一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法技术

本发明专利技术提供一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，包括如下步骤：S1、多级海浪事件及参数定义；S2、对多级海浪事件进行危险性分析，得到多级海浪危险性指数；S3、对调查作业进行脆弱性分析，得到调查作业脆弱性指数；S4、基于多级海浪危险性和调查作业脆弱性的指数，进行海浪综合风险评估。本发明专利技术是综合考虑了海浪事件危险性和海洋科考调查脆弱性，从海浪强度、发生频次、持续时间三方面构建形成多级海浪事件危险性评价指标体系，可全面、科学、客观评价海洋科考调查受海浪影响程度，为调查站位设计、作业窗口期规划、航线规划等业务工作提供有效支撑。供有效支撑。供有效支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法


[0001]本专利技术属于海浪风险性评估方法，特别涉及一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法。

技术介绍

[0002]近些年，随着海洋战略地位的不断提升，海洋科学技术快速发展，海洋资源勘查、海洋环境调查范围也从近海拓展到全球大洋和两极地区，随之而来的是海洋科考调查作业的复杂性、风险性不断增加，与其它海洋环境因素相比，海浪对科考调查影响最大。一般来说，为了获取准确的测量数据，以及保证人员和仪器设备的安全，应提前开展海浪风险评估工作，合理规划调查站位和作业窗口期，制定最优航线和作业计划，保障船舶安全经济航行，科考活动安全高效进行。
[0003]鉴于海浪事件可能带来的的经济损失和活动影响，许多学者开展了海浪风险评估研究工作。申友利等结合广西北海港石步岭港区海岸防御工程项目，将SWAN模型推算得到的波浪要素理论极大值与设计值进行对比，对海浪引起的风险进行评估，得到现有码头及防护工程岸段的风险情况；李雪、尹超等利用泊松
–
对数正态分布、P
‑
III型分布等极值统计模型，推算山东、海南沿海多年一遇的台风浪波高分布，为沿海省市的防灾减灾和海洋工程设计提供参考依据；N.G.Rangel
‑
Buitrago等基于过去30年哥伦比亚加勒比海沿岸地区的409次极端海浪事件历史资料，从沿海地区的海岸侵蚀、社会经济、生态环境、文化遗产等方面，对极端海浪事件影响进行了综合评估，并绘制了海岸线的风险等级图。
[0004]从上述研究成果可看出，目前海浪风险评估的研究方法主要是利用波浪极值分布理论推算多年一遇重现期极值，影响主体大都为沿海地区的海洋工程，而海洋科考调查有别于海洋工程，极端海浪固然有一定危害性，普通海浪也会对调查作业产生一定影响，故极值分布理论不适用于本专利的海浪风险评估方法。另外，不同主体能承受的海浪程度不同，主体的脆弱性直接影响海浪风险评估结果，现有研究仅考虑了海浪自身属性，如波高、周期等，缺乏受海浪影响的主体属性指标分析。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，该方法综合考虑海浪危险性和海洋科考调查作业脆弱性，构建形成多级海浪事件危险性评价指标体系，提出海洋科考调查作业脆弱性分析方法，建立海浪综合风险评估模型，可全面、科学地评估海浪对海洋科考调查作业的影响，为调查站位设计、窗口期和航次规划提供支撑。
[0006]如上构思，本专利技术的技术方案是：一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0007]S1、多级海浪事件及参数定义；
[0008]S2、对多级海浪事件进行危险性分析，得到多级海浪危险性指数；
[0009]S3、对调查作业进行脆弱性分析，得到调查作业脆弱性指数；
[0010]S4、基于多级海浪危险性和调查作业脆弱性的指数，进行海浪综合风险评估。
[0011]优选地，所述步骤S1的海浪事件属性包括海浪强度、发生频数和持续时间三个物理参数。
[0012]优选地，所述步骤S1是根据海浪的有效波高不同，将海浪事件定义为L个等级，形成多级海浪事件。
[0013]优选地，所述多级海浪事件从1级至L级，有效波高依次减小，见表1：
[0014]表1多级海浪事件等级表
[0015][0016][0017]优选地，所述步骤S2包括如下步骤：
[0018]ⅰ
)利用数据统计方法建立多级海浪事件危险性指标因素集U
i
＝{多年月平均海浪强度S
i
，多年月平均发生频次N
i
，多年月平均持续时间T
i
}，其中i表示海浪事件等级；
[0019]ⅱ
)指标因素数值计算，基于长时间序列的历史海浪网格数据，确定网格点p(x,y)的海浪发生频数、持续时间和强度三项指标因素，且由以下公式求得：
[0020][0021][0022][0023]式中：N
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均发生次数；T
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均持续时间；S
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均有效波高；
[0024]ⅲ
)基于层次分析法，确定各级海浪事件权重系数，构造层次中的判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征值λ
max
及其对应的特征向量，检验判断矩阵的一致性指标CI和一致性比率CR，分别由以下公式计算得到：
[0025][0026][0027]式(4)中，n为指标个数，式(5)中，RI可通过查表得到，当CR<0.1时，就认为判断矩阵具有令人满意的一致性，否则，就需要调整判断矩阵，最后，在通过一致性检验的前提下，
对最大特征值对应的特征向量进行归一化即可得到权重向量[ω
1 ω2ꢀ…ꢀ
ω
i
]；
[0028]ⅳ
)海浪事件危险性指数矩阵计算，对多级海浪事件进行危险性分析，由以下公式计算得到网格点p(x,y)海浪危险性指数矩阵：
[0029][0030]式中，Hazard(x,y)为1*L阶海浪危险指数矩阵，L为海浪事件级数，ω
i
为第i级海浪事件的权重系数，S
i
为第i级海浪事件的海浪强度统计值，N
i
为第i级海浪事件的发生频数的统计值，T
i
为第i级海浪事件的持续时间统计值。
[0031]优选地，所述步骤S3包括如下步骤：
[0032]ⅰ
)海洋科考调查作业受影响程度等级划分，将调查作业的受海浪影响程度等级划分为4级，从低到高依次为：轻微影响、中等影响、严重影响、灾难性影响，并采用A
‑
E分制评价指标，对受影响程度等级进行量化评价，见表2所示：
[0033]表2海洋科考调查作业受海浪影响程度等级划分表
[0034][0035][0036]ⅱ
)海洋科考调查作业脆弱性指数矩阵计算，按照海洋科考调查作业受影响程度等级划分标准，根据调查作业的海浪适应性，获得调查作业在各级海浪事件中的受影响程度并赋值，形成调查作业脆弱性指数矩阵，可由公式(7)表示：
[0037][0038]式中，vulnerability为调查作业脆弱性指数矩阵，v
i
为某类调查作业在第i级事件中的脆弱指数，指数分值越大，脆弱性越大。
[0039]优选地，所述步骤S4是将海浪危险性结果和科考作业脆弱性结果相乘，并作归一化处理，得到调查海域的海浪综合风险值，由以下公式计算得到：
[0040]risk＝Hazard*vulnerability
ꢀꢀ
(8)
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、多级海浪事件及参数定义；S2、对多级海浪事件进行危险性分析，得到多级海浪危险性指数；S3、对调查作业进行脆弱性分析，得到调查作业脆弱性指数；S4、基于多级海浪危险性和调查作业脆弱性的指数，进行海浪综合风险评估。2.根据权利要求1所述的一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，其特征在于：所述步骤S1的海浪事件属性包括海浪强度、发生频数和持续时间三个物理参数。3.根据权利要求1所述的一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，其特征在于：所述步骤S1是根据海浪的有效波高不同，将海浪事件定义为L个等级，形成多级海浪事件，所述多级海浪事件从1级至L级，有效波高依次减小，见表1：表1多级海浪事件等级表4.根据权利要求1所述的一种面向海洋科考调查的海浪风险评估方法，其特征在于：所述步骤S2包括如下步骤：
ⅰ
)利用数据统计方法建立多级海浪事件危险性指标因素集U
i
＝{多年月平均海浪强度S
i
，多年月平均发生频次N
i
，多年月平均持续时间T
i
}，其中i表示海浪事件等级；
ⅱ
)指标因素数值计算，基于长时间序列的历史海浪网格数据，确定网格点p(x,y)的海浪发生频数、持续时间和强度三项指标因素，且由以下公式求得：浪发生频数、持续时间和强度三项指标因素，且由以下公式求得：浪发生频数、持续时间和强度三项指标因素，且由以下公式求得：式中：N
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均发生次数；T
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均持续时间；S
i
(x,y)代表在m个月周期内，经纬度坐标x,y的位置点p，第i级海浪事件月平均有效波高；
ⅲ
)基于层次分析法，确定各级海浪事件权重系数，构造层次中的判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征值λ
max
及其对应的特征向量，检验判断矩阵的一致性指标CI和一致性比率CR，分别由以下公式计算得到：
式(4)中，n为指标个数，式(5)中，RI可通过查表得到，当CR<0.1时，就认为判...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹磊，康林冲，赵龙飞，宋恩辉，孟繁超，姜晓轶，刘金，吕憧憬，
申请(专利权)人：国家海洋信息中心，
类型：发明
国别省市：