海洋工程环境与安全保障

目录
第1章 绪论 1
1.1 海洋概况 1
1.1.1 海水基本的物化性质 2
1.1.2 海洋资源、能源及开发 5
1.1.3 我国海域 7
1.2 海洋工程概况 11
1.2.1 海洋工程建筑物类型 12
1.2.2 海洋平台 15
1.3 海洋工程构筑物的外部环境 21
1.3.1 常规海洋物理环境 21
1.3.2 海底地形特征 22
1.4 海洋工程构筑物的内部流动环境 24
1.5 海洋工程环境与安全保障的研究内容 25
1.5.1 海洋工程环境与载荷的主要内容 25
1.5.2 流动保障的主要内容 26
1.5.3 分析方法 26
思考题与习题 27
第2章 海风及海风载荷 28
2.1 大气物理环境 28
2.1.1 大气状态 28
2.1.2 气压形势图及气压场 29
2.2 风的成因 32
2.2.1 形成风的直接原因 32
2.2.2 热力环流 32
2.3 大气运动方程 34
2.3.1 科里奥利加速度 34
2.3.2 运动方程 36
2.4 风的类型 39
2.4.1 地转风 39
2.4.2 梯度风 39
2.4.3 海面风 40
2.4.4 台风 41
2.5 风的描述 44
2.5.1 风向 44
2.5.2 风级 45
2.6 风速计算 46
2.6.1 地转风速计算 46
2.6.2 梯度风速计算 48
2.6.3 海面风速计算 49
2.7 风载荷的计算 55
2.7.1 风压力及风作用力 55
2.7.2 规范中的风载荷计算 57
2.7.3 风作用力的动态特性 59
思考题与习题 59
第3章 波浪与波浪载荷 61
3.1 海浪的分类及基本要素 61
3.1.1 海浪类型 61
3.1.2 波浪要素 62
3.2 液体表面波基本方程 63
3.2.1 流体动力学基本方程 63
3.2.2 液体表面波的基本方程 66
3.3 常见波浪理论 68
3.3.1 微幅波（线性波）理论 68
3.3.2 斯托克斯波浪理论 75
3.3.3 椭圆余弦波理论 77
3.3.4 孤立波理论 78
3.3.5 几种常见波浪理论的适用范围 79
3.4 随机波浪理论 80
3.4.1 随机变量的统计特征值 81
3.4.2 海浪的描述 82
3.4.3 随机波浪的统计特征 82
3.4.4 海浪的长期分布规律 88
3.4.5 设计波 92
3.4.6 随机过程海浪的谱分析 95
3.5 近岸波浪传播的变形 98
3.5.1 浅水影响 98
3.5.2 波浪的折射 99
3.5.3 波浪的绕射 100
3.5.4 波浪的反射 101
3.5.5 波浪的破碎 102
3.6 结构物上的波浪力 103
3.6.1 小尺度结构物上的波浪力 103
3.6.2 大尺度结构物上的波浪力 111
思考题与习题 114
第4章 海洋潮汐 115
4.1 潮汐现象及潮汐成因 115
4.1.1 影响潮汐的天文因素 115
4.1.2 潮汐成因 119
4.1.3 潮汐类型 121
4.1.4 潮汐要素 121
4.1.5 潮汐不等现象 122
4.2 引潮力的计算 123
4.2.1 引潮力 123
4.2.2 引潮力势函数 124
4.2.3 潮高表达式 126
4.3 潮汐动力理论 127
4.4 潮流及潮流运动方程 129
4.4.1 潮流 129
4.4.2 潮流运动方程 130
4.5 风暴潮 133
4.5.1 风暴的成因及特点 133
4.5.2 风暴潮的运动方程 135
4.6 设计水位 135
4.6.1 设计水位的确定 136
4.6.2 校核水位的确定 138
思考题与习题 139
第5章 海流与海流载荷 140
5.1 海流成因及分类 140
5.1.1 海流的成因 140
5.1.2 海流的分类 140
5.2 海流运动的受力分析 141
5.2.1 重力 141
5.2.2 压强梯度力 142
5.2.3 科里奥利力 142
5.2.4 切应力 143
5.3 风海流 143
5.3.1 艾克曼无限深海漂流理论 143
5.3.2 浅海风海流 145
5.3.3 风海流的体积运输 146
5.4 地转流 146
5.5 大洋环流 147
5.5.1 风生环流 147
5.5.2 热盐环流 149
5.6 海流载荷的计算 150
5.6.1 单一海流载荷 150
5.6.2 波流联合载荷 151
思考题与习题 151
第6章 涡激振动 152
6.1 涡激振动机理 152
6.1.1 绕流及边界层 152
6.1.2 边界层分离及旋涡脱落 154
6.1.3 绕流形成的流体作用力 158
6.1.4 涡激振动的产生 160
6.2 涡激振动抑制 161
6.2.1 调整自身结构参数 161
6.2.2 改变边界层分离点 163
6.2.3 抑制尾涡的发展 164
6.2.4 典型的涡激振动抑制装置 165
6.2.5 抑制装置的分类 169
思考题与习题 170
第7章 海冰与冰载荷 171
7.1 海冰的形成、分类及其特性 172
7.1.1 海冰的形成 172
7.1.2 海冰的分类 173
7.1.3 海冰的特性 173
7.2 海冰载荷的计算 181
7.2.1 海冰载荷的主要形式及影响因素 181
7.2.2 作用在构筑物上的冰载荷 181
思考题与习题 186
第8章 地震与海啸 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 地震力的计算 191
8.1.4 载荷组合计算方法 193
8.2 海啸 195
8.2.1 海啸的形成与分布 195
8.2.2 海啸的传播 197
思考题与习题 199
第9章 流动冲蚀 200
9.1 颗粒运动方程 200
9.2 冲蚀模型 202
9.3 冲蚀研究现状 204
9.3.1 冲蚀实验研究现状 204
9.3.2 冲蚀模拟研究现状 207
思考题与习题 211
第10章 蜡与沥青质沉积 212
10.1 蜡沉积 212
10.1.1 蜡沉积机理 212
10.1.2 蜡沉积过程 213
10.1.3 蜡沉积的影响因素 213
10.1.4 多相混输管道蜡沉积 214
10.1.5 蜡沉积预测模型 215
10.2 沥青质沉积 216
10.2.1 沥青质沉积机理 216
10.2.2 沥青质沉积过程 217
10.2.3 沥青质沉积模型 217
10.3 蜡与沥青质沉积的消除 220
10.3.1 蜡沉积消除 220
10.3.2 沥青质沉积消除 221
思考题与习题 223
第11章 天然气水合物冻堵 224
11.1 天然气水合物的特性 224
11.2 深水开发中水合物的形成原因 226
11.2.1 水合物生成的影响因素 226
11.2.2 水合物形成的物理过程 230
11.3 天然气水合物防治 231
11.4 可燃冰的开采及风险 232
11.4.1 可燃冰的开采方式 233
11.4.2 可燃冰的开采风险 235
思考题与习题 237
第12章 内壁结垢 238
12.1 垢形成理论 238
12.1.1 不相容论 239
12.1.2 热力学条件变化论 239
12.1.3 吸附论（结晶动力学理论） 239
12.2 垢的分类 240
12.2.1 按形成机理分类 240
12.2.2 按垢的成分分类 241
12.2.3 按结垢部位分类 245
12.3 影响结垢的因素 247
12.3.1 原油性质 247
12.3.2 换热器 248
12.3.3 离子强度 248
12.3.4 温度 248
12.3.5 压力 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 控制结垢的一般方法 250
12.4.2 油田防垢工艺 250
12.4.3 除垢 251
思考题与习题 255
第13章 严重段塞流 256
13.1 严重段塞流的形成机理 256
13.2 严重段塞流数学模型 258
13.3 严重段塞流的消除方法 260
13.3.1 控制方法总述 261
13.3.2 工程中常见的严重段塞流抑制方法 264
思考题与习题 265
第14章 海洋溢漏油 266
14.1 溢油对海洋环境的污染损害 266
14.1.1 溢油对海洋环境的影响 266
14.1.2 溢油对海洋生物的危害 266
14.1.3 溢油对渔业的影响 267
14.1.4 溢油对人体健康的影响 268
14.1.5 溢油造成的能源浪费和经济损失 268
14.1.6 我国*近发生的溢油事故 269
14.2 溢油的清除与回收 270
14.2.1 物理修复法 270
14.2.2 化学处理法 275
14.2.3 生物治理技术 277
思考题与习题 280
参考文献 281