地层及其剪切波速（V_s）结构的空间变异性对场地地震反应有显著影响.基于渤海湾海床钻孔资料,采用与耦合马尔可夫链相比对随机地层模拟范围更广、对地层界限模拟效果更光滑的嵌入式马尔可夫链模型模拟钻孔深度h以浅地层的变异性,模拟结果具有较高的精度.采用点估计法给出了以幂函数和线性函数描述海床V_s随h变化的趋势时相应V_s的均值和标准差随h的变化.基于实测钻孔的V_s剖面,采用非平稳条件随机场模拟随机V_s-结构的空间变异性.发现考虑地层的变异性以及忽略V_s沿h变化的非线性趋势均显著增大随机V_s-结构模拟结果的标准差.采用隶属函数和模糊马尔可夫链模型,建立海域钻孔深度外延的未知地层和近岸陆地相应深度已知地层的相关性和转移概率,给出了钻孔深度以深的海床随机地层及其V_s-结构的可能空间分布.为开展海洋工程场地地震反应分析提供了合理的随机地层和V_s-结构资料.