08.海洋工程环境学 海洋环境因素分析计算
海洋工程环境 4-5海洋工程环境
原点于桩柱中心轴与ox轴交点。
6
• Morison方程
F Fd Fi
Fd为速度力。 Fi为惯性力。
dz长度上所受波浪力：
dF
dFd
dFi
Cd
1 2
u
u
A CmVu
式中：u波浪水质点水平速度分量，
u 波浪水质点 水平加速度分量。
A D dz 为dz长圆柱迎流面积。
V D2 dz 为dz尺度圆柱排水体积。
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.4 .4. 波浪破碎、反射和绕射
波浪破碎：波陡H/较高 波峰水质点速度≥波速
深水：Stokes 波 极限波陡(H/)max=0.142 浅水：极限波陡(H/)max=0.142tanhkh
极限波高(H/h)max=0.78 波浪破碎对海岸工程有很大冲击力和破坏性
反射：遇到岸壁或障碍物，部分反射或全反射（驻波）
海洋工程环境
1
4.4 .2. 波浪折射
波浪传至浅海近岸时，波速减小，引起波向变化
C2 sin 2 C1 sin 1
深水 浅水
h1 > h2
c1 > c2
1 > 2
波向趋向与等深线垂直，波峰线趋向与等深线平行
在浅水区波向线辐聚（海岬）， 波高会因折射增大；
在浅水区波向线辐散（海湾），波高会因折射减小 2
图5－22，5－23，5-24
圆柱表5－10，非圆截面表5－11 14
K 5 K 25 5 K 25
震荡流
惯性力为主要成分
准均匀流
阻力为主要成分
中间流
惯性力与阻力为成分相当
15
D 0.2 大尺度构件 绕射理论
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
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27
532
1 4 21
25
212
31
1
4 1 1 19
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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
海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南
海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!海洋工程结构设计与环境条件评估应用指南一、引言海洋工程，作为现代科技的重要领域，涉及了从海上石油钻井平台到海底隧道，再到海上风力发电等众多复杂项目。
08 海洋环境影响预测与评价
•
8.4 沉积物环境影响预测与评价
8.4.1
•
沉积物环境影响预测
3.预测时段
一般建设项目，应对施工阶段和生产阶段的沉积物环境质 量影响进行预测。 海洋固体矿产资源开发等建设项目，应进行施工阶段、生 产阶段和废弃阶段的沉积物环境质量影响预测。
•
•
4.预测内容与范围
——预测分析各预测因子的影响范围与程度，应着重预测和分 析对敏感目标和主要环境保护目标的影响程度； ——有污染物排放入海的建设项目（例如污水排海工程等）， 应重点预测和分析对排污口、扩散区和周围海域沉积物质量的 影响范围和影响程度。
实例：大连长兴岛北防波堤工程
8.1 海洋水动力环境影响预测与评价
8.1.2 水动力环境影响评价
——评价建设项目导致的评价海域水文环境要素的变化与特征； ——根据建设项目引起的流场、水位场、波浪场等变化情况，结 合泥沙冲淤、污染物浓度场等预测结果，评价和给出项目建设对 海洋地形地貌与冲淤、海洋水质、海洋生态等可能产生的环境影 响范围、影响程度的定量或定性结论； ——给出建设项目对海洋水文动力环境影响的评价结论，给出建 设项目是否满足预期的水文动力环境要求的结论。 应根据海洋水文动力环境影响评价结果，提出水文动力环境的保 护措施和建议。若评价结果表明建设项目对海洋水文动力环境生 产较大影响时，应提出修改建设方案或重新选址等建议。
3.潮流数值模拟法
（4）数值解法
•
•
二维模型的数值解法按网格形状可分为：三角形、正方形、 长方形、四边形、曲线坐标网格及各种形状的组合等。 按计算方法可分为：有限差分法、有限元素法及破开算子法 等。推荐采用长方形有限差分法或三角形有限元素法。可根 据建设项目的具体要求确定采用何种方法。
海洋生态系统环境因素分析与预测研究
海洋生态系统环境因素分析与预测研究海洋生态系统是地球上最重要的生态系统之一，它提供了许多我们所依赖的物质和生态服务。
为保护海洋生态系统，我们需要了解环境因素对海洋生物的影响，并制定相应的保护措施。
本文将分析海洋生态系统环境因素，并介绍一些预测研究方法。
一、海洋生态系统环境因素1. 温度温度是影响海洋生物生长和分布的主要因素之一。
海水温度变化会影响海洋生态系统中各种生物的气代谢、生长速度、繁殖率等。
例如，北极和南极的海洋生态系统中的生物可适应极低的水温，但是气温的升高导致海洋水温的上升，可能会影响这些生物的生存和分布范围。
2. 盐度盐度是另一个重要的环境因素，也影响着海洋生物的分布和繁殖。
从低盐度到高盐度，海洋生物种类逐渐减少。
一些特殊种类的海洋生物适应了极端的盐度，例如盐海鲜和咸水鳐。
3. 光照光照是海洋生物生物合成的所需能量来源。
不同深度和不同季节的光照水平不同，这会影响海洋生物的生长和分布。
例如，浅海区域是植物生长的主要区域，而深海区域较暗，只有少数生物可以生存。
4. 氧含量氧含量是海洋生物生存所必需的，而海水的氧含量受到温度和物质分解速率的影响。
氧含量的下降可能导致海洋生态系统中某些生物的死亡，而一些生物则适应低氧环境。
5. 水动力学水动力学是液体力学中关于流体力学的分支，它研究运动的液体所产生的动力和力学。
海洋生态系统中的水动力学因素包括水流速度、波浪大小和洋流等。
水流速度影响着海洋生物的分布和食物链的建立。
二、海洋生态系统的预测研究为解决海洋生态系统受到环境变化的威胁，必须建立预测研究方法。
以下是常见的海洋生态系统预测研究方法：1. 数学模型数学模型是一种基于数学公式的预测研究方法。
它可以帮助科学家预测海洋生态系统在不同环境因素下的变化。
例如，使用数学模型可以预测气候变化对海洋生态系统的影响，帮助制定相关保护措施。
2. 实验室研究实验室研究是通过在实验室中控制环境因素，进行模拟实验来研究海洋生态系统的变化。
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
海洋污染问题公式及例题
海洋污染问题公式及例题引言海洋污染是全球面临的一个严重问题。
了解海洋污染的主要因素和解决方法对保护海洋生态环境具有重要意义。
本文将介绍海洋污染问题的公式和例题，帮助读者更好地理解和分析环境保护措施。
公式以下是海洋污染问题中常用的公式：1. 污染物浓度（C）：污染物在海洋中的含量，通常以重量单位表示。
公式：C = M/V其中，C表示污染物浓度，M表示污染物的质量，V表示污染物溶解或分散的体积。
2. 污染物释放速率（R）：单位时间内污染物进入海洋的速率。
公式：R = Q/T其中，R表示污染物释放速率，Q表示污染物释放的总量，T 表示释放污染物的时间。
3. 污染物扩散速度（D）：污染物在海洋中扩散的速度。
公式：D = L/T其中，D表示污染物扩散速度，L表示污染物扩散的距离，T 表示扩散所需时间。
例题1. 问题：某企业每天向海洋排放100吨废水，如果每天2吨污染物被溶解或分散在海洋中，求污染物浓度。
解答：根据公式C = M/V，可得 C = 2吨 / 100吨 = 0.022. 问题：某城市污水处理厂每小时处理1000吨废水，假设污染物总量为500吨，求污染物释放速率。
解答：根据公式R = Q/T，可得 R = 500吨 / 1小时 = 500吨/小时3. 问题：某海洋地区污染物从源头扩散到距离源头100公里的地方需要2天，求污染物的扩散速度。
解答：根据公式D = L/T，可得 D = 100公里 / 2天 = 50公里/天结论通过了解和应用海洋污染问题的公式和例题，我们可以更好地理解海洋污染问题的本质和解决方法。
希望本文能对环保工作者和研究人员有所帮助，推动海洋生态环境的保护与改善。
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
(海洋工程课件资料)02.海洋工程环境学
21
10
0.2 海洋环境因素分析
海流的驱动力： 1 压强梯度力：
2 风应力 3 科氏力
22
10
0.2 海洋环境因素分析
•科氏力的影响：艾克曼漂流理论
23
10
0.2 海洋环境因素分析
24
10
0.2 海洋环境因素分析
全球洋流分布图
25
0.2 海洋环境因素分析
26
10
0.2 海洋环境因素分析
中国近海的洋流分为两大系统．一是外来的黑潮暖流、 二是海域内生成的沿海流与季风漂流。黑潮暖流，源 头在菲律宾以东样面，主干沿台湾以东进入东海，顺 东海大陆坡向东北流去。在台东北，黑潮向北分出一 支支流，流向浙江沿海，称为台湾暖流。黑潮主干流 到日本九州以内，又发生—次大的分流，分出的西支 沿九州西岸北上，称之为对马暖流。黑潮主干在九州 以南转向太平洋，一直流到东经160度。与北太平洋大 洋环流相接。黑潮主干流域的平均宽度不足100海 里．其中主流宽度20海里。黑潮的流速随季节、区段 和水深而变化，各分支的流速每秒变化在十几厘米到 几十厘米。黑潮的流量可达4000-5000立方米／秒，其 中在东海的流量约为3500立方米／秒。
11
我国沿海潮汐类型较为复杂多样，渤海沿岸以不正规半日潮和正规半日潮为主、
莱州湾、渤海湾、辽东湾为不正规半日潮；塘沽以南至大口树以西、龙圈至蓬
莱属正规半日期。其他，秦皇岛以东和神仙沟附近届正规全日期。黄海沿岸基
本上属于正规半日潮。东海沿岸，其大陆段，除宁波与舟山之间海域为不正规
半日潮外，其他是正规半日潮；台湾岛近海，从北部的基隆经淡水至西岸的布
大潮平均高潮位
小潮平均高潮位
大
平均潮位
潮
08海洋环境影响预测与评价
08海洋环境影响预测与评价海洋环境影响预测与评价是指在进行海洋工程、海洋开发或其他活动之前，对可能对海洋环境产生的影响进行预测和评价的过程。
通过该过程，可以及时发现和评估各种可能的海洋环境问题，并制定相应的措施来减少对海洋环境的不良影响。
海洋环境影响预测与评价涉及多个方面，包括水质、生态系统、海洋生物资源等。
预测与评价的目的是了解可能出现的环境问题，并提出相应的管理和保护措施，以确保海洋环境的可持续发展。
首先，海洋环境影响预测与评价需要对所研究的海域进行全面调查和监测。
通过收集和分析大量的实地数据，可以了解海洋环境的基本状况，包括海水的温度、盐度、浊度、营养盐含量等情况，以及生物多样性、种群状况等。
这些数据对于预测与评价海洋环境影响至关重要。
其次，预测与评价过程中需要建立合适的模型和方法来分析和预测可能的环境影响。
利用数学模型可以对海洋环境变化进行模拟，并预测不同活动对海洋环境可能产生的影响。
同时，还需要将模型与实际数据相结合，进行验证和修正，以提高模型的准确性和可靠性。
另外，预测与评价过程中需要考虑不同活动的潜在影响和风险。
海洋工程、海底资源开发、港口建设等活动可能导致海洋生态系统的破坏、水质污染、物种灭绝等问题。
因此，在预测与评价过程中，需要综合考虑不同活动的影响范围、影响强度以及风险评估，以制定合适的管理和保护措施。
在进行海洋环境影响预测与评价时，还需要关注社会经济因素。
海洋活动对当地社会经济的影响也需要进行评估和预测。
例如，项海洋工程活动可能会给当地居民带来就业机会和经济利益，但同时也可能对当地的传统渔业、旅游业等产生不良影响。
因此，预测与评价过程中需要综合考虑不同利益相关者的意见和需求，以达成最优化的结果。
综上所述，海洋环境影响预测与评价对于保护和管理海洋环境具有重要意义。
在预测与评价过程中，需要综合考虑海洋环境的物理、化学、生物等多个方面的因素，并综合考虑社会经济因素，以制定最佳的管理和保护措施。
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)
海洋环境工程与海洋环境保护有效策略分析
海洋环境工程与海洋环境保护有效策略分析摘要:海洋中蕴藏着大量的天然资源，如何合理开发利用资源对维护好我国海洋生态环境至关重要。
然而，由于各种原因，我国生态环境状况不容乐观，对我国可持续发展造成了很大负面影响。
本文基于此对我国海洋生态环境保护对策进行初步论述。
关键词：海洋环境工程；海洋环境保护；意识；策略1海洋环境现状分析海洋既是人们的衣食来源，也是人类社会发展的“粮食”、“血脉”。
然而，随着工业变革不断深入，特别是二战以后，世界经济、政治和国际之间的关系发生了巨大改变。
科技飞速发展，经济一体化，人类对海洋的开发和利用日益加剧，使海洋环境遭到严重污染。
它对人类的生存与发展产生深远的影响和变化。
因此，必须加强海洋环境保护力度。
随着我国经济和社会的发展，沿海地区居民数量越来越多，土地资源被过度开采，人们对海洋资源的需求量也越来越大。
随着海洋的发展，沿海地区的滨海工程项目数目不断增多，规模日趋复杂化，同时也出现了大量的海洋工程污染物。
海水的污染日益严重，导致海洋生态严重退化。
目前，我国海域生态环境状况并没有明显改善。
导致这一现象的主要因素是由于我国海上工程项目不断增多引发的环境恶化。
沿海水域是各类动态要素最为繁杂、最具活力的区域。
首先，施工设备的存在会对岸滩的动力系统造成一定的破坏，从而对河床的冲刷和泥沙的改变产生不利作用。
其次，由于海洋工程建设在长时间的活动作业中，其自身净化能力不断下降，海洋工程结构损坏严重威胁我国经济发展。
2海洋环境保护技术和方法（1)对现有海洋工程建筑物进行卫生分析和可靠性评价；2)开发新型的结构健康状态与损伤诊断技术与方法；（3)对一种新的抗震建筑进行设计和施工；4)海洋工程的研究和设计要有安全保障，并且在退役后易于拆除。
由于海洋生态工程不断推行，沿海地区的地形将会因海洋充填及挖掘而发生变化，这势必会对一些海洋生物的生态系统造成损害。
由于海岸码头和水道很难形成自然深水区，因此还需要通过挖掘的方法以保持水深。
02海洋工程环境学第四章风载荷
0.2 海洋环境因素分析
按世界气象组织的标准可划分为四类： 热带低压(中心最大风速10.8—17.1米／秒，相当于6—7级风) 热带风暴(中心最大风速17.2—24.4米／秒，相当于8—9级风) 强热带风暴(中心最大风速24.5—32.6米／秒，相当于10一11级风) 台风(中心最大风速＞32.7米／秒以上，相当于12级风以上)。
0.2 海洋环境因素分析
热带气旋在我国又称台风，在美洲通常称飓风。它是发生在热带海洋上的具有很大破坏性的低压涡旋。 影响我国海域的台风发源地主要有两个区域：一个在菲律宾以东、关岛以西洋面；另一个在南海中部海域。 全球每年平均大约有80个热带气旋发生，其中半数以上可以发展成台风，台风集中发生在西北太平洋、孟加拉湾、东北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亚西北海域等8个地区。西太平洋是全球热带气旋发生最多的地区，约占全球总数的三分之一。热带气旋的多发地带集中在5°～10°纬度带内，而南北半球纬度5°以内几乎没有热带气旋发生。
有关生活： 3.跑道上逆时针跑行 人们总喜欢沿逆时针方向。 A逆时针方向跑，地转偏向力向外，身体倾斜产生一个向内的向心力，二力方向相反，更易平衡，过弯道不易跌倒。 B顺时针方向跑，地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同，不易平衡，过弯道处易跌倒。 人类的发源地都在北半球，人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯，所以哪怕到了南半球，人们还是习惯于这样的行为。
0.2 海洋环境因素分析
风速影响因素：气压梯度力、地转偏向力，离心力和摩擦力的综合作用。 大气压强：大气在重力作用下产生的对地面的大气压力。 （1）地球各处的大气压力不同，形成大气压强场（气压场） （2）定义：单位面积上从某高度到大气上界的垂直空气柱的重量，1Pa=1N/m2 （3）一个标准大气压：温度为0度时，位于纬度45的海平面的气压，该值为1013.25hPa，或760mm汞柱。 （4）气压影响因素：纬度、温度、高度等。
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。
08海洋环境影响预测与评价
08海洋环境影响预测与评价海洋环境的影响预测与评价是指通过各种方法和技术对海洋环境中可能出现的影响进行预测和评价，以便及时采取有效的措施保护海洋环境。
随着全球气候变化、人类活动增加和海洋资源开发利用加剧，海洋环境的状况也面临着严峻的挑战和威胁。
因此，对海洋环境的影响进行预测与评价具有重要的意义。
海洋环境影响预测与评价是一个综合性的工作，需要结合多种因素进行分析和评估。
首先，影响海洋环境的因素主要包括人类活动、气候变化、自然灾害等。
人类活动包括城市污水排放、工业废水排放、海洋油污染、海洋渔业等。
气候变化主要包括海平面上升、海洋酸化、极端气候事件等。
自然灾害包括台风、飓风、海啸等。
这些因素对海洋环境造成的影响不仅会破坏海洋生态系统，还会对人类的生活和经济活动造成影响。
为了进行海洋环境影响的预测与评价，需要运用多种方法和技术。
其中包括环境影响评价、数值模拟和遥感技术等。
环境影响评价是指对项活动或项目在海洋环境中可能产生的影响进行定量分析和评估，评估项目的可持续性和环境风险。
数值模拟是指利用计算机模型对海洋环境中的各种影响因素进行模拟和预测，以便对可能出现的风险和问题做出预警和预防措施。
遥感技术是指利用卫星遥感数据对海洋环境进行监测和评估，实现对海洋环境的实时监测与反馈。
通过海洋环境影响预测与评价，可以及时发现和预防可能对海洋环境造成影响的因素，减少环境风险和损失。
同时，可以为制定相关政策和措施提供科学依据，引导和规范人类活动，实现海洋环境的可持续发展。
在实际工作中，需要政府部门、企业机构、科研机构和社会组织等多方共同参与，建立起多层次、多方位的海洋环境影响预测与评价体系，形成合力，共同保护海洋环境。
综上所述，海洋环境影响预测与评价是一个重要的工作，对维护海洋环境的健康和保护海洋生态系统具有重要意义。
通过多种方法和技术的运用，可以有效预防和减少海洋环境中的风险和问题，保护海洋环境的可持续发展。
希望各方能够密切合作，共同推动海洋环境影响预测与评价工作的开展，为建设美丽的海洋环境贡献力量。
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1.3276 1.7
4.67 0.3899
4.9
渤海湾 0.26
1.23
0.9304 1.4
3.37 0.3798
0.7
1.4 海浪统计特征的长期分布律
南海西沙海域波高和平均周期的长期分布计算
1.4 海浪统计特征的长期分布律
东海大陈海域波高和平均周期的长期分布计算
1.4 海浪统计特征的长期分布律
1.4 海浪统计特征的长期分布律
R2 0.985
0.98
0.975
0.97
0.965
0.96 0.2
0.3
0.4
西沙海域波高长期分布计算
0.5 H 0
1.4 海浪统计特征的长期分布律
样本选取方法： 1. 年最大波法
取每年最大波高进行拟合 2. 年N大波法
取每年前N个最大波高样本作为进行拟合 3. 最小阈限法
有义波高长期分布按 Weibull 函数；
平均过零周期长期分布按 幂函数。
结果发表在：Wang Y. Investigation of design wave parameters for Chinese coastal areas. China Ocean Engineering, 2(1988), 4: 7178. 1989年为美国 牛津出版社收录。
《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
取大于某阈值的波高样本进行拟合 4. 整体样本法
取全部波高样本进行拟合
• 波浪分布资料来源
– 当地观测点资料
– 遥感资料
– 波浪推算 (wave calculation)资料 根据适当的气象资料及波浪资料，建立风与 波浪之关系公式，以利与在实用上可以根据 风资料计算出波浪特性。若由过去风的资料 记录，推算过去发生的波浪特性，称为波浪 后报(wave hindcasting) 。
1. 有义波高的概率密度函数
可用来拟合波浪长期分布的概率密度函数有 龚贝尔分布函数 皮尔洛III型分布函数 对数正态分布函数 泊松－龚贝尔分布函数 韦布尔分布函数
采取什么样的概率函数，只取决于对于子样的拟合精度和 置信度。并没有一个确定的分布函数。
1.4 海浪统计特征的长期分布律
采用三参数的Weibull概率密度函数表达有效波高 长期分布的概率特征
1.4 海浪统计特征的长期分布律
计算结果
项目 Weibull F.
Power F.
参数
H0,m HC,m
,%
b k
,%
南海 0.08
1.46
64
2.3
海域
东海 0.26
1.86
1.0780 1.1
4.79 0.3189
3.9
黄海 0.17
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
设计海况 直接指定 Hs, Tz 设计海况
短期概率 （瑞利分布） 或规范规定
设计波条件
结构性能分析
1.4 海浪统计特征的长期分布律
海上定点有义波高的长期累计子样：
1.4 海浪统计特征的长期分布律
ISSC给出的全球海域编号：
1.4 海浪统计特征的长期分布律
ISSC给出的8，9，15，16号海域波浪有义波高和平均过零周 期统计分布：
做变量置换：
则有：
Y
X
lg lg
ln
HS
1 H
P
0
H
S
B lg HC H0
Y BX
为截距 B 和斜率 的直线方程。
1.4 海浪统计特征的长期分布律
• 给定子样：
HS,i , P HS,i
1
exp
TZ
对某海域的波浪统计资料进行分析，可以给出两参数 的计算公式，其中
6.05exp0.07HZ
2.35exp0.21HS
1.4 海浪统计特征的长期分布律
4. 应用实例 以下给出我国沿海海域的波浪参数长期分布的计算结果。 子样来自北起鸭绿江出海口，南至湛江出海口，计36个 观测站10年间 (1969-1979) 的波浪资料。其中
1.4 海浪统计特征的长期分布律
3. 波浪周期的长期分布
根据不同平均过零周期的超越概率，同样可以应用一个 概率密度函数来拟合周期的长期分布。如龚贝尔分布， 韦布尔分布等。
对于波高和周期的联合概率分布，目前尚没有有效的方 法计算，只有一些研究性的工作。如采用幂函数拟合有 效波高和对应这一波高的波浪平均有效周期的关系。
k k 1,2,
由此得到其最小值 min 和对应的 H0，再重复一次计算，
最后，得到关于三参数的最优解：
H0, HC , min
1.4 海浪统计特征的长期分布律
表 1.1 西沙海域波浪散布图
有效波高
HS / m 01
0.00.5 534 0.51.0 1.01.5 1.52.0 2.02.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 4.04.5 4.55.0 5.05.5 5.56.0 6.06.5 6.57.0 7.07.5 7.58.0 8.08.5 8.59.0 9.09.5 9.510.0 10.010.5 10.511.0
pHS
HC
H0
HS HC
H0 H0
1
exp
HS HC
H0 H
为 三参数的 Weibull 函数。其中 H0 为最小阈限水平，HC 为 尺度因子， 为形状因子
1.4 海浪统计特征的长期分布律
相应的累计概率函数为：
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
-1.0
-1.5
西沙海域波高长期分布计算
i 1,2, , N
考虑到直线方程只能解两个未知数，对第三个未知数必 须假定。
通常，取 H0=0 (第一次近似)。可以用作图法和最小二乘
法计算得到另外两个参数：B 和
B
HC 10 H0
同时， 可以得到本次近似计算的拟合误差平方和： 1
1.4 海浪统计特征的长期分布律
根据不同H0对应的拟合误差平方和不同，可以找出拟合 误差平方和最小的H0 ，作为拟合结果 • 迭代计算：在一系列 H0 的假定下，重复上述计算，得 到相应的拟合误差平方和集(子样)
确定设计波的具体参数？ • 波浪长期分布的依据是：
H0, HC,
1. 海洋环境因素分析计算
《海洋工程环境学》
Environmental Mechanics of Ocean Engineering
1. 复习 海浪的短期分布
波高 H
采样：Hi ;TZi
海浪模型 窄带假定
H S ,TZ
过零周期 Tz 三一平均波高
瑞利分布
pH
2H H2
rms
exp
H H rms
1.4 海浪统计特征的长期分布律
1. 有义波高的概率密度函数
海上定点波浪观测短期子样的统计特征，有义波高的长期累 计子样为：
HS, j , j 1,2, , N N
大量观测分析表明，子样代表的随机过程仍然是一个平稳的 随机过程，可以寻求适当的概率密度函数来拟合观测结果。
1.4 海浪统计特征的长期分布律
TS HS
式中为TS 平均有效周期, 和 为拟合参数。同样可 以用两边取对数的方法进行线性化并用最小二乘方法 拟合。
1.4 海浪统计特征的长期分布律
相应于有义波高的平均过零周期
根据有义波高对应的平均过零周期的子样，一个两参数 的 Weibull 函数可以用来拟合该周期的长期分布：
P TZ HS
因此，讨论波浪运动短期统计特征的长期分布律，以期 确定小概率事件的参数，对于船舶与海洋结构物的设计是十 分必要的。
1.4 海浪统计特征的长期分布律