水运工程波浪观测和分析技术规程（JTJ/T 277-2006）

　　1总则

　　1.0.1为统一水运工程波浪观测和分析的要求，提高观测成果的可靠性，为水运工程建设提供科学数据，制定本规程。

　　1.0.2本规程适用于海岸、近海和内陆等水域波浪的观测和分析。

　　1.0.3水运工程的波浪观测和分析除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

　　2术语

　　2.0.1波向

　　波浪传来的方向。

　　2.0.2波高

　　波面上相邻两个下跨或上跨零点问波谷底至波峰顶之间的垂直距离。

　　2.0.3波周期

　　波面上相邻两个下跨或上跨零点问的时间间隔。

　　2.0.4波浪要素

　　表征一定水域和特定时段波浪状况的变量，如波向、波高、波周期和波长等。

　　2.0.5波群

　　波列中大于某一波高的若干个连续出现的波浪。

　　2.0.6连长

　　波群内的波浪个数。

　　2.0.7频率谱

　　波浪能量随频率变化的分布。

　　2.0.8方向分布函数

　　波浪能量沿方向分布的函数。

　　2.0.9方向谱

　　波浪能量随频率和方向变化的分布。

　　2.0.10波动参数

　　描述波浪运动的参数，如波面、水质点速度、水质点加速度和波动压力等。

　　3基本规定

　　3.0.1波浪观测应确保对大浪的观测。波浪观测资料应反映水运工程所在水域波浪的基本特征和变化。

　　3.0.2波浪观测仪器和观测方法应合适、可靠。波浪观测资料应具有完整性和连续性。

　　3.0.3波浪观测应包括波高、波周期和波向的观测，宜同时观测风和水位，必要时应进行水流观测。

　　3.0.4波浪观测点的布设和观测仪器的选型应根据工程的需要和工程所在水域的环境确定。

　　3.0.5波浪观测前应编制观测大纲，观测大纲应包括下列内容：

　　(1)观测项目概况、观测目的、内容和要求；

　　(2)采用的技术标准；

　　(3)观测仪器和观测方法；

　　(4)数据采集和处理方法；

　　(5)实施方案；

　　(6)预期成果；

　　(7)质量保证体系。

　　3.0.6波浪观测实施时应建立波浪观测工作大事记，并应记人观测实施期间的仪器安装、调试，观测设备异常、观测站点位置变更及灾害天气过程等情况。

　　3.0.7波浪观测期问应观察工程所在水域的环境变化，并应分析其对观测结果的影响。

　　3.0.8波浪观测工作结束后应编写波浪观测报告。

　　3.0.9根据工程建设项目的要求应对波浪观测资料进行综合分析，并应编写综合分析报告。

　　3.0.10波浪观测期间有关风、水位、水流等的观测和分析应符合国家现行有关标准的规定。

　　4观测站点布设

　　4.1观测站组成

　　4.1.1观测站宜包括观测基站和波浪观测点、潮位观测点、风观测点，必要时应包括水流观测点。

　　4.2观测基站

　　4.2.1观测基站宜布设在视野开阔，易于观测测波点的岸边。

　　4.2.2观测基站应布设在测波信号易接收处，并应避开强磁场和电讯信号的干扰。

　　4.3波浪观测点

　　4.3.1波浪观测点布设应保证对工程有重要影响波向的大浪观测。

　　4.3.2水下的波浪观测点应布设在底床较为平坦、冲淤相对较小的水域。

　　4.3.3浮式测波仪的观测点应便于锚系的投放及固定，水域的最大水流速度宜小于2m／s，最小水深宜大于5m。

　　4.3.4声学测波仪可安装在固定结构物上，并应考虑结构物对波浪反射的不利影响。

　　4.3.5测波杆或测波线可安装在固定结构物上，必要时应根据水位变化及时调整测波杆或测波线的位置。

　　4.3.6当结构物对波浪有反射影响时，宜考虑增设波浪观测点。

　　5观测仪器

　　5.1一般规定

　　5.1.1观测仪器的量测范围应根据工程需要和观测点的波浪尺度确定。

　　5.1.2观测仪器量测波高、波周期、波向的允许偏差应符合表5.1.2的规定。

　　5.1.3观测仪器的安装应按各仪器的使用要求进行。

　　5.1.4波浪观测期间应及时维护和检查观测仪器。

　　5.2观测仪器选型

　　5.2.1波浪观测应采用性能可靠的观测仪器，可选用浮式、声学式、压力式观测仪器和测波杆或测波线。采用新型的波浪观测仪器时，其性能应能满足水运工程的需要。

　　5.2.2同一水域同时多点观测波浪时，宜采用相同类型的观测仪器。选用不同类型的观测仪器时，应对比分析不同类型仪器量测精度和结果的一致性。

　　5.2.3方向谱的波浪观测宜选用能得到方向谱的观测仪器或选用由其他波浪观测仪器组成的阵列式观测系统。

　　5.2.4传感器入水深度大于工程要求量测的最小波周期对应波长的1／3时，不宜采用压力式观测仪器。

　　5.2.5采用水上声学测波仪时，应考虑破波和雨水对量测精度的影响。

　　5.2.6测波杆和测波线宜用于湖泊、水库等水域的波浪观测；有安装条件时也可用于海域的波浪观测。

　　5.3观测仪器安装和调试

　　5.3.1浮式观测仪器安装和调试应符合下列规定。

　　5.3.1.1锚碇系统应根据观测仪器使用要求，结合观测点水深、水流最大流速和水底底质条件配置，并能承受恶劣条件下浪、流的冲击。

　　5.3.1.2浮标投放前，应对传感器等设备的性能进行调试，通过模拟传感器在波浪中的运动，分析量测结果与模拟结果吻合程度。

　　5.3.1.3仪器处理系统应使用已有的观测资料进行检验。

　　5.3.1.4浮标和锚系投放应满足下列要求：

　　(1)浮标投放前，检查浮筒和锚碇系统的完整性、部件联接的正确性和牢固性；

　　(2)在流速小和波况较平静时投放浮标；

　　(3)浮标投放后及时准确定位并量测观测点水深；

　　(4)投放浮标和锚碇系统至少2h后开始正式观测。

　　5.3.2声学观测仪器安装应符合下列规定。

　　5.3.2.1传感器的安装应牢固可靠。

　　5.3.2.2传感器的安装应与结构物边缘保持一定距离，传感器发射波束的覆盖范围内必须无任何障碍物。

　　5.3.2.3通信设备天线应安装在结构物最高处，必要时应设置中转站。

　　5.3.3压力式观测仪器安装前应进行校准检查。传感器应安装在固定结构物上。

　　5.3.4测波杆和测波线安装调试应符合下列规定。

　　5.3.4.1测波杆和测波线应保持铅直，必要时应根据水位变化及时调整其入水深度。

　　5.3.4.2测波杆和测波线安装前应对传感器进行率定。使用过程中宜对传感器定期率定，并应适时清洗传感器表面。

　　6数据采集

　　6.0.1波浪观测数据采集应每3h进行1次，观测时刻应分别为当地时间的02、05、08、11、14、17、20、23时整，采样的时间问隔不宜大于0.25s。在大浪出现和工程需要时应增加波浪观测的次数或连续观测，观测时间间隔不应大于1h。

　　6.0.2大浪观测数据宜及时回收。

　　6.0.3每次观测连续记录波浪个数不应少于100个，且连续记录的时间不应少于17min。需要分析方向谱或波群时，连续记录的波浪个数不宜少于200个。

　　6.0.4采用阵列式仪器采集波浪数据时应符合下列规定。

　　6.0.4.1测波向时，应至少采集3个波动参数的同步资料。

　　6.0.4.2测波浪方向谱时，应至少采集4个波动参数的同步资料。

　　6.0.4.3仪器的阵列形式和仪器间的间距应根据当地波浪实际情况确定。

　　7波浪记录处理

　　7.1一般规定

　　7.1.1进行波浪频谱分析和波浪统计特征分析时，处理的波浪记录长度不应少于100个波，分析方向谱和波群时处理的波浪记录长度不宜少于200个波。

　　7.1.2处理量测数据前应进行数据可靠性分析，剔除明显错误的数据，并应进行合理处理。

　　7.1.3量测数据受到噪声干扰时，处理量测数据前应进行光滑或采用滤波方法消除噪声。

　　7.1.4处理量测数据前应消除量测数据中的零点漂移影响。

　　7.1.s波浪记录处理应给出波浪要素，根据工程需要尚应对大浪记录分析频率谱，必要时应分析波浪方向谱和波群特性。

　　7.1.6根据工程需要应对大浪过程及时进行处理。

　　7.2波浪要素分析

　　7.2.1分析波浪要素可采用跨零点法，并设置阈值，逐个计算出每个波的波高和相应的周期。阈值应根据实测波高和仪器的精度确定，也可取实测最大波高的2％一4％。

　　7.2.2分析特征波要素时应将每个波的波高及相应的周期按波高从大到小排列成序列，得出最大波高和对应的最大波周期。其他特征波浪要素可按下列公式计算：

　　7.5资料整理

　　7.5.1波浪观测资料整理应符合下列规定。

　　7.5.1.1波浪观测资料整理应逐月进行，并应编制波浪观测月报表。波浪观测月报表格式应符合附录D的规定。

　　7.5.1.2编制月报表前，应审查波浪观测资料和处理的数据，不得随意修改或涂抹原始数据。

　　7.5.1.3月报表备注栏内应详细记载异常波浪状况、迟测和缺测的原因、补测的时间和观测使用仪器设备的变更等情况。

　　7.5.2波浪观测报告应包括下列内容：

　　(1)观测目的、内容和要求；

　　(2)观测站位置、观测仪器和观测方法；

　　(3)原始记录和存储方法说明；

　　(4)观测记录处理方法、成果和存储方法；

　　(5)波浪观测资料月报表；

　　(6)其他相关观测资料；

　　(7)观测质量的评价；

　　(8)观测单位和人员。

　　8观测资料综合分析

　　8.1一般规定

　　8.1.1根据工程需要，在波浪记录处理的基础上应对特征波浪要素和特征波谱进行观测资料综合分析。

　　8.1.2观测资料综合分析时，宜根据完整的一年或多年资料给出年统计结果，必要时应按季或月统计结果。

　　8.2波浪特征综合分析

　　8.2.1波浪特征综合分析应包括波高和波周期分级统计、波高和波周期相关分析、波高统计分布分析等，必要时应进行风与浪相关分析和重现期波浪推算。

　　8.2.2波高和波周期分级统计应符合下列规定。

　　8.2.2.1波高和波周期分级统计宜按16个方位进行。分级统计时，波高可采用有效波高，也可采用1／10大波波高，波周期宜采用平均波周期。

　　8.2.2.2波高分级统计应给出各方位各级波高出现频率及各方位波高的平均值和最大值，并应绘制波高玫瑰图确定常浪向和强浪向。根据需要，可统计各级波高对应的平均波周期及各级波高出现的持续时问。

　　8.2.2.3波周期分级统计应给出各方位各级波周期出现频率及各方位波周期的平均值和最大值，绘制波周期玫瑰图。根据需要，可统计各级波周期对应的波高平均值。

　　8.2.3波高和波周期相关分析应给出波高和波周期的联合出现频率，必要时应给出联合概率分布。当地风与浪相关性较好时，宜分方向拟合波高和波周期相关公式。

　　8.2.4波高统计分布分析宜选择多个较大波浪记录，绘制实测波高频率分布图，并拟合理论分布曲线，确定不同累积频率波高。

　　8.2.5风与浪相关分析应根据风速仪的高度和周边环境进行风速订正。波向与风向、波高与风速相关性较好时，应拟合出波高与风速关系的经验公式。

　　8.2.6当有不少于20年完整的波浪观测资料时，可采用波浪年极值频率分析方法推算不同重现期波浪要素，推算方法应符合现行行业标准《海港水文规范》(JTJ213)的有关规定。

　　8.2.7由短期资料推算测点附近不同重现期波浪要素时，应符合下列规定。

　　8.2.7.1当有完整一年或数年短期波浪资料时，可按现行行业标准《海港水文规范》(JTJ213)的有关规定推算不分方向的重现期波浪要素。

　　8.2.7.2当测点附近有长期波浪观测站，且两者的波浪资料相关性较好时，可借助长期波浪观测站资料推算测点附近不同重现期波浪要素。

　　8.3特征波浪谱综合分析

　　8.3.1特征波浪谱综合分析可包括确定代表波浪谱及其与特征波浪要素的关系等。

　　8.3.2代表波浪频率谱可采用实测的波浪频率谱统计分析得到，也可采用常用谱型进行拟合，确定谱型和谱参数，给出代表波浪频率谱。

　　8.3.3代表波浪频率谱与特征波浪要素的关系可按下列公式计算：

　　8.4观测资料综合分析报告

　　8.4.1波浪观测资料综合分析报告应包括下列内容：

　　(1)封面，包括资料分析成果的名称、承担单位、参加单位和编制日期；

　　(2)扉页，包括法人代表、技术主管、项目负责人、报告编写人和参加人员；

　　(3)摘要，包括资料概况、分析方法和主要结论；

　　(4)目次，包括分析报告的章、节的标题和起始页码；

　　(5)正文；

　　(6)参考文献。

　　8.4.2观测资料综合分析报告的正文应包括下列内容：

　　(1)引言，包括波浪观测分析的背景、目的和技术路线；

　　(2)观测资料的基本情况，包括资料来源、测站概况、观测仪器、观测时限和资料内容；

　　(3)技术要求；

　　(4)分析内容和方法；

　　(5)综合分析结果；

　　(6)结语，包括主要结论、存在的问题及建议。