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1、观测年限和长期波浪统计〔美国〕王L美哈乌特·提要,。在波浪统计分析中一般所用的都是数量少而且变化性大的样本本文研究了波高由小样本外延到大重现期的误差,并得到了用韦伯。`b:11)分布表(W示波浪。统计的结果本文还得到了予报任意所需置信水平的稀迁事件的无维误差与观测年、。,限观测次数及波侯特征的函数关系从而在一定的置信水平内我们能得到确定,。一个大重现期的稀迁事件所需的观测年限及其精度本研究指出为期几年的短期波浪观测对于,工程设计精度是不够的而只能用于检验或补充用其他方法(如后报)。得到的波浪估计长期波浪观测计划必须看作是一项长期投资和对后代承担的一种义务。前言,。在海工建筑物设计中最重要的
2、而又难以决定的问题之一是设计波浪标准的选择实际,、上在选用设计波高上有少量变化就会明显影响到工程的费用危及工程的破坏和维修方。,案大多数海工建筑物是为了长期使用而建造的因而在建筑物的整个使用期限内出现最恶劣·,。的可能风暴时要求结构上的完整性而适用的波浪统计资料常常取自有限年限的观测。,通常根据有限的总体样本估计统计参数和极值事件显然这些估计的可靠性取决于样,,。本大小大的样本意味着高的置信水平反之小的样本意味着该估计很容易产生误差,—1,,1例如如果人们能收集到00年的波浪观测资料那末确定0年平均重现期的波浪就会,、,有相当好的精度但我们只可能有1年5年或10年的波浪观测故对10年的概率
3、水平。需要不可靠的外延本文目的,,是检验根据短期观测确定极值波浪事件的可靠性从而在给定的置信水平和,。规定的误差范围内推荐可能采用的最少的波浪连续观测年限。可靠的设计标准只能以可靠的环境资料为依据涉及波高计算中所用后报方法的固有误o。,。,差问题已由伊尔(Eal)和巴尔(Bae,)(4)作了检验本研究将不予考虑因此本,。文述及比较特殊的情况即环境资料是由可靠的观测方法得到的基本背景和假定波浪,,设计标准的确定基于这样的假定即物理过程是各态历经的和平稳的这就是说波,。,浪事件随机出现但它的分布不随时间变化换句话说假定在下个里0年中出现的波高分尽3布。与近年出现的波高分布是相同的,,,a事实上
4、周期性变化确实是存在的例如多伦(Dol砍)和海登(H翻跳)(3).。。发现1880一1900年经过北卡罗来纳(Carol萝na)海岸外一个经度自25至5海域的风暴,,,。次数是减少的然后19。。一196。年大量增加而现在又减少了同样19世纪中期在南卡。罗来纳海域给人们记忆深刻的是咫风出现的频繁性而不是它的强度,,:、在无掩护地区传来的波浪是由各种原因引起的其波形也不相同如冬季风暴先行、、、,浪局地风生浪从另外半球传来的衰减涌浪热带地区的咫风及台风引起的波浪等因此,。,出现不同的统计总体而且常常以随机方式迭合例如由气象旋性和反气旋性扰动产生的,。波浪属于两个不同的总体因而服从不同的概率分布型
5、式即使对于较短风区考虑单一的,。生波因素(如受到气象影响范围较小的湖泊)在运用概率规律时仍然存在很多争论,。长期统计通常指季节或年的波浪状况的一般描述也称为波侯统计长期波浪统计常常,,以累积频率形式的波高边缘分布描述大家都知道一次观测期间的各个单波很接近瑞利a。。,,(Rgl妨)分布对于长期统计工程师们采用了各种不同的分布形式最近由艾斯沙克ac侧翔)和马科恩西。。,逊(Is(Mack州汀)(9)作了专题评论然而必须指出数学表达的波浪,,统计分布不可能被严格论证而只适合于可得到的资料正如挪登斯特罗姆。。t11):“,(N对”fo拼)(所说的统计规律不可能是真实或不真实而只有好或坏之。”,分困
6、难在于确定所用规律在曲线拟合范围之外的概率水平的好坏程度因为这部分概率。只能由外延得到由短期样,本外延极值的危险还在于剔除了这样一种可能性即存在一种扰乱高频带概率,,分布的物理过程例如浅水中的波浪破碎机制和受水深制约的其他消耗机制都自动限制浅。,本分析没有述及物理过程的限制性问题,水的波高然而故认为这个因素对外延没有影响。,对s在表示某些特征波参数的长期分布中数正态和指数分布常常认为是适合的(H时石(。,,8)这两种形式与资料都很吻合而这当中指数型分布特别有用因为它简单而且代表。`,。韦伯(万西;l)分布的一种特殊形式(W`bu“分布得到许多研究波浪的工程师和科学。,家的采用)本文选择有效
7、波高作为特征参量并特别假定下面形式的指数型分布符合观测:资料,二二、。,,一,,,,r~_。飞rfHl厂气月夕一L月“久月“=J一己一(1)药翔Lk育2」,,。少式中万和是波级和形状参数这两个特征变量一般通过与观测资料的最佳拟合来确定显,1)。。萝西ull)分布:然将(式推广到包含一个底值噪声H就得到众所熟知的韦伯(W,,,一,,,.。r。_~【「(H一H)飞),~厂L月凡-<口」~丈一eX厂《一l一一一~二于亏-一一
