ГОСТ Р 57148—2016
По статистике правильные методы основываются на штормах. Штормы выводятся из временного ряда вы
соты характерной волны путем разделения на события с пиковой высотой характерной волны (Hsp) выше опреде
ленного порога.
Длительную погрешность при штормовой балльности рассматривают с использованием вероятностною рас
пределения балльности шторма, измеряемой относительно своей пиковой высоты характерной волны или наибо
лее вероятного максимальното значения отдельных волн при шторме (Нтр). Погрешность в высоте максимальной
волны при любом шторме рассчитывают как вероятностное распределение, зависящее от значений Hsp или Нтр.
Свертка двух распределений обеспечивает распределение для любого произвольного шторма и. таким образом,
полное длительное распределение для высот отдельных волн.
Подобный метод применялся с использованием данных о состоянии моря, но не о шторме как независимой
переменной. Общепризнанно, что данный метод статистически не устойчивый, так как последующие волнения
моря имеют зависимость. Сюда входит анализ многихданных о состоянии моря, которые не влияют на окончатель
ный результат и могут обеспечивать ложную достоверность результатов, так как количество независимых входных
данных гораздо ниже, чем представляется. Несмотря на данные известные недостатки данный метод часто обе
спечивает успешную первичную оценку условий в районе при наличии только короткого измеряемого набора дан
ных (например, от одного до нескольких пет) Hs.
Приближенное значение, которое иногда используют для получения значения Нп путем умножения Hsr при
расчете периода повторяемости N лет на коэффициент, связанный с отношением наиболее вероятной самой высо
кой волны при волнении моря к высоте характерной волны Hsп. Однако, в данном методе недооценивается значе ние
Нп. так как не учитывают влияние состояний моря, которые имеют более низкие значения, но происходят чаще, чем
Hsn. а также состояний моря, которые имеют более высокие значения, но происходят реже, чем Wsn. Точность
метода также зависит от совместного устранения погрешностей на всех этапах, в конце которых обеспечивается
окончательный ответ. При использовании данного метода значения высоты отдельной волны должны подчиняться
распределению Рэлея или Форристолла (см. ниже), а волнение моря должно длиться в течение 3 ч. Несмотря на то,
что данный метод довольно успешно применялся в прошлом, его следует использовать с предельной осторож
ностью. при наличии более усовершенствованных методов его применения следует избегать.
Классическое описание распределения высоты от гребня до подошвы волны (Н) в морях с небольшой ампли
тудой колебаний волн именуется распределением Рэлея, которое в виде накопленной вероятности представлено в
уравнении
где Н* — любое требуемое значение высоты характерной волны.
На практике большинство морей имеют большую амплитуду колебаний волн, а использование распределе
ния Рэлея будет приводить к получению завышенных значений высоты волн. Для учета определенной ширины по
лосы было предложено количество выведенных опытным путем распределений. Часто используется
распределе ние. предложенное Форристоллом. которое было выведено опытным путем с использованием
данных штормовых волнений в Мексиканском Заливе:
П р и м е ч а н и е — Когда а = 2 и р = 8. распределение Форристолла преобразуется обратно в распределе
ние Рэлея.
Распределения вероятностей для максимальной высоты отдельной волны в состоянии невозмущенной во
дной поверхности моря могут устанавливаться, задав уравнение (А.18) или уравнение (А.19) до мощности, равной
количеству волн в интервале. Распределение вероятностей для максимальной высоты отдельной волны, завися
щей от значения Hsp или Нтр. может определяться за счет объединения распределений для каждого состояния
невозмущенной водной поверхности моря, из которого образовался шторм.
А.8.6 Спектры волн
А.8.6.1 Общие данные
Фактическое море представляет собой результат действия случайных процессов. Это может рассматривать
ся как наложение многих малых индивидуальных частотных компонентов, каждый из которых представляет собой
периодическую волну с собственной амплитудой, частотой и направлением распространения, и с соотношениями
случайных фаз относительно друг друга. Особый случай представляет собой однонаправленное беспорядочное
волнение на море, когда все частотные компоненты распространяются в том же направлении. На поверхности
волнения однонаправленного моря имеются длинные гребни, в то время как на поверхности фактического или
направленного моря имеются короткие гребни. В линейной модели со случайными волнами состояние моря полно
стью характеризует спектр направленных волн S(A.O) отметки подпорного уровня воды, который определяет
рас пределение энергии волн по частотам и направлениям.
(А.18)
(А.19)
где « = 2,126:
Р = 8.42.
42