ГОСТ Р 57148—2016
d
Реальное волнение есть результат случайного процесса. Его можно рассматривать как наложение многих
небольших отдельных частотных компонентов, каждый из которых является периодической волной со своей соб
ственной амплитудой, частотой и собственным направлением распространения, и как имеющее случайные соотно
шения фаз относительно друг друга. Однонаправленное нерегулярное волнение, когда все частотные компоненты
распространяются в одном и том же направлении, представляет собой специальный случай реального волнения.
Поверхность однонаправленного волнения является волной с длинным гребнем, тогда как поверхность реального
или направленного волнения — с коротким гребнем. В линейной модели случайной волны состояние моря полно
стью характеризуется направленным волновым спектром S(< . в) возвышения водной поверхности, который задает
распределение волновой энергии по частотам и направлениям.
Направленные характеристики часто принимаются независимыми от частоты, допуская разделение пере
менных величин, так что спектр направленной волны может быть выражен произведением функции направленного
распространения волны 0(0) (см. А.8.7). независимой от частоты, и волнового частотного спектра S(w), который не
зависит от напраапения. Тогда общее взаимоотношение:
S(o>. 0) = 0<
со.
в) • S H(А.20)
заменяется выражением
S(m, 0) = 0(0) • S(u>).(А.21)
где функция направленного распространения по определению удовлетворяет взаимоотношение:
X
jD(0>c/0=1.(А.22)
Подробное обсуждение функции 0(0) смотрите вА.8.7
А.8.6.2 Определение частоты
Частота волны можег быть выражена или на основе <о в радианах в секунду (рад/с). или на основе (в герцах
(Гц). Взаимоотношение между этими двумя частотами есть
м = 2 к /= у ..(А.23)
Так как энергия в расчете на частотный диапазон остается одной и той же. т.е.
S(o>)du>=
взаимоотношение между двумя альтернативными выражениями волнового частотного спектра есть
S(/) = 2х - S(io).(А.24)
Формулировки в разделе 8 и приложении Б даны на основе <а.
А.8.6.3 Волновой частотный спектр
Форма волнового частотного спектра изменяется в широком пределе вместе с действительным волновым
режимом, который испытывает волна. Можно различать два широких класса режима волны: ветровое волнение и
зыбь. Ветровое волнение возникает под воздействием местного ветра; соответствующая форма волнового спектра
будет зависеть от скорости ветра, длины нагона ветра над открытой водой и длительности периода, в течение
которого дул ветер. Волны на море под воздействием ветра, которые идут из области образования ветрового вол
нения. могут появиться как зыбь в другой области, далеко от того места, где зарождается ветровое волнение. Что
касается зыби, то нет прямой связи с режимом местного ветра, поэтому следует четко различать спектры для зыби и
ветрового волнения.
Внутри ветровых волнений имеется дальнейшее различие между режимом волны, который полностью раз
вит. и режимом волны все еще в стадии развития. В первом случае волнение находится в состоянии равновесия:
энергия, подводимая ветром, и рассеяние энергии в волновых процессах сбалансированы. Во втором случае
име ет место ввод полезной энергии и соответственно все еще продолжается увеличение волн.
Большинство параметрических спектральных форм, разработанных океанографами, относятся к ветровым
волнениям, а большинство из них — к полностью развитым волнениям. Они выражают волновой частотный спектр
только на основе установившейся скорости местного ветра (спектральная формулировка с одним параметром).
Для сооружений континентального шельфа использование таких спектров, как правило, избегается в пользу спек
тральной формулировки с двумя параметрами. Эта формулировка выражает волновой частотный спектр с по
мощью двух репрезентативных параметров волнения моря в данном месте независимо от ветра. Параметрами,
которые используются, являются значимая высота волны Hs и представляющая частота, для которой можно вы
брать следующее:
- пиковую или модальную частотуволнового частотного спектра.
- среднюю частоту перехода через нуль си2возвышения водной поверхности, или
- альтернативную среднюю величину частоты ы1волнового спектра.
43