海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及裝置,所述方法包括:建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型;利用海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值進行模擬計算;利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動力載荷和破壞強度參數(shù);基于水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境中的安全風險評價系統(tǒng)。本申請通過對海洋與海岸環(huán)境建立有旋波浪洋流的海水動力模型,區(qū)別于無旋假設(shè)所建立的模型,使得本申請所建立的海水動力模型更加貼近自然現(xiàn)象中的海洋與海岸環(huán)境,尤其是存在紊流較多的近岸環(huán)境,由此提高所建立的海水動力模型的準確性,進而保證安全風險評價系統(tǒng)的準確性。
【專利說明】
海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請設(shè)及海洋與海岸工程技術(shù)領(lǐng)域,更具體的說是設(shè)及一種海洋與海岸環(huán)境中 安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在自然界中,海洋中存在著巨大的能源,具有強大的利用價值。而在人類開發(fā)海 洋的過程中,如捕魚、開采石油、建立核電站等,為了保證對沿海工程、生態(tài)及生命財產(chǎn)的安 全,需要對海洋與海岸環(huán)境進行安全評價。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中,一般通過建立海洋與海岸環(huán)境的海水動力模型,來模擬真實的海 洋與海岸環(huán)境,進而建立安全風險評價系統(tǒng),實現(xiàn)海洋與海岸環(huán)境的安全風險評價。
[0004] 而上述海水動力模型的建立過程中,通常部分或完全基于無旋假設(shè)理論建立,也 就是說,在數(shù)學模型的數(shù)學推導上部分或完全假設(shè)海洋與海岸環(huán)境中的水流是無旋的。但 是,在由深海向近岸逐漸迫近時,海水的波浪開始破碎,素流開始出現(xiàn),此時無旋假設(shè)就完 全違背了自然現(xiàn)象,并且嚴重影響了對有旋流的模擬和計算精度,尤其是速度場的垂直結(jié) 構(gòu),降低海水動力模型的準確性,由此降低安全風險評價系統(tǒng)的準確性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此,本申請?zhí)峁┝艘环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及 裝置,用W解決現(xiàn)有技術(shù)中的海水動力模型基于無旋假設(shè)理論,使得海水動力模型的準確 性降低,造成安全風險評價系統(tǒng)的準確性較低的技術(shù)問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的,本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0007] -種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法,包括:
[0008] 建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0009] 利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值進行模擬 計算;
[0010] 利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動力載荷和破壞強度參 數(shù);
[0011] 基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境中的安全風險評價系 統(tǒng)。
[0012] 上述方法,優(yōu)選的,所述建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型,包 括:
[0013] 基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用W下公式,建立海洋與海岸環(huán)境 的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0014]
[0015]
[0018] 其中,U為水平速度,CO為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,Z為豎直 坐標,n為自由水面,T為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,0為N或者N+1中的偶數(shù),y為 彌散參數(shù)。
[0019] 上述方法,優(yōu)選的,在建立所述安全風險評價系統(tǒng)之后,所述方法還包括:
[0020] 獲取待評價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù);
[0021] 利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù),獲取所述海洋 作業(yè)目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。
[0022] 上述方法,優(yōu)選的,所述建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型,包 括:
[0023] 確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階或四階;
[0024] 建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的有旋波浪洋流的海水動力 模型。
[00巧]上述方法,優(yōu)選的,所述海水動力模型中的波浪破碎子模型采用TKE模型對滿旋 粘度進行模擬得到。
[0026] 本申請還提供了一種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置,包括:
[0027] 模型建立單元,用于建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0028] 參數(shù)模擬單元,用于利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象 的參數(shù)數(shù)值進行模擬計算;
[0029] 參數(shù)計算單元,用于利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動 力載荷和破壞強度參數(shù);
[0030] 系統(tǒng)建立單元,用于基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境 中的安全風險評價系統(tǒng)。
[0031] 上述裝置,優(yōu)選的,所述模型建立單元包括:
[0032] 第一建立子單元,用于基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用W下公 式,建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0035]
[0036]
[0037] 其中,U為水平速度,CO為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,Z為豎直 坐標,n為自由水面,T為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,0為N或者N+1中的偶數(shù),y為 彌散參數(shù)。
[003引上述裝置,優(yōu)選的,還包括:
[0039] 特征獲取單元,在所述系統(tǒng)建立單元建立所述安全風險評價系統(tǒng)之后,用于獲取 待評價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù);
[0040] 系數(shù)獲取單元,用于利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特征 數(shù)據(jù),獲取所述海洋作業(yè)目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。
[0041] 上述裝置,優(yōu)選的,所述模型建立單元包括:
[0042] 階次確定子單元,用于確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階或 四階;
[0043] 第二建立子單元,用于建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的有旋 波浪洋流的海水動力模型。
[0044] 上述裝置,優(yōu)選的,所述模型建立單元所建立的海水動力模型中的波浪破碎子模 型為采用TKE模型對滿旋粘度進行模擬得到。
[0045] 經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請公開提供的一種海洋與海岸 環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法及裝置,通過對海洋與海岸環(huán)境建立有旋波浪洋流的 海水動力模型,區(qū)別于無旋假設(shè)所建立的模型,使得本申請所建立的海水動力模型更加貼 近自然現(xiàn)象中的海洋與海岸環(huán)境,尤其是存在素流較多的近岸環(huán)境,由此提高所建立的海 水動力模型的準確性,進而保證基于運一有旋模型所建立的安全風險評價系統(tǒng)的準確性。
【附圖說明】
[0046] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本 申請的實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0047] 圖1為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法實施 例一的流程圖;
[0048] 圖2為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法實施 例二的流程圖;
[0049] 圖3為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法實施 例=的部分流程圖;
[0050] 圖4為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置實施 例四的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0051] 圖5為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置實施 例五的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0052] 圖6為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置實施 例六的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0053] 圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置實施 例屯的部分結(jié)構(gòu)示意圖;
[0054] 圖8~圖15分別為本申請的應(yīng)用示例圖。
【具體實施方式】
[0055] 下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例,而不是全部的實施例?;?本申請中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例,都屬于本申請保護的范圍。
[0056] 參考圖1,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法 實施例一的流程圖,其中,所述方法適用于對地球上任何海域中海洋與海岸環(huán)境的安全風 險評價應(yīng)用,本申請所建立的系統(tǒng)用于對海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)的安全風險系統(tǒng)進行 評價。
[0057] 在本實施例中,所述方法可W包括W下步驟:
[0058] 步驟101 :建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型。
[0059] 具體的,本實施例中首先對海洋與海岸環(huán)境中波浪洋流進行有旋假設(shè),加上波浪 產(chǎn)生和吸收的邊界數(shù)模條件、波浪破碎模型及移動海岸邊界條件等,進而建立非線性的有 旋海水動力模型,所述海水動力模型可W進行二維模擬計算,也可W進行=維模擬計算。
[0060] 步驟102 :利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù) 值進行模擬計算。
[0061] 其中,所述動力現(xiàn)象可W包括有:海水水面變化、波浪傳播、近岸流速、海水爬升 上岸、波浪破碎及非靜態(tài)壓強等動力現(xiàn)象,本實施例中,利用先前建立的有旋的海水動力模 型,對運些動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值進行模擬計算,進而得到所述海洋與海岸環(huán)境中各個所述 動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值。
[0062] 步驟103 :利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動力載荷和 破壞強度參數(shù)。
[0063] 其中,所述水動力載荷,也可W稱為水動力負荷,所述水動力載荷和所述破壞強度 參數(shù)能夠表征所述海洋與海岸環(huán)境中的安全風險特征。
[0064] 步驟104 :基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境中的安全 風險評價系統(tǒng)。
[0065] 需要說明的是,在自然環(huán)境中,海洋與海岸環(huán)境具有多源多至險因子特性,本實施 例中所建立的安全風險評價系統(tǒng),是采用有旋假設(shè),建立海水動力模型,進而建立的評價系 統(tǒng),用W對海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)如捕魚、開采石油及發(fā)電等進行安全風險評價。
[0066] 由上述方案可知,本申請公開提供的一種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的 建立方法實施例一,通過對海洋與海岸環(huán)境建立有旋波浪洋流的海水動力模型,區(qū)別于無 旋假設(shè)所建立的模型,使得本申請所建立的海水動力模型更加貼近自然現(xiàn)象中的海洋與海 岸環(huán)境,尤其是存在素流較多的近岸環(huán)境,由此提高所建立的海水動力模型的準確性,進而 保證基于運一有旋模型所建立的安全風險評價系統(tǒng)的準確性。
[0067] 基于上述實施例,在具體實現(xiàn)中,本申請的實施例在建立海洋與海岸環(huán)境的有 旋波浪洋流的海水動力模型時,可W采用布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,即 Boussinesq-Green-Na曲di理論,來對海洋與海岸環(huán)境中的模型尺度進行有旋假設(shè),進而建 立海水動力模型,具體的:
[0068] 基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用W下公式,建立海洋與海岸環(huán)境 的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0073] 其中,U為水平速度,O為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,Z為豎直 坐標,n為自由水面,T為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,0為N或者N+1中的偶數(shù),y為 彌散參數(shù)。
[0074] 在上述實現(xiàn)方案中,本實施例既采用了 Boussinesq的量綱推導,又采用了 Green-Na曲di的加權(quán)積分結(jié)構(gòu)和有旋多項式速度表達,成功去除了無旋假設(shè),使得有旋的 速度場自然被模擬。
[00巧]也就是說,本實施例中通過在計算的速度場中設(shè)置有旋和垂直結(jié)構(gòu),如水平 坐標X及豎直坐標Z的速度場,完全移除了現(xiàn)有技術(shù)中的無旋假設(shè),加上波浪產(chǎn)生 和吸收的邊界數(shù)模條件、波浪破碎模型和移動海岸邊界條件,由此構(gòu)成一套完整的 Boussinesq-Green-Na曲di有旋波浪洋流的多維模型,如二維或立維模型。
[0076] 參考圖2,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法 實施例二的流程圖,其中,在所述步驟104之后,所述方法還可W包括W下步驟:
[0077] 步驟105 :獲取待評價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù)。
[0078] 其中,所述待評價的海洋作業(yè)目標,可W為:處于海洋與海岸環(huán)境中的捕魚的船 只、進行石油開采的鉆井平臺或進行發(fā)電的核電站等作業(yè)目標,其特征數(shù)據(jù)可W包括有結(jié) 構(gòu)特征數(shù)據(jù),如船只或鉆井平臺的高度、寬度及形狀輪廓等特征數(shù)據(jù),也可W包括有:地理 特征數(shù)據(jù),如處于海洋與海岸環(huán)境中的地理坐標等特征數(shù)據(jù),運些特征數(shù)據(jù)可W W網(wǎng)格數(shù) 據(jù)的形式存在。
[007引步驟106 :利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù),獲取 所述海洋作業(yè)目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。
[0080] 具體的,本實施例中可W將所述特征數(shù)據(jù)置入所述安全風險評價系統(tǒng)中,運行所 述安全風險評價系統(tǒng),進而由所述安全風險評價系統(tǒng)輸出一組安全風險系數(shù),所述安全風 險系數(shù)表征所述海洋作業(yè)目標如捕魚的船只或鉆井平臺在海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)時 的安全程度或風險程度。運一安全風險系統(tǒng)可W提供給作業(yè)人員,由作業(yè)人員判斷是否能 夠出海捕魚或者是否進行正常的石油勘探或開采。
[0081] 參考圖3,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法 實施例=中所述步驟101的實現(xiàn)流程圖,其中,所述步驟101具體可W通過W下步驟實現(xiàn):
[0082] 步驟111 :確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階或四階。
[0083] 步驟112 :建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的有旋波浪洋流的 海水動力模型。
[0084] 也就是說,本實施例中能夠建立二階和四階兩種模型,均可W進行二維或=維的 模擬計算。
[0085] 在具體實現(xiàn)中,本實施例中的二階的海水動力模型的計算速度更快應(yīng)用區(qū)域更 廣,而本實施例中的四階的海水動力模型的計算雖然慢應(yīng)用范圍更小,但計算精度較高,在 具體應(yīng)用中,作業(yè)人員可W根據(jù)實際需求進行選擇。
[0086] 另外,在現(xiàn)有技術(shù)中,海水動力模型中的波浪破碎理論過于經(jīng)驗化,使得建立的海 水動力模型準確性較低,因此,在前述各個實現(xiàn)方案中,鑒于計算精度較高的TKE公式,本 實施例所建立的所述海水動力模型中的波浪破碎子模型可W采用TKE模型對滿旋粘度進 行模擬得到,進而與水動力進行禪合,加上波浪產(chǎn)生和吸收的邊界數(shù)模條件和移動海岸的 邊界條件,建立得到更加完善,準確性更高的海水動力模型。
[0087] 參考圖4,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置 實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,所述裝置適用于對地球上任何海域中海洋與海岸環(huán)境的安 全風險評價應(yīng)用,本申請所建立的系統(tǒng)用于對海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)的安全風險系統(tǒng) 進行評價。
[0088] 在本實施例中,所述裝置可W包括W下結(jié)構(gòu)單元:
[0089] 模型建立單元401,用于建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型。
[0090] 具體的,本實施例中首先對海洋與海岸環(huán)境中波浪洋流進行有旋假設(shè),加上波浪 產(chǎn)生和吸收的邊界數(shù)模條件、波浪破碎模型及移動海岸邊界條件等,進而建立非線性的有 旋海水動力模型,所述海水動力模型可W進行二維模擬計算,也可W進行=維模擬計算。
[0091] 參數(shù)模擬單元402,用于利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn) 象的參數(shù)數(shù)值進行模擬計算。
[0092] 其中,所述動力現(xiàn)象可W包括有:海水水面變化、波浪傳播、近岸流速、海水爬升 上岸、波浪破碎及非靜態(tài)壓強等動力現(xiàn)象,本實施例中,利用先前建立的有旋的海水動力模 型,對運些動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值進行模擬計算,進而得到所述海洋與海岸環(huán)境中各個所述 動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值。
[0093] 參數(shù)計算單元403,用于利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水 動力載荷和破壞強度參數(shù)。
[0094] 其中,所述水動力載荷,也可W稱為水動力負荷,所述水動力載荷和所述破壞強度 參數(shù)能夠表征所述海洋與海岸環(huán)境中的安全風險特征。
[0095] 系統(tǒng)建立單元404,用于基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán) 境中的安全風險評價系統(tǒng)。
[0096] 需要說明的是,在自然環(huán)境中,海洋與海岸環(huán)境具有多源多至險因子特性,本實施 例中所建立的安全風險評價系統(tǒng),是采用有旋假設(shè),建立海水動力模型,進而建立的評價系 統(tǒng),用W對海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)如捕魚、開采石油及發(fā)電等進行安全風險評價。
[0097] 由上述方案可知,本申請公開提供的一種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的 建立裝置實施例四,通過對海洋與海岸環(huán)境建立有旋波浪洋流的海水動力模型,區(qū)別于無 旋假設(shè)所建立的模型,使得本申請所建立的海水動力模型更加貼近自然現(xiàn)象中的海洋與海 岸環(huán)境,尤其是存在素流較多的近岸環(huán)境,由此提高所建立的海水動力模型的準確性,進而 保證基于運一有旋模型所建立的安全風險評價系統(tǒng)的準確性。
[0098] 基于上述實施例,在具體實現(xiàn)中,本申請的實施例在建立海洋與海岸環(huán)境的有 旋波浪洋流的海水動力模型時,可W采用布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,即 Boussinesq-Green-Na曲di理論,來對海洋與海岸環(huán)境中的模型尺度進行有旋假設(shè),進而建 立海水動力模型,具體的,參考圖5,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價 系統(tǒng)的建立裝置實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,所述模型建立單元401可W通過W下結(jié)構(gòu) 單元實現(xiàn):
[0099] 第一建立子單元411,用于基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用W下 公式,建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型;
[0104] 其中,U為水平速度,CO為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,Z為豎直 坐標,n為自由水面,T為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,P為N或者N+1中的偶數(shù),y為 彌散參數(shù)。
[0105] 在上述實現(xiàn)方案中,本實施例既采用了 Boussinesq的量綱推導,又采用了 Green-Na曲di的加權(quán)積分結(jié)構(gòu)和有旋多項式速度表達,成功去除了無旋假設(shè),使得有旋的 速度場自然被模擬。
[0106] 也就是說,本實施例中通過在計算的速度場中設(shè)置有旋和垂直結(jié)構(gòu),如水平 坐標X及豎直坐標Z的速度場,完全移除了現(xiàn)有技術(shù)中的無旋假設(shè),加上波浪產(chǎn)生 和吸收的邊界數(shù)模條件、波浪破碎模型和移動海岸邊界條件,由此構(gòu)成一套完整的 Boussinesq-Green-Na曲di有旋波浪洋流的多維模型,如二維或立維模型。
[0107] 參考圖6,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置 實施例六的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,所述裝置還可W包括W下結(jié)構(gòu):
[010引特征獲取單元405,在所述系統(tǒng)建立單元404建立所述安全風險評價系統(tǒng)之后,用 于獲取待評價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù)。
[0109] 其中,所述待評價的海洋作業(yè)目標,可W為:處于海洋與海岸環(huán)境中的捕魚的船 只、進行石油開采的鉆井平臺或進行發(fā)電的核電站等作業(yè)目標,其特征數(shù)據(jù)可W包括有結(jié) 構(gòu)特征數(shù)據(jù),如船只或鉆井平臺的高度、寬度及形狀輪廓等特征數(shù)據(jù),也可W包括有:地理 特征數(shù)據(jù),如處于海洋與海岸環(huán)境中的地理坐標等特征數(shù)據(jù),運些特征數(shù)據(jù)可W W網(wǎng)格數(shù) 據(jù)的形式存在。
[0110] 系數(shù)獲取單元406,用于利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特 征數(shù)據(jù),獲取所述海洋作業(yè)目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。
[0111] 具體的,本實施例中可W將所述特征數(shù)據(jù)置入所述安全風險評價系統(tǒng)中,運行所 述安全風險評價系統(tǒng),進而由所述安全風險評價系統(tǒng)輸出一組安全風險系數(shù),所述安全風 險系數(shù)表征所述海洋作業(yè)目標如捕魚的船只或鉆井平臺在海洋與海岸環(huán)境中進行作業(yè)時 的安全程度或風險程度。運一安全風險系統(tǒng)可W提供給作業(yè)人員,由作業(yè)人員判斷是否能 夠出海捕魚或者是否進行正常的石油勘探或開采。
[0112] 參考圖7,為本申請?zhí)峁┑囊环N海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置 實施例屯中所述模型建立單元401的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,所述模型建立單元401可W包括W 下結(jié)構(gòu):
[0113] 階次確定子單元412,用于確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階 或四階。
[0114] 第二建立子單元413,用于建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的 有旋波浪洋流的海水動力模型。
[0115] 也就是說,本實施例中能夠建立二階和四階兩種模型,均可W進行二維或S維的 模擬計算。
[0116] 在具體實現(xiàn)中,本實施例中的二階的海水動力模型的計算速度更快應(yīng)用區(qū)域更 廣,而本實施例中的四階的海水動力模型的計算雖然慢應(yīng)用范圍更小,但計算精度較高,在 具體應(yīng)用中,作業(yè)人員可W根據(jù)實際需求進行選擇。
[0117] 另外,在現(xiàn)有技術(shù)中,海水動力模型中的波浪破碎理論過于經(jīng)驗化,使得建立的海 水動力模型準確性較低,因此,在前述各個實現(xiàn)方案中,鑒于計算精度較高的TKE公式,本 實施例的模型建立單元401所建立的所述海水動力模型中的波浪破碎子模型可W采用TKE 模型對滿旋粘度進行模擬得到,進而與水動力進行禪合,加上波浪產(chǎn)生和吸收的邊界數(shù)模 條件和移動海岸的邊界條件,建立得到更加完善,準確性更高的海水動力模型。
[0118] W下為利用前述優(yōu)選實施例的具體應(yīng)用示例:
[0119] 如圖8,為本實施例所建立的海洋與海岸環(huán)境中近海的海水動力模型的模擬內(nèi) 容的表示圖。在本實施例中,Boussineq-Green-Na曲di模型是完整的有旋近海水動力環(huán) 境數(shù)值模型,可W用于計算海水水面變化,波浪傳播,近岸流速,海水爬升上岸,波浪破碎, 非靜態(tài)壓強等動力現(xiàn)象的數(shù)值。運一方案中,既采用了 Boussinesq的量綱推導又采用了 Green-Na曲di的加權(quán)積分結(jié)構(gòu)和有旋多項式速度表達,成功去除了無旋假設(shè),使得有旋流 的速度場自然被模擬。公式(1)、(2)、(3)及(4)為運一方案的數(shù)學理論基礎(chǔ),依次描述了 動量守恒、非靜態(tài)壓強、物質(zhì)守恒和速度表達式。
[0120] 如圖9中所示,為理論分析的彌散特性,顯示了隨著近似等級的升高,本實施例所 建立的海水動力模型和實際海洋與海岸環(huán)境越來越接近。
[0121] 如圖10中所示,為模型特性的優(yōu)化顯示,在二階和四階近似等級,模型特性利用 了線性重排,進而較大程度的優(yōu)化了所述海水動力模型。
[0122] 利用本實施例,對海嘯沖過海面結(jié)構(gòu)進行模擬測試,圖11及圖12為測試的計算結(jié) 果和物理實驗結(jié)果的對比圖,其中,虛線為實驗結(jié)果,實線為模擬結(jié)果,可W看出匹配度達 到很高的程度。圖13為海水的水體爬升岸灘的測試中計算結(jié)果與實驗結(jié)果的對比圖,其 中,實點為實驗結(jié)果,實線為模擬結(jié)果,可W看出計算結(jié)果與實驗結(jié)果相吻合。圖14及圖15 為利用本申請在**國新澤西海岸的安全風險評價的應(yīng)用示例圖,在海岸上有很多被破壞 的房子,根據(jù)破壞程度被分為不同的破壞等級,利用本申請實施例中的方案所建立的安全 風險評價系統(tǒng),成功的將海水動力環(huán)境和風險評價相結(jié)合,系統(tǒng)的分析和計算了兩者的聯(lián) 系,為本申請?zhí)峁┝蓑炞C基礎(chǔ)。
[0123] 對于前述的各方法實施例,為了簡單描述,故將其都表述為一系列的動作組合,但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉,本申請并不受所描述的動作順序的限制,因為依據(jù)本申請,某 些步驟可W采用其他順序或者同時進行。其次,本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉,說明書中所描 述的實施例均屬于優(yōu)選實施例,所設(shè)及的動作和模塊并不一定是本申請所必須的。
[0124] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述,每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處,各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置 而言,由于其與實施例公開的方法相對應(yīng),所W描述的比較簡單,相關(guān)之處參見方法部分說 明即可。
[0125] 需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存 在任何運種實際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵 蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句"包括一個……"限定的要素,并不排除 在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0126] 為了描述的方便,描述W上裝置時W功能分為各種單元分別描述。當然,在實施本 申請時可W把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。
[0127] 通過W上的實施方式的描述可知,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W清楚地了解到本申請可 借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)。基于運樣的理解,本申請的技術(shù)方案本質(zhì) 上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可W W軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來,該計算機軟件產(chǎn)品 可W存儲在存儲介質(zhì)中,如R0M/RAM、磁碟、光盤等,包括若干指令用W使得一臺計算機設(shè)備 (可W是個人計算機,服務(wù)器,或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施例或者實施例的某些 部分所述的方法。
[0128] 對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。 對運些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本申請的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本申請 將不會被限制于本文所示的運些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立方法,其特征在于,包括: 建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型; 利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值進行模擬計 算; 利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動力載荷和破壞強度參數(shù); 基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境中的安全風險評價系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋 流的海水動力模型,包括: 基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用以下公式,建立海洋與海岸環(huán)境的有 旋波浪洋流的海水動力模型;其中,u為水平速度,ω為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,z為豎直坐標, η為自由水面,τ為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,β為N或者N+1中的偶數(shù),μ為彌散參 數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,在建立所述安全風險評價系統(tǒng)之后, 所述方法還包括: 獲取待評價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù); 利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù),獲取所述海洋作業(yè) 目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪 洋流的海水動力模型,包括: 確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階或四階; 建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的有旋波浪洋流的海水動力模型。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述海水動力模型中的波浪破碎子模 型采用TKE模型對渦旋粘度進行模擬得到。6. -種海洋與海岸環(huán)境中安全風險評價系統(tǒng)的建立裝置,其特征在于,包括: 模型建立單元,用于建立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力模型; 參數(shù)模擬單元,用于利用所述海水動力模型,對海洋與海岸環(huán)境中各個動力現(xiàn)象的參 數(shù)數(shù)值進行模擬計算; 參數(shù)計算單元,用于利用計算得到的各個動力現(xiàn)象的參數(shù)數(shù)值,計算海水的水動力載 荷和破壞強度參數(shù); 系統(tǒng)建立單元,用于基于所述水動力載荷和破壞強度參數(shù),建立海洋與海岸環(huán)境中的 安全風險評價系統(tǒng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述模型建立單元包括: 第一建立子單元,用于基于布辛涅斯克近似假設(shè)-格林-那地理論,利用以下公式,建 立海洋與海岸環(huán)境的有旋波浪洋流的海水動力t吳型;其中,u為水平速度,ω為豎直速度,t為時間,P為壓強,X為水平坐標,z為豎直坐標, η為自由水面,τ為念滯切應(yīng)力,g為重力加速度,β為N或者N+1中的偶數(shù),μ為彌散參 數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置,其特征在于,還包括: 特征獲取單元,在所述系統(tǒng)建立單元建立所述安全風險評價系統(tǒng)之后,用于獲取待評 價的海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù); 系數(shù)獲取單元,用于利用所述安全風險評價系統(tǒng),基于所述海洋作業(yè)目標的特征數(shù)據(jù), 獲取所述海洋作業(yè)目標在海洋與海岸環(huán)境中的安全風險系數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置,其特征在于,所述模型建立單元包括: 階次確定子單元,用于確定待建立的模型階次參數(shù),所述模型階次參數(shù)為二階或四 階; 第二建立子單元,用于建立海洋與海岸環(huán)境中與所述模型階次參數(shù)相對應(yīng)的有旋波浪 洋流的海水動力模型。10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置,其特征在于,所述模型建立單元所建立的海水動 力模型中的波浪破碎子模型為采用TKE模型對渦旋粘度進行模擬得到。
【文檔編號】G06F17/50GK106021629SQ201510394208
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年7月7日
【發(fā)明人】張堯
【申請人】國家海洋局海洋減災(zāi)中心