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。     

珠江口附近海域波浪极值推算

本文以WRF模式输出结果作为风场驱动条件,采用SWAN和WAVEWATCH III相嵌套的方法,对珠江口附近海域进行共20年(1991-2010年)的波浪场数值计算。根据计算结果,分析了该海域极值波浪特征,并使用Gumbel极值函数计算50年一遇和100年一遇波浪极值,结果显示:(1)1991-2010年间,珠江口区域最大有效波高为2.0m,万山群岛南侧可达5.0m,而外海最大有效波高可达10m以上,极值平均周期均在10s左右;(2)50年一遇和100年一遇波高在珠江口区域较小,而外海则相对较大,最大在14m以上;(3)50年一遇和100年一遇平均周期相差不大,不同海域之间相差也较小,大部分海域在10s左右,外海相对较大,可达12-14s之间。     

福建省沙埕港百年一遇台风风暴潮的计算

研究了福建省沙埕港风暴潮状况,根据收集的沙埕验潮站连续50a(1956-2005)的台风过程增水资料以及西北太平洋57 a 的台风资料,采用皮尔逊Ⅲ统计法和数值法分别计算了沙埕港的100a一遇台风暴潮和 100a一遇最大台风暴潮,并得到了产生这两种台风增水的台风路径及强度等台风参数.沙埕港100a一遇台风暴潮为198 cm,100a一遇最大台风暴潮为243 cm,其中产生100a一遇台风暴潮的台风移向为NW方向,移速为19km/h,路径位于沙埕港南12km;产生100a一遇最大台风暴潮的台风移向为 NW 方向,移速为19 km/h,路径位于沙埕港南24km.计算结果为福建沿海海洋工程项目的建设提供了重要参考依据.     

杭州湾海域50年一遇波浪数值模拟研究

杭州湾外围海域岛礁众多,波浪传播机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了杭州湾海域波浪数值模型,利用实测波浪资料对模型进行了验证,结果表明该模型适用于模拟杭州湾海域的波浪传播。利用1970—2002年嵊山海洋站实测极值波浪资料推算50年一遇波浪要素,将其作为模型边界条件,对杭州湾海域50年一遇的设计波浪进行了模拟,并对该海域的波浪传播特征进行了分析。结果表明,杭州湾内波高较之外海明显减小,外围众多岛礁起到了很好的遮挡保护作用。     

海平面长期变化对推算多年一遇极值水位的影响

利用乳山口24a的年极值高、低水位和年平均海平面,分析讨论了平均海平面长期变化对推算多年一遇极值水位的影响.同时讨论了消除平均海平面中长期变化的途径.比较了消除平均海平面长期变化和保留这种变化情况下推算出的两种多年一遇极值水位,可以发现,对多年一遇高水位来说,保留平均海平面长期变化所得结果高于消除了的,而对多年一遇低水位而言,情况正好相反.     

江苏及邻近海域深水波浪与增水联合概率分析

采用Gumbel Logistic模型对江苏及邻近海域深水极值波浪与增水进行了联合概率分析。首先对联合概率模型参数进行拟合,得到联合超越概率与经验联合超越概率比较图。在此基础上开展有效波高和增水年极值序列联合概率分析,比较了三种经验有效波高与增水重现期组合事件的联合概率,结果表明在选定的13个代表点位处,有效波高在二者的联合概率分布中处于主导地位,采用100年一遇有效波高与10年一遇增水组合事件作为100年一遇联合事件偏保守;而50年一遇有效波高与50年一遇增水以及10年一遇有效波高与100年一遇增水组合事件的联合概率则随着点位的移动而高于或低于100年一遇的水平。     

上海洋山国际深水港建设对洋山海域波浪分布特征的影响研究

本文针对洋山深水港建设引起的洋山海域波浪特征的变化进行分析研究,通过对长序列洋山波浪观测资料分析,确定SE、NW、S、NE、E 5个典型浪向为代表浪向,采用基于波能守恒的第三代波浪模型,计算建港过程间隔10a的2个典型建设时期,即洋山建港初期(2002年)和洋山建港后期(2012年)的极端高水位下50a一遇波浪场。研究表明,10年洋山深水港的建设使港区内的波浪场分布发生了显著的改变,工程建设后期港区NE、E、NW向波高均有不同程度减小,目前港区前沿受SE向波浪影响明显,50a一遇波高可达2.5m以上,波向基本与工程前沿走势保持一致,4期工程前沿NE向波周期增加6.6%,对船舶作业及靠离港的安全有一定影响,需引起关注。     

山东沿岸多年一遇最高水位计算

应用山东沿岸各海洋站(日照、青岛、乳山口、威海、烟台、龙口、羊角淘)最近几十年各年最高水位数据和极值Ⅰ型(Gumbel)分布理论,对山东沿岸多年一遇最高水位进行了概率计算.给出的各海洋站Gumbel理论曲线与实测值的经验频率之间符合较好(绝对误差在10 cm以下).研究表明,应用极值Ⅰ型(Gumbel)理论对山东沿岸各海洋站多年一遇最高水位的概率推算是可靠的.这些结果对山东省近岸、近海海洋工程开发建设有一定参考意义.     

渤海天文-风暴潮数值模拟和一种多年一遇极值水位的计算方法

在渤海选用了82个强天气过程,利用三维模式模拟了海区的天文-风暴潮,模式经实测资料检验,获得了较满意的模拟结果。根据渤海沿岸主要验潮站观测年极值高(低)水位和年极值风增(减)水所得到的多年一遇高(低)水位和多年一遇风增(减)水,以及天文最高(最低)潮位,建立了由多年一遇风增(减)水和天文最高(最低)潮位的线性组合计算多年一遇高(低)水位的计算公式,并以此公式推算了渤海海区5个典型地区的多年一遇高(低)水位,供海洋工程设计时使用。     

渤海埕北海域风暴潮多年一遇极值增水的数值计算

利用一个二维正压浅海模型和大小区嵌套式的计算格式,对埕北海域及其附近连续20a的风暴潮进行了数值模拟,并获得了与实测值较为一致的结果.在此基础上对该海区的风暴潮极值增水做出了多年一遇的长期预测.     

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.     

渤海和黄海北部波高与周期联合分析

分析波高与周期的联合分布特征对于海洋平台设计、海洋工程建筑等有着重要的意义。基于SWAN模型模拟的波浪后报数据对渤海和黄海北部1999~2018年的波浪特征进行了统计分析。分别对20年的波高和周期数据进行了统计分析,得到了研究区域20年有效波高和波周期的季平均值和最大值的区域分布特征。然后以散布图的形式刻画了整个区域20年波高和周期的联合分布特征。为了更深入地研究波高和周期的联合分布规律,选择了两个研究点A1和A2,A1在渤海内部相对近岸,A2在黄海北部深海区。统计结果表明,在A1和A2,波高与周期的联合分布特征较为相似,均呈现斜三角形的分布特征,然而大波高大周期的波浪却呈现不同的分布特征。最后,利用20年的波浪后报数据,在A1和A2点构建了有效波高和谱峰周期的联合概率模型,并采用IFORM法得到了50年、100年和200年重现周期的环境等值线,为研究海域海上结构物的可靠性设计提供了参考。     

Extreme value analysis in a multivariate offshore environment

Floating offshore systems are exposed to a multivariate environment with wind, waves and current all making a significant contribution to the mooring forces. The design of such systems requires an appreciation of the extreme conditions but the concept of the return period value has to be extended to reflect multiple environmental variables. This study examines the practicalities of employing a multivariate point process model in extreme value analyses, using a moored semi-submersible and its responses to the wind and waves as an example. The output from this illustrative bivariate analysis includes both estimates of the 50-year mooring force and also return period contours which indicate the likely combinations of wind and wave which might give rise to the 50-year condition.     

导管架式海洋平台结构极限承载力分析的整体推进法及其软件

根据非线性有限元逐步分析的思想,以已有的结构弹性分析软件为计算核心,提出了一种近似分析结构极限承载力的方法——整体推进法;采用整体推进法,以导管架式海洋平台结构线弹性分析软件ＥＮＳＡ为计算核心,考虑结构构件的损伤影响和维修加固效果,编制了导管架式海洋平台结构极限承载力近似分析软件ＵＡＰ,为导管架式海洋平台结构的安全度评定提供了方法和手段;最后对渤海八号生产／储油平台在１９９３年的状态和ＪＺ２０２ＭＵＱ平台的完好状态进行了极限承载力分析     

Long-term variation of storm surge-associated waves in the Bohai Sea

When investigating the long-term variation of wave characteristics as associated with storm surges in the Bohai Sea,the Simulating Waves Nearshore(SWAN)model and Advanced CIRCulation(ADCIRC)model were coupled to simulate 32 storm surges between 1985 and 2014.This simulation was validated by reproducing three actual wave processes,showing that the simulated significant wave height(SWH)and mean wave period agreed well with the actual measurements.In addition,the long-term variations in SWH,pattems in SWH extremes along the Bohai Sea coast,the 100-year retum period SWH extreme distribution,and waves conditional probability distribution were calculated and analyzed.We find that the trend of SWH extremes in most of the coastal stations was negative,among which the largest trend was-0.03 m/a in the western part of Liaodong Bay.From the 100-year return period of the SWH distribution calculated in the Gumbel method,we find that the SWH extremes associated with storm surges decreased gradually from the center of the Bohai Sea to the coast.In addition,the joint probability of wave and surge for the entire Bohai Sea in 100-year return period was determined by the Gumbel logistic method.We therefore,assuming a minimum surge of one meter across the entire Bohai Sea,obtained the spatial SWH distribution.The conclusions of this study are significant for offshore and coastal engineering design.     

绥中36号海上石油平台站业务化评估及其风速资料的质量检测

选取海上A平台54646为参考站,通过差值对比、趋势对比以及风向相符率对绥中36号石油平台站54553运行以来的观测资料进行了分析,以此为例来说明天津建设的环渤海海域石油平台站的业务化评估过程。采用气候学界限值、内部一致性、持续性、时间一致性及空间一致性等检查方法对该站2017年定时2 min风速和极大风速数据进行了初步质量检测,并且还通过环渤海地区2017年冬半年的较强冷空气过程,对该站观测到的风速数据进行了进一步验证。结果表明:54553站观测的各气象要素值表现合理,具有一定的局地天气气候代表性,能够投入海洋气象预报、近海风能资源评估等业务使用。同时,该站观测的风速资料质量相对较好,为环渤海海洋气象预报服务增添了新的数据保障。     

渤、黄海天文潮—风暴潮相互作用及其对极值水位的贡献

基于Delft3D模型建立了中国渤、黄海风暴潮数值模型,选取1979—2020年影响该海域的93场风暴过程（包括台风、寒潮和温带气旋）,模拟了所产生的风暴增水和风暴潮总水位。采用泊松—皮尔逊复合极值分布理论,推算了渤、黄海对应不同重现期的极值水位;通过数值试验,对天文潮—风暴潮非线性相互作用对极值水位的贡献进行了量化分析。研究结果表明,渤海的莱州湾、渤海湾,以及黄海的江华湾、西朝鲜湾风暴增水最大,其中江华湾北侧和渤海湾西南侧的百年一遇风暴增水可达4 m;天文潮—风暴潮非线性相互作用在潮差较大、水深较浅的河口、湾顶区域更为显著,与耦合模型结果相比,非线性作用使极值水位值偏小,天文潮、风暴潮增水的线性叠加可显著高估极值水位,高估的幅值可达0.5~0.8 m。考虑重现期极值水位是海岸灾害防护工程的关键设计参数之一,对海岸构筑物的安全和建造成本影响极大,应重视天文潮—风暴潮非线性相互作用对重现期水位的影响。     

渤海导管架平台的冰激振动响应分析

为研究渤海海域海冰撞击导管架海洋平台的冰振响应,基于锥体冰力函数,本文建立了渤海海域的冰力作用模型。采用ANSYS有限元软件对导管架平台与海冰的相互作用进行数值模拟,开展了海冰作用下抗冰平台的静力分析及平台动力响应分析。通过与静力分析结果对比,验证了动冰力对结构响应的动力放大效应。在此基础上通过改变冰厚、冰速等海冰参数,研究了不同冰力作用周期下导管架平台的冰振响应。研究表明,海冰厚度及海冰流动速度是影响平台动力响应的主要因素,为导管架平台结构的动力优化设计提供了研究基础。     

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。     

基于现场实测的渤海风速特性研究

风荷载是影响海洋结构物设计和安全服役最为显著的环境因素之一。利用在役海洋平台监测系统对渤海风速场展开长期监测,获得了长期的风速信息。对极值风速进行分析,利用极值Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型分布对风速极值的概率密度进行拟合。基于极值Ⅰ型概率分布,获得了渤海海域重现期为5 a、10 a、30 a和50 a的最大风速值。对年最大风速的脉动风分量、湍流强度、阵风因子进行了分析。考虑高频分量的影响,利用小波变换,得到了脉动风速的近似分量和细节分量,计算了实测风速的纵向和横向的空间积分尺度。对比经验脉动风谱与实测脉动风谱,证明了Davenport风速谱能够较好地拟合渤海现场风速场。