ICS 75.010 SY P 71 备案号：14097—2004 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T10050-2004 环境条件和环境荷载规范 The speccification of environmental conditions and environmental loads (DNV classification notes No.30.5, march 2000,Environmental conditions and environmental loads,IDT) 2004-11-01实施 2004-07-03发布 发布 国家发展和改革委员会 SY/T100502004 本标准等同采用挪威船级社（DNV）DNVNo.30.5，Environmentalconditionandenvironmen tal loads,March2000 本标准在编译过程中，对第3章表的编号进行了修改。 对标准如有疑议，以采用本标准原文为准。 在海洋石油、天然气开发工程设计、建造和使用中涉及原标准所在国政府或其他主管当局的法 令、法规和规定时，一律按中华人民共和国政府主管部门颁布的相应法令、法规和规定执行。 本标准中计量单位以法定单位为主，即法定单位在前，将英制单位的相应值置在其后的括号内。 为不改变原标准中的公式、曲线的形状待征、常数和系数，凡使用英制单位的，仍沿用英制单位。 本标准由海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口管理。 本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司辽河工程有限公司。 本标准主要起草人：佟光军、李旭志、任润卯、刘丹、庞秀英、裴红、康荣玉、杜凯秋、何廷 会。 本标准主审人：李玉成。 Ⅱ SY/T10050—2004 DNV前言 挪威船级社（DNV）是一个旨在保护海上及岸上生命、财产以及环境安全的独立自主机构。 挪威船级社船舶检验协会（DNVAS）是该机构下设的一个附属分会，承担有关人级、认证，以 及保证船舶、海上移动装置、海上固定平台、设施及系统质量的服务，并进行与此相关的研究。该协 会建立的船级检验站网络遍布全世界，并且获得了120多个国家管理机构对开展人级检验活动的授 权，在大多数情况下还可以代表它们授予证书。 SY/T10050—2004 入级通讯 《人级通讯》是一种提供有关船舶及其他设施实用人级信息的出版物。作为对一些较为通用规则 要求的解释，《人级通讯》中还给出了有关设计方案、计算方法、试验规程以及一些构件可接受的维 修方法等。 用户可向本协会索取最新的《人级通讯》目录，也可从《船舶人级规则》、《海上移动装置人级规 则》以及《轻型高速艇入级规则》的最新版本《介绍手册》中找到该目录。 在《海上固定装置人级规则》中只列出了同这种结构相关的《入级通讯》目录。 V SY/T100502004 环境条件和环境荷载规范 1概述 1.1总则 1.1.1本规范提供对重要环境条件描述以及环境荷载确定的指导。 环境条件描述见第2章～第4章，环境荷载描述见第5章～第7章。 1.2环境条件 1.2.1环境条件包括能引起损坏结构、干扰作业或者阻碍航行的自然现象。概括起来，重要的现象 是： 一风。 一波浪。 流。 在特定情况下，可能重要的条件是： 一冰。 一地度。 一地质条件。 一温度。 海生物附着。 一能见度。 一潮汐。 1.2.2上述各种条件通常采用统计的自然物理变量描述。统计描述应该能揭示极端条件以及长期和 短期变化。如果具有可靠的同步观测的基础资料，相关环境条件可采用联合概率描述。 1.2.3环境设计数据应对结构物位置或操作区域具有代表性。对于工作在世界范围的船舶和其他移 动装置，可考虑极端不利区域的环境数据，如北大西洋的环境数据。 1.2.4作为作业和设计评估基础的经验统计数据，其所涵盖时间长度必须充分。对限定时间作业， 必须考虑季节变化。对气象和海洋学的资料应有20年的记录。如果资料记录较短，在分析中应考虑 气候的不确定性。地震设计参数必须建立在长期历史数据基础上。 1.3环境荷栽 1.3.1环境荷载是由于环境现象产生的荷载。 用于设计的环境荷载应基于特定位置和考虑作业要求方式的环境数据，并考虑结构类型、尺度、 形状和响应特性，采用适用于位置或作业的相关方法确定。 2风 2.1平均风速 2.1.1风速随时间和距海平面的高度变化。因此，风时距和高度必须指定。 通用参考高度是z,=10m。通用风时距是1min，10min或1h。 时距大于1min的平均风速称为持续风速。 2.1.2平均风速和高度的关系曲线可按如下公式估算： 1 SY/T10050--2004 U(z,t) = U(z,,t)(1 + 0. 137ln = 0. 047ln ↓ 式中： 平均海平面以上的高度，m； 参考高度，取10m； t—-风时距，min; t,~—参考时间，取10min; U（z，t）指定z和t的平均风速： U（zr，t）—参考风速。 U（z，t）/U（zr，t）比值在表2.1给出。 表2.1风速比 时 间 m 3s 5s" 15s 1min 10min 60min 1. 0 0. 934 0.910 0.858 0.793 0.685 0.600 5.0 1. 154 1. 130 1.078 1.013 0. 905 0. 821 10.0 1.249 1. 225 1. 173 1.108 1.000 0.916 20. 0 1.344 1.320 1.268 1.203 1.095 1.011 30. 0 1.399 1.375 1. 324 1.259 1. 151 1, 066 40.0 1. 439 1. 415 1.363 1.298 1.190 1. 106 50.0 1. 469 1. 445 1.394 1.329 1.220 1.136 100. 0 1.564 1.540 1.489 1. 424 1.315 1. 231 2.1.3对于指定高度和时距的平均风速U（z，t）的统计特征可以采用威布尔（Weibull）分布来描 述： [,()-Jdx-1= (0)d 式中： Pr（U）—平均风速U的累积概率； UU（z，t)，风速; U——Weibull比例参数； -Weibull斜率参数。 2.1.4对暴露时间T内的最大可能风速可由下式得到： Umx(z,t) = U.(In毫) 式中： T.恒定风速持续的平均时间，通常取3h。 2.2阵风 2.2.1在短时间范围内，可以把风认为是平均值为0的随机阵风分量与定常的平均风分量的叠加。 2.2.2循环周期短于1min的阵风，可以采用Harris阵风谱来描述。 2 SY/T10050—2004 f f.S(f)=4U(z,t) (2 + f2)5/6 式中： s(f)- 一能量谱密度，m²/Hz； f—频率，Hz; 子一频率，量纲为1，了=f·L/U（z，t)， L一长度参数尺度，m，可选1800m； k——表面拖叟力系数，对恶劣海况可取0.0020，对一般海况可取0.0015； U (z, t) 平均风速。 该阵风谱不适用于频率f<10-2Hz情况。 2.2.3对阵风风速，例如时距3s的平均风速，通常认为服从Weibull分布，详见2.1.3，2.1.4。 3波浪 3.1波浪理论 3.1.1设计考虑的波浪既可采用确定性的设计波方法，也可采用随机的波浪谱来描述。 采用确定性设计波方法，海况被描述为规则的周期性的波动，采用波长（周期）、波高、波向和 可能的形状参数表达特性。 确定性波参数可以采用统计方法预测。 3.1.2规则波的运动可采用解析的或数值的波浪理论描述。这些理论包括： 一线性波理论，波形被描述为正弦函数。 Stokes波理论，用于大波。 一流函数波，该理论基于数值方法，可精确描述较大范围水深的波浪运动。 一孤立波理论，适用于特浅水。 孤立波理论： ≤0.1 入 Stokes5阶波理论或流函数波理论： 0.1 <0.3 线性波理论（或Stokes5阶波）： 式中： h——水深； 入——波长。 3.1.3对于大多数实际情况，适当阶的Dean流函数或Stokes5阶波理论适用于规则波分析。此时 波高可按3.2.9取峰一谷波高，而水动力系数按6.1.9取值。 3.1.4在缺少其他资料时，最大波高（波峰至波谷）可假定为波浪周期的函数： r0.22T² (S9>) Hmax T2 (T>6s) (4.5+0.02(T36) 式中： Hmax 设计波高，m； T—设计波周期，S。 3