(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210735765.4 (22)申请日 2022.06.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114818390 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 中交第四航 务工程勘察设计院有 限公司 地址 510230 广东省广州市海珠区前进路 161号 (72)发明人 王科华　沈雨生　孙亚斌　孙忠滨　 丁建军　周益人　张军　周智鹏　 蔡雅慧　李少斌　周野　牛红林　 任赵飞　钟雄华　徐润刚　王崇贤　 乔光全　(74)专利代理 机构 北京远大卓悦知识产权代理 有限公司 1 1369 专利代理师 吴朝阳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 陈英 (54)发明名称 评估港口不可作业时间的方法 (57)摘要 本发明公开了评估港口不可作业时间的方 法， 包括： 步骤一、 得到近岸位置预设时间段的波 浪时间序列， 之后进行波高 ‑周期‑波向联合 分布 统计分析， 并获得波高 ‑周期‑波向联合分布结 果； 步骤二、 对于不同泊位， 分别测量各组典型波 况组合下的八个动态响应参数； 步骤三、 得到各 个泊位处的各种波况作用下的各个动态响应参 数的最大值与入射波浪之间的定量关系； 步骤 四、 对于不同泊位， 分别统计各个泊位处的八个 动态响应参数的累积超越 频率， 得到八个动态响 应参数对应的不可作业时间结果 Di， 泊位处不可 作业时间结果为各个动态响应参数对应的不可 作业时间结果的最大值。 本发明基于波浪数值模 拟和物理模 型试验来评估港口不可作业时间， 使 得评估更精确。 权利要求书1页 说明书10页 附图7页 CN 114818390 B 2022.10.04 CN 114818390 B 1.评估港口不可作业时间的方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一、 获取外海预设时间段的波浪时间序列后， 搭建区域波浪数值模型， 将外海预设 时间段的波浪时间序列传播至近岸， 并在近岸位置提取波浪时间序列， 得到近岸位置预设 时间段的波浪时间序列 （ H， T， Dir） ， 之后进行波高 ‑周期‑波向联合分布统计 分析， 并获得波 高‑周期‑波向联合分布结果； 步骤二、 根据步骤一得到的波高 ‑周期‑波向联合分布结果， 得到物理模型试验的典型 波况组合， 之后建立工程区整体物理模型、 船舶动态响应物理模型， 对于不同泊位， 分别基 于所述典型波况组合， 开展泊位处船舶动态响应的物理模型系列试验， 并测 量各组典型波 况组合下的八个动态响应参数， 其中， 八个动态响应参数为护舷反力、 系缆力、 纵移、 横移、 升沉、 纵摇、 横摇和回转； 步骤三、 对于不同泊位， 分别根据步骤二得到的各个泊位处的各组典型波况组合下的 八个动态响应参数， 分析并列出各组典型波况组合下 的八个动态响应参数 的最大值， 之后 通过线性差值的方法得到各个泊位处的各种波况作用下的各个动态响应参数的最大值与 入射波浪之间的定量关系， 即 Ri= fi（H， T， Dir） ，  i = 1、 2、···、 8                             (1) 其中，R1 ～ R8分别为入射波浪对应的泊位处八个动态响应参数的最大值； H， T， Dir分别为入射波浪的波高、 周期和波向； f1 ～ f8分别为入射波浪对应的泊位处八个动态响应参数的转换函数； 步骤四、 对于不同泊位， 分别根据步骤三得到的各个泊位处的各种波况作用下的 f1 ～  f8将步骤一得到的近岸位置预设时间段的波浪时间序列 （ H， T， Dir） 转换为各个泊位处 R1 ～  R8的时间序列， 通过对比各个泊 位处R1 ～ R8的时间序列与相应的限制标准， 分别统计各个 泊位处的八个动态响应参数的最大值的累积超越频率， 得到八个动态响应参数对应的不可 作业时间结果 Di，i = 1、 2、···、 8， 泊位的不可作业时间结果为各个动态响应参数对应 的不可作业时间结果 Di的最大值。 2.如权利要求1所述的评估港口不可作业时间的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 获 取外海1979年至今的波浪时间序列。 3.如权利要求1所述的评估港口不可作业时间的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 在 防波堤外1.5倍波长处提取波浪时间序列。 4.如权利要求1所述的评估港口不可作业时间的方法， 其特征在于， 所述步骤二中， 根 据步骤一得到的波高 ‑周期‑波向联合分布结果， 对波浪方向、 波浪周期和波高进 行归并， 具 体为每22.5 °相位角取一个代表 性波浪方向、 每2~3s间隔取一个代表 性波浪周期， 并按0.5~ 1.0m间隔选择不同的入射波高进行 试验， 得到物理模型 试验的典型波况组合。 5.如权利要求1所述的评估港口不可作业时间的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 采 用NOAA风浪模型或E CMWF波浪模拟模型来获取外海一定时间段的波浪时间序列。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114818390 B 2评估港口不可作业时间的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及港 口工程波浪数值模拟和物理模型试验技术领域。 更具体地说， 本发 明涉及评估港口不可作业时间的方法。 背景技术 [0002]港口的主要功能之一是为船舶提供安全的停泊水域， 以方便货物的装卸作业。 要 履行这一职能， 取决于作业类型和货物种类等， 港内水域的气象、 水文 条件不得超过某些阈 值。 在影响港口作业的各类因素中， 港内水域的波浪条件是产生大部分不可作业时间的来 源之一。 因此， 掌握港内水域的波浪情况对港口的规划、 设计、 建设和安全运营都是非常重 要的。 [0003]港内水域通常由防波堤进行掩护， 港内水域的波浪条件通常可由波浪数学模型来 确定。 波浪数值模型可分为两种类型： 相位平均模型 （phase ‑averaged  model） 和相位解析 模型 （phase ‑resolving  model） 。 相位平均模 型又称为波谱模型， 它的主要优点是可以模拟 风浪的产生和发展， 但是不能考虑波浪绕射、 反射等物理现象。 相位解析模型包括缓坡模型 和布辛涅斯克 （Boussinesq） 模 型， 它的优点是可以解决相位问题， 进而能够模拟波浪 绕射、 反射等物理现象。 但是， 对于某些特殊结构形式防波堤， 比如密排管桩式、 透空式防波堤 等， 除存在波浪绕射和反射外， 还存在波浪透射， 而波浪数值模型不能准确模拟波浪在通过狭 窄缝隙后的透射现象。 [0004]因现有的基于波浪条件评估港口的可操作性通常只考虑了限制波高， 而忽视了波 浪周期和波浪方向的影响， 因此不能全面反映港口水域的波浪条件对港口不可作业时间的 影响。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供评估港口不可作业时间的方法， 使用波浪数值模型将外海长 时间波浪时间序列传播至近岸， 并以此作为物理模型试验的输入条件， 通过物理模型试验 测量近岸典型波况组合下 的泊位处船舶动态响应参数， 然后通过构建转换函数， 将近岸位 置长时间波浪时间序列转换为港内泊位处船舶动态响应时间序列， 并最终通过系缆力、 护 舷反力以及船舶的六个自由度运动量的作业限制标准， 精确评估港口不可作业时间。 [0006]为了实现本发明的这些目的和其它优点， 提供了评估港 口不可作业时间的方法， 包括： [0007]步骤一、 获取外海预设时间段的波浪时间序列后， 搭建区域波浪数值模型， 将外海 预设时间段的波浪时间序列传播至近岸， 并在近岸位置提取波浪时间序列， 得到近岸位置 预设时间段的波浪时间序列 （ H， T， Dir） ， 之后进 行波高‑周期‑波向联合分布统计 分析， 并获 得波高‑周期‑波向联合分布结果； [0008]步骤二、 根据步骤一得到的波高 ‑周期‑波向联合分布结果， 得到物理模型试验的 典型波况组合， 之后建立工程区整体物理模型、 船舶动态响应物理模型， 对于不同泊位， 分说　明　书 1/10 页 3 CN 114818390 B 3