海洋工程学
综合技术科学
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。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。
发展简史
“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、海上疏浚工程、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。
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。
学科内容
具体内容
海洋工程学是以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的,并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程的学科。具体包括:围填海、海上堤坝工程,人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁海底隧道工程,海底管道、海底电(光)缆工程,海洋矿产资源勘探开发及其附属工程,海上潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程,大型海水养殖场、人工鱼礁工程,盐田、海水淡化等海水综合利用工程,海上娱乐及运动、景观开发工程,以及国家海洋主管部门会同国务院环境保护主管部门规定的其他海洋工程。
结构型式
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。
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。
内容分类
海洋工程学是开发和利用海洋的综合技术科学 。包括有关的建筑工程及相应的技术措施。可分为海岸工程近海工程深海工程等3类。
①海岸工程。古来就很受重视。主要包括海岸防护工程、围海工程、海港工程、河口治理工程、海上疏浚工程、沿海渔业设施工程、环境保护设施工程等。
②近海工程。又称离岸工程。20世纪中叶以来发展很快。主要是在大陆架较浅水域的海上平台、人工岛等的建设工程,和在大陆架较深水域的建设工程,如浮船式平台、半潜式平台、石油和天然气勘探开采平台、浮式贮油库、浮式炼油厂、浮式飞机场等项建设工程。
③深海工程。包括无人深潜的潜水器和遥控的海底采矿设施等建设工程。
由于海洋环境变化复杂,海洋工程除考虑海水条件的腐蚀、海洋生物的污着等作用外,还必须能承受台风、海浪、潮汐、海流和冰凌等的强烈作用,在浅海区还要经受得了岸滩演变和泥沙运移等的影响。
学科优势
海洋工程产业是一项周期长、资金密集、科技密集、劳动密集型传统产业,对中国国的综合国力发展有至关重要的影响。随着国际形势的复杂化、国际交往运输的频繁化,海洋工程成为了捍卫疆域完整以及扩大交往密度而亟待发展的学科,它是为水上交通运输、海洋资源开发和海军部队提供各类装备和进行海洋工程设计、建造的工程技术领域。虽然中国的海洋工程产业通过近几年的发展取得了较大的成绩,但与世界发达国家如日本韩国等相比,仍然有很大的距离。为了缩短工业发展的差距,中央主要领导吴邦国、温家宝等对大力发展海洋工程工业做出了重要批示,确立了中国在2015年将努力建设成为世界第一海洋工程大国的战略目标。根据此目标,到2015年,中国产业占到国际产业的份额将达到35%。
在这种背景下,中国海洋工程产业、面临着前所未有的发展契机,也使拥有海洋工程专业的高校面临着巨大的挑战和千载难逢的机遇。如何适应新的形势,培养出一批、智、全面发展的具备现代海洋工程设计、建造、研究的基本理论和基础知识,并且基础扎实、专业知识面广、动手能力强、具有创新精神和实践能力的应用型、复合型人才,这是海洋工程专业目前必须面对和要解决的重要问题。
学习形势
海洋工程学是培养从事海洋工程及各类海洋结构设计、研究、生产制造、检验及海洋开发技术经济分析的高级工程技术人才的学科。这个专业的学生主要学习物理数学力学、船舶及海洋工程原理的基本理论和基本知识;掌握海洋结构物的设计方法;具有制图,应用计算机进行科研的初步能力;熟悉海洋结构物的建造法规和国内外重要的规范;了解造船和海洋开发的理论前沿,海洋结构物的应用前景和发展动态;掌握文献检索、资料查询的基本方法。其基础课包括自然辨证法科学社会主义理论外语、高等工程数学、计算机图形处理及软件工程基础、企业管理等;技术基础课包括海洋结构物原理及设计、船舶原理与设计、船舶与海洋结构物强度、流体力学、海洋防腐技术、船舶与海洋结构物在波浪中的运动理论、决策理论与方法、结构可靠性原理;专业课包括工程技术经济论证方法、企业信息管理、船舶科学与工程进展、海洋系统工程、海洋工程水池试验技术、结构优化设计、船舶与海洋结构物现代建造方法、浮式系统等。
大学四年后学生须掌握海洋工程领域的坚实基础理论和宽广的专业知识,以及解决工程问题的现代化实验研究方法和技术手段,并且具有独立从事新产品开发设计能力、生产工艺设计及实施能力、工程管理的能力。
参考资料
最新修订时间:2024-07-13 16:31
目录
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