Surface Elevation Recovery Methods from Pressure Gage for Irregular Waves

불규칙파(不規則波에) 대한 압력식(壓力式) 파고계(波高計)의 적용성(適用性)에 관한 연구(研究)

A precedure for recovering surface displacement from a time series of pressure measured by a pressure gage in a shallow water (that is, FFTM, LCM. IWM) is investigated with respect to a proper cut-off-frequency of a frequency response function for the accurate recovery of wave height and period. The authors examined the applicability of above mentioned three transformation procedures through field observations and laboratory experiments and the following results are obtained. i) The cut-off-frequency of the frequency response function used in FFTM is deeply depend on both the frequency response of the pressure sensor and the water depth at the sensor. In this study, a relatively accurate surface displacement can be recovered when the frequency response function is cut off at the frequency corresponding to kh=3.0 where k is a wave number at the depth of h. The frequency response function in the region higher than the cut-off-frequency is set constant to be the value at the cut-off-frequency. ii) The transformed surface displacements by LCM are affected by the small waves of short periods included in the measured pressure. It is found that pressure variation whose local frequency is higher than kh=1.5 has to be neglected to recover surface displacement sufficiently. iii) In IWM, the linear pressure response function is usually utilized by multiplying a coefficient N which is a function of the frequency (or kh) and takes a value around unity. However, in this study, a constant value of N(=1.0) gives a relatively accurate recovery of surface displacements.

압력식(壓力式) 파고계(波高計)에서 측정(測定)되어진 압력파형(壓力波形)으로부터 수위변동(水位變動)을 추정(推定)하는 방법(方法)에 대해서 1) Fast Fourier Transform Method(FFTM), 2) Local Curvature Method(LCM), 3) Individual Wave Method(IWM)의 3가지 방법(方法)을 비교(比較)하여, 천해역(淺海域)에 있어서의 파랑측정(波浪測定)에 대한 압력식(壓力式) 파고계(波高計)의 적용성(適用性)에 대해 검토(檢討)했다. 그 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1) 측정(測定)되어진 압력파형(壓力波形)으로부터 수위변동(水位變動)을 추정(推定)할 때에 사용(使用)되어지는 이론선형응답함수(理論線形應答函數)(Hp=coshkh/coshk(h+z)의 적용가능범위(適用可能範圍)(cut-off-frequency)는 $kh{\leq}3.0$이다. 그리고 kh > 3.0의 영역(領域)에 있어서의 이론선형응답함수(理論線形應答函數)는 일정치(一定値)를 부여함으로써 매우 정도높은 수위변동(水位變動)을 얻을 수 있다. 2) LCM에 의한 수위변동(水位變動)의 변환(變換)에 있어서는 측정(測定)된 압력파형(壓力波形)속에 포함되어 있는 단주기파(短週期波)들에 의해 크게 영향(影響)을 받는다. 그러므로, kh > 1.5인 영역(領域)의 압력변동(壓力變動)을 무시할 필요(必要)가 있다. 3) FFTM 및 IWM에 의해 추정(推定)되어진 통계량(統計量)의 재현성(再現性)은 양호하고, 특(特)히 평균주기(平均週期)의 재현성(再現性)으로부터 비선형성(非線型性)이 강한 영역(領域)에 있어서는 IWM이 유효(有效)한 수단이라고 사려되어진다.