海洋灾害承灾体易损性评估技术规范

ICS07.060

CCSA45

中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX

`

海洋灾害承灾体易损性评估技术规范

Infrastructuralvulnerabilityassessmentsubjectedtohydrodynamicloadsinmarine

disaster—Technicalspecification

（征求意见稿）

（本草案完成时间：2022年2月10日）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言..........................................................................III

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4技术要求............................................................................2

4.1海岸堤防........................................................................2

4.1.1参数指标调查................................................................2

4.1.2越浪量计算..................................................................2

4.1.3海堤溃堤风险分级............................................................3

4.2房屋建筑........................................................................3

4.2.1参数指标调查................................................................3

4.2.2多元回归分析................................................................4

4.2.3易损性分级..................................................................5

4.3HDPE圆形网箱....................................................................5

4.3.1参数指标调查................................................................5

4.3.2疲劳受力分析................................................................5

4.3.3易损性分级..................................................................6

4.4浮筏渔排........................................................................7

4.4.1参数指标调查................................................................7

4.4.2水弹性受力分析..............................................................7

4.4.3易损性分级..................................................................7

4.5港区渔船........................................................................8

4.5.1参数指标调查................................................................8

4.5.2横摇和走锚风险分析..........................................................8

4.5.3易损性分级..................................................................8

5水动力荷载环境计算..................................................................8

5.1破碎波高........................................................................8

5.2淹没流速........................................................................8

5.3静压荷载........................................................................9

5.3.1水平静压....................................................................9

5.3.2浮力........................................................................9

5.4波浪荷载........................................................................9

5.4.1立柱的波浪荷载..............................................................9

5.4.2墙面、堤面波浪荷载.........................................................10

5.5水流荷载.......................................................................10

5.6海堤越浪量.....................................................................10

6评估结果验证修正...................................................................11

I

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7评估结果应用.......................................................................11

7.1灾情预判.......................................................................11

7.2风险调查和隐患排查.............................................................11

7.3承灾体防护能力提升.............................................................11

附录A（资料性）海堤越浪量计算方法.............................................12

附录B（资料性）不同海浪环境中渔船风险分级.....................................14

II

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海洋灾害承灾体易损性评估技术规范

1范围

本文件规定了海洋灾害承灾体易损性评估的范围、内容、方法、成果及相关技术要求。

本文件适用于风暴潮、海浪灾害的水动力荷载环境和承灾体易损性评估，涵盖海堤、房屋、网箱、

渔排、渔船等海洋灾害损失较多的承灾体，其他相似类型设施、结构物可参考采用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T15920海洋学术语物理海洋学

GB/T32572自然灾害承灾体分类与代码

GB/T39632海洋防灾减灾术语

GB/T51015海堤工程设计规范

GB/T40749海水重力式网箱设计技术规范

SL483洪水风险图编制导则

JTS145港口与航道水文规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

海洋灾害marinedisaster

海洋自然环境发生异常或激烈变化，导致在海上或陆地发生的危害社会、经济、环境和生命财产的

现象或事件。

[来源：GB/T39632-2020，2.1]

3.2

承灾体hazard-exposedobject

承受自然灾害的对象，本文件中特指海堤、房屋、渔业等海洋灾害受灾设施结构物。

注：改写GB/T32572—2016，定义3.6。

3.3

易损性vulnerability

遭受潜在灾害或风险事件时，受到破坏概率大小或损毁难易程度的相对属性特质。

3.4

水动力荷载Hydrodynamicloads

结构物与水体直接接触时受到的静水压力、浮力、水流惯性力和拖曳力等流体作用力的统称。

1

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3.5

有效波高Significantwaveheight

将某一时段连续测得的波高序列从大到小排列，取排序后前1/3个波高的平均值。

[来源：GB/T15920-2010，定义2.4.36]

3.6

破碎波高Breakingwaveheight

波浪破碎前的极限波高。

4技术要求

4.1海岸堤防

4.1.1参数指标调查

通过资料数据收集、补充现场勘测等方法，调查海堤自身属性参数、待评估海洋灾害情景下的致灾

指标、历史海洋灾害致灾指标及其导致的海堤破坏案例资料等。

海堤属性参数包括：海堤断面型式、堤顶高程、护面型式和厚度、堤顶宽度、内外坡坡度、年限等，

海堤溃堤风险与堤顶高程、护面类型的经验关系如图1所示。

海洋灾害致灾指标包括：堤前水位、堤前波高、波周期等，海堤溃堤风险与海洋灾害强度的经验关

系如图2所示。

海堤灾害易损性可采用海堤溃堤风险作为主要易损性指征。

海

海草干

堤混

堤皮砌

溃凝

溃块

堤土

堤石

风

风

险

险

护面型式

0堤顶高程(护面厚度)

图1海堤溃堤风险与堤顶高程、护面类型的经验关系

海

堤

溃

堤

风

险

一级（风险最大）海洋灾害风险等级

图2海堤溃堤风险与海洋灾害强度的经验关系

4.1.2越浪量计算

2

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按照5.6的方法估算海堤在特定潮位和海浪环境下的越浪量。

4.1.3海堤溃堤风险分级

按照表2评估海堤溃堤风险等级，其中海堤溃堤越浪量溃阈值可参考表3、结合物理模型和灾害实

地调查确定。

表1海堤溃堤越浪量风险分级

越浪量

海堤溃堤风险受灾描述

［3］

一级溃整体溃决破坏，海堤功能完全丧失

二级溃溃背海侧护面明显受损变形，海堤安全功能受到严重影响

三级溃溃背海侧护面轻微受损变形，海堤安全功能受到一定影响

四级溃背海侧护面无变形，海堤安全功能未受影响

表2海堤溃堤越浪量溃阈值建议值

Q溃

海堤表面防护

［m3/（s·m）］

护面厚20cm0.2

堤顶及背海侧均为混凝土护面护面厚30cm0.25

护面厚40cm0.3

堤顶为混凝土护面，背海侧为干砌块石护面厚30cm0.06

堤顶及背海侧均为单重60～100kg抛石NA0.03

注：本表适用于海堤临海侧保护良好，挡浪墙结构牢固且背海侧斜坡坡度≤1:1.5的海堤。

4.2房屋建筑

4.2.1参数指标调查

通过资料数据收集、补充现场勘测等方法，调查房屋自身属性参数、待评估海洋灾害情景下的致灾

指标、历史海洋灾害致灾指标及其导致的房屋破坏案例资料等。

房屋属性参数包括：建筑层数、结构材质、使用年限等，房屋破坏风险与结构层数、结构材质的经

验关系如图3所示。

海洋灾害致灾指标包括：淹没水深、淹没历时、水流流速等，房屋破坏风险与海洋灾害强度的经验

关系如图4所示。

房屋灾害易损性可采用损失率作为主要易损性指征，包括价值损失率、单体破坏程度或数量损失率

等调查统计结果。

3

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图3房屋易损性与建筑层数、结构材质的经验关系

图4房屋建筑易损性与海洋灾害强度的经验关系

4.2.2多元回归分析

4.2.2.1多元回归数学模型

푌푖=훽1+훽2푋2푖+훽3푋3푖+Λ+훽푘푋푘푖+휀푖·················································(1)

式中：

Y——因变量；

푋——自变量；

훽——回归参数；

휀——随机误差。

多元线性回归模型的多组样本观测值表示为：

푌=푋훽+휀···········································································(2)

样本回归参数表示为：

훽=푋′푋−1푋′푌·······································································(3)

2

使用残差方差检验回归分析的准确性：

2

2∑푚−𝑦푚

=2·······································································(4)

∑푚−̅

自变量푋可为主要致灾指标、承灾体属性参数、自变量基础函数等；因变量푌可为失效概率、破坏

程度、损失率等易损性指征。

海洋灾害致灾指标包括：潮位、有效波高、破碎浪高、流速、淹没水深、越浪量等。

承灾体属性参数包括：物理尺寸、结构参数、材质强度、使用年限等。

4

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4.2.2.2易损性评估

采用4.3.2.1的方法回归分析房屋易损性，因变量为损失率，自变量包括房屋属性参数和灾害致灾

指，采用历史海洋灾害致灾指标及其导致的房屋破坏资料，训练经验方程、易损性曲线、阈值表等（如

图5、表4所示），用于特定海洋灾害情景下房屋易损性评估。

图5钢筋混凝土结构房屋损失率与淹没水深关系置信区间

表3房屋建筑在不同淹没水深下损失率参考值

不同淹没水深的损失率参考值

资产种类

0.05～0.5m0.5～1.0m1.0～2.0m2.0～3.0m3.0～5.0m>5.0m

家庭住房3%16%27%40%60%70%

农业住房24%45%64%80%95%100%

工业资产7%17%31%39%45%70%

商业资产10%21%37%47%58%75%

4.2.3易损性分级

按照SL483，定性评估房屋易损性可采用一下步骤：

a)考虑影响房屋建筑易损性的因素，分析其与易损性的正负相关关系；

b)建立易损性定性评价的指标体系，确定影响因素中主要指标的权重；

c)划分易损性等级，确定易损性等级临界值与评分标准；

d)采用模糊综合评价法和层次分析法计算易损性等级。

4.3HDPE圆形网箱

4.3.1参数指标调查

通过资料收集、现场调查、数据同化、等方法，调查网箱结构参数、所布放海域的水文环境参数、

历史海洋灾害致灾指标及其导致的网箱破坏案例资料等。

按照GB/T40749，网箱结构参数包括：浮架、网衣、锚绳等主要构件的尺寸结构、材质强度参数、

老化折旧率等。

海洋灾害致灾指标包括：波高、波周期、水深、风暴潮增水、潮流等。浪高为深水网箱易损性的主

控因子。

4.3.2疲劳受力分析

深水网箱的主要破坏形式包括浮架折损、网衣破裂、锚绳断裂等形式。波浪荷载下的疲劳强度分析

分为以下步骤：

5

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a)通过资料调查或物理实验确定浮架、网衣、锚绳等主要构件材料的极限破断应力，基于物

理实验结果，采用巴斯坎方程，=，拟合疲劳应力-荷载循环的疲劳曲线（如图6所示），

海洋环境中网箱材质强度的老化率应根据实际情况确定，建议参考值为每年。

图6HDPE网箱构件S-N材料疲劳曲线

b)通过物理模型、数学建模的手段模拟算不同水深、浪高、流速等海洋灾害环境下的网箱主要构件

受力，获取不同浪高作用下各构件内循环峰值应力曲线，自变量为有效波高，因变量为相对应力

（如图7所示）。

图7不同波高作用下HDPE圆形养殖网箱主要构件的应力曲线

4.3.3易损性分级

根据对应的疲劳破坏所需作用次数N，推算约10秒周期、不同有效波高的台风浪导致的可能破坏

时长，建立网箱浪高易损性分级表（如表5所示）。

表4HDPE圆形网箱浪高易损性分级

破坏等级有效波高破坏时长受灾描述

一级20分钟以内整体破坏，养殖功能完全丧失或严重受损

二级3小时以内重要构件破坏，养殖功能明显受损

三级3小时以上无损伤或轻微受损，养殖功未受明显影响

6

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4.4浮筏渔排

4.4.1参数指标调查

通过资料收集、现场调查、数据同化、等方法，调查渔排结构参数、所布放海域的水文环境参数、

历史海洋灾害致灾指标及其导致的渔排破坏案例资料等。

渔排结构参数包括：养殖单元尺寸及数量分布，排架、浮板、锚绳等主要构件的尺寸结构、材质强

度参数、老化折旧率等。

海洋灾害致灾指标包括：波高、波周期、水深、风暴潮增水、潮流等。浪高和水流为渔排易损性的

主控因子。

4.4.2水弹性受力分析

浮筏渔排的主要破坏形式包括排架折损、浮板走板、锚绳断裂等形式。通过资料调查或物理实验确

定排架、浮板、锚绳等主要构件材料的极限破断应力，建立渔排水弹性动力模型，模拟计算不同

结构、尺寸、材质的渔排在典型海洋灾害环境下的动力响应和受力，自变量为有效波高，因变量为

相对应力（如图7所示）。

图8不同波高作用下浮筏渔排主要构件的应力曲线

4.4.3易损性分级

根据历史受灾调查资料和水弹性动力响应模型计算结果，，建立浮筏渔排浪高易损性分级表（如表

6-7所示）。

表5HDPE渔排浪高易损性分级

破坏等级有效波高受灾描述

一级渔排走板大范围破坏，养殖功能丧失或严重受损

二级渔排局部构件损坏，养殖功能明显受损

三级无损伤或轻微受损，养殖功未受明显影响

表6木质渔排浪高易损性分级

破坏等级有效波高受灾描述

一级渔排走板大范围破坏，养殖功能丧失或严重受损

7

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破坏等级有效波高受灾描述

二级渔排局部构件损坏，养殖功能明显受损

三级无损伤或轻微受损，养殖功未受明显影响

4.5港区渔船

4.5.1参数指标调查

通过资料收集、现场调查、数据同化、等方法，调查渔船结构参数、所布放海域的水文环境参数、

历史海洋灾害致灾指标及其导致的渔船破坏案例资料等。

渔船结构参数包括：尺寸、材质、载重、年限等。

海洋灾害致灾指标包括：港区水深、有效波高、谱峰周期等。

4.5.2横摇和走锚风险分析

渔船的主要破坏原因为横摇倾覆和走锚。通过建立数值模型，模拟计算不同尺寸、载重、材质的渔

船在典型海洋灾害环境下的动力响应和受力，自变量为有效波高和谱峰周期，因变量为横摇角度

和锚绳力（如图7所示）。

4.5.3易损性分级

根据渔船横摇临界入水角和缆绳拉力，按照表8划分渔船横摇和走锚的风险等级。

参考附录B，确定不同波高和周期海浪环境下的渔船破坏风险等级。

表7渔船横摇和走锚风险等级表

风险等级判别标准备注

°（横摇）（1）横摇角过大，单船锚泊会导致船舱进水

I级

（缆绳力）（2）缆绳拉力过大，单船或多船缆绳均存在断缆风险

87°（横摇）（1）横摇角较大，单船或多船并排锚泊船体晃动幅度大

II级

（缆绳力）（2）缆绳拉力较大，单船或多船并排锚泊缆绳存在走锚风险

7°（横摇）（1）横摇角度大，单船锚泊晃动幅度大

III级

（缆绳力）（2）缆绳拉力大，单船锚泊存在走锚风险

°（横摇）

Ⅳ级该区域适合对应锚泊形式

＜7（缆绳力）

5水动力荷载环境计算

5.1破碎波高

按照公式（1）计算破碎波高。

𝑏=78···········································································(5)

式中：

𝑏——破碎波高，单位为米（）；

——淹没水深，单位为米（m）。

5.2淹没流速

8

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公式（2）和（3）为建议淹没流速下限和上限。当目标承灾体距淹没源较远，且地势平坦或不受其

他建筑物影响时按公式（2）计算；当目标承灾体距淹没源较近，按公式（3）计算。

𝑑

푉=푠················································································(6)

𝑡

푉=√푔·············································································(7)

式中：

V——水深平均流速，单位为米每秒（）；

t——单位时间，取1秒（s）；

g——重力常数，取9.812。

5.3静压荷载

5.3.1水平静压

承灾体垂向接触面单侧有水时，静水压强大小按公式（4）进行计算。水平静压作用点在水深2/3

处，等效于作用在面积上的压力三角形。垂向接触面上的总静压按公式（5）计算。

1

푓=𝜌푔2···········································································(8)

2

式中：

푓——单位宽度上的静压，单位为牛每米（N/m）；

ρ——盐水的密度（取1029kg/m3）。

=푓휔·············································································(9)

式中：

——结构上的等效总静压，单位为牛（N）；

ω——垂直物体的宽度，单位为米（m）。

5.3.2浮力

当实际淹没水深超过设计淹没水深时，或者被淹没承灾体为全空或半空的浮体时需进行浮力计算，

浮力的大小按公式（6）进行计算。

𝑏=𝜌푔푉표푙········································································(10)

式中：

𝑏——浮力，单位为牛（N）；

푉표푙——淹没体积，单位为立方米（m3）。

5.4波浪荷载

5.4.1立柱的波浪荷载

按照JTS145，立柱的破碎波波浪荷载大小按公式（7）进行计算，作用点在静水高程上。

1

=퐶𝜌푔퐷2····································································(11)

𝑤2𝑑𝑏

式中：

𝑤——作用在静水高程上的拖拽力；

퐶𝑑——拖拽系数（方形柱取2.25，圆形柱取1.75）；

9

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D——圆形柱直径或方形柱1.4倍宽度，单位为米（m）；

𝑏——破碎波高，单位为米（m）。

5.4.2墙面、堤面波浪荷载

房屋墙面单位长度波浪力计算：墙面单侧淹没按公式（8）计算，当墙面双侧淹没按公式（9）计算。

海堤堤面波浪力按公式（10）计算，公式（10）当有效波高/水深比值小于0.6时有效。

22

푓𝑏𝑤=퐶𝜌푔+𝜌푔·························································(12)

22

푓𝑏𝑤=퐶𝜌푔+9𝜌푔·························································(13)

3134

퐻푠2

푓𝑏𝑤=()𝜌푔······························································(14)

𝑑푠

式中：

푓𝑏𝑤——作用在静水高程上，单位长度避免的总波浪力，单位为牛每米（N/m）；

퐶——动压系数，从表1中选取；

——有效波高，单位为米（m）。

表8动压系数퐶取值

퐶建筑类型超越概率

1.6被破坏后对人类生活无影响的建筑或结构0.5

2.8被破坏后对人类生活影响较轻的建筑或结构0.01

3.2被破坏后对人类生活有实质影响的建筑或结构0.002

3.5重要设施、临界设施或者高占据率的房屋建筑0.001

墙面的总波浪力按照公式（11）进行计算。

𝑏𝑤=푓𝑏𝑤휔········································································(15)

式中：

𝑏𝑤——总波浪力，单位为牛（N）；

ω——壁面的宽度，单位为米（m）。

5.5水流荷载

固定基础的房屋建筑物水流动力荷载按公式（12）进行计算。

1

=퐶𝜌푉2·····································································(16)

𝑑𝑦𝑛2𝑑

式中：

𝑑𝑦𝑛——作用在中间深度水平拖拽力；

퐶𝑑——拖拽系数（方形断面取2.0，圆形断面取1.2）；

——与流动方向垂直的淹没截面面积。

5.6海堤越浪量

按照GB/T51015的要求，依据附录A计算海堤越浪量。本方法仅适用于满足以下条件的单坡型式海

堤越浪量计算。

10

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可按本附录确定：

(1)2.2≤d/Hs≤4.7；

(2)0.02≤Hs/Lpo≤0.10[Lpo为以谱峰周期Tp计算的深水波长（m)]；

(3)1.5≤M≤3.0；

(4)0.6≤b1/Hs≤1.4；

(5)1.0≤Hc/Hs≤1.6；

(6)底坡i≤1/25。

6评估结果验证修正

在实际灾害中，根据灾害过程的遥感、站点、浮标等观测数据，分析灾害致灾因子强度；开展灾后

现场调查和灾情核查，统计确定目标承灾体破坏程度和损失率等，验证修正易损性评估方法及结果。

7评估结果应用

7.1灾情预判

根据海洋灾害自然过程预报结果，结合承灾体类型，按照第4章计算水动力荷载情况，按照第5章，

评估承灾体易损性，预判这些灾害过程对目标岸段、地区上特定受灾体可能造成的破坏性影响。

7.2风险调查和隐患排查

根据灾害频率统计分析结果，按照第5章评估不同重现期灾害强度下的承灾体易损性，以实现风险

调查和隐患排查。

7.3承灾体防护能力提升

可按照第5章开展广泛的承灾体易损性评估，基于易损性评估结果，提升承灾体韧性特征指标，减

少其灾害暴露度。

11

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A

A

附录A

（资料性）

海堤越浪量计算方法

a)对于无防浪墙斜坡式海堤（图A.1),堤顶越浪量可按公式（A.1）计算：

图A.1堤顶无防浪墙斜坡式海堤

2−1722

퐻푠퐻푐15𝑑푔푇푝푀

=퐾𝐴()[+tanh(−8)]ln√···································(A.1)

푇푃퐻푠√푀퐻푠2휋퐻푠

b)对于有防浪墙斜坡式海堤（图A.2),堤顶越浪量可按公式（A.2）计算：

图A.2堤顶有防浪墙斜坡式海堤

𝑏퐻203𝑑2푔푇2푀

퐻푐퐻푠1푠푝

=7푒푥푝(−)퐵퐾𝐴[+tanh(−8)]ln√····················(A.2)

2퐻푠푇푝√푀퐻푠2휋퐻푠

式中：

——单位时间单位堤宽的越浪量，单位为立方米每米秒［3］；

——经验系数，按表A.1确定；

퐵——经验系数，按表A.1确定；

퐾𝐴——护面结构影响系数，按表A.2确定；

——堤前有效波高，单位为米（）；

——海堤结构顶部（堤顶或挡浪墙顶）在预报水位（潮位+增水）以上的高度，单位为米（）；

——堤角水深，单位为米（）；

——谱峰周期，单位为秒（）；

——斜坡坡度系数，斜坡坡度为1：；

1——胸墙前肩宽，单位为米（）。

12

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表A.1经验系数、퐵

1.52.03.0

0.0350.0600.056

퐵0.600.450.38

表A.2面结构影响系数KA

护面结构混凝土板抛石扭工字块体四脚空心方块

퐾𝐴1.00.490.400.50

13

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附录B

（资料性）

不同海浪环境中渔船风险分级

参考表B.1-B.6，确定不同波高和周期海浪环境下的渔船破坏风险等级。

表B.1不同波高和浪周期环境下单船横摇风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65ⅣⅢⅡⅢ

0.8ⅣⅢⅡⅡ

1ⅢⅡⅠⅠ

表B.2不同波高和浪周期环境下双船横摇风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65ⅣⅣⅣⅣ

0.8ⅣⅢⅢⅢ

1ⅢⅢⅡⅢ

表B.3不同波高和浪周期环境下三船横摇风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65ⅣⅣⅣⅣ

0.8ⅣⅢⅣⅢ

1ⅣⅣⅢⅢ

表B.4不同波高和浪周期环境下单船走锚风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65ⅣⅣⅣⅡ

0.8ⅣⅣⅢⅡ

1ⅣⅣⅢⅠ

表B.5不同波高和浪周期环境下双船走锚风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65ⅣⅣⅣⅢ

0.8ⅣⅣⅣⅡ

1ⅣⅢⅢⅡ

14

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表B.6不同波高和浪周期环境下三船走锚风险等级

周期(s)

4567

波高(m)

0.65Ⅳ