Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и основные предпосылки исследований 10
1.1. Предмет исследований 10
1.2. Обзор теоретических исследований воздействий поверхностных волн на сплошные отдельно стоящие преграды 28
1.3. Некоторые результаты экспериментальных исследований. О расче тах волновых воздействий на ЭВМ 40
Выводы по главе 1 49
ГЛАВА 2. Волны у сплошных отдельно стоящих преград ... 51
2.1. Потенциалы скорости интерферированных и дифрагированных волну сплошных отдельно стоящих преград 51
2.2. Возвышения волновой поверхности и волновые давления у сплош ных отдельно стоящих преград 63
2.3. Волновые скорости у сплошных отдельно стоящих преград 72
Выводы по главе 2 76
ГЛАВА 3. Расчеты, анализ полученных результатов и их внедрение в практику проектирования сооружений на шельфе 77
3.1. Расчеты воздействий волн на преграды 77
3.2. Сопоставительный анализ расчетных и экспериментальных данных 89
3.3. Волновые нагрузки и воздействия на МЛСП «Приразломная» 100
Выводы по главе 3 109
ГЛАВА 4. Инженерная методика конструирования опорных оснований сооружений на шельфе с учетом волновых воздействий ПС
4.1. Выбор габаритных размеров опорных оснований погружных платформ 110
4.2. Характеристики расчетного шторма для учета цикличности нагружения 118
4.3. Местные размывы при совместном действии волн и течений 127
4.4. Конструирование защиты дна от местных размывов у МЛСП «Приразломная» 137
Выводы по главе 4 141
Заключение 142
Литература
- Обзор теоретических исследований воздействий поверхностных волн на сплошные отдельно стоящие преграды
- Возвышения волновой поверхности и волновые давления у сплош ных отдельно стоящих преград
- Сопоставительный анализ расчетных и экспериментальных данных
- Характеристики расчетного шторма для учета цикличности нагружения
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время площадь российского шельфа достигает 6,2 млн. км2, что составляет около 21% шельфовой зоны всего мирового океана. Россия ежегодно извлекает свыше 380 млн. тонн нефти и 580 млн. м3 газа, но данный объем добычи может бьпь существенно увеличен за счет ввода в строй новых морских месторождений. По некоторым оценкам, извлекаемые запасы на российском шельфе достигают 100 млрд. тонн условного топлива (15,5 млрд. тонн нефти и 84,5 трлн. м3 газа), что составляет почти 20% мировых нефтегазовых запасов. Около 70% всех морских месторождений России расположено в сравнительно мелководной зоне (на глубинах до 200 м), и это делает российский шельф инвестиционно привлекательным для крупных нефтяных компаний.
Инженерное обеспечение различных этапов обустройства и освоения морских нефтегазовых месторождений сопровождается строительством стационарных погружных платформ. Основная часть перспективных для добычи нефти и газа шельфовых зон находится в замерзающих морях с тяжелыми ледовыми и волновыми режимами, суровыми природно-климатическими условиями и слабо развитой береговой инфраструктурой (арктические и дальневосточные моря России).
В связи с этим большое значение приобретает разработка эффективных конструкций опорных оснований морских шельфовых сооружений, подверженных волновым и ледовым воздействиям. Необходимы дальнейшее совершенствование существующих методов расчета, экспериментальная проверка проектных предложений, конструкторские проработки. Среди важнейших расчетных методов находятся методы расчета волновых воздействий на преграды с различными очертаниями поперечных сечений. Известно, что именно волны зачастую определяют конструкцию и основные размеры погружных платформ.
В действующих российских нормативных документах содержится недостаточно нормативных требований, учитывающих специфику стационарных нефтегазодобывающих платформ на континентальном шельфе. До настоящего времени отсутствует специальные СНиП на проектирование сооружений такого типа, а действующие СНиП содержат лишь общие указания по классификации стационарных платформ и некоторые требования к исходным данным и методам расчетов.
Вопросам определения волновых нагрузок и воздействий, а также
расчетов прочности и устойчивости опорных оснований погружных
платформ, посвящено достаточно большое.ЧИОДйЭД^^^ШКледнее деся-
"УГЩ
БИБЛИОТЕКА
J СП«—«-- /-...1 1
О»
тилетие, в связи с началом промышленного освоения месторождений нефти и газа на шельфе Баренцева и Охотского морей, решение этой задачи приобрело особенно интенсивный характер. Большой вклад в исследование этих вопросов внесен трудами отечественных ученых: Ю.З. Алешкова, А.И. Альхименко, Б.В. Балашова, А.С. Болыыева, М.В. Бухтояровой, В.Б. Глаговского, А.Л. Гольдина, Н.Н. Загрядской, П.П. Кульмача, Д.Д. Лаппо, Д.А. Мирзоева, СМ. Мищенко, Е.Б. Михаленко, И.С. Нуднера, СИ. Рогачко, Ю.Г. Смирнова, СИ. Шибакина, КН.Шхинека, И.Ш.Халфина и др. Из зарубежных ученых следует отметить Ау, Босса, Бреббиа, Бреузерса, Гаррисона, Диина, Исааксона, Кастро, Крибеля, МакКами, Ронолда, Самера, Соулсби, Тейлора, Фачса, Фентона, Чакрабарти, Ханстена и др.
Цели и задачи работы. Основной целью работы является разработка практических методов расчета и конструирования опорных блоков сооружений на арктическом и дальневосточном шельфе с учетом волновых воздействий для повышения надежности и эффективности эксплуатации нефтегазодобывающих комплексов.
В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи:
исследование волновых воздействий на сплошные преграды с большими поперечными размерами;
составление схем нарушения устойчивости опорных блоков погружных платформ;
учет динамического характера приложения внешних природных нагрузок (на примере волновых);
определение порового давления и прочностных характеристик грунтов основания;
разработка конструктивных предложений для защиты от местных размывов дна у опорных оснований ледостойких платформ.
Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к изучению факторов, влияющих на устойчивость и прочность опорных блоков ледостойких платформ:
решена задача о характеристиках волн на поверхности жидкости постоянной глубины перед сплошными преградами с большими поперечными размерами с учетом нелинейного взаимодействия между исходными и отраженными волнами на уровне 3-го приближения;
определены возвышения волновой поверхности, волновые давления и волновые скорости;
получены характеристики расчетного шторма для учета цикличности нагр ужения;
разработаны конструктивные предложения для защиты от местных размывов дна хенаднШЛЮСНОваний.
Практическая ценность результатов диссертационных исследований заключается в научном обосновании инженерных методов конструирования опорных блоков погружных платформ с учетом волновых воздействий.
В результате исследований разработаны программы для ЭВМ, позволяющие вычислять точечные давления на напорные поверхности платформ, удельные (линейные) нагрузки на единицу длины или ширины преград, равнодействующие сил на все сооружение или его части, суммарные опрокидывающие моменты, высоты подъема (опускания) уровня воды перед сооружением, а также характеристики расчетных штормов, волновые скорости и глубины размывов дна у опорных блоков.
Практическая значимость подтверждается использованием разработок автора при составлении: Специальных Технических Условий (СТУ) на проектирование морской погружной платформы для обустройства Приразломного нефтяного месторождения; Технических Условий (ТУ) на проектирование железобетонных опорных оснований для морских установок (платформы ПА-Б и ЛУН-А) по проекту Сахалин-2.
Реализация результатов исследования проведена:
организациями-заказчиками при разработке ТЭО (проектов) строительства погружных платформ для Приразломного, Пильтун-Астохского, Лунского, Обского, Каменномысского и других месторождений;
проектными организациями на этапах разработки специальных технических условий и ТЭО (проектов) вышеуказанных погружных платформ.
Личный вклад автора состоитв осуществлении комплексного подхода к изучению факторов, влияющих на устойчивость и прочность опорных блоков ледостойких платформ, постановке задачи о характеристиках волнения на поверхности жидкости у сплошных преград реального очертания, получении результатов и их анализе.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на следующих конференциях и семинарах:
VI Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России» (RAO-03)(r. Санкт-Петербург, 2003 г.);
XX Международной конференции «Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов» (BEM@FEM-03) (г. Санкт-Петербург, 2003 г.);
Международной научно-практической конференции «Безопасность водного транспорта» (г. Санкт-Петербург, 2003 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 170 наименований. Работа содержит 159 страниц машинописного текста и 46 иллюстраций.
На защиту выносятся:
-
Методика расчета основных характеристик волнения перед сплошными преградами с большими поперечными размерами на уровне 3-го приближения.
-
Рекомендации по расчету волновых нагрузок и воздействий на погружную платформу «Приразломная».
-
Методика определения характеристик расчетного шторма для учета цикличности нагружения, а также местных размывов при совместном действии волн и течений.
-
Инженерные рекомендации по выбору габаритных размеров опорных оснований погружных платформ, в том числе с учетом цикличности нагружения.
-
Конструктивные предложения по защите дна у опорного основания погружной платформы «Приразломная» от местных размывов.
Обзор теоретических исследований воздействий поверхностных волн на сплошные отдельно стоящие преграды
Нефть будет храниться внутри кессона в 12 секциях с вместимостью около 160 тыс. м3. Верхняя палуба кессона высотой 2,3 м закрывает хранилища нефти и забортной воды. Внутри бортов и стен коффердамов располагается бетонный балласт.
В практике проектирования сооружений для освоения шельфа весьма важным является соблюдение требований действующих норм. Именно в нормах в сжатом виде аккумулируется накопленный за десятилетия мировой и отечественный опыт проектирования и эксплуатации подобных сооружений.
Прежде всего следует отметить, что после ряда крупных аварий с сооружениями на шельфе в некоторых странах (в первую очередь, в Норвегии и Великобритании) разработано законодательство, регулирующее безопасность функционирования шельфовых сооружений. В нем по сравнению с предыдущим законодательством существенно изменена концепция нормативного регулирования безопасности с учетом характеристик природных воздействий.
Под безопасностью за рубежом понимают надежность прежде всего по отношению к жизни и здоровью людей, а также загрязнению окружающей среды. Вместо традиционного подхода, предписывающего выполнение конкретных технических требований, в новейших иностранных нормах для морских сооружений (например, в норвежских [89] и британских нормах [87]) принят новый подход, ориентированный на достижение нормативной безопасности. В основе данного подхода находится требование достижения заданного уровня безопасности за счет всех имеющихся возможностей с последующим доказательством обеспечения этого уровня. Именно для этого в названных нормативных документах сформулированы требования по обязательному анализу и количественной оценке уровня безопасности, а также установлены предельные значения риска.
В нашей стране проекты погружных платформ выполняются с учетом требований норм [17, 50]. В соответствии с указанными нормами проектирование ведется на основе концепции предельных состояний, предусматривающей проведение детерминированных расчетов по двум группам предельных состояний с использованием метода частных коэффициентов надежности.
При определении нагрузок на погружные платформы должны учитываться положения норм [51, 52]. Определяющими являются ледовые, волновые и сейсмические воздействия. Наиболее опасными для сооружений считаются глобальные горизонтальные (сдвигающие) и вертикальные (взвешивающие) силы, опрокидывающие моменты, а также локальные давления, размывающие скорости, возвышения (понижения) волновой поверхности и др. Нормативные методы расчета волновых воздействий на сооружения с необходимыми пояснениями и примерами достаточно подробно изложены в справочно-методическом пособии [32]. Здесь следует обратить внимание на следующие особенности отечественных строительных норм и правил.
Представления и методы, положенные в основу российских нормативов (в первую очередь, [50, 51]), сформировались в конце 1970-х - начале 1980-х годов. При разработке этих норм в большей степени учитывался опыт отечественного речного гидротехнического и портового строительства. В итоге в основу строительных норм и правил была положена не совокупность требований к безопасности объектов строительства, а жесткая регламентация методов расчета и способов решения только технических вопросов.
В ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» в 2003 году при непосредственном участии автора разработаны изменения к СНиП 2.06.04-82 , в которых предпринята попытка устранить основные недостатки действующего нормативного документа. Принципиально важной особенностью данных изменений является введение деления природных нагрузок на экстремальные и нормальные (рис. 1.5). Такое деление в действующих общероссийских нормах, в отличие от зарубежных норм, отсутствует, и это не позволяет учесть многие реально существующие особенности сопротивления конструкций и грунтовых оснований внешним нагрузкам.
Возвышения волновой поверхности и волновые давления у сплош ных отдельно стоящих преград
Лобовая грань В. Возвышения волновой поверхности у лобовой грани В преграды при произвольном подходе волн находим по формуле: т1 =Лс +т1л+Л - (2.51) где т\сь - возвышения волновой поверхности в исходных набегающих на грань В волнах; цгЬ - возвышения волновой поверхности в отраженных от грани В волнах; г\сгЬ - возвышения волновой поверхности в волнах, образующихся от нелинейного взаимодействия исходных и отраженных от грани В волн.
Пусть возвышения волновой поверхности г\сь в набегающих волнах с потенциалом (2.24) подчиняются уравнению (2.25). Тогда для возвышений цгЬ в отраженных от грани В волнах с потенциалом (2.31) можно записать r\rh = -aBrsm(-kx + at)+ —агВгк cos2(- кх+ш)+ х—агВък— - [(-3th6/W + 9th4&/-9th2Arf + 27)x (2"52) 64 r th6kdK xsin3(-Ax+o)/)+(8th4M-48th2fc/)sin(-b: + a)/)], В результате нелинейного взаимодействия между исходными и отраженными волнами перед лобовой гранью В преграды возникает дополнительное волновое движение с потенциалом (2.35). Возвышения х\сгЬ волновой поверхности в таком волновом движении должны подчиняться уравнению
В настоящей главе получены следующие основные результаты: поставлена и решена задача о взаимодействии свободных бегущих нелинейных волн на поверхности жидкости постоянной глубины со сплошными отдельно стоящими преградами в виде вертикального восьмиугольного параллелепипеда; определены выражения для потенциалов волн, образующихся у всех восьми граней преграды; найдены зависимости, позволяющие находить возвышения волновой поверхности и волновые давления у сплошных отдельно стоящих преград в виде вертикального восьмиугольного параллелепипеда; получены формулы для скоростей движения частиц жидкости в волнах у сплошных отдельно стоящих преград.
Расчёты по приведенным выражениям следует проводить с применением специально разработанных программ для ПЭВМ. Полученные в главе зависимости используются в дальнейшем при исследовании взаимодействия волн с различными преградами практического очертания.
В данном параграфе приводятся примеры, иллюстрирующие применение теоретических положений главы 2 для практических расчетов волновых воздействий на отдельно стоящие преграды больших поперечных размеров.
Пример 1. Пусть требуется определить волновые воздействия на преграду в виде восьмиугольного вертикального равностороннего параллелепипеда с габаритами 101 х 101 м (поперечное сечение преграды близко по очертаниям к кругу) при глубине воды d = 21,6 м, высоте волн h= 10,1 м, периоде волн Т-18,0 с, плотности воды р = 1,03 т/м3.
Определяем: частоту исходных волн со0 = 2%/Т= 0,3491с-1; длину исходных волн путем численного решения уравнения (2.28) X = 250,2686 м; волновое число к = 2п/\ = 0,0251 м- ; амплитудный параметр для исходных волн по уравнению (2.29) а = 3,7521 м.
Лобовая грань А: возвышения (понижения) волновой поверхности у лобовой грани А в ряде точек вдоль грани по формуле (2.37) при tJT= 0,25 (вершина волны) и tx/T= 0,75 (подошва волны); расчеты сводим в табл. 3.1; волновые давления на лобовую грань А в ряде точек по глубине при z = 0; 0,25 /; 0,5 /и duo формуле (2.39); расчеты сводим в табл. 3.2; волновую нагрузку на лобовую грань А и опрокидывающий момент по эпюрам волнового давления:
Пример 2. Пусть требуется определить волновые воздействия на преграду в виде восьмиугольного вертикального параллелепипеда с прежними габаритами 101 х 101 м, но со значительно меньшими длинами граней А, С, Е и G (поперечное сечение преграды близко по очертаниям к квадрату), при тех же исходных данных, что и в предыдущем примере. Принятые размеры граней А, С, Е и G позволяют пренебречь волновыми нагрузками на данные грани ввиду их малости.
Определяем:
Лобовая грань В: возвышения (понижения) волновой поверхности у лобовой грани В в ряде точек вдоль грани по формуле (2.31) при tc/T= 0,25 (вершина волны) и tt/T = 0,75 (подошва волны); расчеты сводим в табл. 3.13; волновые давления на лобовую грань В в ряде точек по глубине при z = 0; 0,25 ; 0,5а?и d по формуле (2.35); расчеты сводим в табл. 3.14;
Сопоставительный анализ расчетных и экспериментальных данных
Вертикальные цилиндры. Анализ сведений в обзоре в главе 1 показывает, что литература по рассматриваемой проблеме представлена рядом отчетов и статей, в которых излагаются данные как теоретических, так и экспериментальных исследований. Наибольшее внимание в работах отечественных и зарубежных авторов уделено случаю силового воздействия регулярных волн на стационарные морские гидротехнические сооружения с опорными элементами в виде цилиндров. Следует отметить, что действующие в настоящее время ведомственные нормы [14] содержат рекомендации по инженерному расчету волновых нагрузок на вертикальные цилиндрические преграды при nD/X 0,4, где D — диаметр преграды, X — длина волны.
Аналитическое решение в 2.1...2.3 позволяет определять возвышения л волновой поверхности, волновые давления р в точках цилиндрической преграды, суммарные волновые нагрузки Р и М на преграды в зависимости от высоты h исходных волн, их длины X, глубины d на акватории и других факторов, в предположении эквивалентности по периметру восьмиугольному равностороннему параллелепипеду. Ниже приводятся результаты сопоставления расчетных данных, полученных из зависимостей в 2.1...2.3, с рекомендациями отечественных норм [14], а также с данными из других работ. Расчетные значения волновых воздействий определялись путем вычислений на ПЭВМ по специально составленным программам. Сравнение расчетных и экспериментальных данных проводилось при условии соизмеримости поперечных размеров (диаметров) преград с длиной волны.
Прежде всего, необходимо сопоставить результаты определения возвы шений (понижений) волновой поверхности у цилиндров большого диаметра. В практических расчетах волновых воздействий на цилиндры наибольший инте рес представляют максимальные т]стах возвышения волновой поверхности у лобовой поверхности преград. Кривые равных значений относительных воз вышений тах = Гс,тах/Ткі ГДЄ Гс,і ВОЗВЬІШЄНИЯ СВббоДНОЙ ВОЛНОВОЙ ПОВЄрХНО -90 сти в отсутствие преград, показаны на рис. 3.1. Легко видеть, что кривые равных значений тах, найденные по приведенным в 2.1...2.3 формулам, и построенная по нормам [14], достаточно близки друг к другу. Между тем, из сопоставления следует, что известный вывод ряда авторов о необходимости учета поправок второго и третьего приближений при определении экстремальных значений ординат свободной волновой поверхности является справедливым и для цилиндрических преград. Рекомендации норм [14] не учитывают крутизны /г/А, исходных волн, т.к. по-видимому, основаны на результатах лишь линейного решения.
Относительные возвышения волновой поверхности у контура вертикальной круглоцилиндрической преграды 1 - по нормам [14]; 2, 3, 4 - по формулам автора при hA = 0,05; 0,10 и 0,15
Важными характеристиками силового воздействия волн на цилиндрические преграды являются волновые давления в точках преград и суммарная волновая нагрузка. Ниже проводится сопоставление полученных результатов с данными норм [14].
Прежде всего, представляет интерес сравнение графиков коэффициентов распределения волнового давления по периметру цилиндрической преграды. На рис. 3.2 показаны кривые изменения относительных волновых давлений %—plpgh в ряде точек по периметру цилиндрической преграды на уровне покоя (z - 0) в a) x
Относительные волновые давления по контуру вертикальной кругло-цилиндрической преграды при 0 = 0 (а), 90 (б) и 180 (в) 1 - по нормам [14]; 2, 3, 4 - по формулам автора при Ык = 0,05; 0,10 и 0,15 моменты времени, соответствующие наступлению максимума горизонтальных (сдвигающих) сил Qm . Как видно, при 6 = 0 имеет место вполне удовлетворитель -92 ное совпадение нормативных и расчетных данных, и особенно для пологих волн при hfk - 0,05. Для более крутых мелководных волн кривые несколько расходятся но тем не менее соответствуют друг другу. По-видимому, это связано с тем, что графики норм построены с использованием данных линейного решения.
Дальнейшие сопоставления связаны с построением графиков значений инерционных коэффициентов в зависимости от дифракционного параметра nDfk, используемых для определения горизонтальной (сдвигающей) составляющей волновых нагрузок на цилиндрические преграды с диаметром D. На рис. 3.3 представлены результаты сопоставления расчетных данных, полученных по формулам 2.1...2.3, с данными, приведенными в пояснительной записке к дополнениям к СНиП 2.06.04-82 [37]. Как видно, при больших дифракционных параметрах (jtD/X 1,1) расчетные значения С„ найденные с учетом нелинейных эффектов, оказываются несколько больше значений, полученных по линейной теории дифракции [11]. Таким образом, сравнение силовых характеристик волнения у цилиндрических преград показывает достаточное соответствие полученных результатов данным, полученным с использованием норм [14].
Вертикальные призматические преграды. Теперь необходимо обратиться к случаю взаимодействия волн с вертикальными одиночными призматическими преградами. Известны лишь отдельные рекомендации немногочисленных авторов, в которых рассматриваются только некоторые аспекты данной проблемы.
Прежде всего, важно сопоставить результаты автора с данными экспериментальных и расчетных исследований, проведенных японскими специалистами [134]. Это тем более важно, так как эти авторы учли в своих теоретических решениях нелинейные эффекты на уровне второго приближения.
Характеристики расчетного шторма для учета цикличности нагружения
Общие положения. Под расчетным понимается шторм, наблюдающийся раз в течение заданного ряда лет (например, год, 10 и 100 лет) с такими скоростью, направлением, разгоном и продолжительностью действия ветра, при которых в точке установки опорного блока ледостойкого шельфового сооружения образуются ветровые волны с максимальными за этот период элементами.
В течение расчетного шторма на сооружение действует большое число волн (около 15...20 тыс.), и их воздействия через опорный блок передаются на грунтовое основание. Уже отмечалось, что в подстилающих слоях несвязного грунта основания в течение шторма наблюдается рост порового давления, приводящий к снижению прочностных характеристик грунта. Для определения величины этого снижения требуется знать не только характеристики грунтов, но и законы изменения элементов волн при шторме во времени (профиль шторма, количество N циклов волновых воздействий в различных фазах шторма, распределение значений волновых нагрузок по фазам и др.).
К настоящему времени накоплен определенный опыт моделирования штормов. По-видимому, первую попытку учесть распределение волн в шторме предпринял [106]. На основе данных многочисленных измерений волн с судов и платформ в Северном море им предложено принимать длительность режима моря (состояния моря, при котором статистические характеристики волнения могут считаться стационарными), равной 6 часам. По расчетам [106] за это время должны сформироваться 1800 волн с различными высотами и периодами. Распределение волн по интенсивности волновых нагрузок в течение режима моря принимаются в соответствии с законом Рэлея (рис. 4.6).
В норвежских нормах [91, 142] приведены профили расчетных штормов, которые следует принимать при исследовании величин снижения прочности грунтов основания под действием циклических волновых нагрузок при отсутствии других более подробных данных. В частности, нормы [142] предписывают назначать для Северного моря профиль расчетного шторма по рис. 4.7. Нетрудно убедиться, что в соответствии с рекомендациями [142] нижней границей шторма считается достижение значительными волнами высоты hs = 0,5hsmax, и при этом профиль шторма принимается симметричным с линейным ростом и падением высот волн на начальной и конечной стадиях шторма.
Между тем натурные исследования [151] показали, что реальные законы изменения высот волн во времени в течение шторма являются более сложными (рис. 4.8). Ниже на основе модели Слепяна [156] приводятся рекомендации по назначению характеристик произвольного расчетного шторма с учетом особенностей реальных акваторий.
Профиль шторма по модели Слепяна. Пусть высота значительных волн hs(t) в шторме является стационарной случайной величиной, подчиняющейся нормальному закону распределения (закону Гаусса). Пусть также F -интегральная функция распределения, а Ф - функция Лапласа (или функция стандартного интегрального распределения). Интегральную функцию F целесообразно принять в соответствии с законом распределения Рэлея:
Таким образом, очередность расчетов при определении профиля шторма должна быть следующей. По формуле (4.15) определяется значение щ, соответствующее заданному значению ht. Далее по зависимости (4.16) находится значение Umax. По выражениям (4.12, 4.13) в зависимости от времени / вычисляются значения функции U (і). При этом коэффициенты а и b в корреляционной функции (4.17) принимается путем обработки данных многолетних (не менее 5 лет) наблюдений за штормами в районе установки сооружения, а для определения спектральных моментов Xj (/" = 2, 4) используются интегралы (4.10, 4.11). Окончательно по уравнению (4.14) строится профиль шторма, по которому определяются продолжительность То шторма и максимальное значение высоты hsmax значительной волны.
Сопоставление расчетных характеристик шторма с данными наблюдений. Применение модели Слепяна к построению профиля шторма в форме (4.14) основано на двух допущениях: 1. Интенсивность U{t) нормированного распределения высот волн подчиняется закону Гаусса; 2. Корреляционная функция р(/) для интенсивности U(t) является корреляционной функцией для значительной высоты волн hs{t).
Целесообразно проверить справедливость указанных допущений путем сопоставления расчетных данных с результатами предсказания характеристик штормов в юго-восточной части Баренцева моря. На рис. 4.9 представлены результаты предсказания высот волн в районе Приразломного месторождения [23] на основе данных многолетних наблюдений. Как видно, двухпараметриче-ская экспоненциальная кривая, построенная по уравнению (4.17) при а = 0,245 час-1 и Ъ = 0,051 час-1, достаточно хорошо совпадает с предсказанными точками и соответствующей осредняющей кривой.
