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。     

用贝叶斯方法推算设计波高

采用长期概率预报提供波浪要素设计值是海洋工程中不可缺少的内容之一，文中介绍了一种基於贝叶斯原理的新计算方法，它较传统统计方法有明显的优越性，不仅可以通过补充新信息不断修正原有的估算结果，而且可以避免传统方法带来诸多不确定性，文中以北海中部百年一遇设计波高为例进行了计算。     

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。     

珠江口近岸区的台风波浪和不同重现期波高

根据珠江口近岸区的台风天气和复杂的地理、水深条件(图1),本文采用多种方法对该区各个主要方向的台风波浪和不同重现期波高进行分析计算,为该区的近海和海岸工程的建设提供一定的设计依据。     

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。     

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.     

年极值重现期波高的探讨

本文对以前使用的推算重现期波高的几种概率分布进行了评述。根据WMO标绘法,标绘在Weibull概率纸上的年极值波高都具有由两条直线组成折线的特点,提出用复合型Weibull分布律推算重现期波高的方法。     

渤海重现期波高的数值计算

利用RAMS大气模式给出的20年风场资料,利用SWAN近海波浪模式对渤海海域的波浪进行了20 a数值计算.通过与一般过程和大风过程的实测资料的对比后发现.波浪模拟值与实潮值符合地较好,SWAN模式适合渤海海域波浪的计算。通过分析发现.辽东湾常浪向为SSW。强浪向为SSW;渤海中部常浪向为S,强浪向为NE;渤海海峡常浪向为NNW,强浪向为NNW;莱州湾常浪向为S,强浪向为NNE;渤海湾常浪向为S.强浪向为NE。渤中偏东南海域(38°～39°N,119.5°～120.5°E)多年一遇有效波高最大.其中百年一遇有效波高最大值达到6.7m。     

海洋和海岸工程中与设计波高相应的波周期的推算方法

一、前言在海洋和海岸工程建筑物的设计中,波要素的提供是一个十分重要的问题。而在波要素中,波高和周期的确定又具有特别重要的意义。根据目前的研究成果,对于提供多年一迂最大设计波高并不是太困难的事情,然而,其对应周期的确定,现在尚无统一的     

华南沿海深水区不同重现期设计波浪的估算方法

根据华南沿海近３１年热带风暴及台风的天气图,分析统计出该海区不同纬度处台风中心气压、台风移动速度的长期概率分布。从这些概率分布曲线可得到不同重现期的设计台风,再用Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ１９７２年的半经验公式即可快速估算出不同纬度处的不同重现期的最大设计波浪及最大设计风速。该法效果良好,可供海洋工程可行性研究阶段参考使用。     

一种推算设计波高的新方法

本文提出了一种推求设计波高的新方法。用时间序列分析中的自回归-滑动平均(ARMA)模型分析年极值波高,进行建模、预报和频率分析,推求一定重现期设计波高。对于没有特大值的年极值波高序列,本文提出的方法推求的长重现期设计波高比规范方法推求的相应设计波高偏小;对于有特大值的年极值波高序列,本文提出的方法推求的长重现期设计波高较规范方法推求的相应设计波高大许多。本文中的方法所得结果较为合理。     

确定计算重现期波高所需水位值的一个方法

一、问题的提出 在近岸和港湾工程的波浪计算中,海浪工作者往往注重有关波浪要素的计算方法,而忽视计算重现期波高所需的水位值的选取问题。众所周知,波浪从较深水域传向近岸浅水区,尤其是港湾的传播过程中,由于水深变小和底摩擦的作用,波浪的能量发生了变化,对于各种重现波高而言,由于波高较大,因而,浅水因素的影响更为显著,特别是位于波浪破碎区内的海上结构物,其设计波高的大小完全由计算者所选取的水深值(结构物位置固定后,决定因素是水位值)所决定,因而,这个水位值的选取,是一个关系到结构物的安全和造价的重要问题。     

T年重现期波高的最大熵估计

本文在最大熵原则的基础上,通过解一条件变分问题,导出一种由观测数据估计T年（常用的有50a或100a）重现期波高的新方法.本文导出的概率密度函数为f4（H）=αH^γe^-βH4,式中参量α、β、γ可以由年极值波高H的1～4阶分布矩（Hm^-,m=1,2,3,4）显式地表示出来.其具有如下的优越性：（1）参量中包含了H的3阶和4阶分布矩,适用于描述不确定性很大的海浪的重现期波高;（2）符合最大熵原则,即其信息熵最大,从而特别适用于重现期波高的估计;（3）形式简单且其参量容易由已知观测数据确定,便于理论和实际应用.作者对两个水文观测站的实测数据,分别使用该方法,及一些现有常用的方法计算其50、100a重现期波高.比较计算结果表明该方法非常接近于皮尔逊-Ⅲ方法和龚贝尔方法的结果.     

波高周期联合分布四种重现水平对比分析

基于Gumbel-Hougaard copula、Kendall和生存Kendall函数对比分析波高和周期联合分布的4种重现水平。以位于北卡罗来纳州Duck的美国陆军工程师团FRF(Field Research Facility)实验场观测的波高与周期样本为例,计算二者联合分布的"或"重现期、"且"重现期、Kendall重现期和生存Kendall重现期及其联合设计值。主要结论如下:对比设定重现期,相对于"或"联合重现期,Kendall重现期可更准确地反映波高周期联合分布的风险率;相对于"且"联合重现期,生存Kendall重现期可更准确地反映波高周期同时超值情况下的风险率。按目前有关规范设计要求的单变量波高设计值基本达到设计标准,按两变量"或"重现期和波高周期两变量同频率设计值推算的设计值偏高,以最大可能概率推算的两变量的Kendall重现期和生存Kendall重现期设计值可为海岸海洋工程安全与风险管理提供新的选择。     

元洪港设计波高参数的推算和分析

根据福建元洪港无长期海浪和风观测资料及该水域的多岛礁地形的特征，以邻近的平潭海洋站３０ａ实测海浪资料，采用考虑底摩擦效应的浅水波浪折射数值模式进行港区设计波高计算，并与港工程规范算法相比较，得出码头，航道口门和航道中段的设计波高参数。     

基于广义极值分布的设计波高推算

简介了广义极值分布函数及其3种参数估计方法,包括极大似然(ML)、线性矩(LM)和间隔最大积(MPS)估计的计算方法。使用广义极值分布函数推算了北部湾涠洲岛海域3个波向的年波高极值序列设计波高,并与Weibull分布、Gumbel分布和皮尔逊Ⅲ型分布的推算结果加以对比。分析表明,涠洲岛海域极值波高服从于广义极值Ⅲ型分布,拟合优度检验结果表明广义极值分布能更好地拟合极值波高;MPS方法是一种优良的参数估计法,推算的设计波高可作为海岸环境工程设计的首要参考值。     

设计波高推算的一种新模型

考虑台风影响海域的设计波高,结合复合极值理论和最大熵原则,构造了1种新型的具有4个待定参量和1个台风频次参量的poisson-最大熵分布函数模型,并推导出求解参数的方程组,参数的数值解可通过年极值实测数据的期望、方差、偏度和峰度得到.以黄海某观测站26 a极值波高的实测数据为例计算了新模型中4个待定参量和多年一遇设计波高,并与传统常用计算方法得到的结果进行比较.比较表明,新模型相比传统方法具有一定的优势.     

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。