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海洋波浪理论范文1
关键词：海洋工程；浮式结构物设计；三维海浪模型；数值仿真
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5737-03
海洋工程领域中的浮式结构物在海域展开应用时，会不可避免地遭遇各种恶劣海况。浮式结构物受到海浪产生的绕流力、惯性力、冲击力、浮托力等作用，这些作用直接关系到结构物的生存安全。因此在浮式结构物设计时，必须要充分考虑海浪的影响，精确计算海浪载荷，校验和优化结构，研究浮式结构物的耐波性和稳性，保证其满足设计要求的稳定性和安全性。
目前评估海浪载荷对浮式结构物的影响主要采用物理模型试验的方法，然而这种方法费时费力，而数值模拟具有参数设置灵活、计算结果精确等优点，正逐步成为设计领域研究海浪载荷的重要手段。由于受到计算机硬件发展水平和波浪理论不成熟等的制约，早期的海浪数值仿真主要以二维为主，但是对于需要研究海浪和浮式结构物相互作用过程中产生的波浪折绕射、漩涡等现象时，显然不能满足工程的需要。因此研究三维海浪数值模型，实现对海浪现象更加真实准确的描述，是海上复式结构物设计领域中研究海浪和结构物相互作用的必然发展方向。
本文利用谱分析的方法，在MATLAB环境下对三维随机海浪模型进行了数值模拟仿真，并给出了三维随机海浪波面图，为浮式结构物设计中计算海浪载荷提供了参考。
1 Longuet-Higgins长峰波海浪模型
2 三维不规则短峰波随机海浪仿真
2.1 基于谱分析的三维不规则短峰波随机海浪模型
该仿真海浪中，最大波高[Hmax=3.32m]，根据标准浪级波高的参考值[3]，五级浪对应的波高范围为[2.5，4.0m]，最大波高[Hmax]位于允许的波高范围内，说明利用海浪谱来模拟三维随机海浪能够得到比较精确的海浪波面图和波高值。进一步根据流体的势流理论就可以分析计算出该结构物受到的海浪载荷，为校验结构物的结构强度提供了必要的基础。
3 结论
海上浮式结构物结构强度校验需要计算分析海浪载荷，该文利用海浪谱分析的方法，实现了在开阔海域主要由风力引起的海浪的模拟，该仿真海浪的波面图和波高符合标准浪级波高的参考值。进一步利用流体的势流理论就可以分析计算出结构物受到的海浪载荷，为进一步的结构强度校核提供基础。
参考文献：
[1] 俞聿修.随机波浪及其工程应用[J].大连理工大学出版社，1992.
海洋波浪理论范文2
关键词：油田工程；地质信息管理分析系统；应用
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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
随着信息技术的不断发展与进步，在社会各领域中得到了广泛的应用。地质勘察数据具有多量、多类、多维、多源的特征，在进行数据处理的时候，非常复杂，通过信息技术的引进，可以有效加强数据管理，并且进行动态的管理，实现数据的有效利用。在油田工程中，研发了地质信息管理分析系统，为油田工程的进一步发展提供了可靠依据。
1 系统总体设计
油田工程地质信息管理分析系统主要就是基于Windows系统研发的一种软件，具有两个子系统，并且这两个子系统都是相互独立的，即信息管理子系统、土体液化评价子系统。信息管理子系统主要具备两项功能，即信息查询与信息编辑；土体液化评价子系统主要就是进行液化势判别与液化深度计算。对于这两个子系统而言，均具有一定的特点，可以利用相应的模块实现具体任务。工程地质信息管理分析系统具有很多功能，可以确保油田工程建设的可持续发展。因为此系统的用户一般为油田工程专业技术人员，考虑到一般用户可能不了解系统操作，所以，在设计时，其界面较为简便、可操行强。
为了提高信息管理、评价等水平，可以将Visual Basic作为系统开发语言，以Microsoft Access数据格式作为数据库，并且结合CAD、Photoshop等软件进行联合研发，将其和信息管理、评价等功能进行结合，在一定程度上提高整个系统的实用性。工程地质信息管理分析系统结构示意图见图1。
2 信息管理子系统功能分析
2.1 信息查询子系统
信息查询子系统中数据信息主要就是以往油田勘察报告以及科研成果报告，主要数据有动态工程钻孔信息、力学性质文本数据、工程地质特征、环境条件、图形库等。信息查询子系统主要就是对各种数据信息的浏览、输出等。在上述数据中，文本数据主要为钻孔孔号，具有唯一性，在勘探力学性质数据查询的时候，均是利用相关字段展开动态连接。在设计数据库的时候，需要对有关数据进行全面的整理与归类，建立数据库。在查询钻孔文本数据的时候，主要就是通过字段展开查询，如，根据勘察区域进行查询、根据尺寸范围进行查询、根据钻孔编号进行查询。在进行实际查询的时候，用户只需要输入少量信息，就可以得到相关的数据信息。图形文件查询主要包括：工程地质剖面图查询、工程地质分区图查询、钻孔柱状图查询等，利用二级下拉菜单字段展开查询，就可以获取相应的图形文件，进而了解工程地质环境与场内土体变化信息。随着研究的不断深入，图形库正在不断完善，图形查询功能也越来越全面。
信息管理子系统作为一个开放系统，其另外一项功能就是信息编辑，主要就是对文本与图形文件数据进行一定的编辑与修改。在此子系统中，具有的相关功能就是：数据入库、数据更新、数据记录、数据添加、数据删减、数据修改等。
文本主要指的就是孔位的定位信息，比如，孔位的绝对坐标、进尺深度、孔编号等，并且还包括一些参数指标，比如，力学参数、物理参数等。在进行数据录入的时候，主要就是对这些信息数据进行输入，其具体操作为，先打开“操作”界面，之后点击“开始添加”按钮，将操作界面转变成可以编辑的条件。在完成这些数据的录入之后，可以点击“添加完成”按钮，也就完成了数据的有效添加。对现有数据进行修改的时候，也可以开展类似的操作。经过上述操作之后，就可以用于信息查询。图形文件添加主要就是对图形文件本身与相应编号、年份等信息的添加。在此系统中，也可以提供对现有图形文件以及相关信息的修改，为油田工程建设提供可靠依据，并且在一定程度上，提高了软件的实用性，促进了油田工程的可持续发展。
3 土体液化评价子系统及应用
3.1 系统概述
3.1.1 液化势判别
当波浪作用在海底的时候，就会产生一定的海底压力波，使海床出现瞬态的有效应力与附加孔隙水压力。波峰时产生的应变与动应力，会增加土粒滑动，产生土体体积压缩的现象；波谷时产生的应变与动应力，会释放土粒孔隙水，产生土体体积膨胀的现象；卸载时产生的应变与动应力，会随着土骨架传递给孔隙水压力，出现效应力降低的现象。在效应力降至极限的时候，土体抗剪强度就会丧失，失去一定的承载力，出现液化现象。
波浪周期性荷载作用在饱和砂-粉土层上的时候，会出现一定的超静孔隙水压力，在最大超静孔隙水压力达和有效自重应力一致时，土层处在极限平衡状态；如果最大超静孔隙水压力达不大于有效自重应力，那么土体比较稳定；如果最大超静孔隙水压力达大于有效自重应力，那么土层就会出现液化现象。
3.1.2 液化极限深度计算
通过Ishihara对砂土液化的研究，针对液化强化试验，提出了主应力旋转扭剪的试验，进而得出液化周期剪应力比，同时通过对波浪理论的应用，对水深波长进行了一定的计算，之后通过多孔介质弹性模型实现土层周期剪应力的计算。当计算值大于试验值的时候，就可以说明土层出现了液化现象，进而对土体液化极限深度进行计算。
根据Ishihara研究得出，计算土体液化极限深度的相关公式有：
当土层抗液化强度[τd]和波浪荷载在土层中振动剪应力[τc]一致的时候，其土层厚度就为土层液化极限深度。
3.2 应用
根据有关科研报告，以埕岛油田海域粉土液化评价为例，对其10年及25年一遇波浪荷载作用粉土液化势与极限深度进行计算、评价。其数据及评价结果见表1、表2所示。
4 结束语
总而言之，在油田工程建设过程中，通过工程地质信息管理分析系统的运用，可以实现地质资料管理的可视化与自动化，并且在地质信息管理的条件下，对波浪荷载液化进行判别与评价，不仅可以提高工作效率与水平，还可以保证工作的可靠性与准确性，对油田工程的可持续发展有着积极意义。
参考文献：
[1] 张衍涛，刘锦昆，吴明亮，等.埕岛油田工程地质信息管理分析系统及其应用[A].2009年度海洋工程学术会议论文集（下册）[C].2009.
[2] 吴永华，李丽香，张文龙，等.二连油田采油工程信息管理系统的建立及应用[J].内蒙古石油化工，2010（19） .
