海洋工程概论

海洋工程的发展及其控制技术概述

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1.概述

海洋，正在吸引着越来越多的人的关注，已成为当今世界的重要话题。在人类社会面临人口膨胀、资源短缺、和环境污染的一系列问题，在陆地上的发展已经受到很大制约的今天，海洋为人类的和平发展提供了广阔的前景。21世纪将是海洋开发的世纪。这个世纪的重要标志之一是海洋工程，特别是海洋高科技工程的发展。近30年来，世界各国开始大规模开发利用海洋，已形成了近海石油、滨海旅游、海洋渔业、海洋交通运输等四大产业，海洋产业的产值也在不断大幅度上涨。所以，海洋工程涉及到国家的利益和发展，也是当前经济发达的沿海国家不断追加投资，竞相发展，力图抢占的“制高点”。21世纪，谁有能力掌握先进的海洋技术，在海洋工程上有大的发展，谁就能够控制海洋，开发利用海洋，成为海洋强国。

海洋工程亦称海洋技术，是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科。海洋工程是一门综合性的新兴学科。其是指以开发、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。一般认为海洋工程的主要内容可分为资源开发技术与装备设施技术两大部分，具体包括：围海造田、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工程，盐田、海水淡化等海水综合利用工程，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。它与军事工程、土木建筑工程、水利工程、机械工程、造船工程、航海工程、电子计算机工程、采矿工程、系统工程等工程技术学科密切相关。

人类对海洋的开发利用可以追溯到很久以前。人类最初的生存空间不过是陆地上的一隅，随着人口的增加，居住地的不断扩大，逐步向海洋发展。在过去很长时期里，人们开发利用海洋主要限于“兴渔盐之利，行舟楫之便”，即进行传统的海洋渔业、盐业和海运业开发。直到后来，人们才对海洋资源进行了细致地调查。20世纪60年代以来，随着现代科学技术进步和对海洋资源的不断发现，海洋开发进入了一个新时期。回顾人类对海洋的开发历程大体上可以分为三个阶段，这三个阶段分别是岸边原始开发阶段、对海洋资源进行广泛调查阶段和近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。

第一阶段是岸边原始开发阶段。在两千多年前的战国时期，位于山东东部的齐国就已经开始生产盐了，并把海盐运销列国，换取其它生产和生活必需品，大大地推动了齐国的经济发展。当时，人类已经利用涨落潮流使用定制网具捕鱼；使用涨落潮的水位升降来搬运木料、磨面和船只进出；懂得顺流航行能够节约时间和燃料等。这一阶段进行的范围还主要是近岸浅水区域。第二阶段是对海洋资源进行广泛调查阶段。15世纪以后，随着我国指南针的发明和罗盘仪的应用，以及造船技术的提高，使探险和海洋科学考察活动逐渐频繁。例如，我国的郑和的七下西洋，规模宏大，使用了探测器、罗盘、牵星板等当时世界上的先进技术，还有意大利人哥伦布横渡大西洋，葡萄牙人麦哲伦作环球航行，英国航海家库克曾进行三次世界性的科学考察航行以及其他国家进行的科学考察等都表明了世界各国已经开始对海洋环境和海洋资源进行了深入的调查。这一阶段还是处于全面认识的阶段，大规模开采还是寥寥无几。第三阶段是近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。在这一阶段，资源开发又进入了一个新的时代。二战后，各国都需要恢复自己的经济，除去利用有限的陆地资源外，更多的人则把眼光投向了海洋，要求政府有计划地开发海洋资源。于是，从海洋中提取资源的一些先进技术，在这一阶段中陆续出现。例如，新型海水淡化，大规模开发海底石油、天然气和其它固体矿产资源，开始建造潮汐发电站，从单纯的捕捞海洋生物向增殖方向发展，利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等，形成了一些新兴的海洋开发产业。

2.国外发展现状

欧美一些国家不仅是海洋工程的先行者，还是海洋工程的引领者。例如，在海洋石油工程装置方面。1887年H．L．威廉斯在加利福尼亚州海边完成了第一口井，拉开世界近海石油工业的序幕起，至今已经历了一百多年，已研制了多种多样的海洋石油工程装置以及特种工程船舶。在载人潜水器方面，日本继1989年建成深海6500 米载人潜水器“SHINKAI6500”以后，于1993年又建成了世界上第一艘潜深10000米的无人潜水器，用于深海矿产资源和海洋生物资源的调查研究。在超大型浮式海洋结构的研究方面。日本于1999年8月4 日在神奈川县横须贺港海面上建成—个海上浮动机场。美国Weidlinger设计院曾为纽约4号机场设计了FLAIR海上机场方案，面积达6平方公里。在海底军事基地方面。

目前，世界上海底军事基地最多的国家是美国。美国从上世纪60年代就开始制定一系列建立海底军事基地计划，并逐个完成了“海底威慑计划”、“深潜系统计划”、“海床计划”、“深海技术计划”等等。

3.国内发展现状

全球海洋工程装备市场需求正在复苏，从全球能源需求、供给及油价走势等因素来看，海工装备市场前景可期。未来全球钻井平台、生产平台和海洋工程船等海工装备的需求市场广阔，着眼于巨大的市场空间，中国近几年加快了海洋工程产业发展步伐。首先我国在载人潜水器的的开发取得了不错的成果。由于载人潜水器不仅在海洋资源勘探开发，而且在水下作业乃至军事方面都有着无人潜水器不可替代的作用，因此世界上许多发达的海洋国家均投人大量人力、物力和财力开发载人潜水器。我国无论从海洋开发角度出发，还是从接近和赶超世界先进水平出发，都有必要进行载人潜水器的研制。尽管载人潜水器因其所处的作业环境和作业功能的特殊要求决定了它在材料、结构、动力、推进、控制、信息采集和传输、水声、生命支持系统等方面都包含诸多高新技术内容，但我国在“十五”期间，在“863”计划中开展深度载人潜水器的研究，某些项目已经达到国际水平，潜深600米的“7 1 03”深潜救生艇是我国第一艘载人潜水器，还有300米工作水深的“QSZ—II型双功能单人常压潜水装具系统”。其次在海底管线检测与维修教术方面。我国海底电缆的铺设已有几十年的历史，第一条国际通讯电缆于1976年完成，1993年成功研制出MG一1型海缆埋设犁，并于同年成功完成中日光缆的埋设任务。而且目前我国已有石油天然气管线超过2000公里。然后在超大型浮式生产系统方面。海上浮式生产系统不仅应用于海上边际油田的开发，而且也用于大型海上油田。其作业水深也逐步由浅水向深水发展，然而还有不少技术问题有待解决。在我国，对超大型浮体结构的研究工作几近空白，但这并不是说我国的科学工作者对这方面的国际发展趋势和动态缺乏了解，而是对在我国进行超大型浮体结构的应用前景及研制的必要性和战略意义缺乏认识，在研究经费上缺乏支撑。最后在海底军事基地方面。海洋空间利用的一个重要方面就是海底军事基地的建造，其中包括海底导弹和卫星发射基地、反潜基地、作战指挥中心和水下武器试验场等等。我国虽然在小型载人潜水器和无人遥控潜水器等方面已开展了一系列研究，并取得了相关的科研成果，但以军事为目的，能在