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 海洋工程学
 

海洋工程学是应用海洋基础科学和有关技术学科,开发利用海洋所形成的一门新兴的综合技术科学,也指开发利用海洋的各种建筑物或其他工程设施和技术措施。

http://photodatabase.une.edu.au/albums/incoming/2004/Abstracts/normal_scienceNAtional%20Marine%20Science%20Centre271.JPG??? 海洋开发利用的内容主要包括:海洋资源开发(生物资源、矿产资源、海水资源等);海洋空间利用(沿海滩涂利用、海洋运输、海上机场、海上工厂、海底隧道、海底军事基地等);海洋能利用(潮汐发电、波浪发电、温差发电等);海岸防护等。

??? “海洋工程”这一术语是二十世纪60年代开始提出的,其内容也在近三、四十年以来随着海洋石油、天然气等矿产的开采,逐步发展充实起来的。按照海洋开发利用的海域,海洋工程可分为海岸工程、近海工程和深海工程,但三者又有所重叠。

??? 海洋工程始于为海岸带开发服务的海岸工程。早在公元前一千年,地中海沿岸国家已开始航海和筑港;中国早在公元前306~前200年就在沿海一带建设港口,东汉(公元25~220)时开始在东南沿海兴建海岸防护工程;荷兰在中世纪初期也开始建造海提,并进而围垦海涂,与海争地。

??? 长期以来,随着航海事业的发展和生产建设需要的增长,海岸工程得到了很大的发展,其内容主要包括海岸防护工程、围海工程、海港工程、河口治理工程、海上疏竣工程、沿海渔业工程、环境保护工程等。但“海岸工程”这个术语到二十世纪50年代才首次出现,随着海洋工程水文学、海岸动力学和海岸动力地貌学,以及其他有关学科的形成和发展,海岸工程学也逐步形成系统的技术学科。

??? 从二十世纪后半期开始,世界人口和经济迅速膨胀,对蛋白质、能源的需求量也急剧增加,随着开采大陆架海域的石油与天然气,以及海洋资源开发和空间利用规模不断扩大,与之相适应的近海工程成为近30年来发展最迅速的工程之一。其主要标志是出现了钻探与开采石油(气)的海上平台,作业范围已由水深10米以内的近岸水域,扩展到了水深300米的大陆架水域。

http://www.cna.edu.tw/~na/english_web/academics/images/websituation_image_6b35fd7fac0.jpg??? 海底采矿由近岸浅海向较深的海域发展,现已能在水深1000多米的海域钻井采油,在水深6000多米的大洋进行钻探,在水深4000米的洋底采集锰结核。

??? 海洋潜水技术发展也很快,已能进行饱和潜水,载入潜水器下潜深度可达一万米以上:还出现了进行潜水作业的海洋机器人。这样,大陆架水域的近海工程(或称离岸工程)和深海水域的深海工程均已远远超出海岸工程的范围,所应用的基础科学和工程技术也超出了传统海岸工程学的范畴,从而形成了新型的海洋工程。

??? 海洋工程的结构型式很多,常用的有重力式建筑物、透空式建筑物和浮式结构物。重力式建筑物适用于海岸带及近岸浅海水域,如海提、护岸、码头、防波堤、人工岛等,以土、石、混凝土等材料筑成斜坡式、直墙式或混成式的结构。

??? 透空式建筑物适用于软土地基的浅海也可用于水深较大的水域,如高桩码头、岛式码头、浅海海上平台等。其中海上平台以钢材、钢筋混凝土等建成,可以是固定式的,也可以是活动式的。

??? 浮式结构物主要适用于水深较大的大陆架海域,如钻井船、浮船式平台、半潜式平台等,可以用作石油和天然气勘深开采平台、浮式贮油库和炼油厂、浮式电站、浮式飞机场、浮式海水淡化装置等。除上述三种类型外,近10多年来还在发展无人深潜水器,用于遥控海底采矿的生产系统。

http://www.utmsi.utexas.edu/outreach/outrech1.gif??? 海洋环境复杂多变,海洋工程常要承受台风(飓风)波浪、潮汐、海流、冰凌等的强烈作用,在浅海水域还要受复杂地形,以及岸滩演变、泥沙运移的影响。温度地震、辐射、电磁、腐蚀、生物附着等海洋环境因素,也对某些海洋工程有影响。

??? 因此,进行建筑物和结构物的外力分析时,要考虑各种动力因素的随机特性,在结构计算中考虑动态问题,在基础设计中考虑周期性的荷载作用和土壤的不定性,在材料选择上考虑经济耐用等,都是十分必要的。海洋工程耗资巨大,事故后果严重,对其安全程度严格论证和检验是必不可少的。

???? 海洋资源开发和空间利用的发展,以及工程设施的大量兴建,会给海洋环境带来种种影响,如岸滩演变、水大量兴建,会给海洋环境带来种种影响,如岸滩演变、水域污染、生态平衡恶化等,都必须给予足够的重视。除进行预报分析研究,加强现场监测外,还要采取各种预防和改善措施。