（1）分类 风按其循环可分为：大规模风系、中规模风系、小规
模风系。
大规模风系：由地球自转引起的大气环流引起；
中规模风系：为季节风，由低气压和高气压的存在 产生台风；
小规模风系：来自于海洋和大陆间气温差引起的陆 风或者海风。
（2）我国海域的主要风系 ♣ 季风：由于陆地与海洋的温度差引起。
♣ 寒潮大风：一般发生在每年11月至来年2 月。 高压冷气团南下,造成温度骤降，伴随霜冻与大 风的现象。
构造地震：
地壳岩石中的大断裂面叫做断层，绝大多数 断层形成时都伴随有大地震。由此形成的地震 叫做构造地震。构造地震的一般发生在地球板 块的边缘。世界上90％以上的地震属于构造地 震。
有些地震发生在地球板块内，称为板内地震。 板内地震的危害性大。这是因为板内地震大多发 生在人类居住集中的大陆板块中央地区，那里地 壳较厚，岩层年龄较老，强度高，所以发生强地 震可能性较大，而且震源大都在10～30km深度之 内，容易造成严重震害。
2. 波浪的分类 (1) 确定性波浪
♣ 微幅波：线性波浪理论，假定水质点是以平衡位置 为圆心的圆周运动。
♣ 斯托克斯（STOKES）波：非线性波。
微幅波和斯托克斯波均为确定性波浪。
(2) 随机波
波浪为随机的，采用波浪谱表示海洋波浪的随机性。 波浪谱（波浪谱密度）：为表明波浪能量与波频变化关 系的曲线。如下图
截至1994年，中国历史上直接被地震直接夺去生命的人数为 2341319人，因次生、衍生和伴生灾害而失去生命的人数为 163461人，合计约为250.8万人。
发生于明朝嘉靖三十四年腊月十二日（1556年1月23日）、
震中位于陕西华县的大地震，是中国历史上死亡人数最多的大 地震。现代科学家根据史料记载推断，此次地震强度为8-8.3级， 烈度为11度。死亡人数“八十三万有奇”，而当时全国的总人 口约为6300万。
图6. 波浪谱密度曲线
根据波浪谱，可以计算结构的动力响应的统计特性，比如位移的均 值、方差、自相关函数等，可以进行结构的疲劳可靠性分析。所以波浪 谱有重要的工程应用。
3.波浪分级
根据气象学，波浪可以分为9个等级，如下表2：
表2. 波浪分级表
四、海流
海流：指大范围的海水以相对稳定的速度在水平或者垂 直方向连续的流动现象。 海流流速随水深增加而衰减， 一般处理为沿水深线性衰减。
天津大学建筑工程学院船舶与海洋工程系 2013年5月
一、海底地貌
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；
ML log A R
式中 ML 近震体波震级；
A 记录的水平最大地动位移（m）；
R 起算函数，随震中距而变，由于各种仪器常数不一样，
R 略有不同。
一般说来，5级以上的地震就会在地表面引起不同程度的破坏，称 为破坏性地震；7级以上称为强烈地震或大地震；8级以上称为特大地震。 到目前为止，所记录到的世界上最大的地震是1960年5月22日发生在智 利的8.9级地震。
1、海流的分类
（1）潮汐流
潮汐流由引潮力所引起，海水作周期性的水平流动。其与地形、 海底摩擦及地球自转有关。运动形式分为往复流和旋转流。在开阔 水域，潮流多具有旋转流，其流速为：
➢ 黄海潮流流速（近东岸）：1.0~1.5m/s ➢ 东海潮流流速：（长江口余山海区）：1.0~2.5m/s ➢ 南海潮流（广州湾）：0.75m/s
二、风
风是对于海洋工程结构具有破坏性的自 然现象。此外，风又是引起波浪的主要因 素。一般同时考虑风和波浪来计算海洋工 程结构的强度及设计结构。对于海洋中的 漂浮结构（比如，自升式钻井平台在调遣 过程为漂浮结构），其稳性和安全与风密 切相关。所以，风是影响海洋工程的重要 环境因素。
1.风的分类及我国主要风系
♣ 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。
卡特里娜飓风：风速为79.65m/s，波高18.29m
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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
（1）风玫瑰图
图4. 我国某海区的风玫瑰图 (Wind Rose)
风玫瑰图给出16个风的方位上不同风速风出现的频率。
作为海洋结构的设计，需要提供：平均风 速玫瑰图；最大风速玫瑰图等。
频 率
风速
图5. 风的统计直方图
（2）海洋工程中的设计风速
设计风速一般取为50世界各国风的设计标 准： 美国：100年一遇，持续30秒的最大风速； 英国：50年一遇，持续3秒的最大风速； 中国：平均海平面以上10米处，50年一遇，持续一 分钟的平均最大风速和持续10分钟的平均最大风速， 也可根据具体海域的多年水文观测资料值确定。
与政治影响。我国位于环太平洋地震带，属于多发地震国家。
●1976年7月28日凌晨3点唐山地震： 1976年唐山大地震，死亡24万人， 直接经济损失仅30亿元。
● 2008年5月12汶川地震，8级，死亡6万，直接经济损失8541亿。
● 2013年4月20日四川芦山地震，7级，死亡196人，直接经济损失6百 亿。
深海平台-King SPAR 平台
组合式SPAR平台Truss SPAR，2001 年4月建成，位于 墨西哥湾，水深 1646 m，日生产 能力为5万桶原油， 2.5亿立方英尺天 然气。
(3)大陆裙
水深范围：2000-4000米。一般认为，大陆裙 水域没有石油储藏。但是大陆裙以外的深海盆， 为第三纪沉积盆地，可能具有油气资源。
表3. 我国沿海的冰情
3、海冰对于海洋工程结构物的作用
（1）冻融损伤作用: 冻-融交替发生,主要破坏混 凝土结构。
（2）膨胀挤压作用：冰开始融化时，海冰体积膨 胀，挤压结构物。
（3）静力推压结构：大面积连续冰层，在风或流 带动下，对与冰接触的结构进行水平推压。此为 海冰造成结构破坏的主要方式。
（4）附着冰引起的垂向力：与结构冻在一起附 着冰，冰层受风或者潮流的作用上下升降。这种 作用影响桩腿的安全，冰层下降时，产生附加重 力载荷；上升时，对桩腿产生上拔力。
（2）地震烈度
地震烈度：是指某一地区，地面及建筑物遭受一次 地震影响和破坏作用的强弱程度。
图2. 风速与高度的关系
海上无遮蔽时， 风速比岸上大， 外海风速为海岸 附近风速的 1.1~1.3倍。图2中， 可以测u z0量得到。
（2）风速及风向的表达
风的描述：风速和风向。风向一般用16个方位表示：
图3. 16个风向的方位
图3中， South west(SW)- 西 南 ； South east(SE)-东南。West north west(WNW)-西北偏 西； (North north west)NNW-西 北偏北； SSE-South South East东南 偏南。
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。
海冰融化
流动的浮冰
1、海冰的分类
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、我国沿海的冰情
1、地震发生的原因
按照板块构造学说，地震是由于板块构造运动 而引起的，是地壳岩层中长期积累的变形在极短 时间内转换为动能的结果。板块构造学说把地壳 分为六个大板块，即欧亚、太平洋、美洲、非洲、 印澳和南极板块。
地震波的形成：
在各大板块之间还可有若干较小的板块。当 两个板块互相冲撞，其中一个板块插入另一板 块之下时，上部板块在剪力作用下产生剪切变 形从而积累应变能，当变形超过极限值时，岩 层即突然断裂,从而将地壳积累的弹性应变能变 为动能释放出来，形成地震波。
M log A
式中A为标准地震仪（周期为0.8s，阻尼比0.8，放大倍数为 2800）在距震中100km处记录的两个最大水平位移振幅分量 的平均值，单位为m。实际上地震台距震中的距离不一定正 好是100km。所以，对于地震台距震中距离不是100km时，确 定的震级，要做修正。
我国采用的震级的计算公式为
盖层：主要为沉积岩层； 基底层：结晶岩石。
(2) 大陆坡
水深范围：200-2000米，坡度陡，主要沉积 来自大陆的物质。大陆坡具有丰富的油气资源。 开发深海油气资源，主要指开发大陆坡的油气 资源。King SPAR 平台：第一座拥有外壳部分 和桁架部分（与传统外壳结构相似）的组合式 SPAR平台（Truss SPAR），2001年4月建成， 位于墨西哥湾Mississippi Canyon 85，水深 1646 m，日生产能力为5万桶原油和2.5亿立方 英尺天然气。
（3）蒲氏风级
国际上将风划分为12个等级，称为蒲氏风级。如下表1：
表1. 蒲氏风级表
表中没有列入龙卷风，龙卷风的风级可达每秒100-200（米/秒）。
3.海洋结构工程中风的描述
由于海洋结构总是定点工作在某个海域，所以必须给出平台工作的钻井 区的风速和风向的统计特征，表达风速和风向的统计特征的方法有：
我国沿海海域有一定的地震活动性。从目前已 经开始进行石油开发的各海区情况看，其中不少 在历史上或近期发生过强烈地震。
2、地震强度的表达 地震发生时，岩层积累的巨大变形能突然释放，一部分