工程设计中的潮位推算

例2.潮位观测序列同例1，据调查在此序列之前出现+494cm的特高潮位 ，重现期为36年，进行特大值处理后，推算50年一遇极端潮位。 解
1考虑特大值序列的均值 为
1 N 1 n 1 36 1 x X xi 494 6807 344.62cm N n i 1 36 20
2 19 86 188 339 515 608 647 609 501 494 496 486 479 522 527 524 456 355 235 124 57 17 2 8288
336
720
744
720
696
744
720
744
720
656
潮位历时累积频率曲线
500
400
300
潮位/cm
200
经验频率 % 0.02 0.25 1.29 3.56 7.65 13.86 21.20 29.00 36.35 42.39 48.35 54.34 60.20 65.98 72.28 78.63 84.96 90.46 94.74 97.58 99.07 99.76 99.96 99.99
419～400 399～380 379～360 359～340 339～320 319～300 299～280 279～260 259～240 239～220 219～200 199～180 179～160 159～140 139～120 119～100 99～80 79～60 59～40 39～20 19～0 -1～-20 -21～-40 -41～-60 次数
p/%
1
3.836
2
3.179
4
2.517
5
2.302
10
1.625
25
0.680
50
-0.148
75
-0.8
90
-1.277
95
-1.525
99
-1.93
p, 20 p,36
3.547
2.972
2.350
2.148
1.511
0.623
-0.154
-0.767
-1.216
-1.448
-1.828
间隔
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
次数
累加 次数 m 2 21 107 295 634 1149 1757 2404 3013 3514 4008 4504 4990 5469 5991 6518 7042 7498 7853 8088 8212 8269 8286 8288
2 18 31 37 59 53 50 46 44 39 44 40 41 42 41 35 39 22 8 5
2 11 32 43 50 62 56 48 43 38 47 45 44 41 47 41 48 31 12 9 1
3 7 38 35 51 50 54 44 50 43 40 40 49 41 49 48 41 22 12 3
3 12 23 54 70 55 53 49 48 41 49 35 52 47 43 43 34 20 9 4
3 11 19 36 59 61 59 44 36 47 42 42 50 45 54 41 29 18 12 9 3
2 14 23 32 43 50 52 53 33 36 39 39 33 58 46 30 28 17 14 7 6 1
20 1 解 1求均值x xi 1 6807 340.35(cm) 20 i 1 20
1 1 2 2 2 2求均方差S x x x 2321739 340 . 35 15.77(cm) i 20 20
3查表得p,20 3.179
则x高 x p,20 Sx 340.35 3.17915.77 391 (cm)
2均方差为
1 2 N 1 n 2 2 1 2 36 1 2 Sx x x 494 2321739 X 344.62 29.63cm i N n i 1 36 20
3查表得p,36 2.972
则x高 x p,36 Sx 344.62 2.972 29.63 433 (cm)
例1.已知某工程海区连续20年最高潮位观测序列（见下表 ），推算50年一遇的极端高潮位。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 年最高潮位 x(cm) 376 365 356 352 351 351 350 350 349 340
xi
2
序号
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 求和
频率分析法 一般推求重现期50年一遇的潮位，需要至少连续20年的实测 资料，还要调查历史上的特殊潮位。 极值Ⅰ型分布
F ( x) exp{ exp[ ( x )]}
采用最小二乘法估计分布参数α 、β 令 y x ，则计算公式如下：

n
Sx
yn x
6 8 15 25 38 51 57 54 44 45 42 34 43 38 54 48 52 34 21 8 3
3 10 19 41 58 60 57 50 43 40 42 40 43 50 55 40 41 17 18 11 5 1 744
6 22 39 43 53 62 51 45 42 39 45 44 48 55 44 39 29 19 13 5 1 744
e x e y
1 e 1 e
F ( x) exp{ exp[ ( x )]}
即
p 1 e
x 1
e x

ln ln1 p
x
1

n
Sx

ln ln1 p
式中，
1 x xi n
Sx 1 2 xi x n 1 2 2 x x i n
其中， n和yn可查表得到

n
Sx
yn x
xi ห้องสมุดไป่ตู้示每年的潮位最值 n 表示年数，
则对于高潮而言，大于 等于某一x值的频率为 PX x 1 PX x 1 F x
二、资料充足时的潮位推算
(一)设计高、低潮位的推算
1.潮位历时累积频率曲线 以全年逐日每小时的潮位记录作为统计数据进行频率分析绘 制而成，因此至少需要一年的实测资料。
绘制步骤:（1）确定最低、最高潮位，给出潮位变幅 （2）划分间隔，一般取10或20cm （3）由高到低逐级统计累积出现的次数 （4）计算累积频率p=m/(n+1),m为累积次数，n为 总次数 （5）描点作图
（三）乘潮潮位的推算
为保证船舶航行安全，应根据船舶出入作业要求和密度选定 合理的持续时间t，确定水位不低于该潮位的累积频率p。 推求步骤： （1）在潮位过程线上，量取各次潮峰上历时为t小时的潮位 ，统计其在不同潮位级内的出现次数； （2）其余步骤与潮峰累积频率曲线的绘制步骤相似，绘出持续 时间为t的高潮乘潮潮位累积频率曲线； （3）按设计要求，从上述曲线上读取累积频率为p的潮位值。
潮峰累积频率曲线
500 500 400 400 300 300
潮位/cm
潮谷累积频率曲线
200
潮位/cm
200
100
0 100 -100 0 0 0 20 40 P/% 60 80 100 -200 P/% 20 40 60 80 100
10%的潮位作为设计高潮位
90%的潮位作为设计低潮位
(二)极端高、低潮位的推算

特殊潮位的处理 在观测序列年之外出现特殊潮位，需要调查确定特殊潮位值X 及其重现期N。 n
1 N 1 x X xi N n i 1
Sx
1 2 N 1 n 2 2 x x X i N n i 1
x x pN S x
pn 查表时n取为N 式中，
7 16 14 21 28 37 25 16 24 20 25 16 24 20 25 5 6 5 3
2 4 22 30 44 52 56 52 46 44 32 48 47 39 49 37 50 34 18 12 2
4 13 37 36 59 53 51 52 36 35 51 43 45 43 49 36 52 24 13 3 3
年最高潮位 x(cm) 336 334 333 330 326 326 323 322 320 317 6807
xi
2
141376 133225 126736 123904 123201 123201 122500 122500 121801 115600
112896 111556 110889 108900 106276 106276 104329 103684 102400 100489 2321739
100
0
-100 0 20 40 P/% 60 80 100
1%的潮位作为设计高潮位，98%的潮位作为设计低潮位
2.潮峰、潮谷的累积频率曲线 以每日两次高潮和两次低潮的潮位作为统计数据而绘制的累 积频率曲线，因此研究的是半日潮的统计数据。 绘制方法与历时累积频率曲线绘制方法相同。 3.关于两种方法的讨论 对于海岸港和潮汐作用明显的河口港，高潮10%和低潮90%与 历时1%和历时98%的潮位很接近，其差值一般在10cm内，两 种方法皆可； 对于汛期潮位作用不明显的河口港，汛期洪水位变化超过潮 位变化，只能用历时1%和历时98%的水位值作为设计潮位。
工程设计中的潮位推算
2011级 港口海岸与近海工程 李长东
工程设计中的潮位推算
设计潮位 资料充足时的潮位推算 资料短缺时的潮位推算

一、工程潮位
1.设计高、低潮位 海工建筑物在正常使用条件下的高、低潮位。 正常使用：（1）船舶可以安全地靠泊并进行装卸作业 （2）建筑物和地基不被破坏 2.极端高、低潮位 海工建筑物在非正常工作条件下的高、低潮位。 非正常使用：（1）船舶不能停靠作业 （2）建筑物和地基不被破坏 3.乘潮潮位 当港口或修造船船坞航道里的水较浅时，船舶的出入需要乘 潮进行
x

yn
xx
n
Sx
yn
n
Sx
ln ln1 p
x x Sx
1
n
ln ln1 p yn
pn 可查表
则多年一遇高水位
x高 x高 pn S x高 x低 x低 pn S x低
同理得到多年一遇低水位