特徵波高

波高是指相鄰的波峰和波谷間的垂直距離。通常以H表示。在工程、預報等套用中，通常根據上跨零點定義波高。對於定點觀測的海浪波面記錄中，波高為上路零點一側的顯著波峰與另一側的顯著波谷間的高度差。

基本介紹

• 中文名：特徵波高
• 外文名：characteristic waveheight
• 學科：水利工程
• 領域：工程技術

簡介

波高是指相鄰的波峰和波谷間的垂直距離。通常以H表示，如圖1所示。在工程、預報等套用中，通常根據上跨零點定義波高。對於定點觀測的海浪波面記錄中，波高為上路零點一側的顯著波峰與另一側的顯著波谷間的高度差。

除了數值常數外，還包含風要素（如風速、風時和風區）或浪要素（如特徵波高和周期）作為參量，故譜的形狀隨風的狀態或對應的浪的狀態而變化。比如，理論上可由譜計算各種特徵波高和平均周期，利用這些特徵量連同波高與周期的機率密度分布，可推算海浪外觀上由哪些高低長短不同的波所構成。在處理海岸工程的一系列問題如岸灘掩護、沖刷、基礎和海岸結構物的設計時,都需要考慮當地多年一遇的設計波高狀況,多年一遇設計波高的取值決定結構的安全性和經濟性。

圖1

波高定義

不規則波的波列中具有一定統計特徵的波高。由於外觀被形的不規則性和隨機性，多數採用“上跨零點法”對外觀波形(表視波)及其要素給予定義。對一個不規則波的波高儀記錄，首先確定其無趨勢項的水位零線，波動水位過程線自波谷，上升與零線交點稱為上跨零點，自波峰下降與零線交點稱為下跨零點，兩個相鄰上跨零點之間的披形稱為一個表視波，兩個相鄰，上跨零點的距離稱為周期，波峰頂和波谷底的垂直距離稱為波高。這樣定義的表視被，其波高、周期構成二維隨機變數系，由波高、周期聯合機率分布所決定。海岸工程常用具有一定機率特徵的被高及周期的表視波來表征不規則被，稱為特徵波。特徵波高由不規則被波列波高統計分布所決定。

波高周期分布

波高周期分布編輯 我國近海波浪周期分布特徵與波高類似，北部較南部小，各地平均周期的季節分布變化不大，總體上，渤、黃海沿岸海域年平均周期為2.0～4.5s之間東海浙江沿岸為4.5-5.5s之間，東海福建、廣東沿岸為4.2～9.8s之間南海廣東沿岸為4.5～7.5s之間，海南島沿岸為4.0s左右。

波高分布

我國近海波高分布狀況：渤、黃海沿岸海域平均波高較小，其中山東半島南部千里岩站年平均波高最大為0.9m，其餘大部分測站波高在0.5m左右東海沿岸海域波高較大，其中浙江省沿岸海域的嵊山站、大陳島和南麂島年平均波高均在1m以上，福建北部的北霍站年平均波高可達1.3m南海海域波高較東海海域小，其中廣東沿岸硇洲站年平均波高為1.0 m、海南島沿岸除東方站年平均波高可達1.2m以外，其餘測站在0.8m左右，西沙群島海域為1.3m。

渤、黃海沿岸海域最大波高在5 m左右，其中北隍城站6.2m，為該海域最大值東海沿岸在颱風盛行時期受颱風的影響，最大波高最大，如東海浙江沿岸大陳島8.3m、福建沿岸台山9.9m、北茭14.9m、大乍14.8m南海廣東沿岸個別站點最大波高超過10m，如博賀10.6m，海南島沿岸5 m左右。

常用的特性波高

特徵波高是用不同統計概念來定義的波高特徵量表征不規 則的隨機的海浪中的波高。常用的有平均波高、均方根波高、部分大波平均波高Hp、累積率波高、有效波高等。用上述不同的統計概念所定義的波高來表征同一海面不規則波狀態，其量值各不相同，但彼此間存在著一定的換算關係。在港口工程和海岸及海洋工程設計中，通常用各種特徵波高來表征設計選用的波況並用以計算波浪作用力和結構的強度和穩定性等。

特性波高的套用

波高和周期的聯合分布作為一種重要的波候特性，有著廣泛的套用。例如用來計算海洋結構物對波浪的回響;也可用來估算某些波浪參數特性，如推算單個波高的長期分布和極值波高，為改進由目測船舶報所導得的波候信息。