[发明专利]评估港口不可作业时间的方法

说明书

本发明公开了评估港口不可作业时间的方法，包括：步骤一、得到近岸位置预设时间段的波浪时间序列，之后进行波高‑周期‑波向联合分布统计分析，并获得波高‑周期‑波向联合分布结果；步骤二、对于不同泊位，分别测量各组典型波况组合下的八个动态响应参数；步骤三、得到各个泊位处的各种波况作用下的各个动态响应参数的最大值与入射波浪之间的定量关系；步骤四、对于不同泊位，分别统计各个泊位处的八个动态响应参数的累积超越频率，得到八个动态响应参数对应的不可作业时间结果Di，泊位处不可作业时间结果为各个动态响应参数对应的不可作业时间结果的最大值。本发明基于波浪数值模拟和物理模型试验来评估港口不可作业时间，使得评估更精确。

技术领域

本发明涉及港口工程波浪数值模拟和物理模型试验技术领域。更具体地说，本发明涉及评估港口不可作业时间的方法。

背景技术

港口的主要功能之一是为船舶提供安全的停泊水域，以方便货物的装卸作业。要履行这一职能，取决于作业类型和货物种类等，港内水域的气象、水文条件不得超过某些阈值。在影响港口作业的各类因素中，港内水域的波浪条件是产生大部分不可作业时间的来源之一。因此，掌握港内水域的波浪情况对港口的规划、设计、建设和安全运营都是非常重要的。

港内水域通常由防波堤进行掩护，港内水域的波浪条件通常可由波浪数学模型来确定。波浪数值模型可分为两种类型：相位平均模型（phase-averaged model）和相位解析模型（phase-resolving model）。相位平均模型又称为波谱模型，它的主要优点是可以模拟风浪的产生和发展，但是不能考虑波浪绕射、反射等物理现象。相位解析模型包括缓坡模型和布辛涅斯克（Boussinesq）模型，它的优点是可以解决相位问题，进而能够模拟波浪绕射、反射等物理现象。但是，对于某些特殊结构形式防波堤，比如密排管桩式、透空式防波堤等，除存在波浪绕射和反射外，还存在波浪透射，而波浪数值模型不能准确模拟波浪在通过狭窄缝隙后的透射现象。

因现有的基于波浪条件评估港口的可操作性通常只考虑了限制波高，而忽视了波浪周期和波浪方向的影响，因此不能全面反映港口水域的波浪条件对港口不可作业时间的影响。

发明内容

本发明的目的是提供评估港口不可作业时间的方法，使用波浪数值模型将外海长时间波浪时间序列传播至近岸，并以此作为物理模型试验的输入条件，通过物理模型试验测量近岸典型波况组合下的泊位处船舶动态响应参数，然后通过构建转换函数，将近岸位置长时间波浪时间序列转换为港内泊位处船舶动态响应时间序列，并最终通过系缆力、护舷反力以及船舶的六个自由度运动量的作业限制标准，精确评估港口不可作业时间。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了评估港口不可作业时间的方法，包括：

步骤一、获取外海预设时间段的波浪时间序列后，搭建区域波浪数值模型，将外海预设时间段的波浪时间序列传播至近岸，并在近岸位置提取波浪时间序列，得到近岸位置预设时间段的波浪时间序列（H，T，Dir），之后进行波高-周期-波向联合分布统计分析，并获得波高-周期-波向联合分布结果；

步骤二、根据步骤一得到的波高-周期-波向联合分布结果，得到物理模型试验的典型波况组合，之后建立工程区整体物理模型、船舶动态响应物理模型，对于不同泊位，分别基于所述典型波况组合，开展泊位处船舶动态响应的物理模型系列试验，并测量各组典型波况组合下的八个动态响应参数，其中，八个动态响应参数为护舷反力、系缆力、纵移、横移、升沉、纵摇、横摇和回转；

步骤三、对于不同泊位，分别根据步骤二得到的各个泊位处的各组典型波况组合下的八个动态响应参数，分析并列出各组典型波况组合下的八个动态响应参数的最大值，之后通过线性差值的方法得到各个泊位处的各种波况作用下的各个动态响应参数的最大值与入射波浪之间的定量关系，即