海洋工程环境调查

海洋工程环境调查

海洋工程环境调查海洋工程环境海洋工程水文海洋工程地质悬移质与推移质海洋环境质量评价海洋工程环境调查海洋工程形式：海堤、护岸工程以及码头、防波堤、人工岛、海上石油钻井平台、海上浮式贮油库、浮式飞机场、潮汐发电站、海岸原子能发电站等海洋工程环境：指影响海洋工程建筑物施工、造型、安装、营运以及建筑物环境荷载和耐固性有关的环境条件海洋工程水文海浪观测和计算潮汐观测和计算海流观测和计算风暴潮风暴潮定义：由台风、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的水面异常升降现象，又称风暴增水和气象海啸。根据多年的潮位观测资料和气象资料，找出对应的大风天气风暴增水和减水值，求出该海域风暴潮特征。以年最大增(减)水系列样本，推算该海区多年一遇的风暴增(减)水值。如果没有多年观测资料，则要用数值计算解决。海洋工程地质

地质采样：表层、拖网、柱状采样和浅地层剖面测定。咬合采泥器为最常用调查设备双刃拖网单位：mm三角形拖网单位：mm咬合采泥器结构抓斗的形式：勺形采样器，蛤壳式采样器、半圆形采样器、箱式采样器等；抓斗的开口面积：随采样深度的增加而增大。结构：内外斗壳、主轴、铁门及释放机构海洋工程地质

调查备用设备

(1)绞车一部，应具备变速装置，负荷为300~500kg。(2)样品箱、样品瓶（250ml和500ml广口瓶）若干。(3)记录表格、标签、封蜡、小铲、水桶等。海洋工程地质

a．开放状态b．闭合状态1、挂钩；2、钢丝绳；3、铁链；4、横梁；5、配重；6、固定板；7、提环；8、主轴；9、滑轮；10、绳环；11、铲刀；12、挡块；13、弯板；14、小滑轮左图：曙光采泥器1、负载板；2、连接吊杆钢丝绳；3、基架台；4、环；5、挂钩；6、导管；7、弹簧；8、制动栓；9、眼环；10、闭合绳；11、支撑架；12、限动臂；13、释放杆；14、颚瓣；15、基架；16、启动板右图：弹簧采泥器结构示意图采样的方法和步骤

(1)测量采样点水深，检查采泥器与钢丝绳的连接是否牢靠。(2)慢速开动绞车，一人手扶采泥器送至舷外，慢慢放入水中。入水后先常速下放，至离海底一定距离（约3m）时，全速开动绞车，使采泥器迅速下降。(3)采泥器到达海底后，不要立即关闭绞车，放出的绳长应稍大于水深，尤其是浪大流急时更需放长，但不能过长，以免钢丝绳打结。(4)提升采泥器时，开始应慢速，待其离底后即快速提升，高过船舷即停车。把采泥器转入舷内，送到接样盘上，以备处理。海洋工程地质

粒级划分亦称“粒度等级”，表示颗粒在2个粒度（颗粒直径）之间的范围

目前流行的有三种划分标准：①十进位标准②φ标准（又称伍登--温德华标准）③类似十进位标准

砾>砂>粉砂>粘土海洋工程地质粒度分析筛析法：适于粗颗粒样品的分析，下限约0.063mm，选用规定的不同孔径的套筛，将样品自粗至细逐级筛分。

沉析法（吸管法）：广泛用来测定0.063~0.001mm的颗粒。基本原理：根据斯托克定律的质点（颗粒）沉降速度，在悬液的一定深度处，按不同沉降时间吸取悬液，由此来求出沉积物各粒级的百分含量。海洋工程地质悬移质亦称“悬浮体”，指海水中包括胶体在内的、各种悬浮颗粒物质。其中悬浮于水流中、并随水流运动的泥砂往往是我们最关心的部分悬浮物，河口水中含量最大，大洋水中含量最小维持砂沙悬移质悬浮的能量，主要来自水流的紊动粒径一般在几至几百微米之间，最终大都沉降于海底，其沉降的速度主要取决于粒径之大小和其几何形状，推移质与推移质输沙率

推移质：指在河床、海床表面以滑动、滚动、跳跃或层移方式运动的泥砂近岸地区在波浪和潮流作用下，水力因子超过床沙运动临界状态时泥砂即开始在床面作运动，称为“推移质运动”单位时间内通过某断面的推移质输砂数量，称为”推移质输砂率”海洋环境质量评价

根据不同的目的要求和环境质量标准，按一定评价原则和方法，对海域环境要素（水质、底质、生物）的质量进行评价和预测是海域环境规划和管理以及污染防治的科学依据根据需要评价的时间段不同，环境质量评价可分为“回顾评价”、“现状评价”和“预测评价”海洋环境质量评价回顾评价：分析当地环境的演变过程和变化规律，找出对环境影响的因素现状评价：了解环境质量的现实状况，评定污染源的分布和污染范围预测评价：了解环境状况的发展趋势，环境容量的情况，为制定发展规划提供依据。海洋环境质量评价内容陆源污染物入海后，对海洋环境产生的危害程度海上工程设施和海事活动给海洋环境带来的影响海洋资源开发过程给海洋环境带来的影响通过对污染物的输入、扩散、搬运、沉积的物理、化学和生物的过程深入研究，通过污染物对海洋生物和生态系统的影响及其在海洋中的归宿了解，可以估算某一重大工程（如围海造地、建坝、建设核电站）的建设过程中和建成投产后，由于污染物的排放，可能对海洋环境造成的影响程度和范围水质调查项目水质：盐度（S）、pH、悬浮物(SS)、溶解氧(DO)、化学耗氧量(COD)、磷酸盐(PO4-P)、硝酸盐(NO3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、油类(oil)、浊度和大肠菌群等。底质：铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Ca)、汞(Hg)、硫化物(S2-)等。海洋环境质量评价指数法现状评价程序

1．监测数据及调查资料的统计、分析和整理2．确定评价因子、评价标准和加权系数。3．建立评价模式：式中，Ai为评价指数，Ci为污染物实测浓度，Si为该污染物标准值。海洋环境质量评价多种污染物用下式：式中，A为综合评价指数，Wji为加权系数，n为因子数。海洋环境质量评价指数法现状评价程序

海洋要素图要素时间分布图要素空间分布图

点聚图和频率分布图

跃层的确定

要素时间分布图过程曲线：在一个测点上，某种海洋要素(如温度、盐度、密度等)随时间变化的一条曲线表征连续24h变化的曲线，称周日变化过程曲线（周日变化图）时间剖面图：既能表征某要素随时间的变化，又能表征该要素沿着垂直方向上的分布海洋要素图时间剖面示意图时间剖面示意图

要素空间分布图垂直分布图平面和断面分布图

等值分布图：将观测到的某一个面上(平面或断面)的要素值，填在相应的空间坐标系中，然后以内插法绘制等值线，这样绘制成的图称为等值线分布图

矢量分布图（玫瑰图）：描绘具有方向性的海洋现象在空间上的分布。多为大面分布图，个别情况下也有断面分布图。海洋要素图垂直分布图温、盐度垂直分布示意图

等值分布图绘制步骤(1)填图(2)草绘(3)调整(4)定图8月底层水温平面分布图

矢量分布图绘制按表达方式不同分：流场分布图，玫瑰图。流场分布图：描述某一时段内的不同时间流动的方向和量值。方法一：以测点为原点，方向以北为起始0°，然后顺时针方向旋转。根据观测数据的量值和方向角画出矢量长短和方向。方法二：在时间座标轴上，画出不同时间的流速、流向变化，它可更好地看出海流随时间的变化规律。流分布示意图玫瑰图描述一个多变流场在一段时期内矢量分布的统计状况。矢向(指向中心)表风向；矢长表该风向出现的频率；平均风速：以数值标在矢尾；玫瑰中央的标值表静风所占的频率；流玫瑰和风玫瑰相似，不同处：矢量由中央向外放射，表流去方向；平均流速以矢量的粗度(或标值)表示点聚图和频率分布图点聚图：根据两种相互联系的海洋要素之间的关系，通过联合点绘结果来考查海洋要素的空间分布及变化规律。多用于研究水团的划分和混合等方面的问题频率分布图：用于统计海洋要素在一定数值范围内出现的频率海洋要素图点聚图温––盐曲线图点聚图频率分布图组距(℃)出现次数(次)频率(%)累计出现次数(次)累计频率(%)27.2-26.826.7-26.526.4-26.226.1-25.825.8-25.625.5-25.328.2-25.024.9-24.724.6-24.41237131815211.63.24.811.321.129.124.23.21.61361326445961621.64.89.620.941.971.095.298.4100.0合计62100//太平洋某一海区中央具有62年的水温观测资料，将这些水温进行统计，以0.2℃为间隔(组距)进行分组，则水温在各组范围内出现次数的频率频率分布示意图频率分布示意图频率分布示意图跃层的确定水文要素在垂直方向上出现急剧变化的水层，称为跃层。根据形成原因，分为二类：由外界条件(如表面增温和风力搅拌等)引起的称第一类跃层；不同性质的水系叠置而成的跃层称第二类跃层

海洋要素图跃层强度、深度和厚度

跃层特性用强度、深度和厚度表征跃层顶界和底界的划定，直接关系着跃层强度、深度和厚度的量值海洋要素图某水文要素垂直分布曲线上曲率最大的点Ａ、Ｂ(习惯称“拐点”)分别称为跃层的顶界和底界，A点所在深度Za，为跃层的顶界深度，Ｂ点所在的深度Zb，为跃层的底界深度。ΔZ(即Zb-Za)为跃层的厚度。当A、B两点对应的某水文要素差值为ΔX，则跃层的强度为ΔX/ΔZ跃层顶界和底界和确定原则(1)水文要素垂直分布曲线的上、下均匀层清楚，“拐点”明显，取两个“拐点”各为顶界和底界（a）。(2)“拐角”不明显，从强选取(b)。(3)垂直分布曲线出现双跃层时：①当上、下两个跃层的位置较远时，分别划定上、下两个跃层的顶界和底界（a）。②当两个跃层的位置较近，但仍可区分开来时(c)，除分别划定上、下两个跃层的顶界和底界外，还应以上跃层的顶界为顶界、下跃层的底界为为底界，作为全跃层。③当两个跃层的位置很近，不易分开时(b)，只取全跃层。双跃层示意图双跃层示意图调查船观测工作组织实施

调查任务的制定测站布设原则、定位与观测时间标准选用水文观测仪器和记录的基本要求观测层次、时间和顺序人员分工、值班和观测记录要求任务书的主要内容

调查要解决的具体目标提出调查海区范围与测站布设、观测项目、观测层次与观测资料的质量要求观测方式对调查船及其主要设备的要求主要观测仪器的名称及数量，实验室的使用，甲板绞车的分派，各学科的分工和配合，科学家与船员的协调等观测资料的整理方式、方法，计算资料所用的公式、模式和依据应提交的最终成果方式、完成时间和对成果鉴定经费预算与经费来源观测项目与方式（1）海洋水文观测项目：深度、测温、采水、测流、水色、透明度、波浪、内波、海发光和海冰；有条件，还要观测水位。每次调查的具体观测项目，应在技术设计中明确规定。（2）专题性的水文调查应在保证完成主要观测项目的前提下，根据人力和船只设备，力争进行多项目的观测，以便取得较多项目的资料。如气象的气温、湿度、风速、风向、云量、气压等，地质方面有采泥、悬移质采样；水化学采水分析项目有：盐度、溶介氧、PH、碳酸气体及碳酸盐、磷酸盐、矽酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等；生物学方面有：浮游生物的采集，海产生物采样等。（3）观测方式：大面观测；断面观测；连续观测；同步观测。站位布设原则

条件允许应尽量加大时空采样率。实行对海洋实况的长期监测。测点应足够密，单位时间内重复施测的次数要多。每一水文断面不少于3个测站。同一断面上各测站的观测工作应在尽可能短的时间内完成。水文断面设置的方向，应尽可能与经过观测海区的主导海流相垂直。观测站定位地文定位天文定位无线电定位水声定位卫星定位观测时间标准在渤海、黄海、东海和南海及其附近海域，一律用北京标准时记录远洋调查，采用世界标准时或北京标准时记录，但在资料载体上必须标明所用的时间标准仪器和设备要求

仪器的适用水深范围和测量范围须满足观测海区的变化范围，同时还须满足对观测要素及其计算参数的准确度及时空间连续性的要求仪器须适用于所采用的承载工具和观测方式，仪器的记录方式应便于资料的处理和进一步加工按规定定期经国家法定计量机构检定，或自行用正确的方法和允许的准确度及时测试其系统的参数详细列出所需仪器设备及消耗品的名称和数量每种仪器设备均须有一定的备用数量仪器设备检查

绞车安装是否牢固，收放速度是否正常，刹车是否灵敏各种仪器在水中工作是否正常，仪器的水密性是否良好通讯设备是否正常，它与基地或其它船只的联系能否保持器材设备是否齐全观测层次和时间序列

除潮汐、海浪、海发光等观测在表层进行外，其余的水文要素观测必须在表层以及表层以下水层中进行。观测层次根据调查的任务、对象和水深而定，我国采用的标准层次，透明度和水色的观测层次与观测水温的观测层次一样。大面(或断面)观测时间和程序观测时间程序观测工作到站前半小时0准备和检查仪器船停稳后1测深完成程序“1”后2沉放CTD仪，测CTD，并采水完成程序“2”后3沉放颠倒采水器完成程序“3”后4观测海浪,水色,透明度完成程序“4”后5打锤取上采水器完成程序“5”后6第一次读取水温记录完成程序“6”后7采水及样品固定完成程序“7”后8第二次读数取水温记录并正置采水器连续观测：指在一个站位上连续记录25h的资料。次序如下：观测时间程序观测工作水文组海流