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(zhì) 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(gòu)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(gòu)筑物的內(nèi)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(nèi)容 25
1.5.1 海洋工程環(huán)境與載荷的主要內(nèi)容 25
1.5.2 流動保障的主要內(nèi)容 26
1.5.3 分析方法 26
思考題與習(xí)題 27
第2章 海風(fēng)及海風(fēng)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(fēng)的成因 32
2.2.1 形成風(fēng)的直接原因 32
2.2.2 熱力環(huán)流 32
2.3 大氣運(yùn)動方程 34
2.3.1 科里奧利加速度 34
2.3.2 運(yùn)動方程 36
2.4 風(fēng)的類型 39
2.4.1 地轉(zhuǎn)風(fēng) 39
2.4.2 梯度風(fēng) 39
2.4.3 海面風(fēng) 40
2.4.4 臺風(fēng) 41
2.5 風(fēng)的描述 44
2.5.1 風(fēng)向 44
2.5.2 風(fēng)級 45
2.6 風(fēng)速計算 46
2.6.1 地轉(zhuǎn)風(fēng)速計算 46
2.6.2 梯度風(fēng)速計算 48
2.6.3 海面風(fēng)速計算 49
2.7 風(fēng)載荷的計算 55
2.7.1 風(fēng)壓力及風(fēng)作用力 55
2.7.2 規(guī)范中的風(fēng)載荷計算 57
2.7.3 風(fēng)作用力的動態(tài)特性 59
思考題與習(xí)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(xué)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(jī)波浪理論 80
3.4.1 隨機(jī)變量的統(tǒng)計特征值 81
3.4.2 海浪的描述 82
3.4.3 隨機(jī)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(shè)計波 92
3.4.6 隨機(jī)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(jié)構(gòu)物上的波浪力 103
3.6.1 小尺度結(jié)構(gòu)物上的波浪力 103
3.6.2 大尺度結(jié)構(gòu)物上的波浪力 111
思考題與習(xí)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(dá)式 126
4.3 潮汐動力理論 127
4.4 潮流及潮流運(yùn)動方程 129
4.4.1 潮流 129
4.4.2 潮流運(yùn)動方程 130
4.5 風(fēng)暴潮 133
4.5.1 風(fēng)暴的成因及特點(diǎn) 133
4.5.2 風(fēng)暴潮的運(yùn)動方程 135
4.6 設(shè)計水位 135
4.6.1 設(shè)計水位的確定 136
4.6.2 校核水位的確定 138
思考題與習(xí)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(yùn)動的受力分析 141
5.2.1 重力 141
5.2.2 壓強(qiáng)梯度力 142
5.2.3 科里奧利力 142
5.2.4 切應(yīng)力 143
5.3 風(fēng)海流 143
5.3.1 艾克曼無限深海漂流理論 143
5.3.2 淺海風(fēng)海流 145
5.3.3 風(fēng)海流的體積運(yùn)輸 146
5.4 地轉(zhuǎn)流 146
5.5 大洋環(huán)流 147
5.5.1 風(fēng)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(xí)題 151
第6章 渦激振動 152
6.1 渦激振動機(jī)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(diào)整自身結(jié)構(gòu)參數(shù) 161
6.2.2 改變邊界層分離點(diǎn) 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(xí)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(gòu)筑物上的冰載荷 181
思考題與習(xí)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(xí)題 199
第9章 流動沖蝕 200
9.1 顆粒運(yùn)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(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀 204
9.3.2 沖蝕模擬研究現(xiàn)狀 207
思考題與習(xí)題 211
第10章 蠟與瀝青質(zhì)沉積 212
10.1 蠟沉積 212
10.1.1 蠟沉積機(jī)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(yù)測模型 215
10.2 瀝青質(zhì)沉積 216
10.2.1 瀝青質(zhì)沉積機(jī)理 216
10.2.2 瀝青質(zhì)沉積過程 217
10.2.3 瀝青質(zhì)沉積模型 217
10.3 蠟與瀝青質(zhì)沉積的消除 220
10.3.1 蠟沉積消除 220
10.3.2 瀝青質(zhì)沉積消除 221
思考題與習(xí)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(fēng)險 232
11.4.1 可燃冰的開采方式 233
11.4.2 可燃冰的開采風(fēng)險 235
思考題與習(xí)題 237
第12章 內(nèi)壁結(jié)垢 238
12.1 垢形成理論 238
12.1.1 不相容論 239
12.1.2 熱力學(xué)條件變化論 239
12.1.3 吸附論（結(jié)晶動力學(xué)理論） 239
12.2 垢的分類 240
12.2.1 按形成機(jī)理分類 240
12.2.2 按垢的成分分類 241
12.2.3 按結(jié)垢部位分類 245
12.3 影響結(jié)垢的因素 247
12.3.1 原油性質(zhì) 247
12.3.2 換熱器 248
12.3.3 離子強(qiáng)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(jié)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(xí)題 255
第13章 嚴(yán)重段塞流 256
13.1 嚴(yán)重段塞流的形成機(jī)理 256
13.2 嚴(yán)重段塞流數(shù)學(xué)模型 258
13.3 嚴(yán)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(yán)重段塞流抑制方法 264
思考題與習(xí)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(fèi)和經(jīng)濟(jì)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(fù)法 270
14.2.2 化學(xué)處理法 275
14.2.3 生物治理技術(shù) 277
思考題與習(xí)題 280
參考文獻(xiàn) 281