水運工程波浪觀測和分析技術規(guī)程（JTJ/T 277-2006）

　　1總則

　　1.0.1為統(tǒng)一水運工程波浪觀測和分析的要求，提高觀測成果的可靠性，為水運工程建設提供科學數(shù)據(jù)，制定本規(guī)程。

　　1.0.2本規(guī)程適用于海岸、近海和內陸等水域波浪的觀測和分析。

　　1.0.3水運工程的波浪觀測和分析除應符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。

　　2術語

　　2.0.1波向

　　波浪傳來的方向。

　　2.0.2波高

　　波面上相鄰兩個下跨或上跨零點問波谷底至波峰頂之間的垂直距離。

　　2.0.3波周期

　　波面上相鄰兩個下跨或上跨零點問的時間間隔。

　　2.0.4波浪要素

　　表征一定水域和特定時段波浪狀況的變量，如波向、波高、波周期和波長等。

　　2.0.5波群

　　波列中大于某一波高的若干個連續(xù)出現(xiàn)的波浪。

　　2.0.6連長

　　波群內的波浪個數(shù)。

　　2.0.7頻率譜

　　波浪能量隨頻率變化的分布。

　　2.0.8方向分布函數(shù)

　　波浪能量沿方向分布的函數(shù)。

　　2.0.9方向譜

　　波浪能量隨頻率和方向變化的分布。

　　2.0.10波動參數(shù)

　　描述波浪運動的參數(shù)，如波面、水質點速度、水質點加速度和波動壓力等。

　　3基本規(guī)定

　　3.0.1波浪觀測應確保對大浪的觀測。波浪觀測資料應反映水運工程所在水域波浪的基本特征和變化。

　　3.0.2波浪觀測儀器和觀測方法應合適、可靠。波浪觀測資料應具有完整性和連續(xù)性。

　　3.0.3波浪觀測應包括波高、波周期和波向的觀測，宜同時觀測風和水位，必要時應進行水流觀測。

　　3.0.4波浪觀測點的布設和觀測儀器的選型應根據(jù)工程的需要和工程所在水域的環(huán)境確定。

　　3.0.5波浪觀測前應編制觀測大綱，觀測大綱應包括下列內容：

　　(1)觀測項目概況、觀測目的、內容和要求；

　　(2)采用的技術標準；

　　(3)觀測儀器和觀測方法；

　　(4)數(shù)據(jù)采集和處理方法；

　　(5)實施方案；

　　(6)預期成果；

　　(7)質量保證體系。

　　3.0.6波浪觀測實施時應建立波浪觀測工作大事記，并應記人觀測實施期間的儀器安裝、調試，觀測設備異常、觀測站點位置變更及災害天氣過程等情況。

　　3.0.7波浪觀測期問應觀察工程所在水域的環(huán)境變化，并應分析其對觀測結果的影響。

　　3.0.8波浪觀測工作結束后應編寫波浪觀測報告。

　　3.0.9根據(jù)工程建設項目的要求應對波浪觀測資料進行綜合分析，并應編寫綜合分析報告。

　　3.0.10波浪觀測期間有關風、水位、水流等的觀測和分析應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。

　　4觀測站點布設

　　4.1觀測站組成

　　4.1.1觀測站宜包括觀測基站和波浪觀測點、潮位觀測點、風觀測點，必要時應包括水流觀測點。

　　4.2觀測基站

　　4.2.1觀測基站宜布設在視野開闊，易于觀測測波點的岸邊。

　　4.2.2觀測基站應布設在測波信號易接收處，并應避開強磁場和電訊信號的干擾。

　　4.3波浪觀測點

　　4.3.1波浪觀測點布設應保證對工程有重要影響波向的大浪觀測。

　　4.3.2水下的波浪觀測點應布設在底床較為平坦、沖淤相對較小的水域。

　　4.3.3浮式測波儀的觀測點應便于錨系的投放及固定，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聲學測波儀可安裝在固定結構物上，并應考慮結構物對波浪反射的不利影響。

　　4.3.5測波桿或測波線可安裝在固定結構物上，必要時應根據(jù)水位變化及時調整測波桿或測波線的位置。

　　4.3.6當結構物對波浪有反射影響時，宜考慮增設波浪觀測點。

　　5觀測儀器

　　5.1一般規(guī)定

　　5.1.1觀測儀器的量測范圍應根據(jù)工程需要和觀測點的波浪尺度確定。

　　5.1.2觀測儀器量測波高、波周期、波向的允許偏差應符合表5.1.2的規(guī)定。

　　5.1.3觀測儀器的安裝應按各儀器的使用要求進行。

　　5.1.4波浪觀測期間應及時維護和檢查觀測儀器。

　　5.2觀測儀器選型

　　5.2.1波浪觀測應采用性能可靠的觀測儀器，可選用浮式、聲學式、壓力式觀測儀器和測波桿或測波線。采用新型的波浪觀測儀器時，其性能應能滿足水運工程的需要。

　　5.2.2同一水域同時多點觀測波浪時，宜采用相同類型的觀測儀器。選用不同類型的觀測儀器時，應對比分析不同類型儀器量測精度和結果的一致性。

　　5.2.3方向譜的波浪觀測宜選用能得到方向譜的觀測儀器或選用由其他波浪觀測儀器組成的陣列式觀測系統(tǒng)。

　　5.2.4傳感器入水深度大于工程要求量測的最小波周期對應波長的1／3時，不宜采用壓力式觀測儀器。

　　5.2.5采用水上聲學測波儀時，應考慮破波和雨水對量測精度的影響。

　　5.2.6測波桿和測波線宜用于湖泊、水庫等水域的波浪觀測；有安裝條件時也可用于海域的波浪觀測。

　　5.3觀測儀器安裝和調試

　　5.3.1浮式觀測儀器安裝和調試應符合下列規(guī)定。

　　5.3.1.1錨碇系統(tǒng)應根據(jù)觀測儀器使用要求，結合觀測點水深、水流最大流速和水底底質條件配置，并能承受惡劣條件下浪、流的沖擊。

　　5.3.1.2浮標投放前，應對傳感器等設備的性能進行調試，通過模擬傳感器在波浪中的運動，分析量測結果與模擬結果吻合程度。

　　5.3.1.3儀器處理系統(tǒng)應使用已有的觀測資料進行檢驗。

　　5.3.1.4浮標和錨系投放應滿足下列要求：

　　(1)浮標投放前，檢查浮筒和錨碇系統(tǒng)的完整性、部件聯(lián)接的正確性和牢固性；

　　(2)在流速小和波況較平靜時投放浮標；

　　(3)浮標投放后及時準確定位并量測觀測點水深；

　　(4)投放浮標和錨碇系統(tǒng)至少2h后開始正式觀測。

　　5.3.2聲學觀測儀器安裝應符合下列規(guī)定。

　　5.3.2.1傳感器的安裝應牢固可靠。

　　5.3.2.2傳感器的安裝應與結構物邊緣保持一定距離，傳感器發(fā)射波束的覆蓋范圍內必須無任何障礙物。

　　5.3.2.3通信設備天線應安裝在結構物最高處，必要時應設置中轉站。

　　5.3.3壓力式觀測儀器安裝前應進行校準檢查。傳感器應安裝在固定結構物上。

　　5.3.4測波桿和測波線安裝調試應符合下列規(guī)定。

　　5.3.4.1測波桿和測波線應保持鉛直，必要時應根據(jù)水位變化及時調整其入水深度。

　　5.3.4.2測波桿和測波線安裝前應對傳感器進行率定。使用過程中宜對傳感器定期率定，并應適時清洗傳感器表面。

　　6數(shù)據(jù)采集

　　6.0.1波浪觀測數(shù)據(jù)采集應每3h進行1次，觀測時刻應分別為當?shù)貢r間的02、05、08、11、14、17、20、23時整，采樣的時間問隔不宜大于0.25s。在大浪出現(xiàn)和工程需要時應增加波浪觀測的次數(shù)或連續(xù)觀測，觀測時間間隔不應大于1h。

　　6.0.2大浪觀測數(shù)據(jù)宜及時回收。

　　6.0.3每次觀測連續(xù)記錄波浪個數(shù)不應少于100個，且連續(xù)記錄的時間不應少于17min。需要分析方向譜或波群時，連續(xù)記錄的波浪個數(shù)不宜少于200個。

　　6.0.4采用陣列式儀器采集波浪數(shù)據(jù)時應符合下列規(guī)定。

　　6.0.4.1測波向時，應至少采集3個波動參數(shù)的同步資料。

　　6.0.4.2測波浪方向譜時，應至少采集4個波動參數(shù)的同步資料。

　　6.0.4.3儀器的陣列形式和儀器間的間距應根據(jù)當?shù)夭ɡ藢嶋H情況確定。

　　7波浪記錄處理

　　7.1一般規(guī)定

　　7.1.1進行波浪頻譜分析和波浪統(tǒng)計特征分析時，處理的波浪記錄長度不應少于100個波，分析方向譜和波群時處理的波浪記錄長度不宜少于200個波。

　　7.1.2處理量測數(shù)據(jù)前應進行數(shù)據(jù)可靠性分析，剔除明顯錯誤的數(shù)據(jù)，并應進行合理處理。

　　7.1.3量測數(shù)據(jù)受到噪聲干擾時，處理量測數(shù)據(jù)前應進行光滑或采用濾波方法消除噪聲。

　　7.1.4處理量測數(shù)據(jù)前應消除量測數(shù)據(jù)中的零點漂移影響。

　　7.1.s波浪記錄處理應給出波浪要素，根據(jù)工程需要尚應對大浪記錄分析頻率譜，必要時應分析波浪方向譜和波群特性。

　　7.1.6根據(jù)工程需要應對大浪過程及時進行處理。

　　7.2波浪要素分析

　　7.2.1分析波浪要素可采用跨零點法，并設置閾值，逐個計算出每個波的波高和相應的周期。閾值應根據(jù)實測波高和儀器的精度確定，也可取實測最大波高的2％一4％。

　　7.2.2分析特征波要素時應將每個波的波高及相應的周期按波高從大到小排列成序列，得出最大波高和對應的最大波周期。其他特征波浪要素可按下列公式計算：

　　7.5資料整理

　　7.5.1波浪觀測資料整理應符合下列規(guī)定。

　　7.5.1.1波浪觀測資料整理應逐月進行，并應編制波浪觀測月報表。波浪觀測月報表格式應符合附錄D的規(guī)定。

　　7.5.1.2編制月報表前，應審查波浪觀測資料和處理的數(shù)據(jù)，不得隨意修改或涂抹原始數(shù)據(jù)。

　　7.5.1.3月報表備注欄內應詳細記載異常波浪狀況、遲測和缺測的原因、補測的時間和觀測使用儀器設備的變更等情況。

　　7.5.2波浪觀測報告應包括下列內容：

　　(1)觀測目的、內容和要求；

　　(2)觀測站位置、觀測儀器和觀測方法；

　　(3)原始記錄和存儲方法說明；

　　(4)觀測記錄處理方法、成果和存儲方法；

　　(5)波浪觀測資料月報表；

　　(6)其他相關觀測資料；

　　(7)觀測質量的評價；

　　(8)觀測單位和人員。

　　8觀測資料綜合分析

　　8.1一般規(guī)定

　　8.1.1根據(jù)工程需要，在波浪記錄處理的基礎上應對特征波浪要素和特征波譜進行觀測資料綜合分析。

　　8.1.2觀測資料綜合分析時，宜根據(jù)完整的一年或多年資料給出年統(tǒng)計結果，必要時應按季或月統(tǒng)計結果。

　　8.2波浪特征綜合分析

　　8.2.1波浪特征綜合分析應包括波高和波周期分級統(tǒng)計、波高和波周期相關分析、波高統(tǒng)計分布分析等，必要時應進行風與浪相關分析和重現(xiàn)期波浪推算。

　　8.2.2波高和波周期分級統(tǒng)計應符合下列規(guī)定。

　　8.2.2.1波高和波周期分級統(tǒng)計宜按16個方位進行。分級統(tǒng)計時，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波高分級統(tǒng)計應給出各方位各級波高出現(xiàn)頻率及各方位波高的平均值和最大值，并應繪制波高玫瑰圖確定常浪向和強浪向。根據(jù)需要，可統(tǒng)計各級波高對應的平均波周期及各級波高出現(xiàn)的持續(xù)時問。

　　8.2.2.3波周期分級統(tǒng)計應給出各方位各級波周期出現(xiàn)頻率及各方位波周期的平均值和最大值，繪制波周期玫瑰圖。根據(jù)需要，可統(tǒng)計各級波周期對應的波高平均值。

　　8.2.3波高和波周期相關分析應給出波高和波周期的聯(lián)合出現(xiàn)頻率，必要時應給出聯(lián)合概率分布。當?shù)仫L與浪相關性較好時，宜分方向擬合波高和波周期相關公式。

　　8.2.4波高統(tǒng)計分布分析宜選擇多個較大波浪記錄，繪制實測波高頻率分布圖，并擬合理論分布曲線，確定不同累積頻率波高。

　　8.2.5風與浪相關分析應根據(jù)風速儀的高度和周邊環(huán)境進行風速訂正。波向與風向、波高與風速相關性較好時，應擬合出波高與風速關系的經(jīng)驗公式。

　　8.2.6當有不少于20年完整的波浪觀測資料時，可采用波浪年極值頻率分析方法推算不同重現(xiàn)期波浪要素，推算方法應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《海港水文規(guī)范》(JTJ213)的有關規(guī)定。

　　8.2.7由短期資料推算測點附近不同重現(xiàn)期波浪要素時，應符合下列規(guī)定。

　　8.2.7.1當有完整一年或數(shù)年短期波浪資料時，可按現(xiàn)行行業(yè)標準《海港水文規(guī)范》(JTJ213)的有關規(guī)定推算不分方向的重現(xiàn)期波浪要素。

　　8.2.7.2當測點附近有長期波浪觀測站，且兩者的波浪資料相關性較好時，可借助長期波浪觀測站資料推算測點附近不同重現(xiàn)期波浪要素。

　　8.3特征波浪譜綜合分析

　　8.3.1特征波浪譜綜合分析可包括確定代表波浪譜及其與特征波浪要素的關系等。

　　8.3.2代表波浪頻率譜可采用實測的波浪頻率譜統(tǒng)計分析得到，也可采用常用譜型進行擬合，確定譜型和譜參數(shù)，給出代表波浪頻率譜。

　　8.3.3代表波浪頻率譜與特征波浪要素的關系可按下列公式計算：

　　8.4觀測資料綜合分析報告

　　8.4.1波浪觀測資料綜合分析報告應包括下列內容：

　　(1)封面，包括資料分析成果的名稱、承擔單位、參加單位和編制日期；

　　(2)扉頁，包括法人代表、技術主管、項目負責人、報告編寫人和參加人員；

　　(3)摘要，包括資料概況、分析方法和主要結論；

　　(4)目次，包括分析報告的章、節(jié)的標題和起始頁碼；

　　(5)正文；

　　(6)參考文獻。

　　8.4.2觀測資料綜合分析報告的正文應包括下列內容：

　　(1)引言，包括波浪觀測分析的背景、目的和技術路線；

　　(2)觀測資料的基本情況，包括資料來源、測站概況、觀測儀器、觀測時限和資料內容；

　　(3)技術要求；

　　(4)分析內容和方法；

　　(5)綜合分析結果；

　　(6)結語，包括主要結論、存在的問題及建議。