海洋工程环境学16
04.海洋工程环境学 海洋环境因素分析计算
《海洋工程环境学》
Environmental Mechanics of Ocean Engineering
1. 海洋环境因素分析计算
1.5 设计波
• 海洋结构物设计寿命记作 TL(年)，一般为10，20，30年不等。 • 海洋结构物一生遭遇的极端海况的重现周期记作 TC (年)，规
范规定。 • 在海洋结构物设计中将这个Tc年一遇的波称作设计波。 • 问题是：如何根据海洋结构物工作海域的波浪长期分布资料
331
3603
911
8552
4
7858
28 8 4
5848
60 5
2844
14 4
1123
50 5
353
22 6 1
2
171
13 1 2
1
52
83
1
37
41
10 2
13
27
532
1 4 21
25
212
31
1
4 1 1 19
10
22
6
22
6
1321
7
2 1 13
7
21
1
4
12
3
1
1
1
1
236 52 20 7 6 5 11 5 2 5 1 1 30561
1.4 海浪统计特征的长期分布律
Y lg ln 1 P HS
1.5 y = 0.9184x + 0.0911 R2 = 0.98
1.0
0.5
0.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
-0.5
X lg HS H0
海洋工程环境载荷之我国气候(最终版)—理工大
台风的影响
1、2008年第6号台风“风神”，造成广东、湖南、 江西至少30人死亡，财产损失巨大，降水量破 纪录 2、2007年第9号超级台风“圣帕”，造成东南沿海 至少39人死亡，经济损失较大 3、2006年4号强热带风暴“碧利斯”，在菲律宾、 台湾、我国东南部总共造成672人死亡以及44 亿美元损失 4、2004年14号强台风“云娜”，登陆我国东南沿 海，造成164人死亡，24人失踪，直接经济损 失达181.28亿元
我国气候基础知识
武汉理工大学 柯枭冰作品
主要内容
什么是气候？
我国气候主要特点及其成因 1、气候类型的多样性 2、大陆性、季风性强 3、雨热同期 几种典型天气现象
选题原因
要知我国海洋环境不可不知我国气候 要了解我国不可不了解我国气候 要活的更明白不可不知我国气候 兴趣所致，由来已久
弱，
寒潮影响范围
1、 我国除了青藏高原和云贵高原 等地不易受到寒潮影响外，大部分 地区都受其影响 2、 强冷空气南下时，受阴山、秦 岭、南岭等东南走向山脉阻挡，经 过山峦阻隔，长途跋涉之后，冷空 气势力不断减弱，我国的南方地区、 四川盆地、广东、台湾、海南等地， 受寒潮的影响相对较小
三、几种典型气候现象
三、几种典型气候现象
台风
台风是热带海洋上强烈的气旋性涡旋。按世界气象组织定义：热带气旋中心持续 风速在12级至13级（32.7m/s—41.4m/s）称为台风或飓风。 时间：每年5-10月，主要集中于7-9月 出现频率：在我国沿海登陆的台风平均每年7个 天气特征：带来强风，暴雨 主要路径：西行至我国南海海区和广东、广西南部 西北至我国东海海区和东海沿海，影响最大
气候 = 气温 + 降雨
03.海洋工程环境学 海洋环境因素分析
0.1 海洋环境因素分析
没有其它资料时，可近似认为 浪级≈风级-1
12
9
0.1 海洋环境因素分析
13
9
1.2 波浪运动的统计特征
波浪运动的随机性
• 右图是根据从两架飞机
上拍摄的海面立体照片
而绘制的两张海面等高
线实例。可以看出，波
浪的特征在时间、空间
的变化都非常复杂的。
• 上述两张图是从连续拍 摄的照片中选出的等高
15
1.2 波浪运动的统计特征 单个波浪的特征描述
波高 H： 波峰到相邻部分波谷的垂直空间距离；
过零周期 Tz： 上过零点到相邻上过零点的水平时间距离；
波面瞬时升高 (t)： 在时间轴上 t 时刻的波面垂直空间距离；
波向：波浪传播运动的主方向。
16
1.2 波浪运动的统计特征
• 采样：
波高 H 和周期 TZ： Hi ;TZi
2Hrms ,
Hrms p HS 0.38, P HS 0.86
36
1.4 波高的概率特征
6) 最大波高（累计率波高）
1 P H1 N
exp
H1 N H rms
2
1 N
H1 N
LnN H rms
1 2 lnN H S
PH
H 0
pH
dH
1
exp
H H rms
2
30
1.4 波高的概率特征
3. 特征波高 利用平稳的各态历经的随机过程的概率密度函数可以确定 各种特征波高。 1) 零波高
(船舶与海洋工程概论)16港口、航道与海岸工程概论
站、海洋调查船、水下实验室、深潜水装置以 及海洋卫星等结构物。
（2）：为海洋资源开发和利用服务的各种 工程结构物。如采油平台、海底管线、海上油 气储装设施和各种采矿船等。
（3）：为保护海洋环境和保障海上安全工 作服务的工程设施和设备。如海上油气开采设 施排出的废气、废液的处理和利用研究；海洋 作为废物和废热排放场所的研究；海岸保护、 海洋生物资源保护等研究。
港内道路供流动机械运行，并与城市道路 和疏港道路相连接。
生产辅助设施是完成港口生产不可缺少的， 主要有：给排水设施；供电系统；通信设
施；辅助生产设施如流动机械库、机械修理厂、 消防站、办公作业是系统化生产，各个体必须相适应、相 互配合才能使生产作业顺利进行。
2：20世纪70年代初期，随着我国对外关系
改善，进出口贸易增加，港口能力不足，中央
提出“三年改变港口面貌”的口号，出现了第 一次建港高潮，三年内开工建设58个深水泊位， 到1980年新增吞吐能力一亿吨以上。
3：改革开放至今。此期间我国经济及外 贸进入了新的发展时期，国家将交通运输列为 国家发展的重要战略之一，港口建设有了质的 飞跃。“八五”期间是我国港口建设成就最大 的五年。沿海主要港口共建成泊位293个，其 中万吨级以上深水泊位110个，中级泊位51个，
大连港是一个天然深水良港，也是我国最
大的散粮、石油进出口及对外贸易的口岸，具
备装卸贮存、中转换装、多式联运、运输代理、 通讯信息和生活服务等６项功能，在东北港口 群体中处于枢纽和主导的地位。大连港目前正 在进行其历史上规模最大的一次扩建工程，全 部工程计划投资在120亿左右，其中重点工程 总投资80多亿元。大连港重点工程包括：
新增吞吐能力1.3亿吨。经过50年的港口建设， 我国基本形成了港口布局合理、门类齐全、设 施配套比较完整、现代化程度较高的沿海港口 体系。
05.海洋工程环境学 海洋结构物种类
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
①事故主要是由于安装在右舷尾部立柱内第四层甲板处 的应急排放罐超压爆炸。当时进入应急排放罐维修状态， 为安全起见罐的排气孔已被关闭，油水进人罐体后，压力 持续增高，造成超压爆炸。
②爆炸造成应急罐周围设备损坏，海水管线破损，海水 进人立柱第四层甲板空间，同时，应急排放罐爆炸后大量 天然气逸出进入立柱体内。
0.2 FPSO
0.2 钻进船
0.2 钻进船
历史上的重大海洋结构物事故
时间
地点
平台类型
遇难 事故原因
1969年2月 1979年11月 1980年3月
1982年2月 1983年10月 1988年7月 2001年3月 2010年4月
渤海
“渤海2号”导管架平台 0
渤海
“渤海2号”自升式平台 72
海洋工程环境学
DYNAMICS OF OCEAN ENVIRONMENT
0.2 海洋结构物种类
防波堤
海岸结构物 海洋平台 水面船舶
海堤 护岸 丁字坝 突堤
深潜器
防0.2波海堤洋结构物
防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港 口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑 物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。
墨西哥湾 “基兰”号半潜平台
123
纽芬兰海 “OceanRanger”半潜平台 84
莺歌海 “爪哇海”号钻井船
81
北海
“Piper alpha”导管架平台 167
巴西
“P-36” 半潜式平台
10
墨西哥湾 “深水地平线”半潜式平 11 台
海洋工程结构环境
目前，人们已经 可以用仪器对海底地 貌进行连续扫描并记 录下来。从地质构造 看，在大陆和海洋之 间，有一个接触区， 称为过度带或者大陆 边缘，其外面为大洋 底。如图1所示。
图1. 海底地貌
过度带可分为：大陆架、大陆坡、大陆裙。
(1)大陆架 指被海水淹没的大陆部分，水深：0-200米。 是目前已发现的油气储藏最为丰富的区域。 大陆架土质分为三层:表层、盖层和基地层。 表层主要为：来自大陆的松散沉积物；
五．海冰
在寒冷结冰海域，海冰可能是结构设计的控制因素，即 冰载荷大于其它流体载荷。
1、海冰的分类
根据海冰的运动状态，可以将海冰划分为：
浮 冰：不与任何固定物体或者海底连接，在风和流驱动 下漂浮运动的冰。
固定冰：没有水平方向运动，仅有垂向升降。
一般说，对于海洋结构物构成威胁的主要是浮冰，尤其 是冰排。
（2）风海流
海风吹动海面，引起风海流。
（3）密度流、盐水流等梯度流
由于海水温度、含盐量、密度等不均匀引起的海水的流动。 风引起的流速与海区的遮蔽状况有关，对于不同海区，风引起 的海流流速由风速的百分数表示，根据统计资料，如下区域风生流 流速大约为： ♣ 渤海湾、黄海：2.5%风速 ♣ 南海 30 海里：4%风速 ♣ 海南岛东岸：（5~8）%风速
♣ 台风：热带地区海洋上空的热带气旋猛烈发 展形成的急速旋转的气流运动。
对于海洋结构最具威胁的是寒潮大风和台风。
23
2.风参数
风的参数包括风速和风向。
（1）风速
风的强度用风速来表示。距离海面不同高度处，风的
速度不同。距离海面5-10米的高度处，约为不受地面影
响的几公里高度处风速的0.67倍。风速比与高度比的关系
11.海洋工程环境学 作用在结构物上的环境载荷
3. 冰层膨胀。冬季气温急剧变化的情况下，整体冰盖层由于 温度变化引起的冰体膨胀（冰密度变化）而产生的对平台 的挤压的膨胀力。
4. 附连冰的拖曳力。平台四周海冰因温度下降而结成一体附 连在平台上，冰体由于潮流和风力作用而移动产生对平台 的拖曳力。由于水位的波动还会产生垂直的作用力（附连 冰的重力和浮力）。
u t
2 2H
T2
ch ks shkd
sin
ww tt
22T2T2H22Hsshhsshhkkdskkds
cocsos
2.5 非线性波理论
2) Stokes五阶波的计算 • 速度势函数：
z d kx t
k
C
5
nch nkssin n
z z0
3.1 作用在结构物上的风载荷
风载荷计算高度影响系数Ch
3.1 作用在结构物上的风载荷
CCS规范关于风力计算的推荐做法：
（1）当平台有立柱时，应计入全部立柱的投影面积 , 不考 虑遮蔽效应。 （2）对于因倾斜产生的受风面积 , 如甲板下表面和甲板下 构件等，应采用合适的形状系数计入受面积中。 （3）对于密集的甲板室，可用整体投影面积来代替计算每 个面积，此时形状系数可取为 1.1。 （4）对于孤立的建筑物、结构型材和起重机等，应选用合 适的形状系数，分别进行计算。 （5）通常用作井架、吊杆和某些类型桅杆的开式桁架结构 的受风面积，可近似地取每侧满实投影积的30％，或取双面 桁架单侧满实投影面积的 60％，并选用合适的形状系数。
规范规定风压计算公式： P 0.613V 2
S：受风构件的正投影面积 Ch：暴露在风中的构件的高度系数，其值可根 据构件几何心距离设计水面的高度查表得到。 Cs：暴露在风中的构件的形状系数，根据构件 形状查表取得或根据风洞实验得到。如球形的 取0.4
海洋工程环境风险评价ppt课件
10
资料收集和准备
建设项目工程资料
可行性研究、工程设计资料、建设项目安全 评价资料、安全管理体制及事故应急预案资 料。
ห้องสมุดไป่ตู้
环境资料
利用环境影响报告书中有关厂址周边环境和 区域环境资料，重点收集人口分布资料。
事故资料
国内外同行业事故统计分析及典型事故案例 资料。
11
风险识别范围
生产设施风险识别范围
风险源识别
施工阶段、生产阶段、（废弃阶段）
事故形式及危害类型识别
根据有毒有害物质放散起因，风险类型分为
火灾 爆炸 泄漏
13
海洋石油勘探开发工程 油气储运过程的环境风险特征
集输方式 风险类别 泄露 石油装卸 火灾、爆炸 溢油 可能的原因 装卸设备故障操作失误、撞船、触礁、自然 灾害等海上航行事故 油气泄漏存在机械、高温、电气、化学火源 撞船、触礁、自然灾害等海上航行事故 主要环境影响 污染海域环境 污染大气环境 污染海域环境 污染海域环境 污染大气环境
C C 1 C C u V Ex H Ey H K1C f t x y H x x y y
式中：f
---源强； Δ---三角形有污染面的面积，m2； H---油膜混合的深度； C---Chezy系数； Ex、Ey---离散系数，m2/s； K1---湍流扩散系数，m2/s。
16典型海洋工程的环境风险类型?围填海工程?人工岛工程?跨海桥梁工程?海底管道海底电光缆工程?海洋矿产资源勘探开发及其附属工程17典型海洋工程的主要事故风险类型及危害工程类别主要事故风险类型危害围填海工程施工期船舶溢油事故运营期事故风险类型则取决于围填海形成陆域的主导使用功能泄露入海污染海洋环境人工岛工程施工期船舶溢油事故运营期事故风险类型取决于构筑人工岛的用途泄露入海污染海洋环境跨海桥梁工程施工期船舶溢油事故运营期水上交通船舶与桥墩相撞导致燃料油溢漏和桥面交通事故造成的危险品泄露入海事故泄露入海污染海洋环境海底管道工程施工期船舶溢油事故运营期输送介质污水石油天然气有毒有害及危险化学品等泄漏事故泄露入海污染海洋环境海底电光缆工程施工期船舶溢油事故泄露入海污染海洋环境海沙开采工程采砂船舶与海区其它船舶的碰撞溢油事故泄露入海污染海洋环境海洋石油勘探开发工程井喷溢油泄露火灾爆炸污染大气环境污染海洋环境18海洋石油开发工程事故风险类型来源及危害事故风险类型来源可能含有的主要污染物危害井喷钻井过程井下作业过程原油天然气泄露入海污染海洋环境溢油钻井过程井下作业过程油气储存过程储罐油气集输过程海底管线油轮油驳等石油类泄露入海污染海洋环境泄露井下作业过程油气储存过程储罐油气集输过程海底管线油轮油驳等原油生产处理过程含油污水泄露石油类泄露入海污染海洋环境火灾爆炸钻井井喷油气储存储罐油气集输油轮油驳等有害气体污染大气环境污染海洋环境19风险识别应注意的问题?可靠性问题?是否有严重的危险未被发现?成本问题?即为了环境风险识别而进行的收集数据和监测所消耗的费用
海洋工程环境学01
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海洋与土木工程学院24
1.3.5 分类-按波浪破碎与否
破碎波，未破碎波和破后波
此外根据波浪运动的运动学和动力学处 理方法，还可以把波浪分为微小振幅波(线 性波)和有限振幅波(非线性波)两大类。。
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海洋与土木工程学院26
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海洋与土木工程学院13
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海洋与土木工程学院14
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海洋与土木工程学院15
1.3.3 分类-按波浪传播海域水深
深水波 : h/L≥0.5 有限水深波 0.5＞h/L＞0.05。 浅水波 h/L≤0.05
其中h为水深，L为波长,
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轮等等
海洋与土木工程学院19
记录，分析，总结，整理的工具，讨论并解释知识，有图片的，没图片的， 硬皮的，软装订的，有护封的，没护封的，有前言，简介，目录，索引， 用于人类大脑的启示，理解，改进，加强和教育，通过视觉实现，有时也 用触觉
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海洋与土木工Pa程ge学20院20
1.3.4 分类-按波浪运动形态
涌浪是在风停以后或风速风向突然变化，在原来的海区
涌 浪 内剩余的波浪，还有从别的海区传来的海浪。涌浪的外
形圆滑规则，排列整齐，周期比较长；
近岸浪
风浪和涌浪传到海岸边的浅水地区变成近岸浪。在水 深是波长的一半时，海浪发生触底，波谷展宽变平， 波峰发生倒卷破碎。
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7
海洋与土木工程学院7
Life History of Ocean Waves
海洋工程环境学
1.3 波浪运动的能量分布特征
线性变换系统的用途： • 已知海浪谱SX 和船或结构物某性能的频率响应函数H， 可以确定船或结构物某性能的能量谱密度函数 Y. 能量谱密度函数S 能量谱密度函数 • 已知船或结构物某性能的能量谱密度函数SY和海浪谱SX ， 可以确定船或结构物某性能的频率响应函数 频率响应函数H. 频率响应函数 • 已知船或结构物某性能的能量谱密度函数SY及其某性能的 频率响应函数H，可 以确定海浪能量谱密度函数 X. 海浪能量谱密度函数S 海浪能量谱密度函数
1.3 波浪运动的能量分布特征
• 平均过零周期：平均过零周期由随机过程通过零水平次 数的期望值确定。即单位时间过水平的平均次数
+∞ 1 & & & Nα = ∫ η ( t ) p α ,η ( t ) dη = π −∞ ∫ ω S (ω ) dω −α 2 0 exp ∞ ∞ ∫ S (ω ) d ω 2 ∫ S (ω ) d ω 0 0
A2 ( t , ω n + ∆ω )
该能量在整个测量周期的平均值为
1 lim ∫ A2 ( t , ω n + ∆ω )dt T →∞ T 0
该能量关于频率区间的平均值被称之为能量谱密度函数 能量谱密度函数： 能量谱密度函数 50
T
1.3 波浪运动的能量分布特征
T 1 1 2 S (ω ) = lim lim T →∞ ∫ A ( t , ω n + ∆ω )dt ∆ω →0 ∆ω T 0
50
1.3 波浪运动的能量分布特征
非平稳过程 (宽带)
平稳过程 (窄带)
单频过程 (线谱)
海洋工程中的环境监测与评估
海洋工程中的环境监测与评估在当今世界，随着人类对海洋资源的开发和利用不断深入，海洋工程的规模和数量日益增加。
然而，这些活动在为人类带来巨大利益的同时，也不可避免地对海洋环境造成了各种影响。
为了实现海洋资源的可持续利用和保护海洋生态平衡，海洋工程中的环境监测与评估工作显得至关重要。
海洋环境是一个极其复杂和敏感的生态系统，它包括了海水的物理、化学和生物特性，以及海底地形、海洋气候等多个方面。
海洋工程，如海上油气开采、港口建设、海底电缆铺设等，可能会导致海洋水质污染、海洋生态破坏、海洋生物栖息地丧失等一系列环境问题。
因此，通过科学的环境监测和评估，我们能够及时了解海洋环境的变化情况，预测可能出现的环境风险，并采取有效的措施加以防范和治理。
环境监测是海洋工程环境管理的重要手段之一。
它通过对海洋环境中的各种参数进行定期或连续的观测和测定，获取有关海洋环境质量和生态状况的信息。
监测的内容通常包括海洋水质、海洋沉积物、海洋生物、海洋气象和海洋水文等方面。
例如，对海水中的化学污染物（如石油、重金属、农药等）的监测，可以了解污染物的种类、浓度和分布情况，评估其对海洋生态系统的潜在危害；对海洋生物的监测，可以了解生物多样性的变化、生物种群的数量和结构的改变，以及生物的生长、繁殖和健康状况，从而反映海洋生态系统的稳定性和功能。
在海洋工程环境监测中，监测技术和方法的选择至关重要。
目前，常用的监测技术包括现场采样和实验室分析、遥感监测、自动监测站等。
现场采样和实验室分析是传统的监测方法，它可以提供较为准确和详细的环境数据，但监测周期长、成本高，而且难以实现大面积和连续监测。
遥感监测则利用卫星、飞机等遥感平台，获取大范围的海洋环境信息，具有快速、宏观、动态的优点，但监测精度相对较低。
自动监测站可以实现对海洋环境参数的实时连续监测，数据时效性强，但建设和维护成本较高。
为了提高监测效率和数据质量，通常需要将多种监测技术和方法相结合，形成一个综合的监测体系。
论海洋环境工程与海洋环境保护措施
论海洋环境工程与海洋环境保护措施1. 引言1.1 海洋环境工程的概念海洋环境工程是指利用工程技术和科学知识来改善、保护和恢复海洋环境的行为和活动。
随着人类活动和工业化的加剧，海洋环境受到了越来越严重的污染和破坏，海洋生态系统面临着严重的挑战。
海洋环境工程的出现和发展为解决这些问题提供了重要的技术手段和方法。
海洋环境工程主要包括海洋环境监测、海洋环境评估、海洋环境治理和海洋环境保护等内容。
通过对海洋环境的系统监测和评估，可以及时了解海洋环境的变化和趋势，为采取相应的措施提供科学依据。
海洋环境治理技术包括了海洋污染物的控制和减少、海洋环境修复和恢复等方面，可以有效减轻海洋生态系统的压力和负担。
海洋环境工程致力于保护和改善海洋环境，促进海洋资源的可持续利用，保护海洋生物多样性，减少海洋环境污染，提高海洋环境质量，为人类和地球生态系统的持续发展提供支撑和保障。
1.2 海洋环境保护的重要性海洋环境保护的重要性在当今社会变得越来越突出。
海洋作为地球上最大的生态系统之一，承载着丰富的生物资源和环境功能，对地球生态平衡和气候调节起着至关重要的作用。
随着工业化和城市化的加速发展，海洋环境面临着日益严重的污染、过度开发和资源过度利用等问题，导致海洋生态系统遭受破坏和威胁。
保护海洋环境不仅仅是为了保护海洋生态系统的完整性和稳定性，更是为了维护人类自身的生存和发展。
海洋是地球上最重要的氧源之一，通过海洋生态系统的调节作用，能够维持地球的气候和生态平衡。
海洋也为人类提供了丰富的资源和生活空间，保护海洋环境是保护人类自身利益的重要举措。
海洋环境保护不仅仅是一项道德责任，更是一项必要的战略选择。
只有通过有效的环境保护措施和科学的管理方法，才能实现海洋资源的可持续利用，保护海洋生物多样性，防止海洋生态系统的崩溃，从而保障人类和地球的未来发展。
【内容已达字数要求】。
2. 正文2.1 海洋环境工程的主要内容海洋环境工程是对海洋环境进行管理、保护和修复的一种综合性工程。
海洋工程环境学练习1
（1）求其波谱；
（2）根据波谱，求有义波高和平均过零周期（ ， ）。
（3）如果速度定义为 ，求速度谱。
五、设一波浪 ，入射到垂直不动的圆柱。圆柱的直径为D,该圆柱受到的波浪力可以表示成两部分，其中k是波数，其余的系数都是常数：（10分）
，
设波浪的谱密度函数为 ，求
（1）水平作用力 的响应谱密度函数；
（1）估计波高的分布，即求
（2）海况按照三小时定义，一年的海况有多少？按照三小时海况定义，百年一遇的波高超越概率是多少？
（3）根据（1）问和（2），求百年一遇的最大波高。
可以使用如下的坐标纸。
（米）
观测频率
0.25
0.13
0.75
0.30
1.25
0.27
1.75
0.20
2.25
0.10
四、假设一个随机波浪可以写成（20分）
1.5
1.4
1.3
ni
1
1
2
7
4
2
2
2
10
7
2
9
Hi(m)
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2ni47 Nhomakorabea5
5
5
10
7
6
8
3
1
三、有义波高长期分布的估算（30分）
假设有义波高服从Weibull分布，概率密度函数为
累积概率为 。进行波浪统计，得到如下的观测数据。根据如下的观测数据
（2）水平作用力 的响应谱密度函数；
一、基本概念（20分）：
1、有义波高
2、波浪谱
海洋工程环境课件参考文献
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01.海洋工程环境学
13
0.1 海洋环境因素分析
中国近海
• 黄海：黄海位于中国大陆和朝鲜半岛之间， 属于半封闭的浅海。黄海南北长约470 n mile，东西宽约300 n miIe，海底面积约 38万平方公里。黄海的平均深度为42m， 最大深度为60m。其中北黄海面积约为72 万平方公里，平均深度38m；南黄海面积 约达30.9万平方公里，平均深度46m。流 入其内的河流，主要有鸭绿江、大同江、 汉江等。
印度洋 20%
太平洋 46% 太平洋 大西洋 印度洋 其它
大西洋 23%
2000~6000 米 53%
4
1
0.1 海洋环境因素分析 – 地理条件
世界各大洋的面积、容积和深度
包括附属海 名称 面积 106km2 % 容积 106km
３
不含附属海 深度（m） 面积 106km2 % 容积 106km
３
海洋科学体系：物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学、 17 环境海洋学、气象学、海洋探测技术、工程海洋学等。
0.1 海洋环境因素分析-物理性质 • 海水的物理性质 1. 2. 3. 4. 5. 6. 密度 温度 粘性 压力 颜色 透明度
18
0.1 海洋环境因素分析-化学性质 • 海水是一种非常复杂的多组 分水溶液，其主要组成见图 1.主要成份 阳离子Na，K，Ca，Mg和Sr， 阴离子Cl，SO4，Br，CO3，F， 分子形式H3BO3，占海水盐分 的99.9% 2.其它成分 盐度 动态平衡
14
0.1 海洋环境因素分析
中国近海
• 东海：东海位于浙江、福建之东，台湾和 琉球之西。它是我国近海面积较大和大陆 架较宽的一个海。它略至扇形，扇面撒向 太平洋，南北长700 n mile，总面积77万多 平方公里。平均水深349m。流入东海的河 流主要有长江、钱塘江、闽江等。
海洋工程环境学论文
大连理工大学海洋工程环境学论文学生：宋子杰学号： 201241013班级：运船1201院（系）：运载工程与力学学部专业：船舶与海洋工程2014 年 11 月 6日波浪摘要：波浪是海洋中最常见的现象之一，是船舶和海洋工程最重要的环境动力因素。
本文旨在从波浪分类剖析波浪的性质。
关键词：波浪，分类，性质。
正文：波浪的分类大致有以下五种分类方式：一、按波浪所受干扰力和周期分类：a)毛细波：所受干扰力为风，周期为0～0.1s。
b)超短重力波：所受干扰力为风，周期为0.1～1s。
c)重力波：所受干扰力为风，周期为1～30s，一般海浪皆为重力波。
重力波又可划分为风浪，涌浪，近岸浪。
i.风浪：风浪是在风直接作用下生成的海水波动现象。
风越大，浪越高，波浪的高度差不多和风的速度成正比，但风浪瞬息万变，波面粗糙，周期比较短。
ii.涌浪：涌浪是在风停以后或风速风向突然变化，在原来的海区内剩余的波浪，还有从别的海区传来的海浪。
涌浪的外形圆滑规则，排列整齐，周期比较长。
iii.近岸浪：风浪和涌浪传到海岸边的浅水地区变成近岸浪。
在水深是波长的一半时，海浪发生触底，波谷展宽变平，波峰发生倒卷破碎。
d)亚重力波：所受干扰力为风及海浪，表现形式为涌浪，周期为30s～5min。
e)长周期波：所受干扰力为风暴及地震，周期为5min～24h。
f)一般潮波：所受干扰力为日和月的引潮力，周期为12～24h。
g)变形潮波：所受干扰力为风暴、日和月的引潮力，周期大于24h。
二、按波浪形态分类：规则波；不规则波三、按波浪传播海域水深分类：a)深水波：h/L≥0.5；b)有限水深波：0.5>h/L>0.05;c)浅水波：h/L≤0.05。
四、按波浪运动形态分类：震荡波；推移波五、按波浪破碎与否分类：a)破碎波：i.“崩波”型破碎波：波陡较大的波浪在海底平缓的地段形成的，消能缓慢。
ii. “卷波”型破碎波iii.“激散波”型破碎波：波陡较小的波浪在海底坡度较大的地段形成的，消能迅速。
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海洋工程环境学16
3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水平力修正
只讨论阻力项的贡献。为简化计算，可采用三角形 法积分，有：
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水平力修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 组合构件布置
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 流场参数 其中
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 垂直构件(1#, 2#)上的荷载
其中
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 垂直构件上的荷载
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水质点水平速度修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水质点水平速度修正
当H/L足够大时，非线性的水平 速度分量在自由表面波峰处为线性 计算结果的1.37倍。
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前排桩对后一排桩有遮挡作用，可以减轻波浪对后排桩的作用； 位于同一排的桩之间有干扰作用，从而增加波浪对桩柱的作用力。
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
•群桩效应 群桩的遮挡和干扰作用主要和桩距l与桩径D之比和KC数 有关。一般认为当 l >= 4D时，遮挡作用和干扰作用可不 考虑;当 l < 4D时，应将波浪载荷乘以群桩系数K’ 。K’值 应尽量由试验确定，当试验资料不足时，可参照下表选用
• 垂直构件上的荷载
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 倾斜构件(3#, 4#)上的荷载
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海洋上的荷载
.
.
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
•群桩效应 按排或列布置的构件之间会产生相互作用，在平台设计 中，应考虑构件的遮挡作用和相互干扰作用。
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海洋工程环境学
DYNAMICS OF OCEAN ENVIRONMENT
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正
线性波作用下的波浪荷载取决于波浪作用下水质点的速度 和加速度。线性波的条件为
为考查非线性的影响，对 H/L= 0.1 的荷载计算结果进行
分析，以得到定量概念。
为简化计算，考虑无限水深的情况。
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水质点水平速度修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水质点水平速度修正
在自由表面：
在波峰处：
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 垂直构件上的荷载
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 垂直构件上的荷载
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
• 垂直构件上的荷载
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 •力矩修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 •力矩修正
当H/L足够大时，非线性的力矩 为线性计算结果的2.09倍。
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 • 水平力修正
当H/L足够大时，非线性的水平 力为线性计算结果的1.87倍。
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 •力矩修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.6 非线性修正 •力矩修正
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再见，see you again
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2020/11/25
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3.6 非线性修正 • 水平力修正
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.7 流的影响 • 阻力项修正
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u : 垂直于构件的水质点速度
: 波浪引起的水质点速度
: 水流引起的水质点速度
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
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2020/11/25
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
3.5 组合构件
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导架管平台
桁架腿自升式平台
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力
组合构件波浪力计算示例
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3. 作用在小尺度构件上的波浪力