海洋工程环境综述.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date海洋工程环境综述海洋工程环境综述海洋工程环境综述周兴臣武汉理工大学能源与动力工程学院能源动力系统及自动化1103班摘要: 在人类生存的地球表面上,海洋面积占百分之七十点八,而陆地面积占百分之二十九点二。随着人类文明的快速发展,陆地资源面临枯竭。相比之下,人类对海洋资源的开发利用还相当有限。面对“人口、资源、环境”这三大问题,人类把解决问题的希望寄托于海洋。然而要解决当
2、前这一系列的问题,我们首先要对海洋工程环境有一个比较系统的认识与了解。关键词:海洋工程,环境,海洋平台,海洋开发 目前,世界上许多国家都在规模不同的进行海洋开发,据估计,在一九七五到一九八零年的这五年间,仅仅近海石油和天然气开发的投资就达一千多亿美元,其中三百七十亿美元用于勘探,六百九十亿美元用于开发。随着近海油气的开发,近海工程已成为当代发展最迅速的学科之一。近年来,越来越多的国家把大量的人力和物力投入到近海工程的研究当中去,时间虽短,却取得了长足的进步。一八九七年,美国在加利福尼亚进行了第一次海上钻井,一九四七年在墨西哥湾钻成第一口近海油井。近海工程已有整整一百年的历史。然而这所有的一切海
3、上作业都离不开海洋工程结构物,海洋工程结构物是长期设置或系泊在某特定海域,能从事生产作业的装置或建筑物。船舶遭遇恶劣天气时可以驶离现场以躲避狂风恶浪的袭击,但海洋工程结构物则必须保持在海中。因此确定海上水文、气象等物理环境条件的强度、合理的概率以及所诱导的载荷,对海洋结构物的安全是非常重要的。据统计,在一九五五年至一九八一年间,世界上海洋石油钻井装置所发生的特大事故有四十七起,总的经济损失达四亿美元以上。究其原因,主要是对有关海域的自然环境条件以及地质条件的资料收集和分析不足所造成的。例如一九六四年位于东阿拉斯加库克湾的两座海上钻井平台被海冰摧毁,一九六九年位于渤海湾内一个海洋平台也遭遇同样的
4、厄运。一九八零年我国的“渤海二号”在拖航时翻沉,一九八二年在加拿大近海油田,也发生了世界上最大的半潜式钻井平台“海上徘徊者”的翻沉事件。这些海上事故的实例,有力的说明研究海洋环境条件,掌握海洋水文气象变化规律的重要性和紧迫性。另一方面,海洋环境条件对海洋结构物的建造投资和经济效益也有显著影响。因此,为加快开发我国海上资源,合理确定海洋工程结构物的投资费用,降低海上产品和作业成本,必须掌握海洋环境条件的有关知识。海洋工程结构物在设计、制造和整个使用期间需要涉及海洋环境条件的主要内容,是与海洋气象学有关的风况,海面气压,与海洋水文学有关的海上波浪、潮汐现象、海流、海底泥沙运动以及海水温度、海水腐蚀
5、、海生物附着现象等。下面主要分条介绍一些海洋环境的基本内容。一 海风风是大自然中常见的自然现象,与人类的生活和生产活动有密切关系。然而一旦海洋受到台风的侵袭,都会对海洋工程,如各种平台、钻井船以及其他海上设施造成直接威胁,甚至是破坏。因此,风是影响海洋工程的重要环境因素之一。正像海水运动一样,空气也是不断地运动着的。按照运动方向,空气运动可以分为水平的和垂直的两部分,其中空气的水平运动称为风。风的特征是用风速和风向两个量值来表示的风向是指风的来向,而不是去向。风速是指空气在单位时间内所流过的距离。为了方便使用,通常按照风速的大小把风速分为十三个等级,称为蒲福风级表。海风是一直存在并时刻可能会对
6、海洋工程结构物造成极大破坏的,因此,对海风的提前预测、信息的采集与分析以及及时实施一些相应措施就显得非常重要了。二 海浪海洋中波浪是由各种作用力而引起的,它是最常见的海水运动形式。通常所说的海浪是指风浪,风浪是海面上分布最广,对于船舶与海洋工程实际活动影响最大的波浪。海水受到外力作用,水质点在其平衡位置附近作周期性振动。当水质点离开平衡位置后,恢复力(表面张力、重力等)就力图使其回到原来的平衡位置,但因惯性作用振动仍保持着,并通过其四周的水质点向外传播,这种过程就形成波浪。波浪的成因很多,但主要是风力作用,由风力作用产生的波浪称为风浪。风浪传播到无风的海区或风息后的余波称为涌浪。风浪到浅水区,
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