特征波高

科技工作者之家 2020-11-17

波高是指相邻的波峰和波谷间的垂直距离。通常以H表示。在工程、预报等应用中,通常根据上跨零点定义波高。对于定点观测的海浪波面记录中,波高为上路零点一侧的显著波峰与另一侧的显著波谷间的高度差。

简介波高是指相邻的波峰和波谷间的垂直距离。通常以H表示,如图1。在工程、预报等应用中,通常根据上跨零点定义波高。对于定点观测的海浪波面记录中,波高为上路零点一侧的显著波峰与另一侧的显著波谷间的高度差。

除了数值常数外,还包含风要素(如风速、风时和风区)或浪要素(如特征波高和周期)作为参量,故谱的形状随风的状态或对应的浪的状态而变化。比如,理论上可由谱计算各种特征波高和平均周期,利用这些特征量连同波高与周期的概率密度分布,可推算海浪外观上由哪些高低长短不同的波所构成。在处理海岸工程的一系列问题如岸滩掩护、冲刷、基础和海岸结构物的设计时,都需要考虑当地多年一遇的设计波高状况,多年一遇设计波高的取值决定结构的安全性和经济性1。

波高定义不规则波的波列中具有一定统计特征的波高。由于外观被形的不规则性和随机性,多数采用“上跨零点法”对外观波形(表视波)及其要素给予定义。对一个不规则波的波高仪记录,首先确定其无趋势项的水位零线,波动水位过程线自波谷,上升与零线交点称为上跨零点,自波峰下降与零线交点称为下跨零点,两个相邻上跨零点之间的披形称为一个表视波,两个相邻,上跨零点的距离称为周期,波峰顶和波谷底的垂直距离称为波高。这样定义的表视被,其波高、周期构成二维随机变量系,由波高、周期联合概率分布所决定。海岸工程常用具有一定概率特征的被高及周期的表视波来表征不规则被,称为特征波。特征波高由不规则被波列波高统计分布所决定。

波高周期分布波高周期分布编辑 我国近海波浪周期分布特征与波高类似,北部较南部小,各地平均周期的季节分布变化不大,总体上,渤、黄海沿岸海域年平均周期为2.0~4.5s之间东海浙江沿岸为4.5-5.5s之间,东海福建、广东沿岸为4.2~9.8s之间南海广东沿岸为4.5~7.5s之间,海南岛沿岸为4.0s左右2。

波高分布我国近海波高分布状况:渤、黄海沿岸海域平均波高较小,其中山东半岛南部千里岩站年平均波高最大为0.9m,其余大部分测站波高在0.5m左右东海沿岸海域波高较大,其中浙江省沿岸海域的嵊山站、大陈岛和南麂岛年平均波高均在1m以上,福建北部的北霍站年平均波高可达1.3m南海海域波高较东海海域小,其中广东沿岸硇洲站年平均波高为1.0 m、海南岛沿岸除东方站年平均波高可达1.2m以外,其余测站在0.8m左右,西沙群岛海域为1.3m。

渤、黄海沿岸海域最大波高在5 m左右,其中北隍城站6.2m,为该海域最大值东海沿岸在台风盛行时期受台风的影响,最大波高最大,如东海浙江沿岸大陈岛8.3m、福建沿岸台山9.9m、北茭14.9m、大乍14.8m南海广东沿岸个别站点最大波高超过10m,如博贺10.6m,海南岛沿岸5 m左右。

常用的特性波高特征波高是用不同统计概念来定义的波高特征量表征不规 则的随机的海浪中的波高。常用的有平均波高、均方根波高、部分大波平均波高Hp、累积率波高、有效波高等。用上述不同的统计概念所定义的波高来表征同一海面不规则波状态,其量值各不相同,但彼此间存在着一定的换算关系。在港口工程和海岸及海洋工程设计中,通常用各种特征波高来表征设计选用的波况并用以计算波浪作用力和结构的强度和稳定性等。

特性波高的应用波高和周期的联合分布作为一种重要的波候特性,有着广泛的应用。例如用来计算海洋结构物对波浪的响应;也可用来估算某些波浪参数特性,如推算单个波高的长期分布和极值波高,为改进由目测船舶报所导得的波候信息3。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学

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