[科普中國]-海洋工程水文

海洋工程水文，是一門為海洋工程規(guī)劃、設計、施工、管理、運行、決策提供水文依據(jù)的學科。

概述海洋工程水文研究與海洋開發(fā)和海洋工程建設有關的水文問題。如研究海水運動(波浪、潮汐、、、等)、海水物理性質（溫度、鹽度、密度等）以及其他水文現(xiàn)象（泥沙運動、冰凌等）的變化規(guī)律和推算方法。為規(guī)劃與設計工程建筑物、研究工程建造后對所在海域水文條件的影響提供基礎數(shù)據(jù)。1

研究范圍海洋工程水文研究的范圍，目前主要在海岸帶和近海。淺海區(qū)域的海洋水文條件十分復雜，常給海洋工程建設帶來很大困難。其中防浪掩護和泥沙淤積等問題，常成為建設中的技術關鍵。

潮汐引起的海面周期性升降幅度一般為幾米，最大達十幾米；風暴引起的增水最高可達5～6米；海嘯引起的異常增水值可達10米以上，甚至幾十米。在確定海洋工程建筑物設計高程時必須予以考慮。通過現(xiàn)場觀測和理論分析，研究潮汐、風暴潮、海嘯的變化規(guī)律，可獲取與深度基準面，最高潮位、平均大潮高潮位、平均大潮低潮位、最低潮位等各種特征潮位，風暴增減水值以及海嘯的壅水高度和周期等資料。目前對潮汐理論和推算方法的研究已較完善，能根據(jù)一年（或更短時間）的潮汐觀測記錄，用調和分析法確定工程設計所需的潮汐要素。而風暴潮,特別是海嘯的理論研究,目前還不成熟，風暴增、減水值和海嘯要素值需根據(jù)長期實測資料（包括氣象資料），用經(jīng)驗統(tǒng)計方法來確定。

波浪是海洋環(huán)境最突出的動力因素，常給海洋工程建筑物帶來很大荷載，有時每平方米可達3～5萬牛頓，甚至可把千噸以上的混凝土塊移動若干米。因此，布置和設計建筑物時，必須首先確定波浪要素的尺度。波浪要素的確定與以下幾個方面有關：①通過波浪理論研究建立波要素（波高、波長、波速、波周期）和水深之間的內在聯(lián)系，揭示波浪質點運動、壓力變化、能量傳遞等基本規(guī)律。②通過風浪資料的統(tǒng)計分析，建立波要素與風要素（風速、風時、風區(qū)）之間的關系，揭示風浪的統(tǒng)計特征，研究風浪的推算方法。③研究波浪傳入近岸淺水區(qū)內的變化，搞清波浪折射、破碎、繞射、反射的機理，探求波浪變形后波要素變化的計算方法。在進行科學研究和工程設計時，常采用某種特征波要素，如有效波高(波浪觀測系列中三分之一大波波高的平均值)、平均波周期或其他特征波要素作為依據(jù)。

在高緯寒冷海區(qū)，海灣和河口都有封凍問題。封凍后的冰凌，特別是流冰，對海洋工程有顯著影響和強烈破壞作用。建造海洋工程時必須考慮冰凌的荷載，了解海冰的冰期、冰型、冰的形態(tài)、冰塊大小和厚度、冰的密集度和冰量、流冰方向和速度等狀況和特征。

沿岸波浪破碎區(qū)以內的泥沙，在波浪和海流等動力因素共同作用下，常發(fā)生運移,使岸灘發(fā)生沖淤演變,直接影響海岸工程的實際效益。因此，在海岸工程選址和確定平面布置方案時,還必須研究沿岸泥沙輸移問題:泥沙來源和輸沙動力因素;泥沙運移速度、方向和數(shù)量;沙質和淤泥質海岸的淤積特點等。其中，輸送泥沙的沿岸流和近岸海流的變化很復雜，這種水流運動的機理還在探索之中。目前，海岸工程設計常根據(jù)現(xiàn)場實測資料來確定所需要的海流特征值。2

研究方法海岸工程水文的研究，主要通過現(xiàn)場觀測、理論分析和模型試驗等手段進行。現(xiàn)場觀測是研究的基礎，用于積累原始資料，闡明各水文要素隨時間的變化過程和空間分布狀況。為此，觀測須在不同天氣條件、不同季節(jié)和不同潮汐情況下進行。理論分析是用流體力學和數(shù)學的基本原理來研究水文現(xiàn)象的變化規(guī)律，并提出理論模式和計算方法。模型試驗則是模擬天然情況，復演歷史變化過程并推演未來可能的發(fā)展過程。

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本詞條內容貢獻者為:

郭亮 - 副教授 - 中國海洋大學