针对水利工程风速统计方法的讨论和建议

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1、学兔兔www.xuetutu.com第1期水利水运工程学报NO．1HYDRO．SCIENCEANDENGINEERINGMar．201l2011年3月关于水利工程风速统计方法的讨论和建议茹建辉(广东省水利厅，广东广州510635)摘要：由于风和波浪在与建筑物正向夹角45。范围内变化时，其作用效应变化不大，现行《海堤工程设计规范》中规定的用8个方位角统计风速的方法，使各方位角的均值偏小，导致设计风速偏小，以此设计的工程安全度严重不足．建议在未能提供可靠的、新的统计分析成果前，为安全起见，程设计宜仍采用不分

2、方向、全方位统计风速的分析成果．此外，《海堤T程设计规范》推荐用极I型频率分布曲线统计风速，不能对工程设计关注的高风速段进行调整和保证关注段的理论频率曲线与经验频率点最大限度地吻合，亦无法考虑系列的代表性，故不宜用于工程设计．因强风和波浪与暴雨是成因类似的随机变量，建议规范中的频率曲线统一采用皮尔逊Ⅲ型曲线．关键词：海堤工程设计规范；分区统计；设计风速；适线中图分类号：TV871；N65文献标志码：A文章编号：1009—640X(2011)01—0103—05分组分别统计规定在水利水电工程中，浪压力、浪

3、击力和浪爬高是工程设计的重要载荷．若所设计工程的迎水面缺乏波浪观测资料，当工程到对岸距离小于100km时，可根据当地的风速资料利用经验公式间接确定不同重现期的波浪要素，日常设计工作中统称为“风浪计算”．因此，设计风速的统计方法和数值的可靠性，一直是绝大多数水利水电T程波浪计算的关键．以往的规范文件似很少明确风速的统计方法，最近出版的《海堤工程设计规范》(SL435—2008，以下简称《海堤规范》)第6．2．2条明确：按“8个方位组进行统计分析”，“计算不同重现期的设计风速时，应计算设计主风向及左右22．

4、5。和45。的方位角的设计风速”；在条文说明中又指出：“参照浙江省、广东省有关规范和SL274—2001的做法，频率计算时将实测的16个方位的风速归并为8个方位组进行分析”l卜．《海堤规范》指出要参考文献[3]第6．2．2条规定，按表1所规定的8个方位组分别进行统计．表18个方向风向组划分Tab．18azimuthsofwinddirection收稿日期：2010—07—10作者简介：茹建辉(1940一)，男，广东阳江人，教授级高级工程师，主要从事水T设计及技术管理工作E—mail：ru—jh@163．

5、corn学兔兔www.xuetutu.com104水利水运工程学报2011年3月笔者认为，若要按表1中的8个方位风向组进行统计，那么无法按文献[2]第6．2．2条中的“合并为8个方位组进行统计分析，计算设计主风向及左右22．0及45。方位角的设计风速”．参考文献[3]，应是“将主风向左右22．0范围内的风速近似当作主风向风速，通过统计分析，确定不同重现期主风向的设计风速”．但按表1的8个方位风向组进行统计，与相邻方位风向组不交叉，不可能计算出主风向左、右各45。的方位角的设计风速．2分组分别统计方法存在

6、的缺点气象部门为全面了解不同监测点的风速分布特性，绘制风速玫瑰图，分方向组统计风速是合理正确的，但直接用这些分区统计资料计算不同重现期的设计风速，籍以确定与工程安全密切相关的风压力和波浪要素，显然不合适．众所周知，风是使水面产生波浪的最主要外界因素．根据对风浪成因的分析可知，只要没有障碍物使波浪折射和变向，风浪前进方向和风的吹向是一致的．实际上影响建筑物安全并不限于建筑物的正向和左右各22．5。范围的风浪，当风浪推进方向与建筑物正向成较大交角时，对建筑物的影响仍相当显著．如现行水利水电行业规范中(包括文

7、献[1—3])都列举了同一风浪推进方向对波浪爬高影响的修正系数(的取值见表2)．《防波堤设计与施工规范》中则认为：对斜向波，当来波方向与建筑物表面法向(指向建筑物内)在平面上投影的夹角小于45。时，可近似作为正向作用；当夹角卢大于45。时，宜通过模型试验确定人工块体的质量．表2风浪方向对波浪爬高影响的修正系数Tab．2Coefficientofcorrectionfromwaverunupaffectedbywinddirection因浪爬高一般与波高成正比，而某些经验公式又可将浪高和风速拟合为线性关系

8、(如鹤地水库公式)，故表2可近似作为斜向波浪或风速拟合为等代正向波浪或风速的修正系数．假设工程的正面为沿着表1某分区扇面的角平分线方向，按文献[3]规定，只统计其左右22．5。地围内的风速，而影响作用大小与正向接近甚至更大的斜向风和浪(根据表2，与正向夹角为30。时可用修正系数=92％近似换算，与图1总区及其内分区频率曲线关系正向夹角为45。浪时可用修正系数K=85％近似换算)，均Fig．1Frequeneyrelationshipsoft