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近海工程

/offshore engineering/
最后更新 2024-04-23
浏览 178
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在海岸带以外、浅海范围内(主要在大陆架)进行海洋资源开发和空间利用所采用的各种工程设施和技术措施。

英文名称
offshore engineering
所属学科
海洋学

近海工程是海洋工程的重要组成部分。与海岸环境相比,近海海洋环境的特点是水深较大、波浪较大、水中压力较高、温度较低、能见度较差、地震和台风出现频率较高以及距陆地较远等。严酷的自然条件对近海工程提出了比海岸工程更为复杂的技术要求。除了应用海洋基础科学和传统的土木工程、船舶工程、机械工程、电子工程等技术措施外,还需要综合利用遥感遥控、激光、水声、新材料、深潜和空间技术等。20世纪50年代以前,人类在近海的活动仅限于航海、捕捞鱼虾和开采少量海底表层的沉积矿。60年代后,随着海上石油和天然气开采迅速向大陆架海域推进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发展最迅速的工程之一,为开辟新的海洋产业群打下了基础。

近海工程种类繁多,因远离陆地,一般多建成岛状,主要有人工岛、海上平台、水下潜体等型式。①人工岛是人造的海上岛屿。②海上平台是具有若干水平台面的空间结构,固定或系泊于海底,或与悬浮在一定水深处的半潜体相连,有的还可随需要转移。③水下潜体是潜在水下坐落于海底的结构物。这些工程设施可用于进行各种海上生产作业或其他活动。如日本在神户填筑的人工岛开辟为海上城市,法国、荷兰、瑞典和美国等国也已建成数个大型人工岛,中国香港、澳门、上海、海南、福建等地区也建成了海上城市或海上机场等大型的人工岛。沙特阿拉伯、美国、委内瑞拉、英国、中国等许多国家在海上建造了固定式平台或系泊平台,钻采海底石油和天然气,还建造了可迁移的坐底式、自升式、半潜式和钻井船等移动式平台,用于海上勘探、施工、维修、生产等作业(图1、图2)。美国为迪拜地区修建了容积为8万立方米的水下储罐,储存从海底开采出来的石油;日本在沿海设置了人工鱼礁和海流涌升潜堤用于发展渔业等。此外,传输矿产、动力的海底管道、海底电缆、海上系泊设施以及适应深水开发的水下生产系统(如海底挖掘机、水下机器人、海底采油装置)等,也都属于近海工程的范畴。广义的近海工程还包括其他与近海开发利用有关的技术和装备,如用于近海资源勘探、海底采矿、海洋能利用、海水淡化和海水元素提取、海洋环境污染防治以及海上施工(包括深潜水作业、打捞和救助)等的技术和装置。

近海工程发展迅速,但有关的工程技术规范还不够完善,海洋环境原始资料的获取也较为困难。海洋中高压、腐蚀、风、波浪、海冰、海流、地震等会威胁工程结构安全,固定式建筑物地基要求有较好的持力层,浮式结构物的系泊问题,各种构件节点受力后的静、动态响应等,都需要在工程设计与施工过程中予以重视。应尽可能压缩近海工程的规模,选择技术先进、效率高、体积小的装备,并要考虑原料和产品的快速运输等问题。近海的空间广阔,海洋生物类群众多,海底矿产资源丰富,海洋能蕴藏量大,是海洋开发利用的重点海区。在这一海区的资源开发已涉及海洋生物资源开发、海底矿产资源开发、海水化学资源开发、海洋能开发和海洋空间利用等各个领域,近期内仍将以开发海底石油和天然气为主。近海的空间利用随着人口密集及工业发展将日益为人们所重视,主要包括海上运输、海上城市、海上机场、海上工厂、海底隧道、海底军事基地等方面。而海水元素提取与海洋能利用等产业,尚待其技术和设备进一步完善才能进入商业开发阶段。

图1 石油钻井平台被拖入大海图1 石油钻井平台被拖入大海

图2 中国海洋石油总公司在渤海PL19-3油田的钻井平台图2 中国海洋石油总公司在渤海PL19-3油田的钻井平台

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