实测海域极端波群预测方法

本发明涉及海洋水动力学，更具体的说是涉及实测海域极端波群预测方法。

背景技术：

1、波群指随机波列中一群连续的波浪，对深海和近岸结构物设计至关重要。在相同谱宽和有效波高的海况中，连续大波对海洋结构物的破坏显著高于单个极端大波。极端波群，指包含畸形波(一般定义为波高不小于背景波列2倍有效波高的异常大波)的波群。传统极端波群的研究主要局限于窄谱海况波幅超过给定阈值的局部大波，无法识别出所有完整波群，从而导致畸形波群群长、能量被严重低估。此外，实际海浪谱通常是包含多种频率成分的宽谱，而宽谱条件下的波群特性尚不清楚。

技术实现思路

1、本发明克服现有技术的不足，基于多年历时实测资料，基于“无量纲尺度不均匀小波”能量识别不同海况所有随机波群，并基于畸形波定义，识别包含畸形波的极端波群，计算极端波群群长及能量，并建立了畸形波群群长、能量与所在海况的关系，实现了完整极端波群统计参数的快速预报。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种实测海域极端波群预测方法，包括以下步骤：

4、s1：获取实际海域的实测数据，所述实测数据包括有效波高、谱峰周期及谱宽参数；

5、s2：基于所述实测数据，预报实际海域极端波群群长、能量分布规律；

6、s3：根据极端波群群长、能量分布规律预报海况中平均极端波群能量及群长。

7、可选的，其中谱宽参数υ为：

8、

9、其中mr为能量谱s(ω)的r阶矩：

10、

11、可选的，有效波高计算公式为：

12、

13、可选的，在s2中，波群基于“无量纲尺度不均匀小波能量”识别，“无量纲尺度不均匀小波能量”定义为：

14、

15、其中wt为时间序列x(t)的连续小波变换：

16、

17、其中，(*)表示复共轭，s为尺度参数，τ为局部的时间参数，ψ为母小波，在波浪中，最广泛使用的母小波是morlet小波：

18、

19、其中ω0为小波的谱峰圆频率

20、定义为：

21、

22、其中j为尺度的个数。

23、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种实测海域极端波群预测方法，具有以下有益效果：

24、(1)显著提高极端波群统计参数的计算精度与效率；

25、(2)拓宽了适用海况的谱宽范围；

26、(3)本方法为海上结构物设计提供理论支撑。

技术特征：

1.一种实测海域极端波群预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种实测海域极端波群预测方法，其特征在于，其中谱宽参数υ为：

3.根据权利要求1所述的一种实测海域极端波群预测方法，其特征在于，有效波高hs计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种实测海域极端波群预测方法，其特征在于，在s2中，波群基于“无量纲尺度不均匀小波能量”识别，“无量纲尺度不均匀小波能量”定义为：

技术总结
本发明公开了一种实测海域极端波群预测方法，涉及海洋水动力学技术领域。本发明包括以下步骤：S1：获取实际海域的实测数据，所述实测数据包括有效波高、谱峰周期及谱宽参数；S2：基于所述实测数据，预报实际海域极端波群群长、能量分布规律；S3：根据极端波群群长、能量分布规律预报海况中平均极端波群能量及群长。基于多年历时实测资料，基于“无量纲尺度不均匀小波”能量识别不同海况所有随机波群，并基于畸形波定义，识别包含畸形波的极端波群，计算极端波群群长及能量，并建立了畸形波群群长、能量与所在海况的关系，实现了完整极端波群统计参数的快速预报。

技术研发人员：付睿丽,王岗,郑金海,陶爱峰,范骏
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27