁石,同时位于西太平洋开阔海域极易受到台风直接或者间接影响,单纯使用深水谱或者浅水谱都不能完善地描述近岛礁海域波浪特征。因此,有必要对近岛礁海域波浪开展进一步深入研究。本文以南海为背景,针对近岛礁海域随机波浪开展如下研究:（1）通过开展实地测量,研究分析近岛礁海域波浪特性。从2014年开始项目组在国家973项目和工信部高技术船舶专项的资助下对南海西沙海域某岛礁附近海域进行了持续实地观测,获得详细的海浪观测资料。依托于实测数据对台风和非台风天气影响下的近岛礁海域波浪随机过程进行研究。发现:非台风天气时近岛礁海域波浪在30分钟到3小时的时间内可以用平稳窄带高斯随机过程来描述;台风天气时近岛礁海域波浪在30分钟到1小时的时间内可以用平稳窄带高斯随机过程来描述。（2）基于以上实测数据,提出一种适用于近岛礁海域波浪特点的波浪谱新形式——有理分式波浪谱（或称有理分式谱）。通过对台风影响下的近岛礁海域波浪实测数据分析发现近岛礁波浪谱呈现三种典型谱型:单峰谱、双峰谱和平峰谱。谱型的改变与台风的作用距离有直接关系。近岛礁海域波浪强非线性和弱色散性的特点使得近岛礁海域波浪谱在高频区具有更多能量,使用传统波浪谱描述此特性时与实测谱存在较大差别。为此本文提出有理分式波浪谱新形式,既可以描述单峰波浪谱也可以描述双峰波浪谱。（3）进一步给出了有理分式谱中参数的三种确定方法:第一种方法基于有理分式公式的推导,建立连续4阶谱矩与有理分式波浪谱参数的函数关系;第二种方法通过对有理分式变化规律的分析,提出一种根据谱半矩确定有理分式谱参数的方法,该方法是一种半经验半理论方法;第三种方法根据环境参数变化和谱型相关性分析,提出一种根据浪波高、波浪周期、风速确定有理分式谱参数的环境参数的经验方法。