Development of a Probabilistic Model for the Estimation of Yearly Workable Wave Condition Period for Offshore Operations - Centering on the Sea off the Ulsan Harbor

Abstract

요 지 : 본 논문에서는 공정별 해상작업 가능 기간의 합리적 산출이 가능한 확률모형이 제시된다. 확률모형을 유도 하기 위해, 먼저 JMA(Japan Meterological Agency)와 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 해상풍 자료와 SWAN에 기초하여 2003년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 한 시간 간격으로 울산 전면 해역에 서의 유의 파고와 첨두 주기를 역추산 하였다. 이어 모의된 유의파고 시계열 자료로부터 최소 자승법을 활용하여 장 기 유의파고 확률분포를 도출하였으며, 해석결과 그 동안 선호되던 삼 변량 Weibull 분포보다는 수정 Glukhovskiy 분포 계열에서 일치도가 가장 우월하였다. 보다 정확한 확률모형의 개발 가능성을 검토하기 위해 Borgman 선회적분 을 활용하여 역 추산 단위 간격인 한 시간 내에서 출현하는 개별 파랑이 고려된 파고분포도 함께 유도하였다. 수정 Glukhovskiy 분포의 모수는 A p = 15.92, H p = 4.374 m, κ p = 1.824로 드러났으며 해상작업 한계 파고가 H S = 1.5 m인 경우 작업가능일 수는 319일로 모의되었다. 이와 더불어 확률모형의 검증자료를 얻기 위해 파고가 해상 준설작업 한계 파고로 기 보고된 바 있는 H S = 1.5 m(Lee, 1991)를 상회하여 지속되는 시간을 유의파고 시계열 자료를 파별분 석(wave by wave analysis)하여 산출하였다. 산출결과 2003년부터 2017년까지의 평균 지속기간은 45.5일로 확률모형 으로부터 산출된 기간에 상당히 근접하였다. 핵심용어 : 복합 Weibull 파고분포, 해상작업 가능 기간, 수정 Glukhovskiy 분포, Borgman 적분, 고파랑 지속 시간, 전수조사Abstract : In this study, a probabilistic model for the estimation of yearly workable wave condition period for offshore operations is developed. In doing so, we first hindcast the significant wave heights and peak periods off the Ulsan every hour from 2003.1.1 to 2017.12.31 based on the meteorological data by JMA (Japan Meterological Agency) and NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), and SWAN. Then, we proceed to derive the long term significant wave height distribution from the simulated time series using a least square method. It was shown that the agreements are more remarkable in the distribution in line with the Modified Glukhovskiy Distribution than in the three parameters Weibull distribution which has been preferred in the literature. In an effort to develop a more comprehensive probabilistic model for the estimation of yearly workable wave condition period for offshore operations, wave height distribution over the 15 years with individual waves occurring within the unit simulation period (1 hour) being fully taken into account is also derived based on the Borgman Convolution Integral. It is shown that the coefficients of the Modified Glukhovskiy distribution are A p = 15.92, H p = 4.374 m, κ p = 1.824, and the yearly workable wave condition period for offshore work is estimated to be 319 days when a threshold wave height for offshore work is H S = 1.5 m. In search of a way to validate the probabilistic model derived in this study, we also carry out the wave by wave analysis of the entire time series of numerically simulated significant wave heights over the 15 years to collect every duration periods of waves the height of which are surpassing the threshold height which has been reported to be H S = 1.5 m in the field practice in South Korea. It turns out that the average duration period is 45.5 days from 2003 to 2017, which is very close to 46 days from the probabilistic model derived in this study.

Preliminary Study on an amendment to the Design Guideline of Outer Port Facilities Against Harsh Wave Conditions due to Climate Change based on Design Fidelity Index

“…식( 9), (10 다는 해안공학계의 정설 (Cavanie, 1976;Cho, 2021a: Cho, 2021bChoi and Cho, 2019;Forristall,2008;Park and Cho, 2019;Park et al, 2021)과는 다소 거리가 있어 향후 상당한 논의가 필요 하나, 풍성파 성장에 필요한 취송거리가 제한적 방위에서 만 확보되는 서해의 특성으로 풍성파가 충분히 성장하지 못 하여 발생하는 것으로 추정된다 (Kim and Cho, 2021;Hasselmann, 1967;Phillips, 1980).…”

On the Effects of Non-Gaussian Wave-Slope Distribution on the Failure Probability of an Armour block of Rubble Mound Breakwater

“…3. Comparison of wave height probability distribution functions withthe modified Glukhovskiy and the one derived byChoi and Cho (2019)…”

Numerical Analysis of Nonlinear Shoaling Process of Random Waves - Centered on the Evolution of Wave Height Distribution at the Varying Stages of Shoaling Process

“…이러한 유한 수심에서의 파고분포로는 Glukhovskiy(1966) 에 의해 처음 제시된 이래, 초기 모형이 지니는 모수 산정의 불확정성 (Battjes, 1986)이 Klopman and Stive(1989), Klopman (1996) 등에 의해 해결되는 등 꾸준히 개선된 수정 Glukhovskiy 분포가 현재 대표적인 천해역 파고 분포로 보인다 (Choi and Cho, 2019). 그러나 수정 Glukhovskiy 분포는 천수의 마지막 단계인 쇄파역에서는 상당히 보수적인 값을 주며 (van Vledder et al, 2013), Battjes and Groenendijk(2000) Chang and Cho, 2019).…”