海洋工程環(huán)境與安全保障

目錄
第1章 緒論 1
1.1 海洋概況 1
1.1.1 海水基本的物化性質 2
1.1.2 海洋資源、能源及開發(fā) 5
1.1.3 我國海域 7
1.2 海洋工程概況 11
1.2.1 海洋工程建筑物類型 12
1.2.2 海洋平臺 15
1.3 海洋工程構筑物的外部環(huán)境 21
1.3.1 常規(guī)海洋物理環(huán)境 21
1.3.2 海底地形特征 22
1.4 海洋工程構筑物的內部流動環(huán)境 24
1.5 海洋工程環(huán)境與安全保障的研究內容 25
1.5.1 海洋工程環(huán)境與載荷的主要內容 25
1.5.2 流動保障的主要內容 26
1.5.3 分析方法 26
思考題與習題 27
第2章 海風及海風載荷 28
2.1 大氣物理環(huán)境 28
2.1.1 大氣狀態(tài) 28
2.1.2 氣壓形勢圖及氣壓場 29
2.2 風的成因 32
2.2.1 形成風的直接原因 32
2.2.2 熱力環(huán)流 32
2.3 大氣運動方程 34
2.3.1 科里奧利加速度 34
2.3.2 運動方程 36
2.4 風的類型 39
2.4.1 地轉風 39
2.4.2 梯度風 39
2.4.3 海面風 40
2.4.4 臺風 41
2.5 風的描述 44
2.5.1 風向 44
2.5.2 風級 45
2.6 風速計算 46
2.6.1 地轉風速計算 46
2.6.2 梯度風速計算 48
2.6.3 海面風速計算 49
2.7 風載荷的計算 55
2.7.1 風壓力及風作用力 55
2.7.2 規(guī)范中的風載荷計算 57
2.7.3 風作用力的動態(tài)特性 59
思考題與習題 59
第3章 波浪與波浪載荷 61
3.1 海浪的分類及基本要素 61
3.1.1 海浪類型 61
3.1.2 波浪要素 62
3.2 液體表面波基本方程 63
3.2.1 流體動力學基本方程 63
3.2.2 液體表面波的基本方程 66
3.3 常見波浪理論 68
3.3.1 微幅波（線性波）理論 68
3.3.2 斯托克斯波浪理論 75
3.3.3 橢圓余弦波理論 77
3.3.4 孤立波理論 78
3.3.5 幾種常見波浪理論的適用范圍 79
3.4 隨機波浪理論 80
3.4.1 隨機變量的統(tǒng)計特征值 81
3.4.2 海浪的描述 82
3.4.3 隨機波浪的統(tǒng)計特征 82
3.4.4 海浪的長期分布規(guī)律 88
3.4.5 設計波 92
3.4.6 隨機過程海浪的譜分析 95
3.5 近岸波浪傳播的變形 98
3.5.1 淺水影響 98
3.5.2 波浪的折射 99
3.5.3 波浪的繞射 100
3.5.4 波浪的反射 101
3.5.5 波浪的破碎 102
3.6 結構物上的波浪力 103
3.6.1 小尺度結構物上的波浪力 103
3.6.2 大尺度結構物上的波浪力 111
思考題與習題 114
第4章 海洋潮汐 115
4.1 潮汐現(xiàn)象及潮汐成因 115
4.1.1 影響潮汐的天文因素 115
4.1.2 潮汐成因 119
4.1.3 潮汐類型 121
4.1.4 潮汐要素 121
4.1.5 潮汐不等現(xiàn)象 122
4.2 引潮力的計算 123
4.2.1 引潮力 123
4.2.2 引潮力勢函數(shù) 124
4.2.3 潮高表達式 126
4.3 潮汐動力理論 127
4.4 潮流及潮流運動方程 129
4.4.1 潮流 129
4.4.2 潮流運動方程 130
4.5 風暴潮 133
4.5.1 風暴的成因及特點 133
4.5.2 風暴潮的運動方程 135
4.6 設計水位 135
4.6.1 設計水位的確定 136
4.6.2 校核水位的確定 138
思考題與習題 139
第5章 海流與海流載荷 140
5.1 海流成因及分類 140
5.1.1 海流的成因 140
5.1.2 海流的分類 140
5.2 海流運動的受力分析 141
5.2.1 重力 141
5.2.2 壓強梯度力 142
5.2.3 科里奧利力 142
5.2.4 切應力 143
5.3 風海流 143
5.3.1 艾克曼無限深海漂流理論 143
5.3.2 淺海風海流 145
5.3.3 風海流的體積運輸 146
5.4 地轉流 146
5.5 大洋環(huán)流 147
5.5.1 風生環(huán)流 147
5.5.2 熱鹽環(huán)流 149
5.6 海流載荷的計算 150
5.6.1 單一海流載荷 150
5.6.2 波流聯(lián)合載荷 151
思考題與習題 151
第6章 渦激振動 152
6.1 渦激振動機理 152
6.1.1 繞流及邊界層 152
6.1.2 邊界層分離及旋渦脫落 154
6.1.3 繞流形成的流體作用力 158
6.1.4 渦激振動的產(chǎn)生 160
6.2 渦激振動抑制 161
6.2.1 調整自身結構參數(shù) 161
6.2.2 改變邊界層分離點 163
6.2.3 抑制尾渦的發(fā)展 164
6.2.4 典型的渦激振動抑制裝置 165
6.2.5 抑制裝置的分類 169
思考題與習題 170
第7章 海冰與冰載荷 171
7.1 海冰的形成、分類及其特性 172
7.1.1 海冰的形成 172
7.1.2 海冰的分類 173
7.1.3 海冰的特性 173
7.2 海冰載荷的計算 181
7.2.1 海冰載荷的主要形式及影響因素 181
7.2.2 作用在構筑物上的冰載荷 181
思考題與習題 186
第8章 地震與海嘯 187
8.1 地震 187
8.1.1 地震的成因及分布 187
8.1.2 地震波及其特性 189
8.1.3 地震力的計算 191
8.1.4 載荷組合計算方法 193
8.2 海嘯 195
8.2.1 海嘯的形成與分布 195
8.2.2 海嘯的傳播 197
思考題與習題 199
第9章 流動沖蝕 200
9.1 顆粒運動方程 200
9.2 沖蝕模型 202
9.3 沖蝕研究現(xiàn)狀 204
9.3.1 沖蝕實驗研究現(xiàn)狀 204
9.3.2 沖蝕模擬研究現(xiàn)狀 207
思考題與習題 211
第10章 蠟與瀝青質沉積 212
10.1 蠟沉積 212
10.1.1 蠟沉積機理 212
10.1.2 蠟沉積過程 213
10.1.3 蠟沉積的影響因素 213
10.1.4 多相混輸管道蠟沉積 214
10.1.5 蠟沉積預測模型 215
10.2 瀝青質沉積 216
10.2.1 瀝青質沉積機理 216
10.2.2 瀝青質沉積過程 217
10.2.3 瀝青質沉積模型 217
10.3 蠟與瀝青質沉積的消除 220
10.3.1 蠟沉積消除 220
10.3.2 瀝青質沉積消除 221
思考題與習題 223
第11章 天然氣水合物凍堵 224
11.1 天然氣水合物的特性 224
11.2 深水開發(fā)中水合物的形成原因 226
11.2.1 水合物生成的影響因素 226
11.2.2 水合物形成的物理過程 230
11.3 天然氣水合物防治 231
11.4 可燃冰的開采及風險 232
11.4.1 可燃冰的開采方式 233
11.4.2 可燃冰的開采風險 235
思考題與習題 237
第12章 內壁結垢 238
12.1 垢形成理論 238
12.1.1 不相容論 239
12.1.2 熱力學條件變化論 239
12.1.3 吸附論（結晶動力學理論） 239
12.2 垢的分類 240
12.2.1 按形成機理分類 240
12.2.2 按垢的成分分類 241
12.2.3 按結垢部位分類 245
12.3 影響結垢的因素 247
12.3.1 原油性質 247
12.3.2 換熱器 248
12.3.3 離子強度 248
12.3.4 溫度 248
12.3.5 壓力 249
12.3.6 流速 249
12.3.7 pH 249
12.4 垢的防控及消除 250
12.4.1 控制結垢的一般方法 250
12.4.2 油田防垢工藝 250
12.4.3 除垢 251
思考題與習題 255
第13章 嚴重段塞流 256
13.1 嚴重段塞流的形成機理 256
13.2 嚴重段塞流數(shù)學模型 258
13.3 嚴重段塞流的消除方法 260
13.3.1 控制方法總述 261
13.3.2 工程中常見的嚴重段塞流抑制方法 264
思考題與習題 265
第14章 海洋溢漏油 266
14.1 溢油對海洋環(huán)境的污染損害 266
14.1.1 溢油對海洋環(huán)境的影響 266
14.1.2 溢油對海洋生物的危害 266
14.1.3 溢油對漁業(yè)的影響 267
14.1.4 溢油對人體健康的影響 268
14.1.5 溢油造成的能源浪費和經(jīng)濟損失 268
14.1.6 我國*近發(fā)生的溢油事故 269
14.2 溢油的清除與回收 270
14.2.1 物理修復法 270
14.2.2 化學處理法 275
14.2.3 生物治理技術 277
思考題與習題 280
參考文獻 281