ГОСТ Р 57148—2016
подходящим является цифровой метод. Результатом рефракции может стать как увеличение, так и уменьшение
энергии/высоты волны, а также изменения в направлении между соседними участками в зоне мелководья, в за
висимости от батиметрического профиля. Течения также могут вызвать рефракцию и поэтому обязательно должны
учитываться, особенно там. где сильные течения генерируются приливами или реками.
Дифракция и отражение
Эти процессы могут оказаться важными в местах набегания волн на выступающие объекты, например на
волнорезы или острова. Следует учитывать вероятность наличия очагов волновой энергии, образующихся около
островов или подводных гор.
Уменьшение высоты волны на мелководье и разрушение волны
По мере распространения периодической волны на мелководье, ее длина уменьшается, при этом период
волны остается неизменным. Для случайных волн можно предположить, что период спектрального пика остается
тем же самым. Этот процесс известен как донный эффект. По мере того, как волна продолжает распространяться
на мелководье, крутизна волны увеличивается до тех пор. пока скорость частиц на гребне не превысит скорость
волны и не произойдет разрушение волны. В мелкой воде эмпирический предел высоты волны приблизительно в
0.78 раз выше глубины волны в зоне, для волн с длинным гребнем. Высота волны с коротким гребнем гложет пре
вышать глубину воды в зоне до 0.9 раз. Высота волногасителя также зависит от уклона пляжа. 8 условиях глубоко
водья разрушение волны может произойти в расчетных пределах крутизны 1/7.
Высота гребня
Точное описание распределения экстремальных гребневых высот в зоне необходимо для того, чтобы опреде
лить минимальную отметку палубы для конструкций, опирающихся на морское дно. Уменьшение высоты волны на
мелководье и нелинейные процессы влияют на высоту гребня по мере продвижения волны на мелководье. С умень
шением глубины мелкой воды высота волны относительно номинального уровня спокойной воды повышается.
Диссипация волны морским дном
По мере передвижения волн в мелкой воде увеличивается придонная скорость горизонтальных колебаний, и
в результате возникает турбулентное рассеяние энергии. В настоящее время этот процесс может применяться для
ретроспективного моделирования.
Волновое взаимодействие
При подробном рассмотрении направлений спектров волн на нескольких участках было установлено, что
эволюция спектра волны поддается параметризациям и зависит от глубины воды в зоне. Было сделано предполо
жение. что она зависит от нелинейного волнового взаимодействия между компонентами волны различной частоты.
С учетом сложности процессов, протекающих на мелководье, наиболее подходящим методом расчета высо
ты волны является расчет с помощью комплексной цифровой модели волны, в которой учтены все соответствую
щие процессы, изложенные выше.
Расчеты, проведенные для разнообразныхзон по всему миру, показывают, что при ретроспективном модели
ровании для глубоководья и мелкой воды может быть достигнута следующая точность:
- средняя погрешность (отклонение) в Hs — 0.1 м;
- коэффициент вариации от 10 % до 15 % для штормовых пиков Hs,
- коэффициент вариации приблизительно для 20 % всех Hs непрерывно в течение длительного времени (на
пример. 10 лет для прошедших периодов времени).
Не существует каких-либо датчиков или идеальных волновых моделей, которые бы обеспечили точные вол
новые измерения или могли воспроизвести уровень спокойной воды, который можно использовать как базовый.
Например, эксплуатационные ограничения морских сооружений, опирающихся на морское дно. зачастую подраз
умевают невозможность замерить уровень поверхности спокойного моря с помощью датчиков, установленных
на платформе. Аналогичным образом, волноизмерительные буи не дают идеально точных данных при сильном
волнении моря. Волновые модели хороши настолько, насколько точно описаны физические свойства, на которых
построены эти модели. Преимущества и недостатки любого конкретного набора данных должны оцениваться в
процессе анализа и интерпретации этих данных.
При построении ретроспективной картины волн следует убедиться, что используемые ретроспективные дан
ные согласуются с конкретными и надежными данными измерений, полученных за тот же период. В частности,
необходимо учитывать пространственно-временное усреднение ретроспективных данных и присутствие шумовых
помех, присущих многим массивам данных, а при необходимости, учитывать один или оба массива данных.
Опытные специалисты, имеющие познания в области метеорологии, океанографии и гидродинамики, долж
ны привлекаться в качестве консультантов при расчете условий окружающей среды, зависящих от свойств волны,
и при разработке метео-океанографических параметров. Для районов, по которым имеется недостаточное коли
чество предварительных данных об океанографических условиях, разработка метео-океанографических параме
тров. определяемых свойствами волны, должна включать следующие шаги в части разработки базы ретроспектив
ных данных:
- Разработка всех необходимых метеорологических данных:
- Проекция площади ветрового поля:
- Перспективный анализ общего состояния глубоководного морского участка вдоль траектории циклонов с
помощью математической модели:
36