【科普】海洋科学

简介

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。

内容

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、海洋建设及勘测等。“海洋工程”这一术语是20世纪60年代开始提出的，其内容也是近二、三十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。

起始

海洋工程始于为海岸带开发服务的海岸工程。地中海沿岸国家在公元前1000年已开始航海和筑港；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20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一门系统的技术学科。

扩展

从20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 10000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。

结构类型

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3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。

安全

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