[发明专利]一种基于环境轮廓线的岛礁海域极值波浪推算方法

权利要求书

1.一种基于环境轮廓线的岛礁海域极值波浪推算方法，其特征在于，推算步骤包括如下：

S1，选定对象：以岛礁海域选定点为对象，通过实地测量或数值后报获得到长周期时间序列的波高和周期变化值，统计处理得到波高周期联合分布的结果；

S2，计算波高概率分布表达式：采用韦布尔模型进行波高分布的拟合，通过最小二乘法求解拟合经验参数，获得波高的概率分布表达式；

S3，计算给定波高下周期的条件概率分布表达式：采用对数正态分布模型，通过最小二乘法求解拟合经验参数，获得给定波高下周期的条件概率分布表达式；

S4，计算波高和周期联合分布的概率密度表达式：基于S1和S2，将波高的概率分布表达式与周期的条件概率分布表达式相乘，获得波高和周期联合分布的概率密度表达式；

S5，确定界线：给定波陡系数，确定波陡限界线；

S6，计算波高周期联合分布轮廓线：基于S4采用环境轮廓线法获得不同重现期的极值波高和周期联合分布轮廓线；基于S5的波陡限界线，识别轮廓线中波陡限界线对应的波高和周期组合值：大波高和小周期的组合值，判定这些组合值为不合理，最终获得合理的波高周期联合分布轮廓线。

2.根据权利要求1所述的一种基于环境轮廓线的岛礁海域极值波浪推算方法，其特征在于，步骤S2中，波高概率服从韦布尔分布，周期条件概率密度函数服从对数正态分布，波高周期联合分布概率为波高概率和周期条件概率的乘积，波高概率表达式如下

式(1)中，h表示波高，α、β和γ为分布参数，(1)式为三参数韦布尔分布，若γ＝0，则变为二参数韦布尔分布，这里采用二参数韦布尔分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于环境轮廓线的岛礁海域极值波浪推算方法，其特征在于，步骤S3中，周期条件概率密度表达式如下

式(2)中的μ和σ，需要通过实测数据资料或数值后报结果得到，其拟合式如下

在式(3)和式(4)中，a₀,a₁,a₂,b₀,b₁和b₂是拟合参数，采用非线性最小二乘法曲线拟合得到，因此，联合概率分布可以表示为

4.根据权利要求1所述的一种基于环境轮廓线的岛礁海域极值波浪推算方法，其特征在于，步骤S5中，在联合概率分布表达式确定后，将波高概率分布和周期条件概率分布分别转换为标准正态U参数空间

接着在U形参数空间中建立规定重现期的圆。以每3小时记录的观测值为例的话，对应重现期100年等高线的圆半径为

最后将圆形转换为环境参数空间对应的波高和周期轮廓线

波陡系数定义为

α＝(h/l)_b·tanh kd (11)

式(11)中的(h/l)_b表示为破碎波高和波长比值，k为波数，d为水深。这里波陡系数取值为0.12。