一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法技术

本发明专利技术公开了一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法，包括：获取暴露海域水文信息；计算平均高潮高度、平均低潮高度及它们对应的时间点；获取该港口暴露站潮差区的高度；计算润湿时间和干燥时间。本发明专利技术根据坐标点作出余弦函数曲线，基于海洋涨潮落潮所遵循的周期性规律，利用BLM‑Shipping软件提供的潮汐曲线和余弦函数曲线的拟合，确认潮汐区的涨落潮周期，并通过查询暴露台高度确定暴露站被润湿的时间和干燥的时间，最终可以确定该海域暴露站的混凝土干湿循环的条件参数。本发明专利技术节约观测时间，充分利用已有数据信息和情报网络，结果更为准确，是一种可靠的等效海洋潮汐区干湿循环条件的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法
本专利技术属于海洋环境实验
，涉及一种海洋潮汐区干湿循环参数等效方法。
技术介绍
海洋环境主要分为海洋大气区，海洋浪溅区，海洋潮汐区和海洋水下区。海洋环境下的混凝土服役寿命问题受到广泛关注。目前已有大量基于海洋暴露站的混凝土耐久性实验探究，并同时在实验室模拟海洋环境进行混凝土耐久性实验。尤其海洋潮汐浪溅区的混凝土构件的劣化最为严重，由于受到海水干湿循环作用，该区域的混凝土受到更为严重的侵蚀。干燥条件下，当侵蚀溶液蒸发时，溶液中的盐分会迅速结晶析出，产生较大的盐结晶压力，盐结晶压导致混凝土开裂，再次湿润时，由于浓度梯度的差异，更多的盐溶液进入混凝土内部，导致混凝土的再次破坏，因此干湿循环条件下的混凝土的侵蚀最为严重，尤其是硫酸盐存在的海洋环境中。因此，海洋潮汐区的混凝土耐久性能实验较多。通常实验室的干湿循环制度通常是根据标准制定，根据GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中，关于硫酸盐干湿循环制度的规定中提出，将混凝土浸泡15h后风干1h在80℃中烘干6h，然后冷却2h，整体为一个干湿循环；而JTJ270-98所提出的标准中规定将养护后的混凝土放入80℃烘箱下烘干4天，然后用3.5％的食盐水浸泡24h取出，然后再放入60℃的环境下烘13天，14天为一个循环进行干湿循环实验；而国外标准中，如ASTMD559标准规定48h为一个循环，23℃进行6h浸泡，71℃进行42h烘干。目前的实验室的干湿循环制度主要是为了加速侵蚀而制定，然而与实际海洋环境潮汐区的干湿循环的条件之间却难以等效。正因为此，目前的实验无法模拟真实海洋条件下的混凝土侵蚀环境。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术充分利用已有数据信息和情报网络，公开了一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法，基于海洋涨潮落潮所遵循的周期性规律，利用BLM-Shipping软件提供的潮汐曲线和余弦函数曲线的拟合，确认潮汐区的涨落潮周期，并通过查询暴露台高度确定暴露站被润湿的时间和干燥的时间，最终可以确定该海域暴露站的混凝土干湿循环的条件参数。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法，包括如下步骤：步骤1，获取暴露海域水文信息，记录一段时间内每日的高潮点低潮点和对应的时间点；步骤2，根据步骤1获取的数据计算所述一段时间内的平均高潮高度h、高潮对应平均时间点t1，平均低潮高度l、低潮对应平均时间点t2，计算周期T＝2×(t2-t1)；步骤3，根据坐标点作出余弦函数曲线，结合步骤2得到的数据确定函数表达式如下：步骤4，获取该港口暴露站潮差区平台的高度H；步骤5，计算当潮汐高度高于该值的时间段即为润湿时间，令y≥H(3)计算得到t1′≤t≤t2′,则润湿时间Δt＝t2′-t1′，最终计算得到干燥时间为干燥周期即为T。优选的，所述步骤1中根据BLM-Shipping软件获取暴露海域水文信息。优选的，所述步骤3中函数表达式通过如下步骤得到：首先写出余弦函数表达式如下：将暴露站高潮点均坐标(t1,h),低潮点坐标(t2,l),带入式(1)计算求得。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术拟合出余弦函数曲线，基于当高度超过暴露站的高度时，则暴露站的试件处于润湿状态，当高度低于暴露站高度时，试件则处于干燥状态，从而计算出试件的干湿循环的时间和周期。本专利技术是对等效海洋潮汐区干湿循环参数的确定方法的创新，与传统的方法相比，节约观测时间，充分利用已有数据信息和情报网络，结果更为准确，是一种可靠的等效海洋潮汐区干湿循环条件的方法。附图说明图1为根据ThailandBangkok港口平均高潮高度、低潮高度及其时间点做出的图例。图2为根据图1中坐标点拟合的余弦函数曲线。图3为根据波斯湾潮汐区平均高潮高度、低潮高度及其时间点做出的图例。图4为根据图3中坐标点拟合的余弦函数曲线。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。考虑到海洋潮汐涨潮落潮在一个时间段里遵循一定的周期性规律，从而导致了海洋潮汐区产生了周期性的干湿循环过程，这个过程中涉及到的参数有干燥时间和润湿时间，干燥温度和润湿温度，以及干湿循环的周期。本专利技术收集潮汐区暴露站水文信息，确定海洋潮汐高潮低潮时间点和高度后，通过拟合余弦函数曲线，确定海洋潮汐区干燥时间和润湿时间以及干湿周期的函数算法，确认潮汐区的涨落潮周期，并通过查询暴露台高度确定暴露站被润湿的时间和干燥的时间，最终可以确定该海域暴露站的混凝土干湿循环的条件参数。具体的说，本专利技术方法包括如下步骤：步骤1，根据BLM-Shipping软件确定暴露站的海域水文信息，BLM-Shipping软件提供来自遍布全球8,000多个潮汐观测站的实时潮汐数据和短期潮汐预测，可切换不同的基准面或调整不同的时区显示格式浏览潮汐曲线图，查询任意时刻的潮高。记录一段时间内(例如一年)每日的高潮点低潮点和对应的时间点，做出潮汐表。步骤2，根据潮汐表计算上述一段时间内的平均高潮高度和低潮高度以及时间点，在图上列出坐标，记录高潮对应平均时间点为t1，高潮高度h,低潮对应平均时间点为t2和低潮高度l，则高低潮时间差的两倍即为周期，即T＝2×(t2-t1)。步骤3，根据坐标点作出余弦函数曲线，并写出函数表达式。首先写出余弦函数表达式如下：将暴露站高潮点均坐标(t1,h),低潮点坐标(t2,l),带入式(1)计算求得余弦函数表达式如下：步骤4，根据文献信息查取该港口暴露站潮差区的高度H；步骤5，，计算当潮汐高度高于该值的时间段即为润湿时间，即y≥H(3)计算得到t1≤t≤t2,则润湿时间Δt＝t2-t1，最终计算得到干燥时间为干燥周期即为T。由此，得到润湿时间和干燥时间，能够较好地实现实际海洋环境和实验室干湿循环制度的等效和比较。以下通过两个实例来进一步说明本专利技术方法的良好效果。实例1：ThailandBangkok港口暴露站的干湿循环制度在此基础上，拟合余弦函数图像曲线如图2所示。通过BLM-Shipping软件获得BLM-Shipping港口提供的数据，确定高低潮点和高低潮时间点作出的图例如图1所示。在此基础上，拟合余弦函数图像曲线如图2所示。根据图2的余弦函数曲线写出对应的余弦函数关系式：查询得知该暴露站的暴露台高度为175cm,则当y≥175cm时，试件被润湿，当y≤175cm试件处于干燥状态，则混凝土试件的润湿时间计算得到0.91≤t≤11.09试件处于浸泡状态，则润湿时间Δt为10.18小时，干燥时间为1.82小时，干湿循环比为1:5。循环周期为12h。经查询文献中文献中提供的实验室干湿循环时间比例为1:5，一天两个循环。本专利技术方法计算得到的干湿循环制度与文献中所提供的干湿循环的制度一致。实例2：在波斯湾潮汐区浸泡的混凝土试件的干湿循环等效制度根据BLM-Shipping所提供的波斯湾潮汐区的潮汐信息作图如图3所示，拟合余弦函数图像如图4所示，确定潮汐区的高潮低潮点以及对应的时间点，写出余弦函数表达式如下：查得暴露台的高度为100cm则当y≥100cm时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取暴露海域水文信息，记录一段时间内每日的高潮点低潮点和对应的时间点；步骤2，根据步骤1获取的数据计算所述一段时间内的平均高潮高度h、高潮对应平均时间点t1，平均低潮高度l、低潮对应平均时间点t2，计算周期T＝2×(t2‑t1)；步骤3，根据坐标点作出余弦函数曲线，结合步骤2得到的数据确定函数表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于余弦函数的海洋潮汐区干湿循环参数等效方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取暴露海域水文信息，记录一段时间内每日的高潮点低潮点和对应的时间点；步骤2，根据步骤1获取的数据计算所述一段时间内的平均高潮高度h、高潮对应平均时间点t1，平均低潮高度l、低潮对应平均时间点t2，计算周期T＝2×(t2-t1)；步骤3，根据坐标点作出余弦函数曲线，结合步骤2得到的数据确定函数表达式如下：步骤4，获取该港口暴露站潮差区的高度H；步骤5，计算当潮汐高度高于该值的时间段即为润湿时间，令...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春香，梁程瑶，凌灏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32