基于危险率分析的风浪联合重现期研究

采用二维逻辑冈贝尔分布,基于工程使用期和危险率,提出海洋工程结构设计过程中海洋环境要素(风速和波高)联合重现期的确定方法,并且以某海区资料为例,介绍基于危险率分析的风浪联合重现期分析过程.通过此例,在考虑工程使用期和危险率的基础上进行联合重现期的计算使海洋工程结构物设计过程中重现期的选取更加合理,安全性以及投资建造成本更加明确.     

利用长、短期波高分布规律确定多年一遇有效波高

许多单位对北部湾中涠洲岛西南(20°27′N,109°38′E)海区设计波要素的推算作了大量的工作,为该海区海洋工程设计提供了海洋环境参数。从有关的资料中看出,大家采用的实测资料大都是来自北部湾沿岸海洋站的风、浪资料,主要的是以涠州岛海洋站的风、浪资料,涠洲岛西南海区离岸较远,水深为42米,而有长期资料的涠州岛海洋站在岸边,水深为19米,利用岸边资料推算外海波浪,一般多使用相关分析法和外推法(分析波浪到达岸边前的传播过程中的变形,由近岸的波浪观测值反推外海的波浪要素)。由于涠西南海上实测风、浪资料甚少,各单位在资料选取方面的不同,选用的推算方法的不同,以致于推算出的多年一遇设计波高产生了一定的差异。因此,为了定出较为确切的多年一遇有效波高,应用于海洋工程设计,我们利用了海上平台、海上浮标、涠洲岛海洋站的波浪资料,采用各种计算方法,分别用长、短期实测波浪推算多年一遇有效波高,然后,作出同种波浪资料,长、短期推算结果比较,作出岸边和外海不同波浪资料,同时间短期推算结果比较,作出外海浮标和平台不同时间短期推算结果比较。最后综合分析各种资料的可靠性和代表性以及长期与短期资料推算结果的可靠误差,确定涠西南海区的多年一遇有效波高。     

作用在桩柱上的最大波浪荷载的波浪周期

海洋工程构筑物的设计和施工中,常依据构筑物的不同类型,选取某一累积概率的特征波浪作为设计波浪,用以计算构筑物的波浪荷载。     

海洋重现期波高统一化计算方法

重现期波高是港口海岸及海洋工程设计中不可回避的一个重要设计参数,尤其对深水海港、海上平台、海底油气管道、沿海核电站等重大涉海工程设计具有巨大的经济价值和深远的社会效益。但是,现有重现期波高推算缺乏统一的计算方法,导致计算结果相差悬殊。研究重现期波高的统一化计算方法,分析重现期波高计算中存在的各种不确定因素,提出减少这些不确定因素的新方法,建立误差小、应用方便、方法统一的重现期波高计算方法。基于澳大利亚悉尼站的长期连续观测波浪数据,研究发现:广义帕累托函数(generalized Pareto distribution III,GPD-III)和威布尔(Weibull)是重现期波高计算的最佳候选极值分布函数,新推导的函数形状参数计算公式较好提高重现期波高的计算精度,极值波高数据的分析方法和样本大小是影响重现期波高计算精确度的两个重要因素,短期波浪资料和年极值法可能高估重现期波高值。逐个风暴的极值波高数据分析法及最佳候选极值分布函数GPD-III和Weibull建议应用于涉海工程设计的重现期波高推算。     

华南近岸区的后报台风波浪和不同重现期波高

本文选择了华南近岸区16个有代表性的计算点,从1949～1982年间共34年影响计算点附近海域的台风,推算了2000多个方位次的台风波浪,得到该区台风波浪基本特点和各种重现期波高随方位的分布。为今后华南近岸区的海洋工程和海岸带滩涂资源的开发利用,提供了一定的依据和有价值的参考。     

重现期设计波高相对应的波浪周期推算方法的讨论

一、前言关于重现期设计波高相对应的波浪周期的推算方法在《港口工程技术规范》第二篇第一册第22条中规定:“与某一重现期的设计波高相对应的波浪周期的推算方法有两种:1.按第四章的风浪要素计算图直接查出与该设计波高相对应的周期(平均周期T);2.用波高最大值相对应周期(T)所组成的系列进行频率分析,以确定与设计波高为同一重现期的周期值。当地大的波浪主要为风浪时,可用方法1;当地大的波浪主要为涌浪或混合浪时,可用方法2。”     

应用特征波预报公式进行台风浪计算的一个根本缺陷

Wilson方法和井岛方法均是移动风区上著名的波浪推算方法,被广泛应用于台风波浪的推算和预报上。本文通过分析指出:使用上述方法以海洋工程界所推行的风浪预报公式作台风浪推算时,所得特征波波陡将与台风浪实测波陡分布定性不符,并指出产生这种缺陷的原因。     

极值波高与历时联合分布的重现水平分析

使用美国北卡罗来纳州的 FRF 1985—2016 年的极值波高及其持续时间数据,采用最优的 Gumbel-Hougaard copula函数和 Kendall 分布函数构建极值波高和相应历时不同组合的联合概率分布模式,分析各个组合的遭遇概率、“或”重现期、“且”重现期和 Kendall 重现期,以出现最大可能概率的方法推算各组合联合设计值。结果表明：Kendall 重现期所对应的累积频率更准确地代表了特定设计频率下的风险率;重现期分别为 5 年、10 年、20 年、50 年、100 年、200 年推算的 Kendall重现期设计值介于“或”重现期和“且”重现期设计值之间,小于相应的边缘分布设计值;基于 Kendall 重现期的极值波高及其持续时间不同重现期组合推算的结果可为海洋工程构筑物设计与风险管理提供新的选择与参考。     

挪威北海最大波高的影响分析

最大波高作为表征海浪强度和危险程度的重要指标,既是设计波浪推算的依据,同时又对海洋预报有重要的作用。基于瑞利分布得到的最大波高公式,不能体现波陡和谱宽度等非线性因素的影响,由该公式得出的理论最大波高与实际观测值有偏差。采用相位平均方法的海浪数值模型分析,可以根据海浪谱计算得到有效波高,却无法给出最大波高。本文通过分析挪威北海定点十年的船测波面资料,得出波浪谱,进一步推算出波陡和谱宽度对最大波高的影响。首先提出一种实测波数的替代方式,然后分别研究波陡和谱宽度对最大波高的影响。研究发现随着波陡和谱宽度的增加,Hmax/Hs逐渐减小,并拟合出最大波高与Cartwright谱宽度参数的公式,得到较好的拟合效果。     

年极值波高的分布特点及其频率曲线的选配

对海岸工程或海洋工程结构物必须考虑防御波浪的能力,因为它关系到工程的安全和造价.为了防止最大波浪的破坏,就要给出某一重现期的单个极值波浪.重现期波高的推算,许多学者做过探讨.尽管讨论的方法不同,但一致的观点是选取拟合资料最好的分布函数.     

等重现期的最不利设计波浪

波浪的周期对海洋构筑物的波浪荷载有着强烈的影响.现今海洋构筑物设计所采用的、某一累积概率的波高和平均周期(或有效波周期)的设计波浪组合,往往不一定是对构筑物产生最大的波浪荷载.为此,各国常采用在既定的设计波高下,在可能发生的最大周期至最小周期的范围内,进行一系列的波浪荷载计算,以定出产生最大荷载的设计波浪周期.     

复合极值分布的参数估计及其在工程设计中的应用

在海洋工程、水利工程等建筑工程中，合理地确定多年一遇波高、洪水量等，对于建筑物设计的安全和造价问题是十分重要的。兼顾安全和费用两方面的要求，就得在各种各样的计算方法中选择较为理想的方法进行推算。就海浪波高设计而言，     

复合极值分布的参数估计及其在工程设计中的应用

在海洋工程、水利工程等建筑工程中,合理地确定多年一遇波高、洪水量等,对于建筑物设计的安全和造价问题是十分重要的。兼顾安全和费用两方面的要求,就得在各种各样的计算方法中选择较为理想的方法进行推算。就海浪波高设计而言,较为普遍采用的方法是对年最大波高组成的系列,选取一条适合的理论频率曲线(如P-Ⅲ型曲线,     

波高与周期、海况与结构物反应间的等概率组合

各种海洋结构物所受的波浪效应,大体上是正比于海况的强度和波列中个别大的波高的。因此,长期以来海洋工程是以某一累积概率的波高的重现期作为海洋结构物的设计标准。然而,某一设计波高和不同波周期的组合对各类海洋结构物的波浪荷载、从而对结构物的尺度都有十分显著的影响,谷本胜利等[1]计算了在一固定的换算深水波高H_o'=7米的情况下,改变有效波周期T_s=9-16秒时,所要求的直立防波堤的堤宽(见图1)。     

流对波场影响的计算

一、引言海洋工程建筑物,受到各种海洋环境外力的作用,其中海浪的作用是最重要的。许多海洋工程是建立在近岸和河口地带,因此,潮流的涨落对海上建筑物的作用,也是不可忽略的。流和波浪相互作用时,可以改变波场。当波浪与流的作用反向时(以下简称反向流),波高增加,波长减小;当波浪与流的作用同向时(以下简称同向流),结果正相反。因此,反向     

推算波浪多年一遇波高的新方法

采用卫星遥感推算多年一遇波高的新方法，对中国近海多年一遇波高进行推算研究。运用卫星遥感散射计得到的风资料推算了整个渤海区域波浪多年一遇的波高分布。通过与有实测资料4个点推算的结果比较表明：卫星资料和实测计算的误差随着重现期的增大而减小，最大误差百年和50年一遇波高为20cm；而百年和50年一遇波高正是工程中最为关心的，说明运用卫星遥感散射计风资料推算渤海多年一遇波高可行且结果合理。本研究方法为进一步运用和完善卫星遥感资料推算中国近海多年一波高场提供了一条新途径。     

基于独立样本的设计波高推算及其应用

极值样本的选取和分布模型的确定是设计波高推算中的两个关键环节。使用阈值法选取波高过阈样本作为极值样本时,常用标准风暴长度法对超出量序列进行“去聚类”处理,以使样本符合独立性标准。然而标准风暴长度法中的标准风暴长度需要人为选择,增加了取样结果的不确定性。本文提出了一种自动的标准风暴长度估计方法,并基于该方法选取了粤西海域的波高过阈样本。波高过阈样本具有尖峰、厚尾的统计特征,为了更准确地拟合该样本,本文基于组合模型原理构建了一种新的分布模型——Gumbel-Pareto分布模型,并用该模型进行了粤西海域的设计波高推算,结果表明Gumbel-Pareto分布对波高过阈样本的拟合优度比Gumbel分布和广义Pareto分布更高,可以为大型海洋工程设计波高的确定提供参考。     

混合浪波高分布

本文根据深水单一波系波高分布数学模式,应用概率统计理论有关定理,分析、推导了风浪与涌浪合成的混合浪特征量波高相互间的关系式,使用实测资料对模式和关系式进行了验证,符合程度良好,模式可直接应用于海浪预报和海洋工程波浪设计.     

潍坊沿海波浪和风暴潮特征研究

本文首先利用高精度海面风场,基于潍坊近岸的水深地形数据,运行SWAN海浪模式得到了-15m等深线3个特征点的波浪参数,利用P-Ⅲ型极值分布推算得到了潍坊外海点不同方位波浪要素的重现期;分析了潍坊近海平均的4个季节的有效波高、波向及平均周期的分布特征。基于ADCIRC水动力模式,对1994-2013年连续20年的风暴过程进行模拟分析,得到每个风暴过程最大水位以及最大风暴增水,并分别用GUMBEL方法和P-III方法推算了不同重现期的水位和风暴增水。本文可以为潍坊沿海波浪和风暴潮特征研究提供参考,为海洋工程建设以及海岸建筑设计等提供科学依据。     

波浪方向浮标发展概况及方向能谱的计算模式

对海洋诸要素的观测,直接关系到人们生命财产的安全,关系到人们在海洋各种实践活动中的近期和长远的科益。近些年来,随着我国海洋事业的发展,在海洋工程、海洋开发、海洋环境调查和海洋环境预报均对波浪要素的观测提出了更高的要求。不仅要测取波高、波周期一般统计要素和一维的波浪能谱,还要测取波浪方向统计要素和二维的波浪方向能谱,为海岸工程、海上运输、海港建设等前期工程的安全、经济合理设计提供必需的原始数据,也为