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海洋波浪理論范文1
關鍵詞：海洋工程；浮式結構物設計；三維海浪模型；數值仿真
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）25-5737-03
海洋工程領域中的浮式結構物在海域展開應用時，會不可避免地遭遇各種惡劣海況。浮式結構物受到海浪產生的繞流力、慣性力、沖擊力、浮托力等作用，這些作用直接關系到結構物的生存安全。因此在浮式結構物設計時，必須要充分考慮海浪的影響，精確計算海浪載荷，校驗和優化結構，研究浮式結構物的耐波性和穩性，保證其滿足設計要求的穩定性和安全性。
目前評估海浪載荷對浮式結構物的影響主要采用物理模型試驗的方法，然而這種方法費時費力，而數值模擬具有參數設置靈活、計算結果精確等優點，正逐步成為設計領域研究海浪載荷的重要手段。由于受到計算機硬件發展水平和波浪理論不成熟等的制約，早期的海浪數值仿真主要以二維為主，但是對于需要研究海浪和浮式結構物相互作用過程中產生的波浪折繞射、漩渦等現象時，顯然不能滿足工程的需要。因此研究三維海浪數值模型，實現對海浪現象更加真實準確的描述，是海上復式結構物設計領域中研究海浪和結構物相互作用的必然發展方向。
本文利用譜分析的方法，在MATLAB環境下對三維隨機海浪模型進行了數值模擬仿真，并給出了三維隨機海浪波面圖，為浮式結構物設計中計算海浪載荷提供了參考。
1 Longuet-Higgins長峰波海浪模型
2 三維不規則短峰波隨機海浪仿真
2.1 基于譜分析的三維不規則短峰波隨機海浪模型
該仿真海浪中，最大波高[Hmax=3.32m]，根據標準浪級波高的參考值[3]，五級浪對應的波高范圍為[2.5，4.0m]，最大波高[Hmax]位于允許的波高范圍內，說明利用海浪譜來模擬三維隨機海浪能夠得到比較精確的海浪波面圖和波高值。進一步根據流體的勢流理論就可以分析計算出該結構物受到的海浪載荷，為校驗結構物的結構強度提供了必要的基礎。
3 結論
海上浮式結構物結構強度校驗需要計算分析海浪載荷，該文利用海浪譜分析的方法，實現了在開闊海域主要由風力引起的海浪的模擬，該仿真海浪的波面圖和波高符合標準浪級波高的參考值。進一步利用流體的勢流理論就可以分析計算出結構物受到的海浪載荷，為進一步的結構強度校核提供基礎。
參考文獻：
[1] 俞聿修.隨機波浪及其工程應用[J].大連理工大學出版社，1992.
海洋波浪理論范文2
關鍵詞：油田工程；地質信息管理分析系統；應用
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）20-4662-03
Oilfield Engineering Geological Information Management and Analysis System and Its Application
MENG Fan-wei
（The First Oil Production Plant of Daqing Geological Brigade， Daqing 163001，China）
Abstract： With the rapid development of social economy， oil field engineering construction scale is becoming larger and larger， more and more projects， engineering experience and the corresponding test data are more and more， in the management of time， need the introduction of modern computer technology， so as to ensure the efficient， reliable work， to a certain extent， can realize the visualization and automation engineering geological information management， and promote the sustainable development of Oilfield Engineering construction. This paper mainly carries on the research analysis system of engineering geological information management， the subsystem function and application.
Key words： oil field engineering； geological information management and analysis system； application
隨著信息技術的不斷發展與進步，在社會各領域中得到了廣泛的應用。地質勘察數據具有多量、多類、多維、多源的特征，在進行數據處理的時候，非常復雜，通過信息技術的引進，可以有效加強數據管理，并且進行動態的管理，實現數據的有效利用。在油田工程中，研發了地質信息管理分析系統，為油田工程的進一步發展提供了可靠依據。
1 系統總體設計
油田工程地質信息管理分析系統主要就是基于Windows系統研發的一種軟件，具有兩個子系統，并且這兩個子系統都是相互獨立的，即信息管理子系統、土體液化評價子系統。信息管理子系統主要具備兩項功能，即信息查詢與信息編輯；土體液化評價子系統主要就是進行液化勢判別與液化深度計算。對于這兩個子系統而言，均具有一定的特點，可以利用相應的模塊實現具體任務。工程地質信息管理分析系統具有很多功能，可以確保油田工程建設的可持續發展。因為此系統的用戶一般為油田工程專業技術人員，考慮到一般用戶可能不了解系統操作，所以，在設計時，其界面較為簡便、可操行強。
為了提高信息管理、評價等水平，可以將Visual Basic作為系統開發語言，以Microsoft Access數據格式作為數據庫，并且結合CAD、Photoshop等軟件進行聯合研發，將其和信息管理、評價等功能進行結合，在一定程度上提高整個系統的實用性。工程地質信息管理分析系統結構示意圖見圖1。
2 信息管理子系統功能分析
2.1 信息查詢子系統
信息查詢子系統中數據信息主要就是以往油田勘察報告以及科研成果報告，主要數據有動態工程鉆孔信息、力學性質文本數據、工程地質特征、環境條件、圖形庫等。信息查詢子系統主要就是對各種數據信息的瀏覽、輸出等。在上述數據中，文本數據主要為鉆孔孔號，具有唯一性，在勘探力學性質數據查詢的時候，均是利用相關字段展開動態連接。在設計數據庫的時候，需要對有關數據進行全面的整理與歸類，建立數據庫。在查詢鉆孔文本數據的時候，主要就是通過字段展開查詢，如，根據勘察區域進行查詢、根據尺寸范圍進行查詢、根據鉆孔編號進行查詢。在進行實際查詢的時候，用戶只需要輸入少量信息，就可以得到相關的數據信息。圖形文件查詢主要包括：工程地質剖面圖查詢、工程地質分區圖查詢、鉆孔柱狀圖查詢等，利用二級下拉菜單字段展開查詢，就可以獲取相應的圖形文件，進而了解工程地質環境與場內土體變化信息。隨著研究的不斷深入，圖形庫正在不斷完善，圖形查詢功能也越來越全面。
信息管理子系統作為一個開放系統，其另外一項功能就是信息編輯，主要就是對文本與圖形文件數據進行一定的編輯與修改。在此子系統中，具有的相關功能就是：數據入庫、數據更新、數據記錄、數據添加、數據刪減、數據修改等。
文本主要指的就是孔位的定位信息，比如，孔位的絕對坐標、進尺深度、孔編號等，并且還包括一些參數指標，比如，力學參數、物理參數等。在進行數據錄入的時候，主要就是對這些信息數據進行輸入，其具體操作為，先打開“操作”界面，之后點擊“開始添加”按鈕，將操作界面轉變成可以編輯的條件。在完成這些數據的錄入之后，可以點擊“添加完成”按鈕，也就完成了數據的有效添加。對現有數據進行修改的時候，也可以開展類似的操作。經過上述操作之后，就可以用于信息查詢。圖形文件添加主要就是對圖形文件本身與相應編號、年份等信息的添加。在此系統中，也可以提供對現有圖形文件以及相關信息的修改，為油田工程建設提供可靠依據，并且在一定程度上，提高了軟件的實用性，促進了油田工程的可持續發展。
3 土體液化評價子系統及應用
3.1 系統概述
3.1.1 液化勢判別
當波浪作用在海底的時候，就會產生一定的海底壓力波，使海床出現瞬態的有效應力與附加孔隙水壓力。波峰時產生的應變與動應力，會增加土?；瑒?，產生土體體積壓縮的現象；波谷時產生的應變與動應力，會釋放土?？紫端?，產生土體體積膨脹的現象；卸載時產生的應變與動應力，會隨著土骨架傳遞給孔隙水壓力，出現效應力降低的現象。在效應力降至極限的時候，土體抗剪強度就會喪失，失去一定的承載力，出現液化現象。
波浪周期性荷載作用在飽和砂-粉土層上的時候，會出現一定的超靜孔隙水壓力，在最大超靜孔隙水壓力達和有效自重應力一致時，土層處在極限平衡狀態；如果最大超靜孔隙水壓力達不大于有效自重應力，那么土體比較穩定；如果最大超靜孔隙水壓力達大于有效自重應力，那么土層就會出現液化現象。
3.1.2 液化極限深度計算
通過Ishihara對砂土液化的研究，針對液化強化試驗，提出了主應力旋轉扭剪的試驗，進而得出液化周期剪應力比，同時通過對波浪理論的應用，對水深波長進行了一定的計算，之后通過多孔介質彈性模型實現土層周期剪應力的計算。當計算值大于試驗值的時候，就可以說明土層出現了液化現象，進而對土體液化極限深度進行計算。
根據Ishihara研究得出，計算土體液化極限深度的相關公式有：
當土層抗液化強度[τd]和波浪荷載在土層中振動剪應力[τc]一致的時候，其土層厚度就為土層液化極限深度。
3.2 應用
根據有關科研報告，以埕島油田海域粉土液化評價為例，對其10年及25年一遇波浪荷載作用粉土液化勢與極限深度進行計算、評價。其數據及評價結果見表1、表2所示。
4 結束語
總而言之，在油田工程建設過程中，通過工程地質信息管理分析系統的運用，可以實現地質資料管理的可視化與自動化，并且在地質信息管理的條件下，對波浪荷載液化進行判別與評價，不僅可以提高工作效率與水平，還可以保證工作的可靠性與準確性，對油田工程的可持續發展有著積極意義。
參考文獻：
[1] 張衍濤，劉錦昆，吳明亮，等.埕島油田工程地質信息管理分析系統及其應用[A].2009年度海洋工程學術會議論文集（下冊）[C].2009.
[2] 吳永華，李麗香，張文龍，等.二連油田采油工程信息管理系統的建立及應用[J].內蒙古石油化工，2010（19） .
