Nhiễu xạ sóng là quá trình truyền năng lượng theo những hướng khác với hướng lan truyền sóng. Quá trình này có thể giải thích bằng nguyên lý Huygens, theo đó front sóng đang tiến đến có thể xem như một chuỗi liên tục những nguồn sóng cơ bản, mỗi nguồn sóng phát xạ năng lượng theo một bức tranh hình tròn. Một ví dụ cơ bản là sóng tiếp cận một đê chắn sóng bán vô hạn trong nước có độ sâu không đổi trên hình 9.34, cho thấy năng lượng truyền dọc theo đỉnh sóng về phía vùng khuất đằng sau đê chắn sóng. Năng lượng sóng (độ cao sóng) giảm dọc theo những đỉnh sóng bên phải đường cong A. Nói chung độ cao sóng giảm theo hệ số nhiễu xạ Kd, được định nghĩa là tỷ số độ cao sóng sau khi nhiễu xạ và độ cao sóng đến. Hệ số Kd là một hàm của L, , và r (xem hình 9.34) với L = bước sóng đến, = góc sóng đến và , r là những tọa độ cực. Kd = 1 cho đường cong A trong hình 9.34. Độ cao sóng dọc theo đường x = 0 bằng một nửa sóng đến (Kd = 0,5) đối với góc sóng đến là 90o. Nếu sóng tiếp cận công trình dưới một góc, phản xạ sóng sẽ xuất hiện và sóng phản xạ cũng nhiễu xạ xung quanh mũi công trình, cho ta bức tranh nhiễu xạ sóng phức tạp liên quan đến sóng đến và sóng phản xạ. Tại một vài vị trí độ cao sóng có thể tăng đáng kể (Kd = 1,3, hình 9.34).
Những sơ đồ nhiễu xạ cho sóng từ nhiều hướng tiếp cận đê chắn sóng bán vô hạn và đê chắn sóng có khe hở do Wiegel đưa ra (1962) và theo Hướng dẫn Bảo vệ Bờ (1984).
Khúc xạ và nhiễu xạ sẽ xuất hiện đồng thời trong trường hợp độ sâu nước thay đổi. Khi có sự chênh lệch năng lượng (độ cao sóng) lớn qua một tia sóng, một ít năng lượng "dò rỉ" qua tia sóng về phía vùng năng lượng nhỏ hơn. Lời giải lý thuyết kết hợp khúc xạ với nhiễu xạ rất khó khăn, đòi hỏi phải giải phương trình thế La Place (x,y,z,t) trong một miền không đều. Giả thiết sự biến đổi độ sâu cho bằng cosh(kh + kz), khi tích phân theo độ sâu có thể nhận được phương trình năng lượng sóng hai chiều ngang (gọi phương trình độ dốc vừa phải). Phương trình này về cơ bản thể hiện sự lan truyền năng lượng sóng theo một hướng chính và truyền năng lượng do nhiễu xạ theo hướng ngang.
Hình 9.34. Nhiễu xạ sóng trong nước có độ sâu không đổi
9.10. Sóng đổ