中国近海极端波浪事件分析方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910474879.6 (22)申请日 2019.06.03 (71)申请人 河海大学 地址 210024 江苏省南京市鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 时健张弛徐佳丽郑金海 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人 董建林 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 中国近海极端波浪事件分析方法 (57)摘要 本发明公开了中国近海极端波浪事件分析 方法， 包括如。

2、下步骤： 通过TOMAWAC波浪模型计算 得到近M年的波浪数据； 定义极端波浪事件的临 界值； 定义极端波浪事件的强度； 定义极端波浪 事件的次数； 定义极端波浪事件的历时； 根据定 义的极端波浪事件的临界值、 强度、 次数以及历 时对中国近海每年的波浪事件进行综合评估。 本 发明通过定义极端波浪事件的临界值、 极端波浪 事件发生的频率、 历时以及强度， 并根据定义的 临界值、 频率、 历时以及强度来计算每年发生极 端波浪事件的年平均次数、 年平均持续时间 和年平均强度， 可以更加准确有效地对近年 来中国近海发生的极端波浪事件进行综合评估， 并对中国近海未来发生极端波浪事件的情况进 行预估。 。

3、权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110175725 A 2019.08.27 CN 110175725 A 1.中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1， 通过TOMAWAC波浪模型计算得到近M年的波浪数据； S2， 定义极端波浪事件的临界值； S3， 定义极端波浪事件的强度； S4， 定义极端波浪事件的次数； S5， 定义极端波浪事件的历时； S6， 根据定义的极端波浪事件的临界值、 强度、 次数以及历时对中国近海每年的波浪事 件进行综合评估。 2.根据权利要求1所述的中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所 述极端波浪事件的临界值。

4、定义为： 累计频率大于1的大波波高值； 所述波浪数据中波高大 于临界值的情况定义为极端波浪事件。 3.根据权利要求1所述的中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 步骤S3中， 所 述极端波浪事件的强度定义为： 所述波浪数据中波高的最大值与临界值的差值。 4.根据权利要求1所述的中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 步骤S4中， 所 述极端波浪事件的次数定义为： 所述波浪数据中波高值超过所述临界值的次数。 5.根据权利要求1所述的中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 步骤S5中， 所 述极端波浪事件的历时定义为： 所述波浪数据中波高值超过临界值持续的时长。 6.根据权利要求。

5、1所述的中国近海极端波浪事件分析方法， 其特征在于， 步骤S6中， 根 据定义的极端波浪事件的临界值、 强度、 次数以及历时， 即可计算每年发生极端波浪事件的 年平均次数年平均持续时间和年平均强度 所述年平均次数的计算公式为： 所述年平均持续时间的计算公式为： 所述年平均强度的计算公式为： 其中， m代表年数， i代表第i年， i(1， m)； Nj代表每年发生极端波浪事件的次数， j代表 第j次极端波浪事件， j(1， Nj)； Pi,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值超过临界 值的时间； Ii,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值的极大值与临界值之间的差值； 通过综合分析中国。

6、近海近几年发生极端波浪事件的年平均次数、 年平均持续时间和年平均 强度， 即可对中国近海未来发生极端波浪事件的情况进行预估。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110175725 A 2 中国近海极端波浪事件分析方法 技术领域 0001 本发明属于海浪参数分析技术领域， 具体是中国近海极端波浪事件分析方法， 利 用极端波浪事件在各海域发生的频率、 强度以及历时来综合分析极端波浪事件的方法。 背景技术 0002 波浪是河口海岸区域重要的水动力因素， 不仅对近岸水动力过程和物质输移有重 要影响， 也是沿海建筑物设计必须考虑的动力因素。 同时我国东南沿海， 夏秋两季频繁发生 的台风常伴随巨浪对近岸建。

7、筑物和人员安全造成巨大威胁。 据统计， 2009-2016年全国海洋 灾害直接经济损失共达到了872.67亿元， 死亡或失踪人员合计611人。 最大波高通常作为表 征海浪强度和危险强度的重要指标， 既是设计波浪推算的依据， 也对海岸及海洋防灾有重 要的作用， 因此对近岸波浪极值分布的研究是有必要的。 0003 目前对极端波浪事件的研究方法并不统一， 王智峰等用有效波高的年极值来定义 极端波浪事件； 张薇等认为1/10的大波波高大于或等于3m的波浪为极端波浪； 邢闯等认为 有效波高大于或等于4m的波浪为极端波浪。 对波高的分析可以获得极端波浪的分布， 但是 极端波浪事件发生的频率、 历时和强度同。

8、样也是影响航运以及海洋工程建设的重要指标。 因此需要采用更全面的方法来评估极端波浪事件。 0004 公告号为CN104050514B的中国发明专利公开了一种基于再分析数据的海浪有效 波高的长期趋势预测方法， 其特征在于步骤包括： 一、 收集ERA-Interim各时次气象预报数 据； 二、 获取各格点坐标； 三、 计算SLP距平值及标准偏差； 四、 SLP距平值主成分分析； 五、 对 海区数据进行Box？ Cox变换； 六、 计算海浪有效波高的预测因子； 七、 计算有效波高和预测因 子的标准偏差； 八、 预测因子带入预测模型； 九、 有效波高滞后值带入模型； 十、 在EOF基础上 的SLP场预。

9、测； 十一、 优化选择预测因子； 十二、 模型预测海浪有效波高； 十三、 评估预测水 平； 十四、 计算海浪有效波高长期趋势； 十五、 绘制有效波高长期趋势图。 本发明可预报多时 次的有效波高的长期趋势， 且准确率高。 发明内容 0005 本发明的目的是针对现有技术存在的问题， 提供中国近海极端波浪事件分析方 法， 本发明利用极端波浪事件在各海域发生的频率、 强度以及历时来综合分析极端波浪事 件， 有利于综合评估近年来发生的极端波浪事件以及对中国近海未来发生极端波浪事件的 预估。 0006 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是： 0007 中国近海极端波浪事件分析方法， 包括以下步骤： 0。

10、008 S1， 通过TOMAWAC波浪模型计算得到近M年的波浪数据； 0009 S2， 定义极端波浪事件的临界值； 0010 S3， 定义极端波浪事件的强度； 0011 S4， 定义极端波浪事件的次数； 说明书 1/4 页 3 CN 110175725 A 3 0012 S5， 定义极端波浪事件的历时； 0013 S6， 根据定义的极端波浪事件的临界值、 强度、 次数以及历时对中国近海每年的波 浪事件进行综合评估。 0014 具体地， 步骤S2中， 所述极端波浪事件的临界值定义为： 累计频率大于1的大波 波高值； 所述波浪数据中波高大于临界值的情况定义为极端波浪事件。 0015 具体地， 步骤。

11、S3中， 所述极端波浪事件的强度定义为： 所述波浪数据中波高的最大 值与临界值的差值。 0016 具体地， 步骤S4中， 所述极端波浪事件的次数定义为： 所述波浪数据中波高值超过 所述临界值的次数。 0017 具体地， 步骤S5中， 所述极端波浪事件的历时定义为： 所述波浪数据中波高值超过 临界值持续的时长。 0018 优选地， 步骤S6中， 根据定义的极端波浪事件的临界值、 强度、 次数以及历时， 即可 计算每年发生极端波浪事件的年平均次数年平均持续时间和年平均强度 0019所述年平均次数的计算公式为： 0020所述年平均持续时间的计算公式为： 0021所述年平均强度的计算公式为： 0022。

12、 其中， m代表年数， i代表第i年， i(1， m)； Nj代表每年发生极端波浪事件的次数， j 代表第j次极端波浪事件， j(1， Nj)； Pi,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值超过 临界值的时间； Ii,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值的极大值与临界值之间的 差值； 通过综合分析中国近海近几年发生极端波浪事件的年平均次数、 年平均持续时间和 年平均强度， 即可对中国近海未来发生极端波浪事件的情况进行预估。 0023 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 相较于传统的取一定累计频率的波高值 来分析极端波浪事件的方法， 本发明通过定义极端波浪事件的临界值、 极端波浪事。

13、件发生 的频率、 历时以及强度， 并根据定义的临界值、 频率、 历时以及强度来计算每年发生极端波 浪事件的年平均次数年平均持续时间和年平均强度可以更加准确有效地对近年 来中国近海发生的极端波浪事件进行综合评估， 并对中国近海未来发生极端波浪事件的情 况进行预估。 附图说明 0024 图1为本发明中国近海极端波浪事件分析方法的流程示意图； 0025 图2为本发明实施例中极端波浪事件的参数示意图； 0026 图3中， (a)为本发明实施例中中国近海19792018年极端波浪事件临界值分布示 意图； (b)为本发明实例中每年超过临界值(SET)的次数分布示意图； (c)为本发明实施例中 每年的平均历。

14、时分布示意图； (d)为本发明实施例中每年的平均强度分布示意图。 说明书 2/4 页 4 CN 110175725 A 4 具体实施方式 0027 下面将结合本发明中的附图， 对本发明的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施 例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例， 都属于 本发明保护的范围。 0028 如图1所示， 本实施例提供了中国近海极端波浪事件分析方法， 包括以下步骤： 0029 S1， 通过TOMAWAC波浪模型计算得到近M年的波浪数据； 0030 S2， 定义极端。

15、波浪事件的临界值(SET)； 0031 S3， 定义极端波浪事件的强度； 0032 S4， 定义极端波浪事件的次数； 0033 S5， 定义极端波浪事件的历时； 0034 S6， 根据定义的极端波浪事件的临界值(SET)、 强度、 次数以及历时对中国近海每 年的波浪事件进行综合评估。 0035 具体地， 步骤S1中， 通过TOMAWAC波浪模型计算得到近M年的波浪数据的方法为现 有技术， 且已非常成熟； 具体可参考论文文献：【彭伟， 荀有为， 张继生， 董国海.永兴岛能源 现状及波浪能资源初步评估J/OL.水力发电. 】 0036 具体地， 步骤S2中， 所述极端波浪事件的临界值(SET)定义。

16、为： 累计频率大于1的 大波波高值； 所述波浪数据中波高大于临界值(SET)的情况定义为极端波浪事件。 0037 具体地， 步骤S3中， 所述极端波浪事件的强度定义为： 所述波浪数据中波高的最大 值与临界值(SET)的差值。 0038 具体地， 步骤S4中， 所述极端波浪事件的次数定义为： 所述波浪数据中波高值超过 所述临界值(SET)的次数。 0039 具体地， 步骤S5中， 所述极端波浪事件的历时定义为： 所述波浪数据中波高值超过 临界值(SET)持续的时长。 0040 优选地， 步骤S6中， 如图2所示， 图2表示一个两年的随机波序列， 根据定义的极端 波浪事件的临界值(SET)、 强度。

17、、 次数以及历时， 即可计算每年发生极端波浪事件的年平均 次数年平均持续时间和年平均强度 0041所述年平均次数的计算公式为： 0042所述年平均持续时间的计算公式为： 0043所述年平均强度的计算公式为： 0044 其中， m代表年数， i代表第i年， i(1， m)； Nj代表每年发生极端波浪事件的次数， j 代表第j次极端波浪事件， j(1， Nj)； Pi,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值超过 临界值(SET)的时间； Ii,j代表第i年第j次极端波浪事件中有效波高值的极大值与临界值 (SET)之间的差值； 通过综合分析中国近海近几年发生极端波浪事件的年平均次数、 年平均 持。

18、续时间和年平均强度， 即可对中国近海未来发生极端波浪事件的情况进行预估。 说明书 3/4 页 5 CN 110175725 A 5 0045 如图3所示， 图3为采用临界值(SET)的方法对19792018年间极端波浪事件的数 据分布示意图； 图3(a)为中国近海19792018年极端波浪事件临界值分布图； 图3(b)为每 年超过临界值(SET)的次数分布图； 图3(c)为每年的平均历时分布图； 图3(d)为每年的平均 强度分布图。 0046 从图3(a)中可以看出， 极端波浪事件的临界值(SET)在靠近台湾岛的东海部分海 域最大， 达到了6m， 在渤海海域SET值较之其他海域偏小， 不超过3。

19、m。 0047 从图3(b)、 图3(c)中可以看出， 渤海、 黄海北部、 台湾海峡、 南海西北部是发生频率 最高的地区， 平均每年发生57次极端波浪事件； 相应地， 极端波浪事件发生的平均历时较 之其他海域偏小， 在1020h之间； 东海北部和南海的东部海域发生极端波浪事件的频率较 低， 平均每年发生24次， 而相应的平均历时最大达到了30h。 0048 从图3(d)中可以看出， 在东海和南海的大部分地区， 极端波浪事件发生的强度达 到了22.5m， 在黄海和渤海， 极端波浪事件发生的平均强度在0.51m之间。 0049 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换 和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 说明书 4/4 页 6 CN 110175725 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 110175725 A 7 图2 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 110175725 A 8 。