海洋工程应用现状及其发展前景

由道雷

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摘要：海洋工程一般指人类为开发和利用海洋资源，建设的各种工程设施及海上运输设施。海洋工程是人类开发利用海洋资源过程中产生的一种特殊工程技术。由于海洋资源与陆地的禀赋环境差异巨大，开发利用难度较大，因此海洋工程就成为实现海洋资源开发与利用的必要手段和关键技术。同时海洋工程也是维护国家的海洋主权与获得应有的海洋权益的重要保障。因此，发展海洋经济，实现海洋强国，必须加强海洋资源开发所需的关键工程技术的研究与储备。

关键词：海洋工程；现状；发展前景

1海洋工程应用现状

1.1海洋工作平台

在开发利用大陆坡、领海，特别是深海的各类丰富的自然资源时，首先必须具有进入海洋环境空间，驻留定位的能力。20世纪70年代以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都在大力开发建设海洋工作平台。张力腿式海洋工作平台是目前世界上唯一能进入1000m深水海域，且在复杂多变的海洋环境中能够平稳地定位于水面，从事海洋资源开采的永久性系泊深海工程构筑物。挪威国家石油公司正计划建设无人采油平台，这种无人采油平台是在GULLFAKESB混凝土重力平台上安装遥控监视器和控制程序，实现无人采油。英国正在研制一种300m水深的无人操纵平台，用于开发利用英格兰毗邻的北海水域深水中型油田。我国自20世纪60年代就因海洋石油勘探开采的需要开始研制海洋工作平台，目前已在渤海、东海、南海等海域有上百座海洋石油工作平台，并且已经开始出口国外。1.2水下/海底工程

水下/海底工程包括海底隧道、海底管道、海底电缆、海底/存储实验工程、深潜器等。目前，全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条，著名的英法多佛尔海峡海底隧道，全长53km，海底部分37km，隧道由两股火车隧道和一股工作隧道构成，于1995年建成通车。当前，海底管道建设的主要作用是将海上油、气田所开采的石油或天然气通过海底管道输送到陆地上的油、气库站，或者将大陆的淡水资源通道海底管道输送到偏远海岛。海底管道工程主要是随着全球海洋油、气资源的勘探开采而逐渐发展起来的，目前，海底管道主要分布在海洋油、气田分布区域，我国油、气管道主要有渤海油、气海底管道，东海平湖油、气通往上海的海底管道、南海北部至香港的海底输气管道等。海底输水管道在我国主要集中分布于浙江舟山群岛至大陆之间。

1.3人工岛

早期的人工岛是浮动结构，建于止水，或以木制、巨石等在浅水建造。现在的人工岛大多填海而成，人工岛的大小不一，由扩大现存的小岛、建筑物或暗礁，或合并数个自然小岛建造而成;有时是独立填海而成的小岛。日本是世界上最早建设海上人工岛的国家，20世纪80年代竣工的神户人工岛标志着日本海上人工岛建设技术水平达到最高。海上城市是在海上人工岛基础上建设的集工业、商业、科研、居住、娱乐等人类社会活动为一体的城市设施综合体。近年来，我国人工岛建设工程技术日趋成熟，已建成的人工岛主要有海南岛的凤凰岛、河北唐山市石油开采人工岛，此外，福建厦门、江苏启动、山东龙口等地都在规划修建规模较大的人工岛。

1.4港口码头

随着全球范围的海洋贸易、航运业的发展，港口码头工程是最早的海洋工程之一，也是目前最重要的海洋工程之一。港口码头按照建设用途可以分为集装箱码头、煤炭码头、石油码头、矿石码头、散粮码头等。目前，全球港口码头有数万个之多，比较著名的主要港口有荷兰的陆特丹港、新加坡港、阿联酋的迪拜港、韩国的釜山港、我国的上海港、深圳港、香港港等。随着近年来我国海洋经济的快速发展，目前，我国万吨级以上的沿海码头有近500座，10万t级以上的码头有50多座，2009年全球货物吞吐量前十名的海港我国已占8座，成为全球主要的海港分布区。

1.5海上风电

随着世界范围内能源、环境问题的日益突出，海上风电工程成为近年来出现的一类新型海洋工程。欧洲是海上风电发展最快的地区，有8个海上风电场，主要分布在西班牙、英国、丹麦、瑞典和德国，总装机容量577MW。目前，我国海上风电工程已在上海、浙江、江苏、山东和福建等多个省市开始建设和规划，总装机容量超过1000万kW，其中上海东海大桥风电示范项目已于2010年成功运营，同时已经启动了海上风能观测项目。

1.6跨海大桥

跨海大桥是建设在海洋水体表面以上的桥梁工程，主要用于贯通海湾、海峡、大陆与海岛之间的交通运输。全球著名的跨海大桥有美国的切萨皮克湾隧道大桥，该桥融合了人工岛、沉管隧道和大桥三种形式，是世界桥梁建设工程历史上的里程碑;连接日本本州岛冈山县和四国岛香山县的濑户内海大桥，由两座斜拉桥、三座吊桥和三座桁架桥组成，是目前世界上最大的跨海大桥;连接我国上海浦东新区芦潮港和浙江嵊泗县小洋山岛之间的东海大桥，2005年建成通车，全长32．5km，是目前世界上最长的跨海大桥。目前，全球科技进入新一轮的密集创新时代，海洋工程与科技向着大科学、高技术体系方向发展，呈现出以下发展特点和趋势。

2.1技术和设备的集成化

发达国家纷纷研究和开发海洋技术集成，建立各种监测网络，如全球海洋观测系统、全球海洋实时观测计划以及全球综合地球观测系统等。它们利用海洋遥感遥测、自动观测、水声探测以及卫星、飞机、船舶、潜器、浮标、岸站等相互连接，形成立体、实时的监测系统，不仅可以对现有状态进行精确描述，而且可以对未来海洋环境进行持续的预测。就海洋观测而言，不仅要从空中和陆上观海，更要巡海、入海开展调查和探测，形成立体观测网络。因此，技术和设备的集成化是未来海洋科技发展的关键。一些发达国家的海洋立体监视监测能力和海洋环境预报能力已触及世界各个海域。

2.2技术和设备的智能化

随着人们对物联网技术的认知度越来越高，构建智能海上运载装备的条件也不断成熟。在船舶的生命周期里，船上的关键设备和系统维护技术复杂、难度大。借助物联网技术就可对船舶及船用设备进行在线运行维护管理。岸上的运行维护管理人员利用现代宽带卫星通信技术即可实时在线对整船或者某一关键设备进行监控和管理。此外，物联网技术将进一步推动智能化无人驾驶船舶的发展。无人驾驶船舶比有人驾驶船舶在适应枯燥、恶劣工作环境方面更具优势，因为机器比人更具灵敏性、耐久性和稳定性。

2.3技术和设备的深远化

人类走向深海和远海的步伐逐渐加快，相应的海上装备也呈现深远化的发展趋势。日本无人遥控潜航器目前已具备下潜到10000m以上的深海进行作业的能力。新发展的深海潜器可更好地应用于海洋矿物与生物资源、海洋能源开发、海洋环境测量等多方面科学考察活动。与此同时，美国、英国、俄罗斯等国均已提出深海空间站构想。美国、俄罗斯、日本等国还在现役潜艇的基础上，通过新的研发、改装等多种技术途径，发展新型的深海研究潜艇，探索水下作业、负载携带等技术。随着海上油气开采从浅海向深海扩展，大型海洋工程船舶以及水下装备如深海潜器、水下钻井设备等受到了国际海洋石油界的关注。

2.4技术和设备的绿色化

21世纪以来，国际海事界的环保意识越来越强，国际海事组织（IMO）先后出台了一系列有关减少和控制船舶污染的国际公约，要求航运业更多地使用绿色环保型船舶。标准的提高必然带来技术的更新。目前，欧洲、日本、韩国等造船技术发达国家和地区为了巩固其技术优势，纷纷开展绿色环保新船型研发，同时进一步推出更严格的船舶技术标准，大有建立绿色技术壁垒之势。

结论

在当前全球资源需求快速增长的情况下，海洋将成为沿海国家解决资源供给不足问题的新选择，成为具有战略意义的重要新兴开发领域。在海洋工程装备技术的不断进步和各国对海洋工程技术的强烈需求推动下，包括海上平台工程、海底/水下工程、人工岛工程、港口码头、海上风电工程和跨海大桥工程在内的海洋工程总体发展趋势。

参考文献：

[1]杨宁生.我国海洋新兴产业战略概观[J].工程研究:跨学科视野中的工程,2014(2):156–166.

[2]吴姗姗.青岛崂山湾海域人工鱼礁建设浅析[J].中国渔业经济,2013,31(5):163–167.

[3]张春宇,刘东民,关联盛.现代海洋经济蓬勃兴起[N].人民日报,2014–05–08.