超长期服役港口工程结构的极值波高研究

1

作者 王兴超 古李田 贡金鑫 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期76-84,共9页

人类活动和气候变化导致的波浪极值高度非平稳性是超长期服役沿海港口结构设计需要考虑的重要问题。收集了中国南方某海域的波浪数据,将极值波高视作非平稳随机过程,分析得到年最大有效波高的概率分布和设计使用年限内有效波高的概率分... 人类活动和气候变化导致的波浪极值高度非平稳性是超长期服役沿海港口结构设计需要考虑的重要问题。收集了中国南方某海域的波浪数据,将极值波高视作非平稳随机过程,分析得到年最大有效波高的概率分布和设计使用年限内有效波高的概率分布;确定了不同重现期的波浪高度特征值;得到了设计使用年限内最大波高的概率分布。结果表明:该海域的有效波高年最大值随时间呈增大趋势,其截口分布为极值I型分布;现行港工设计规范采用的按平稳过程考虑的重现期50年的有效波高特征值为基准,按非平稳随机过程考虑时重现期为50、100、150和200年的有效波高特征值调整系数分别为1.03、1.14、1.22和1.28;不同设计使用年限内的最大波高近似服从极值I型分布。该结果可为更新设计规范、优化风险评估及适应气候变化提供科学依据,为气候变化背景下海洋工程的安全性和可持续性研究提供支持。 展开更多

关键词 港口工程 波高 非平稳过程 概率分布 特征值 重现期

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海南东方近岸海域海浪观测特征研究 被引量：12

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作者 冯兴如 李近元 +3 位作者 尹宝树 杨德周 陈海英 高冠东 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1-8,共8页

利用海南东方近岸海域2014年至2015年间一整年的海浪观测资料,分析了海浪的时间变化特征。观测时间段内,有效波高最大值为4.03m,平均值0.79m;平均周期最大值为6.32s,平均值为3.58s。该海域冬季波高较大,秋季最小,常浪向为SSW方向,强浪向... 利用海南东方近岸海域2014年至2015年间一整年的海浪观测资料,分析了海浪的时间变化特征。观测时间段内,有效波高最大值为4.03m,平均值0.79m;平均周期最大值为6.32s,平均值为3.58s。该海域冬季波高较大,秋季最小,常浪向为SSW方向,强浪向为WSW向。基于该长期观测数据,文章亦研究了平均周期、有效波高之间的关系,同时还确立了该海域波高与平均持续时间之间的关系。最后讨论了观测时间段内波浪能流密度的变化特征,发现一年中能流密度大于2kW·m^(-1)的频率为26%,且从全年的计算结果来看,观测位置处12月的波浪能较适宜开发,但总体波浪能资源不够丰富。文章对于认识海南东方近岸海域波浪特征以及工程设计都具有重要的意义。 展开更多

关键词 海南东方近岸 波浪变化特征 波高周期联合分布 波高持续时间 波浪能

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斋堂岛东南海域波浪特征及海浪谱分析 被引量：6

3

作者 杨忠良 叶钦 +1 位作者 欧阳伟 羊天柱 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期91-95,共5页

利用斋堂岛东南海域2013年至2014年的实测波浪资料,统计分析了本海域波浪特征,为波浪能资源评估提供基本波浪参数。统计结果表明,本海域年平均有效波高为0.60 m,最大波高为5.30m,平均周期为3.3s,最大周期为8.3s,常浪向为E-SE向。本文亦... 利用斋堂岛东南海域2013年至2014年的实测波浪资料,统计分析了本海域波浪特征,为波浪能资源评估提供基本波浪参数。统计结果表明,本海域年平均有效波高为0.60 m,最大波高为5.30m,平均周期为3.3s,最大周期为8.3s,常浪向为E-SE向。本文亦讨论了本海域波高分布和波高与周期的关系,并基于JONSWAP谱谱型的基本结构,拟合得到适用于本海域的海浪谱谱型,可为海洋能发电装置的布设及相应的工程建设提供一定的参考。 展开更多

关键词 斋堂岛 波浪特征 波高分布 波高-周期联和分布 海浪谱

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基于Copula函数的波高与周期长期联合分布 被引量：11

4

作者 陈子燊 曹深西 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期630-635,共6页

基于二元copula函数构建波高与相应波周期的长期联合分布。以粤东汕尾海域最大波高与相应平均周期为研究实例,经分析获得以下结果:(1)经拟合优度检验优选的年最大波高与相应周期的边缘分布分别为皮尔逊三型分布和广义极值分布,二者之间... 基于二元copula函数构建波高与相应波周期的长期联合分布。以粤东汕尾海域最大波高与相应平均周期为研究实例,经分析获得以下结果:(1)经拟合优度检验优选的年最大波高与相应周期的边缘分布分别为皮尔逊三型分布和广义极值分布,二者之间的较优连接函数为Archimedean类的Gumbel-Hougaard copula函数;(2)同频率条件下年最大波高和相应周期联合概率分布的设计要素值高于单变量的设计值,其中波高设计值的差异略大于周期设计值;(3)同现重现期和联合重现期的设计值可作为海岸海洋工程建设中的设计波高和相应周期的上限和下限;(4)条件概率1表明,同频率下的年最大波高和相应周期的遭遇概率很高,其组合概率可作为工程建筑物损毁风险率。 展开更多

关键词 COPULA函数 波高和周期边缘分布 波高和周期联合分布 条件分布与遭遇概率

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由模拟波面分析双峰谱型海浪的统计特征 被引量：7

5

作者 潘玉萍 葛苏放 +1 位作者 沙文钰 申双和 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期13-21,共9页

采用目前国际上最新的随机波分析方法,由协方差矩阵的循环嵌套技术,对美国国家浮标44008站2002年6月一典型的双峰海浪谱资料进行谱分析。以实测平均谱为靶谱,对随机波面进行模拟。得到模拟波面估计谱与实测谱极为相近,谱峰及谱峰频率都... 采用目前国际上最新的随机波分析方法,由协方差矩阵的循环嵌套技术,对美国国家浮标44008站2002年6月一典型的双峰海浪谱资料进行谱分析。以实测平均谱为靶谱,对随机波面进行模拟。得到模拟波面估计谱与实测谱极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致。说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征。利用实测海浪谱密度,统计波特征量的周期概率分布,得到理论周期概率密度与估计周期概率密度分布相符较好,且与模拟波面的波周期分布也较好的一致。利用Longuet-Higgins(1983)模型计算了波高-周期联合概率密度分布。得到变换高斯过程计算的波高与周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布。 展开更多

关键词 双峰型海浪谱 循环嵌套技术 模拟波面 波高-周期联合密度分布

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基于危险率分析的风浪联合重现期研究 被引量：1

6

作者 董胜 林雪 +1 位作者 陶山山 刘锦昆 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期80-84,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 波高 风速 工程使用期 危险率 联合重现期

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风浪波高和周期的联合概率密度分布 被引量：6

7

作者 尹志军 潘玉萍 +1 位作者 沙文钰 孟营 《海洋预报》 2007年第2期39-46,共8页

本文采用有代表性的44008美国国家浮标站2003年1～3月实测的海浪谱密度资料,选取三次大风过程进行风浪谱分析。通过对实测平均海浪谱与PM谱、JONSWAP谱及Torsethaugen谱的比较,得到PM谱拟和最好。然后用国际上最先进的随机波分析方法,... 本文采用有代表性的44008美国国家浮标站2003年1～3月实测的海浪谱密度资料,选取三次大风过程进行风浪谱分析。通过对实测平均海浪谱与PM谱、JONSWAP谱及Torsethaugen谱的比较,得到PM谱拟和最好。然后用国际上最先进的随机波分析方法,根据协方差矩阵的循环嵌套技术,以实测平均谱与PM谱为靶谱,对随机波面进行模拟。得到由模拟波面统计的特征值及估计的谱与实测谱结果极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致。说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征。利用Longuet-Higgins(1983)模型计算波高-周期联合概率密度分布,得到变换高斯过程计算的波高、周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布。 展开更多

关键词 风浪谱 循环嵌套技术 模拟波面 波高-周期联合密度分布

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随机波浪联合分布概率模型 被引量：1

8

作者 郄禄文 张立丹 蒋学炼 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第3期238-243,共6页

针对传统统计方法难以准确描述波浪联合分布特征的问题,结合波浪物理意义及相应统计参数,提出了可描述波浪要素联合分布的概率模型.首先给出了波高、周期和波向的边缘分布及联合分布理论概率模型,然后利用实测数据进行了验证.结果表明,... 针对传统统计方法难以准确描述波浪联合分布特征的问题,结合波浪物理意义及相应统计参数,提出了可描述波浪要素联合分布的概率模型.首先给出了波高、周期和波向的边缘分布及联合分布理论概率模型,然后利用实测数据进行了验证.结果表明,本模型可有效重现波浪条件. 展开更多

关键词 波高 周期 波向 联合分布

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波高与风速联合概率分布研究 被引量：16

9

作者 陈子燊 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期158-163,共6页

基于copula函数论述了两变量的联合概率分布方法。此方法的主要优点是边缘分布可由不同的分布函数构成,变量间可具相关性。以粤东汕尾海域极值波高与相应风速为研究实例,经分析获得以下结果：（1）优选的极值波高和风速可分别由P-III型... 基于copula函数论述了两变量的联合概率分布方法。此方法的主要优点是边缘分布可由不同的分布函数构成,变量间可具相关性。以粤东汕尾海域极值波高与相应风速为研究实例,经分析获得以下结果：（1）优选的极值波高和风速可分别由P-III型和GEV分布表示;（2）拟合优度检验指标表明二者的最优连接函数为Archimedean copula类的Gumbel-Hougaard copula;（3）与联合分布比较,重现期介于5—200年之间的波高边缘分布设计值的相对差值大约介于3.1%~8.1%之间,风速设计值相对差值大约介于2.8%~6.4%之间;（4）特定风速设计频率条件下,波高与风速的遭遇概率随波高设计频率的减小而减小,特定波高设计频率随风速条件频率的减小,二者的遭遇概率随之增大。 展开更多

关键词 极值波高和风速 边缘分布 联合概率分布 COPULA函数 条件分布

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双峰谱型海浪波高与周期的联合分布 被引量：4

10

作者 陈雪英 胡泽建 《黄渤海海洋》 CSCD 1997年第4期8-13,共6页

本文利用实测双峰谱型海浪过程资料，以３种典型谱型分别讨论了双峰谱型下波高与周期的联合分布，并与理论结果进行了比较。

关键词 双峰海浪谱 波高 周期联合分布 海浪

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由模拟波面统计分析波高－周期联合分布 被引量：4

11

作者 黎满球 陈俊昌 《热带海洋》 CSCD 1996年第3期36-43,共8页

阐述以实测或拟合海浪谱为靶谱，用等能量分割法作波面数值模拟，从而利用模拟波面统计分析波高（Ｈ）－周期（Ｔ）联合分布。对波候的Ｈ－Ｔ联合分布、长时段海浪连续记录的Ｈ－Ｔ联合分布以及风浪、涌浪和混合浪的Ｈ－Ｔ联合分布进行... 阐述以实测或拟合海浪谱为靶谱，用等能量分割法作波面数值模拟，从而利用模拟波面统计分析波高（Ｈ）－周期（Ｔ）联合分布。对波候的Ｈ－Ｔ联合分布、长时段海浪连续记录的Ｈ－Ｔ联合分布以及风浪、涌浪和混合浪的Ｈ－Ｔ联合分布进行了讨论。结果表明，只要已知特征波高和周期，就可反演出模拟波面，进而估测Ｈ－Ｔ联合分布情况，这对了解与各种特征波高对应的周期问题及在海洋工程应用上有一定的参考意义。 展开更多

关键词 波面数值模拟 波高 周期联合分布 波浪 海浪

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宁波北仑海域风浪统计性质研究 被引量：1

12

作者 祝会兵 于颖 叶春阳 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期25-32,共8页

根据宁波北仑海域的连续3a的实测风浪资料,讨论了在不同风速条件下波高分布和周期分布,以及两者的联合分布;通过与理论结果的比较,得出波高分布与Rayleigh分布基本符合,但有一些差异,周期分布与孙孚的理论周期分布较符合,而波高与周期... 根据宁波北仑海域的连续3a的实测风浪资料,讨论了在不同风速条件下波高分布和周期分布,以及两者的联合分布;通过与理论结果的比较,得出波高分布与Rayleigh分布基本符合,但有一些差异,周期分布与孙孚的理论周期分布较符合,而波高与周期的联合分布除了图形的形状以及大波对应的无因次周期的值与孙孚的理论值有差异外,两者吻合较好。 展开更多

关键词 波高分布 周期分布 波高与周期联合分布

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Hilbert变换在海浪波高与周期联合分布函数中的应用

13

作者 李响 李海 +2 位作者 张蕴斐 徐德伦 吴辉碇 《海洋预报》 2006年第3期1-13,共13页

Longuet-Higgins(1983)[1]导出了波高与周期的联合分布函数,此分布函数虽然与实际数据符合良好,但存在很大的缺陷,如:由此分布函数得出的波高分布为形式较为复杂的非Rayleigh分布,很难应用于工程计算中。孙孚(1988a)[2]应用射线理论导... Longuet-Higgins(1983)[1]导出了波高与周期的联合分布函数,此分布函数虽然与实际数据符合良好,但存在很大的缺陷,如:由此分布函数得出的波高分布为形式较为复杂的非Rayleigh分布,很难应用于工程计算中。孙孚(1988a)[2]应用射线理论导出了一种波高与周期联合分布,虽然弥补了Longuet-Higgins的一些缺陷,但推导过程过于复杂。本文在窄谱假定下通过应用Hilbert变换方法得出新的分布函数并与前两者比较,表明Hilbert变换的方法不但简便,而且完全克服Longuet-Higgins的不足,可以方便的应用于工程计算中。本文也为Hilbert变换的方法在工程中的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 HILBERT变换 波高与周期 联合分布函数

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概率分析方法在防波堤高程计算中的应用

14

作者 周伟 刘德辅 范天会 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期183-188,共6页

提出3种概率分析方法——极端环境条件组合法、联合概率法、响应概率分析法,并使用3种概率方法求解海岸防波堤的堤顶高程,对3种方法得出的结果进行比较,分析了不同方法的适用范围。对联合概率法中重现期的数学定义作了新的界定。

关键词 极端环境条件组合法 联合概率法 响应概率分析法 有效波高 增水 堤顶高程 越浪率 重现期

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舰船大尺度模型耐波性试验海浪相似性分析 被引量：4

15

作者 焦甲龙 陈超核 +2 位作者 任慧龙 孙树政 李积德 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期217-226,共10页

为了研究实际海浪环境中舰船大尺度模型试验海况的相似性,本文选取了不规则波海况的有义波高、特征周期和波能谱型为代表,基于某沿海海浪的大量统计数据分析了近岸海浪与远洋海浪的相似关系,并提出了大尺度模型试验海况选取原则及方法... 为了研究实际海浪环境中舰船大尺度模型试验海况的相似性,本文选取了不规则波海况的有义波高、特征周期和波能谱型为代表,基于某沿海海浪的大量统计数据分析了近岸海浪与远洋海浪的相似关系,并提出了大尺度模型试验海况选取原则及方法。研究表明,通过合理设计和选取模型缩尺、试验海域位置、气候季节、天气状况等条件,可保证模型试验海况与实船海况的相似性,从而论证了在真实海况下开展大尺度模型耐波性试验的可行性和科学合理性。 展开更多

关键词 大尺度模型试验 耐波性试验 近岸海浪 远洋海浪 有义波高 特征周期 重现概率 海浪相似性

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基于T/P卫星高度计资料的台湾岛周边海域风浪的分布和时间变化特征 被引量：3

16

作者 谢辛 李燕初 +2 位作者 阮海林 郑凌虹 陈海颖 《应用海洋学学报》 CAS CSCD 2013年第1期102-107,共6页

利用有效波高和风速的3种概率密度函数分布:Rayleigh概率密度函数分布、Weibull概率密度函数分布、Log-Normal密度函数分布,结合TOPEX卫星高度计资料,对台湾岛周边海域的有效波高和风速进行分析比较.结果表明:有效波高的观测资料直方图... 利用有效波高和风速的3种概率密度函数分布:Rayleigh概率密度函数分布、Weibull概率密度函数分布、Log-Normal密度函数分布,结合TOPEX卫星高度计资料,对台湾岛周边海域的有效波高和风速进行分析比较.结果表明:有效波高的观测资料直方图与Log-Normal概率密度函数分布符合较好;而风速的观测资料直方图与Weibull概率密度函数分布符合较好.台湾岛周边海域的大部分海域以年变化为主,有效波高的平均值在冬季达到最大值,每年12月的平均值最大.每年平均有效波高最大值大多数出现在夏季,春季则是一年中有效波高平均值最小的季节,秋季和冬季则是巨浪出现频率较高的季节.同时,对有效波高平均值的时间序列做傅立叶展开表明,对应周期为1 a变化时的波动能量占每条轨道的波高波动能量的主要分量. 展开更多

关键词 物理海洋学 有效波高 风速 概率密度 谱峰周期

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北礵岛附近海域夏季海浪波高-周期分布特征 被引量：1

17

作者 黄清泽 宋微 +3 位作者 王庆业 陈晓禄 王恒 陈本清 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2021年第3期52-58,共7页

利用2016年夏季(6—8月)北礵岛附近海域的实测波浪数据,统计分析该海域海浪的波高特征值,探讨各特征波高与平均波高及有效波高之间的关系,找出较适用于该海域的波高分布、周期分布以及波高和周期的联合分布。结果表明:该海域有效波高的... 利用2016年夏季(6—8月)北礵岛附近海域的实测波浪数据,统计分析该海域海浪的波高特征值,探讨各特征波高与平均波高及有效波高之间的关系,找出较适用于该海域的波高分布、周期分布以及波高和周期的联合分布。结果表明:该海域有效波高的平均值为0.73 m,最大值为2.96 m,平均周期的平均值为4.50 s;各特征波高与平均波高及有效波高的比值普遍小于Rayleigh分布理论值;采用双参数Weibull分布,利用最小二乘法拟合出的波高分布和周期分布较适用于该海域。根据实测波高和周期联合分布结果,与已有的波高和周期理论分布进行对比,发现Longuet-Higgins改进分布和孙孚分布较适用于该海域的波高和周期联合分布特征。 展开更多

关键词 北礵岛 波高分布 周期分布 波高-周期联合分布

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基于Copula函数的黄海波高周期联合统计分析 被引量：4

18

作者 张琦 梁丙臣 邵珠晓 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期108-114,共7页

为研究黄海中部海域波浪的年极值波高与年极值周期联合分布,基于黄海海域3个位置点1999—2018年SWAN后报波浪数据,采用5种单变量分布拟合年极值波高和年极值周期,通过拟合优度评价得到各位置点年极值波高和年极值周期的最优单变量分布,... 为研究黄海中部海域波浪的年极值波高与年极值周期联合分布,基于黄海海域3个位置点1999—2018年SWAN后报波浪数据,采用5种单变量分布拟合年极值波高和年极值周期,通过拟合优度评价得到各位置点年极值波高和年极值周期的最优单变量分布,利用Copula函数理论建立了年极值波高和年极值周期联合分布函数,并与单变量分布波高和周期设计值进行了对比分析。结果表明:黄海中部海域波高周期联合分布可能存在区域性特征;波高周期联合分布得到的波高、周期设计值较同设计频率下的单变量分布设计值高;相同波高和周期设计频率下,单变量重现期最大,条件重现期次之,联合重现期最小。 展开更多

关键词 极值波高 极值周期 单变量分布 联合分布 COPULA函数 黄海

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渤海和黄海北部波高与周期联合分析 被引量：1

19

作者 李佳谦 邵珠晓 梁丙臣 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期990-998,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 黄海北部 渤海 波浪特征分析 波高周期联合分布

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短期风浪波高周期联合分布研究 被引量：2

20

作者 马永亮 高志扬 +2 位作者 韩超帅 左青锋 陆国庆 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1111-1119,共9页

为了准确描述短期风浪波高周期的联合分布,采用条件概率方法提出新的联合分布模型,并给出新的波高周期联合概率密度函数表达式.该表达式仅包含有义波高、平均跨零周期2个参数,便于工程应用.以Pierson-Moscowitz (P-M)谱、布氏谱以及实... 为了准确描述短期风浪波高周期的联合分布,采用条件概率方法提出新的联合分布模型,并给出新的波高周期联合概率密度函数表达式.该表达式仅包含有义波高、平均跨零周期2个参数,便于工程应用.以Pierson-Moscowitz (P-M)谱、布氏谱以及实测波浪谱为靶谱,采用余弦波叠加方法模拟短期波浪,统计分析得到波高周期的经验联合分布.以经验联合分布为基准,对提出的联合分布模型以及现有文献中5种联合分布模型进行对比分析.采用均方根误差评价所有模型与经验分布的匹配程度.均方根误差结果表明,在所有模型中所提模型与经验分布最接近.模型之间的差异,主要体现在周期分布上.在所有模型中,所提模型导出的周期分布与经验分布最接近.所提模型采用显式闭合公式表示,可采用Hermite变换、Rychlic变换,将该模型推广到非高斯波浪情况. 展开更多

关键词 波浪谱 单个波 周期分布 波高周期联合分布 短期海况

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