Estimation of extreme significant wave heights and the associated uncertainties: A case study using NORA10 hindcast data for the Barents Sea

The reliability of an offshore structure is dependent on its response to the extreme wave climate; therefore, an adequate knowledge of the wave climate at a location is a prerequisite during design as well as in marine operations. This study aims to contribute to the knowledge of the extreme wave climate in the Norwegian Sector of the Barents Sea, using wave hindcast datasets from the Norwegian Reanalysis 10 km (NORA10) database for four locations.We have considered three commonly used methods for the estimation of extreme wave heights, that is, the initial distribution method, the peak over threshold method, and the annual maxima method. The parametric bootstrap concept is considered in the estimation of the epistemic uncertainty related to sample size. The estimated 100-year significant wave heights obtained from the three methods differ, and the degree of variability in the estimates varies, depending on the dataset. The epistemic uncertainty due to sample size is wider when considering the annual maxima method.The estimates obtained from the three methods show the importance of considering different methods and their associated uncertainties when estimating extreme wave values for design. While it is difficult to single out the best method among the three, the estimated values give knowledge of the possible range of the extreme significant wave heights at the locations. Generally, the datasets considered in this study suggest that the wave climate is less harsh further north compared to the southern region of the Barents Sea. The datasets do not suggest any temporal trends in the historical significant wave heights at any of the locations.     

车路协同下考虑绿波协调的公交优先控制

在绿波协调控制交叉口群中,为分析公交优先控制对后续交叉口群的扰动,基于车流运行时间偏移分布,以概率期望描述了交叉口各相位绿时左端和右端时长变化引起的后续交叉口群在绿波带内、绿波带间的延误变化;采用组合优化的方法,以交叉口群在车速引导下的公交通行效益优化为上层模型,以交叉口群在公交优先控制下的延误优化为下层模型,对公交引导车速和信号控制参数进行协同优化.通过算例分析表明,公交优先控制模型有效提升了交叉口整体通行效益,最大化减小了对周边交叉口群的不利影响.     

粉质黏土层大直径泥水盾构掘进地层扰动分析

针对盾构机在粉质黏土层中推进引起的地层扰动进行分析尤为重要。以新建京张高铁JZSG-1标段清华园隧道2号～1号盾构区间为例,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究大直径泥水平衡盾构隧道穿越粉质黏土层引起的地层扰动,得到土体横向水平位移及地表沉降的变化规律。需对横向1.5D范围内地表及建(构)筑物进行地层加固、加强监控量测;在盾构掘进过程中,应根据沉降数据实时调整盾构掘进参数及加固方案,以期更好地控制地表沉降。针对掌子面释放系数和注浆层软化模量进行参数分析数值计算,提出地表沉降的有效控制方法,在条件允许情况下适当提早管片的拼装及适当加快注浆层的硬化速度,可有效控制地表沉降。     

双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能研究

针对一种新型双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能问题,研究挡板开孔率和挡板倾斜角度对防波堤消浪性能的影响。采用物理模型试验方法,得出其反射和透射系数、波能分布和堤后波幅频谱特征结果。结果表明,斜挡板开孔率越大,防波堤透射系数也越大,但在试验范围内,透射系数均小于0. 5;该类型防波堤对波浪有较好的消能性,对较长周期波以反射为主,较短周期波以消浪室消能为主,整体透射系数较短周期波略大;防波堤设计斜挡板比平挡板透射系数小,具有更好的消浪性能,最小透浪仅为后者的39%。     

基于一个二维水弹塑性方法和极限强度评估的集装箱船结构优化研究

海上极端波过去常常导致船舶结构的极限破坏,而船舶的极限崩溃涉及到船体结构的动态极限强度和结构非线性.该文通过二维的水弹塑性方法研究了集装箱船在极端波中的非线性动态强度,该方法考虑了船体的极限强度以及船体结构的非线性和波浪之间的耦合.并通过该二维水弹塑性方法和极限评估方法研究了船体结构的结构优化.文中还通过二次规划法(SQP)来优化基于非线性的动态强度的集装箱船体结构.最少的结构成本是本优化的目标函数,约束条件保证船体的强度要小于结构的极限强度,并且结构设计尺寸要满足规范的要求.随着设计波高的变化,这些优化的设计变量的变化趋势得以发现,一些研究的结论可用于船舶规范的参考.     

内河船舶波浪载荷研究

利用内河波浪散布图和修订波浪谱对内河系列船舶进行了波浪载荷的计算预报,首次分析了内河船舶波浪载荷的规律和特点,并与俄罗斯内河登记局(RRR)和法国-德国船级社(B-G)的内河规范载荷对应的等效模数要求进行了比较分析。结合实船测试结果表明：波浪载荷变化规律与国外同类规范一致,预报波浪载荷水平与测试结果及国外同类规范要求相当。内河船舶波浪载荷预报应考虑航速和水深的影响,载荷预报结果可以作为制定内河波浪载荷公式的基础。     

利用数学模型进行港内长周期波浪风险分析

针对港内长周期波风险问题,使用MIKE 21 BW模型建立了港内波浪传播数学模型。模型的构建使用了白噪谱和天然波况作为入射波浪条件。基于白噪谱的模拟结果,使用数字滤波技术分析了港池固有共振周期,并给出了相应共振周期下的水面高程和能量密度分布;基于天然波况的模拟结果,提取了泊位处的波高时间序列,以30 s为界限,分离出了长周期波。以西非某港为例,探讨了港池的长波风险,模拟结果可作为港池布局的参考依据。     

向量法在不规则隧道边仰坡面积计算中的应用

根据隧道边仰坡三维坐标测量数据,通过计算边仰坡斜面和投影水平面的法向量,进而计算两面之间夹角的方法,反算边仰坡斜面面积,在类似不规则隧道边仰坡等斜面面积计算中具有广泛的应用价值。     

随机风浪下的游艇稳性可靠度计算

建立游艇横摇运动微分方程,利用马尔科夫过程理论和路径积分法进行求解,得到游艇横摇角概率密度函数。借鉴结构可靠性计算方法建立游艇稳性概率计算模型,采用当量正态化法(JC法)求解得到游艇稳性可靠度。实例计算表明:游艇在不同海域下的稳性可靠度存在一定差异,随着外界风浪增大,游艇稳性可靠度呈逐步下降趋势,且都存在一个快速下降的波高区间。该方法能够更科学地评判游艇在不同航行条件下的稳性状况,是游艇稳性横准研究的发展方向之一。     

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜坡堤胸墙的稳定性主要受到波浪作用的影响,而且实际工程中斜坡堤多受斜向波浪作用。通过斜向与正向不规则波对斜坡堤胸墙作用的物理模型试验研究,分析斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数随水位和波浪入射角度的变化规律,并与斜向波浪对单元直立堤的作用情况进行对比。结果表明:斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数总体上随着水位的降低而变小,随着波浪入射角度的减小而变小;斜向波浪总浮托力的折减系数一般小于总水平力的折减系数;在不同水位和波浪入射角下,斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数与单元直立堤有一定差别。