环境工程复习参考资料

一、名词解释：

1、风的分类：（1）地转风：指自由大气中空气的水平等速直线运动，是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。气压梯度力＝地转偏向力。（2）梯度风：自由大气中，当空气作曲线运动时，水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力三个力达到平衡时的空气水平运动，称为梯度风。气压梯度力＝地转偏向力＋离心力。（3）旋衡风是梯度风的一种，在低纬地区或小尺度低亚中，如果气压梯度力和惯性离心力都很大，而地转偏向力很小时，则可能出现旋衡风。气压梯度力＝离心力。

1、流的分类：（1）沿岸流：沿着局部浅海海岸流动的海流叫沿岸流。（2）裂流：是波浪在海岸破碎后,壅高于岸边的水体通过破浪带流回海洋的条带状强烈表面流。

2、

（1）十分之一大波：将连续观测的波高值按由大到小的顺序排列，对前N/10个大波求平均值得到的波高称为1/10大波的平均波高，亦称显著波高。对应前N/10

个波浪周期取平均值得到十分之一大波周期。将波列中的波高由大到小依次排列，其中最大的1/3部分波高的平均值称为有效波高。

（2）累积频率波高：指累积率F=n/N(n 为累积数，N 为总波数)对应的波高值，即等于或大于该波高的波浪在波列中出现的概率为F%。

（3）最大波高Hmax ：取波高观测记录中出现的最大波高值或重现期为50年或一百年的最大波高值，对应最大波高的周期称为最大周期。

（4）波浪谱：P-M 谱，Jonswap 谱，Brestchneider 谱，光易方向谱，文圣常方向谱波浪位移的方差谱、波倾角谱、波数谱的统称。一般指波浪位移的方差谱，它反映了各成份波的有关量相对于频率的分布情况。，。海浪可视作由无限多个振幅不同、频率不同、方向不同、位相杂乱的组成波组成。这些组成波便构成海浪谱。此谱描述海浪能量相对于个组成波的分布，故又名“能量谱”、“功率谱”和“方向谱”。 它是随机海浪的一个重要统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组成波能量相对于频率和方向的分布。它用于描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。

4、（1）波浪对桩柱结构物的作用：（1）由于流体的粘滞性而引起的粘滞效应；（2）由于流体的惯性和结构物的存在，使结构周围的波动场速度分布发生改变而引起的附加质量力效应；（3）由于结构物本身的相对高度较大，直接影响自由表面波动情况而产生的自由表面效应；（4）由于结构物对入射波浪的散射作用而产生的散射效应。（注：自由表面效应和散射效应合称为绕射效应。）

（2）莫里森方程：

莫里森等认为作用于柱体任意高度z 处的水平波浪力fH 包括两个分量，水平拖曳力fD ——波浪水质点的水平速度ux 引起的对柱体的作用力，. 水平惯性力fI ——水质点运动的水

平加速度引起的对柱体的作用力。 （3）大尺度与小尺度结构物的划分：当D/L<0.15，对于小尺度结构物，可以不考虑结构物

对波浪场的影响，即不考虑绕射影响。当H/D<1时，对于大尺度结构物，需要考虑绕射效应，可以不考虑粘性效应。

二、判断改错：

1、微幅波理论：1）基本假设：1、无粘—理想流体；

2、无旋；

3、不可压缩；

4、表面压力均匀；

5、底部不透水；

6、水深恒定；

7、有势；

8、波幅相对很小。2）控制方程：

2、小尺度结构物不考虑绕射影响，但是要考虑粘性效应。

3、水质点轨迹形状：

4、风的定义：大气在水平和垂直方向上的气压差是形成风的根本动力因素。除特殊情况外，局部地区空气的垂直运动可以忽略，因此风主要是空气在水平方向上的运动。

5、波浪破碎：波浪发生显著变形，波峰水质点水平分速达到或超过波速使波形发生破碎的现象。波浪破碎类型：崩破波，激散波，卷破波

t u V C t u V A u u C F m D ∂∂+∂∂+⋅⋅⋅⋅=ρρρ210

f D =

6、波浪由深向浅传播，波高，波长，波形和周期的变化：

波周期始终保持不变，随着水深h的减小，波速c，波长L都逐渐减小，n（波能传递率）却逐渐增大。波高H在有限水深范围内随水深减小略有减小，进入浅水去后，则随水深减小迅速增大。波高在有限水深范围内减小的原因与n增大有关。波浪折射，反射，绕射

7、累积频率波高和特征波高的关系

：

8、风速的重现期：风速一般按50年一遇的基本风速计算，为了通俗起见，往往用“重现期”来替代“频率”，它表示在许多次试验中某一事件重复出现的时间间隔的平均数。需要特别指出的是所谓“重现期”并不是说正好多少年中出现一次，它带有统计平均的意义，说得更确切一点是表示某种水文变量大于或等于某一指定值，每出现一次平均所需的时间间隔数。水文现象的重现期具有统计平均概念，不能机械地把它看成多少年一定出现一次；如“百年一遇”的雨量并不是指某地雨量大于等于这个雨量正好一百年出现一次，事实上也许一百年中这样的值出现好多次，也许一次也不会出现.只有在大量的过程中,或对长时期而论是正确的。 9、波高与周期联合分布： 尽管研究成果较多，但均具有明显的地区局限性。

10、波峰守恒定律：

11、波浪破碎：当波浪变陡或水深减小到一定限度后，产生破碎。

三、简答题:

1、大尺度与小尺度结构物荷载分析方法：（1）小尺度结构物：可直接采用莫里森方程进行分析计算。

（2）大尺度结构物，有两种方法：（a ）绕射理论：假定流体为理想不可压流体，并且为有

势运动，将结构物的边界条件作为波动个流体边界的一部分。（b ）弗汝德-克雷诺夫

（Froude-Krylov ）方法：先假定波浪压强分布不因结构物的存在而改变，由此算出未扰动入射波在结构物边界上的作用力（成为F-K 力），然后乘以反应浮架质量效应和绕射效应的系数进行修正，此修正系数成为绕流系数，一般需要通过试验确定。∑=--=N i i i T H T T H H N T H R 1))((1),(σσt

u V C t u V A u u C F m D ∂∂+∂∂+⋅⋅⋅⋅=ρρρ21

1234

0.10.2

0.3

0.15

考虑绕射影响

考虑粘性影响

(H/L) =0.142max

对于小尺度结构物，可以不考虑结构物对波浪场的影响，即不考虑绕射影响。作用于小尺度结构物上的波浪力可用Morison 方程计算，它考虑了摩擦作用和压差作用。在上图中I 区和III 区均可适用。对于大尺度结构物，需要考虑绕射效应。因此，大尺度结构分析应在上图中的II 区和IV

区进行。不过，在上图IV 区中，因为D/L>0.15, H/D>1, 因此有H/L>0.15，已经超出了波浪的极限波高条件，这一区域内的波浪不存在，因此大尺度结构物一般仅在II 区内进行分析。上图II 区和III 区也有部分区域超出波浪极限波陡，也不用考虑。

2、重现

期，设计分析风速，波高，波长方法步骤：

3、描述波浪从深水到浅水传播的破碎过程：

4、风浪生成发展：风浪是指当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态；一般认为，由于风对海面的扰动，首先引起毛细波(波纹)，这就为风进一步向海面输送能量提供了必要的粗糙度。然后通过风对波面的压力，继续向波动提供能量，使其不断成长。与此同时，由于海水的内摩擦等使能量损耗。当波浪传至浅水或岸边时，由于海底摩擦或者发生破碎时，使能量损失殆尽，波浪消失。

四、计算题

1、给定波浪参数，估算水深，或波长；如果从这个水深到另一个水深，波高，波长，周期的变化。

2、给定基本参数，求水质点轨迹半径。

第九章

1.何谓古海洋学？

古海洋学是利用海洋地质学的研究方法，配合化学海洋学、物理海洋学和生物海洋学等研究结果，研究历史上海洋体系状况及其演化和受控因素的一门学科，又称历史海洋学。

2.研究古海洋学应遵循的指导思想主要有哪些？

1）将今论古、比较转化的思想方法；

2）全球变化思想方法；

3）强调动态古地理时空研究的思路；

4）强调事件地质的研究方法。

第十章

1.何谓海洋地质灾害？

海洋地质灾害是指海岸和海底在内外动力作用下发生地质体的移动或变形造成的灾害，它造成对海洋工程设施和工程环境灾害性的损害。

2.海底不稳定性表现在哪三个方面？

构造不稳定性、沉积不稳定性和动力不稳定性。

3.何谓板块俯冲带？板块俯冲作用引起的地质过程主要有哪些

当大洋板块与大陆板块碰撞，大洋板块俯冲于大陆板块之下构成板块俯冲带。

板块俯冲作用引起的地质过程：

①在俯冲过程中形成海沟－岛弧－弧后盆地构造体系；

②地震是板块俯冲中的伴生现象；

③伴随着板块碰撞，俯冲作用发生了规模宏大的火山活动和变质作用；

④板块俯冲引起巨大的重力异常，出现了明显的地壳不均衡现象，由于地壳不均衡在大陆边缘出现了最复杂的地形系统（如大陆坡）；板块碰撞，混杂岩加积于陆侧，导致大陆增生，增生大陆边缘形成陡峻的基岩岸，为大规模岩崩发生提供了条件。

4.沉积不稳定性表现主要是什么？

沉积物强度降低

5.何谓动力不稳定性？

由海洋动力变化导致的海底不稳定，称为动力不稳定性。

6.海洋地质灾害类型可划分为哪三类？

(1)具有活动能力的破坏性地质灾害；

(2)不具有活动能力的限制性地质灾害；

(3)其他

7.简述泥火山的形成机制。

①三角洲前缘粘土被后沉积的砂质沉积超覆，形成密度倒转剖面；

②砂质覆盖层在不断加载条件下产生的剪切力超过淤泥层的抗剪强度时，淤泥质层产生流动变形，形成流动褶皱。

③下伏淤泥质向上挤入三角洲前缘砂体，形成底辟构造。

④泥质物刺穿上覆沉积层达到海底后，可能被侵蚀掉，也可能脱水固结成为泥火山。

第十一章

1.海洋矿产可分为哪两类？

2.天然气水合物的环境效应主要有哪些？

1)可燃冰一旦脱离地下低温、高压环境，会突然释放气体而引发气爆或燃烧；

2)可燃冰融化出来的水会使沉积物突然“液化”变成泥浆，引发海底开采区的崩塌或滑坡事件，造成海底重大地质灾害。

3)甲烷大量释放进入大气，将严重助长全球变暖的趋势

4) 使海水密度显著降低

5) 使海水缺氧