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海洋工程学科前沿讲座课件

海洋工程学科前沿讲座课件

海洋观测网建设案例
总结词
海洋观测网是获取海洋环境信息的重要手段，通过案例分析，了解海洋观测网建设的技 术、经济和环境影响。
详细描述
海洋观测网建设涉及观测平台建设、传感器布设、数据传输等多个环节，需要解决海洋 环境复杂多变、观测设备维护等问题。案例分析将介绍国内外海洋观测网建设的典型案 例，包括技术方案、经济投入以及环境影响等方面的内容，为海洋观测网建设提供参考
技术创新的机遇
技术创新为海洋工程带来了前所未有的机遇，例如新型材料、新型结构、新型 能源等，这些新技术将极大地推动海洋工程的发展，提高工程的安全性、稳定 性和经济性。
国际合作与竞争的挑战与机遇
国际合作与竞争的挑战
随着海洋资源的日益重要，各国在海洋工程领域的竞争也日益激烈，同时国际合 作的机会和挑战也并存。如何在激烈的国际竞争中保持领先地位，同时寻求国际 合作的机会，是当前面临的重要挑战。
国际合作与竞争的机遇
国际合作与竞争也带来了前所未有的机遇，通过国际合作可以共享技术和资源， 共同解决海洋工程中的难题，同时也可以开拓更广阔的市场和商业机会。
未来发展方向与趋势
深海工程
海洋可再生能源
随着深海资源的开发和利用，深海工程将 成为未来海洋工程的重要发展方向，包括 深海油气田、深海矿物开采等领域。
海洋观测与探测技术
海洋环境监测
通过卫星遥感、浮标、无人船等手段对海洋环境进行实时监测， 获取海洋气象、水文、化学等方面的数据。
深海探测技术
利用深海探测器、深海机器人等技术手段对深海进行探测，获取深 海地质、生物等方面的数据和样品。
海洋考古与历史研究
通过海洋考古和历史研究，了解人类在海洋活动中的历史和文化， 为现代海洋工程提供借鉴和参考。

海洋工程PPT讲演稿整理好的

海洋工程PPT讲演稿整理好的

Oceanographic Engineering
High Risks
The second is the high risk problem. Deep-sea oil exploration and development requires significant capital , and advanced technology and equipment. Besides, operating environment and conditions are very complicated. All these factors should be taken into account.
Oceanographic Engineering
Among all these resources, it seems like that the oil is the most influential resource between different countries.
oil
metal
coal
Technique
High Risks
Political Issues
Oceanographic Engineering
Technique
Compared with the advanced technique abroad, our technique is much worse than theirs. Now, the deep-sea oil and gas exploration operations in China is over five hundred meters, and compared to abroad, dating back to the eighties in the last century, the foreign operations had already reached that level . At present, the world's advanced level has reached three kilometers. As a fact, our country is fallen behind by the world's advanced level no matter from deep-sea exploration, deep drilling, production or deep sea pipeline.

03.海洋工程环境学 海洋环境因素分析

03.海洋工程环境学 海洋环境因素分析
11
0.1 海洋环境因素分析
没有其它资料时，可近似认为 浪级≈风级-1
12
9
0.1 海洋环境因素分析
13
9
1.2 波浪运动的统计特征
波浪运动的随机性
• 右图是根据从两架飞机
上拍摄的海面立体照片
而绘制的两张海面等高
线实例。可以看出，波
浪的特征在时间、空间
的变化都非常复杂的。
• 上述两张图是从连续拍 摄的照片中选出的等高
15
1.2 波浪运动的统计特征 单个波浪的特征描述
波高 H： 波峰到相邻部分波谷的垂直空间距离；
过零周期 Tz： 上过零点到相邻上过零点的水平时间距离；
波面瞬时升高 (t)： 在时间轴上 t 时刻的波面垂直空间距离；
波向：波浪传播运动的主方向。
16
1.2 波浪运动的统计特征
• 采样：
波高 H 和周期 TZ： Hi ;TZi
2Hrms ,
Hrms p HS 0.38, P HS 0.86
36
1.4 波高的概率特征
6) 最大波高（累计率波高）
1 P H1 N

exp

H1 N H rms
2





1 N
H1 N
LnN H rms
1 2 lnN H S
PH

H 0
pH
dH

1
exp

H H rms
2




30
1.4 波高的概率特征
3. 特征波高 利用平稳的各态历经的随机过程的概率密度函数可以确定 各种特征波高。 1) 零波高

海洋工程概论ppt课件

海洋工程概论ppt课件
.
• 与英、美、日本、挪威等先进国家相比，
我国的海洋石油工程仍有些差距，表现在：
• 1 ，平台设计 • 2 ，平台材料 • 3 ，平台设备及仪器仪表系统 • 4 ，平台的制造工艺 • 5 ，海上施工安装
.
二、海洋工程研究的对象和范围
从广义上说，所有涉及或与海洋环境有关的工程都可以归为海 洋工程研究的范围，如海洋平台、系泊系统、海底管线以及其它开 发海洋资源的设备和工程建筑。
.
.
谢 谢！
.
桩基式平台用钢桩固定于海底。钢桩穿过导管打入海底，并由若 干根导管组合成导管架。导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装 就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之 间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。这种 施工方式，使步上工作量减少。平台设于导管架的顶部，高于作业区 的波高，具体高度须视当地的海况而定，一般大约高出4-5m，这样可 避免波浪的冲击。桩基式平台的整体结构刚性大，适用于各种土质， 是目前最主要的固定式平台。但其尺度、重量随水深增加而急骤增加， 所以在深水中的经济性较差。
.
.
二、 海洋平台的分类
1、按运动方式，可分为固定式与移动式两大类
固定式 海洋平台
移动式
群柱式 桩式 桩基式
腿柱式
重力式
浮式 坐底式
船式 半潜式 坐底式 自升式
独立腿式 沉垫式
牵索塔式 顺应式
张力腿式
.
2、按功能，海洋平台的分类有钻井平台、生产平 台、生活平台、储油平台、近海平台等。
.
Snorre TLP
.
2、自升式钻井平台 自升式钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的
桩腿所组成的海上平台。这些可升降的柱腿能将平台升到 海面以上一定高度，支撑整个平台在海上进行钻井作业。 这种平台既要满足拖航移位时的浮性、稳性方面的要求， 又要满足作业时着底稳性和强度的要求，以及升降平台和 升降桩腿的要求。

海洋工程设计

海洋工程设计

平台系统设计
▪ 平台系统设计的挑战和机遇
1.平台系统设计的挑战包括复杂环境下的结构安全性和稳定性问题、新型设备的集 成和应用问题等。同时，市场竞争激烈也给海洋工程设计带来了挑战。 2.机遇方面，随着技术的不断进步和市场需求的变化，海洋工程设计也将迎来更多 的发展机遇。例如，随着新能源的发展，海洋能利用将成为未来发展的重要方向， 这给海洋工程设计带来了新的机遇。同时，随着国际合作的不断加强，海洋工程设 计也将迎来更多的国际市场和发展机会。
▪ 海洋环境数据采集和处理
海洋环境数据采集：通过现场观测、遥感、模型实验等多种手 段获取海洋环境数据，包括温度、盐度、流速、波高等。 海洋环境数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，提取有 用的信息，如统计特征、频率分布等，为工程设计提供依据。
海洋环境分析
海洋工程设计中的环境因素考虑
风环境：评估风速、风向和风频对工程结构物的影响，考虑结构设计的安全性和稳定性。 浪环境：分析波浪高度、周期和方向对工程结构物的作用力，评估结构设计是否能够承受波浪的冲 击和侵蚀。 流环境：研究水流速度、方向和潮流对工程结构的影响，评估结构设计是否能够承受流体的剪切力 和冲刷。 海底地形：了解海底地形地貌对工程结构的影响，考虑结构设计的基础处理和稳定性。
▪ 海洋工程设计的重要性及其在国民经济 中的作用
1.海洋工程设计的重要性：随着全球人口增长和经济发展，海 洋资源的开发和保护变得越来越重要，而海洋工程设计是实现 这一目标的关键环节。 2.海洋工程设计在国民经济中的作用：海洋工程设计的实施可 以带动相关产业的发展，创造就业机会，促进地区和国家的经 济发展。
平台系统设计
▪ 平台系统设计的标准和规范
1.平台系统设计的标准和规范是保证设计质量和安全性的重要手段。国际上主要的 海洋工程设计标准和规范包括API、ISO、DNV等。 2.在中国，海洋工程设计的标准和规范也正在不断完善。国家法规和行业标准对平 台系统设计的各个方面都做出了明确的规定和要求。 3.平台系统设计的标准和规范需要考虑国际和国内的发展趋势，同时也要结合具体 工程的实际情况进行调整和完善。

海洋工程结构动力分析课件第1_2章(环境载荷)

海洋工程结构动力分析课件第1_2章(环境载荷)
m ——附加质量
Froude-Krylov force
A
——圆柱体体积
计算附加质量 m 速度势函数
u
ur
r02 U cos r
速度分量
r0
U
r02 1 u U 2 sin r r r02 ur U 2 cos r r
伯努利方程
1 u2 const 2 t p
圆柱体表面速度：
2 u 2 u ur2 U 2 (sin 2 cos2 ) U 2
伯努利方程可表示为：
p


const t
U Ur0 cos r0 cos t t t
0
——形状阻力(form drag) ——摩擦阻力(friction drag)
Ff 0 sin( )r0d
0
2
那么
FD
2 0
p cos( ) 0 sin( ) r0d
p p cos( )
0 0 2 0
FD 1 2 2 1 Du u 2
l d
d
udz CM

4
D2
l d
d
udz
2.2.2 绕射力
1、波浪荷载
拖曳力——流动分离（速度）；
F≈FD（D/H < 0.1） 惯性力——压力梯度（加速度）；
F≈FI（0.5 < D/H < 1.0） 绕射力——散射（大直径）；D/L > 0.2
2、绕射力的特点——无分离 由简谐波理论
设： u U m sin(t ) 则： 2 Am U m Am Tw 其中： Am ——振荡流幅值 对于简谐振荡流 2 Am Kc D 2、振荡流的顺流向力

02-风-海洋工程概论


2.3.2 海洋的波浪
• 3.海浪谱 • 海浪是一种十分复杂的流体运用，用简单的规则
波动不能充分说明，统计规律也只能反映它外在
的表现的规律，而不能说明内部结构。为了进一
步研究波浪，提出海浪谱的概念。海浪谱揭示海
浪内部结构及其能量分布。
令
1 2 S an 2
为频率的某一函数
主要内容
• 2.1 海底地貌
• 2.2 风
• 2.3 海浪
• 2.4 海流 • 2.5 海冰
2.3 海浪
海浪是海洋结构承受的主要荷载之一
波浪荷载 波 高 波周期
2.3 海浪
运动
水 下 结 构 主 体
浪
周期性
弯矩
断 裂
振动
疲 劳
2.3 海浪
纵荡 线性运动 横荡
前后周期性直线运动 左右周期性直线运动
• 中规模风系：东南亚—台风 • 小规模风系：海陆风，山谷风
2.2 风
风速与风向：
Uz z = U z0 z0
n
为距地面高度z的风速与地面基准高度z0的风速 之比，n 取决于地面形状。 对于平坦地面和海面n=1/7, 对于市街和森林地带n=1/4.
2.2 风
不同地域风速的比率： 对于海风：海面上风速为近岸风 速的1.1—1.3倍；
•
•
船舶设计中通常取20年一遇的环境载荷作为 设计标准。
海洋结构物同运输船舶相比，就遭遇的海洋 环境而论更加恶劣。海洋结构物是长期工作在预设 的海洋位置上，几乎无法规避所有的恶劣海况。海 洋结构物所关注的是其一生中将遭遇的最恶劣的海 况。鉴于海洋环境，诸如风、浪、流的出现及其强 度是随机的，所谓最恶劣的，或所谓极端的事件， 从数学上而论是一些具有小概率的事件。

海洋工程结构

17
Bundled risers
Encompasses several different riser architectures Inspired by architecture of lower pressure drilling
risers. Comprise a core pipe with a number of satellite
7
法国IFP和Framatome企业CLIP隔水管 从20世纪80年代起,法国石油研究院(IFP)和Framatome企业就在开发CLIP隔水管, 如图3~4。开发CLIP隔水管旳主要目旳是为了提供迅速和安全连接旳隔水管接头, 来满足大直径、超深水钻井所需旳高压力压井和节流管线旳连接需要。目前,已经
production resers around it , to which it was attached by guides. The central core pipe also served as the export riser. Each satellite riser had its own tensioner
➢ Riser joint is equipped with syntactic foam buoyancy modules to reduce the weight in water.
12
Low-pressure Drilling Riser
peripheral lines:
➢ 1)kill and choke lines, used to communicate with the well and circulate fluid in the event of a gas kick for which the seafloor blowout preventer(BOP) has to be closed;

海洋工程环境风险评价ppt课件


10
资料收集和准备
建设项目工程资料
可行性研究、工程设计资料、建设项目安全 评价资料、安全管理体制及事故应急预案资 料。
ห้องสมุดไป่ตู้
环境资料
利用环境影响报告书中有关厂址周边环境和 区域环境资料，重点收集人口分布资料。
事故资料
国内外同行业事故统计分析及典型事故案例 资料。
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风险识别范围
生产设施风险识别范围
风险源识别
施工阶段、生产阶段、（废弃阶段）
事故形式及危害类型识别
根据有毒有害物质放散起因，风险类型分为
火灾 爆炸 泄漏
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海洋石油勘探开发工程 油气储运过程的环境风险特征
集输方式 风险类别 泄露 石油装卸 火灾、爆炸 溢油 可能的原因 装卸设备故障操作失误、撞船、触礁、自然 灾害等海上航行事故 油气泄漏存在机械、高温、电气、化学火源 撞船、触礁、自然灾害等海上航行事故 主要环境影响 污染海域环境 污染大气环境 污染海域环境 污染海域环境 污染大气环境
C C 1 C C u V Ex H Ey H K1C f t x y H x x y y
式中：f
---源强； Δ---三角形有污染面的面积，m2； H---油膜混合的深度； C---Chezy系数； Ex、Ey---离散系数，m2/s； K1---湍流扩散系数，m2/s。
16典型海洋工程的环境风险类型?围填海工程?人工岛工程?跨海桥梁工程?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17典型海洋工程的主要事故风险类型及危害工程类别主要事故风险类型危害围填海工程施工期船舶溢油事故运营期事故风险类型则取决于围填海形成陆域的主导使用功能泄露入海污染海洋环境人工岛工程施工期船舶溢油事故运营期事故风险类型取决于构筑人工岛的用途泄露入海污染海洋环境跨海桥梁工程施工期船舶溢油事故运营期水上交通船舶与桥墩相撞导致燃料油溢漏和桥面交通事故造成的危险品泄露入海事故泄露入海污染海洋环境海底管道工程施工期船舶溢油事故运营期输送介质污水石油天然气有毒有害及危险化学品等泄漏事故泄露入海污染海洋环境海底电光缆工程施工期船舶溢油事故泄露入海污染海洋环境海沙开采工程采砂船舶与海区其它船舶的碰撞溢油事故泄露入海污染海洋环境海洋石油勘探开发工程井喷溢油泄露火灾爆炸污染大气环境污染海洋环境18海洋石油开发工程事故风险类型来源及危害事故风险类型来源可能含有的主要污染物危害井喷钻井过程井下作业过程原油天然气泄露入海污染海洋环境溢油钻井过程井下作业过程油气储存过程储罐油气集输过程海底管线油轮油驳等石油类泄露入海污染海洋环境泄露井下作业过程油气储存过程储罐油气集输过程海底管线油轮油驳等原油生产处理过程含油污水泄露石油类泄露入海污染海洋环境火灾爆炸钻井井喷油气储存储罐油气集输油轮油驳等有害气体污染大气环境污染海洋环境19风险识别应注意的问题?可靠性问题?是否有严重的危险未被发现?成本问题?即为了环境风险识别而进行的收集数据和监测所消耗的费用
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B、污染物在细胞和器官水平上的影响 细胞结构和功能的改变； 器官功能减退、降低、丧失； 靶器官（target organ）：
油； B、重金属：主要有汞、镉、铜、铅、锌、银等金属
元素，来源主要为工业污水、矿山污泥和废水以及 石油燃烧生成的废气中包含的重金属； C、农药：包括汞、铜、砷、铅等金属农药、有机磷 农药、有机氯农药，来源主要为森林、农田而随水 流迁移入海；
D、有机废物和生活污水：成份复杂的污染物， 来源主要来自造纸、食品、印染等工业生产的 纤维素、木质素、果胶、糖类、脂类、生活污 水、生物残骸以及围垦养殖区排放废水中的有 机物质和营养盐类；
转化：污染物由一种存在形态向另一种存在形态 转变。
海洋污染物的迁移与转化过程： A、物理过程： B、化学过程： C、生物过程：
4 、海洋的自净能力和环境容量 A、海洋自净能力： 海洋自净(environmental self-purification)：
海洋自净能力：是指环境受到污染后，在海洋的物 理、化学和生物因子作用下，使污染物质的浓度 逐渐降低直至消除，达到自然净化的能力。
环境污染的污染和净化指标
A、生物化学需氧量(Biochemical Oxygen Demand， BOD，mg/L)：20℃条件下，微生物好氧分解水样中 有机物所消耗的溶解氧量。 它可以度量有机物的可 生物降解的难易程度。也是目前应用最广泛的废水有 机物含量的水质指标之一。
一般采用， 20℃条件下，5d的生物化学需氧量， 即BOD5。
微生物对物质降解与转化的特点： 微生物个体微小、比表面积大，代谢速率快； 微生物种类繁多、分布广泛、代谢类型多样； 微生物具有多种降解酶； 微生物繁殖快、易变异、适应性强； 微生物具有巨大的降解能力； 微生物具有共代谢作用；
微生物共代谢作用： 只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化
合物的生物降解过程。
F、含氮化合物： 有机氮（蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸、偶
氮燃料等）、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等；
既是自养生物的营养元素，又是废水污染和 净化程度的重要指标。
G、pH值、水温、色度、硫化物、盐度等指标。 H、生物污染指标。
细菌细胞总数：
大肠菌群数：
3 、海洋污染的迁移与转化
迁移：污染物入海后参与物理、化学和生物过 程而产生的空间位置移动或由一种地球相向另 一种地球相转移地现象。
硝化需氧量：还原态氮→→→亚硝态氮或硝 态氮。
B、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)： 是用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过 程中所消耗的氧量。一般用强氧化剂重鉻酸钾，其 氧化率可达80－100％，一般代表废水中有机物重 量的98％。
COD包括二部分：
CODB：能够被生物降解的有机物的耗氧量；
B、环境容量： 是在人类生存和自然生态不致受害的前提下，
某Байду номын сангаас环境所能容纳的污染物的最大负荷量。
环境容量的大小：
二、海洋污染的生物效应和生物监测
海洋污染的生物效应 海洋污染的生物监测 毒性试验残毒测定
1 、海洋污染的生物效应
A 、污染物在生物化学和分子水平上的影响 影响生物体内酶的活动、新陈代谢； 污染物可与生物大分子结合，导致生物大分 子的化学性损伤；
CODUB：不能被生物降解的有机物的耗氧量；
CODB与BODu的关系：
C、总需氧量(Total Oxygen Demand，TOD)：指废水 中有机物彻底燃烧氧化的总需氧量。一般在900 ℃条 件下。
常用TOD分析仪。
D、总有机碳(Total Oxygen Carbon,TOC)：测定方法 同TOD：950 ℃条件下，高温燃烧水样，测定排出气 体中的CO2含量，从中扣除碳酸盐等无机碳元素的含 量（低温150 ℃燃烧获得），即为总有机碳。
E、放射性物质：来源主要为核武器爆炸、核工 业和核动力船舰的排污；
F、热污染：来源主要为各种工业的冷却水； G、水产养殖污染：残饵、消毒药物、防治病药
物、代谢产物等。
按污染物的存在形态分为：
A、地表水体污染物； B、大气污染物； C、固体废弃污染物：矿业废弃物、工业废弃 物、城市垃圾、农业废弃物、放射性废物等。
1 、海洋污染概念
海洋污染：由于人类活动 ，直接或间接地把
物质或能量引入海洋环境，造成或可能造成 损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海 洋活动（包括渔业 ）、损坏海水和海海洋环 境质量等有害的影响。
主要特点：
A、污染源广。
B、持续性强。
C、扩散范围广。 D、防治困难。
2、海洋污染物质分类 按污染物质来源分为： A、石油及其产品：主要是原油、各种燃料油和润滑
人类活动对海洋环境和 海洋生物的影响
第一节 海洋污染及防治对策 第二节 赤潮
第 一节 海洋污染及防治对策
一、海洋污染概述 二、海洋污染的生物效应和生物监测 三、我国海洋污染现状 四、加强海洋污染监测 五、国际海洋污染公约介绍
一、海洋污染概述
海洋污染概念 海洋污染物质分类 海洋污染的迁移与转化 海洋的自净能力和环境容量
海洋自净过程包括： 物理净化：通过稀释、吸附、沉淀、气化、光降解 等作用而实现的自然净化。其中海流的输送 和稀释扩散是快速净化的主要途径。 化学净化：通过氧化还原、化合分解、交换和洛合 等化学反应实现的自然净化。 生物净化：通过生物类群的代谢作用（同化作用和 异化作用）使环境中的污染物质的数量减少、 浓度下降、毒性减低甚至消失的过程。
BODu（UOD: 最终需氧量）：大致等于BOD20。
TOD(total oxygen demand):
原理：废水中大多数有机污染物在相应的微生物 和氧存在的条件下，氧化分解时都要消耗氧，且 有机物的含量同耗氧量大小成正比。
有机物在好氧条件下被微生物分解时所耗用的氧 主要用于两个过程：
碳化需氧量：有机碳→→→CO2；
红外线分析仪测定，可靠性强，广泛采用。
E、固体物质 总固体（TS）：单位体积的水样在103℃－105 ℃
蒸干后残留的物质总量； 悬浮固体（SS)与溶解固体（DS)：过滤分离； 挥发性固体（VS）与非挥发性固体（FS）：水样
中的固体物经550 ℃灼烧，固体中的有机物即 被气化挥发，此即为挥发性固体VS，残剩的 固体为非挥发性固体FS。