确定计算重现期波高所需水位值的一个方法.pdf

第?卷第?期!#年 月海洋预报%&()+&),%./012?,(+/2(+2?!#确定计算重现期波高所需水位值的一个方法张经汉3中国科学院南海 海洋研究所4一、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3结构物位置固定后,决定因素是水位值4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。计算重视期波高所需的水位值,我 国规范幼没 有明确 的规定,我 国的海 浪工 作者在近岸和港湾工程的重现期波高计算中,多 数采用两个 选 取的办法5一是采用设计高水位6二是选取与计算重现期波高相 同的重现期高水位6日本的“港口建筑物设计标准”中 分 别采用高、中、低潮位对重现期波高作计算768介。9:0;?=在 陆架区的台风浪计算 中,取用天文潮位72英尺,加上台风所引起的增水作为计算波高的水位?6法国在核电站规范 中规定,以平均海面为基 准,用理论址高天文潮位加上 年重现期的风暴增水作为计算 年重现期波高的水位2。显然,从结构物 的重要性和使用价值方面考虑,这个水位值可依不 同情况而定,然而,从结构物的安全和造价方面考虑,选取一个合适 的水位值用以计算重现期波高,则是有意 义的。本文,于 重现期波高由台风浪所决定的近岸区,建议采用与各种重 现期波高直接相关的台风增水值,加上大潮高、中、低潮位值作为计算重视期波高的水位值。二、计算方法 2依据受台风影响的近岸区,台风既引起大浪,也造成了增水,在同一个台风过程中,台风增水与台风浪高是有一定关系的,对 于某一 固定的工程区,这个关系应该是比较密切的。资料分析得知,两者关系的总趋势是5出现较大浪时,往往伴随着较大的增水值,如广东核电站海滨区,理论后报?号台风浪高#2?米3写4,台风增水也达到 2?米,这就是本文 于!年#月7?日收到。,来自法国工程人员 在广东核电 站厂址水文参数讨论会上的发言2?海洋预报?卷提出计算重现期波高 必须考虑与之有直接相关的台风增水的间题6天文潮位是由天体运动所引起的海面升降,与台风影 响无关,在潮差较大的工程区,天文潮位无疑是一个相当重要的因素。本方法之所以考虑到大潮高、中、低潮位,目的在于包含所有可能的情况。其中,由于非大潮期间的潮位往往在大潮中等潮位值附近变动,所以,中等潮位 的出现率将大于高、低潮位,然而,由于高、低潮都有一个平潮时,台风大浪的出现也有一个延时,考虑这两个因素,台风大浪出现于大潮高、低潮位、期间内也是完全有可能2的。72台风增水与台风浪高相关公式 的建立在有较长期的波浪和水位记录的工程区,对资料作 必要处理后进行相关分析,而后,由重 现期波高确定与之相应的台风增水值6在 没有较长期实测资料的工程区,在现有计算方法和现代先进计算技术 的条件下,从理论上建立台风增水与台风浪高的关系也是容易实现的,这是因 为,利用电子计算机计算多年的台风浪高和与之相应的台风增水已成为可能,且被越来越多的部 门所采用。本文,以广东核电站海滨区为例作一说明。广 东核电站位于大亚 湾内,常受台风袭击,台风,既使该海滨区产生大浪,也引起了增水2为了寻求其关 系,本文采用 了“南海北部 台风波浪的推算方案?”与“近岸浅水区风浪推算中等效水深的概念及其计算方法”相结合,后报该区!?!一!?的?年间的台风波浪,同 时,也采用了南海海洋所黄企洲等人对广东核电站海滨区的台风增水计算结果,得到5二27?一 一。271 3米43米43,二0 一+“5七一+?3?,02!43 424374式中,口为台风过程中所出现的台风增水最大值,5气一为同一次台风过程的最大十分之一部份波的波高平 均值,:为出现上时 间所对应 的台风增水值3见图,748犷一厂一卜图 口与 1。的相 关 图图7一与1 的才翻关 图,一川二27?工王1。一02二2 4 二?027 7 1工 一2?24?期为了作比较,张经 汉5确定计算重现期波高所需水位值的一 个方法本文也给出非线性相关的计算结果5二2 0 17#+。?,!注3米43,2 43?43米43宾区为例,!?年#月一 月份间的大潮高潮位平均值为2!米3珠江基 面,一厂同4大潮低潮位的平均值为一。2!?米,其中值为一27米。?2计算各种重现期波高所需水位值 的确 定分别把前述的大潮高、中、低潮位值与台风增水值相加,便可得到计算各种重现期波高所取用 的水位值。表 为广东核电站 海滨区的实例,其中,也列 出重现 期的水位值,以作比较。表 广东核电站海 滨实例与重现期水 位 值比较重 现期3年4一一3米4台 风 季 节大潮平 均故计算重现期波高的水位2重 现期,3米4一一一下简 潮位一中潮 位低潮位高水位中水 位低 水 位#一!一一+7一!?7#?一!7?!一+!一一2 7一+!?7!7772?一2!一2忿,一2!?7 2?#72!?可见,本文方 法所提供的一计算高水位略高于相 同 重现期 的水位,丽中、低水位则低于重现期水位,这样,有利于 全 面分析和选取计算水位 和设 计波 要 东。二、认论台风增水与 台风浪高的相 关问题由公式。4、3约可知,。2,的相共万、数乡户片力+。、书2盯之丙以有如此 比好2摘 自南 海海洋所的“大朋沃海区的 波 浪”。二摘自南 海 海 洋所 的黄企洲 等人 的计算结呆2海洋预报的相关,主要原 因是,台风增水较大值具有较长的持续时间。算值的统计结果。表7?卷表7、?列出本例?次理论计一3补旅卜一八一和 川。一?82?一+。一。一。一?,一 !一#?#!一一一%爪一一万二丁一下一厄丁 二二二 一一&日(、)曰 夕、内(、系系积划竿,日“+“户”(,卜“”竺”尸“&”+”累 积 次数.次/?0一0./1 1一21,34。&。&01累积 频 率.肠/&?(5&翻(2&26(20(。7剐(?8 5(2”6 1(5761(5968(5&?#(#容易看出,在台风 过程中,出现波高最大值与出现最大增水值的绝对时差,在1小时之内者占8?(?肠:出现台风浪最大值的时刻所对 应的台风增水;与最大增水。之间的差值.即,一/,有6 1(5肠小于#(0米。可见,就水例一而言,山于台风增水较大值的持续时间较长,使得台风增水与台风 浪高具有较好的相 关,因而,式.?/、./的计算结果也比较接近。于某些海滨区,。与的计算值可能有较大的差 异,在此情况 下,作者建议,除较重要的工程区采用二值外,余者均取用?3 4=33 ,五尸五4丁方3抖4?=+=成(0一5 2?6 2二张经 汉,李少英,9匀海北部台风波浪的推算方案,南海海洋科学 集刊,?68。,第一期,科学出版补。张经汉,李少英,近岸浅水区风浪 推算 中等效水深的概念 及其计并方法,海洋通5,中国海洋学会等。