海洋工程

學科簡介

海洋工程指的是應用海洋基礎科學和有關技術學科開發利用海洋所形成的一門新興的綜合技術科學，也指開發利用海洋的各種建築物或其他工程設施和技術措施。

世界海洋工程與科技發展所呈現的海洋開發技術和設備不斷進步，並推動海洋資源全面開發利用，海洋能源開發利用己成為各海洋國家發展的重要支柱，而海洋生物資源開發一直是世界各國競爭熱點，海洋污染控制和防範也受到國際社會的高度關注，海陸關聯工程與技術在現代海洋開發中發揮著越來越重要的作用。

學科內容

海洋開發利用的內容主要包括：海洋資源開發（生物資源、礦產資源、海水資源等），海洋空間利用（沿海灘塗利用、海洋運輸、海上機場、海上工廠、海底隧道、海底軍事基地等），海洋能利用（潮汐發電、波浪發電、溫差發電等），海岸防護、海洋建設及勘測等。“海洋工程”這一術語是20世紀60年代開始提出的，其內容也是近二、三十年以來隨著海洋石油、天然氣等礦產的開採，逐步發展充實起來的。按海洋開發利用的海域，海洋工程可分為海岸工程、近海工程和深海工程，但三者又有所重疊。

學科起始

海洋工程始於為海岸帶開發服務的海岸工程。地中海沿岸國家在公元前1000年已開始航海和築港；中國早在公元前306～前200年就在沿海一帶建設港口，東漢(公元25～220)時開始在東南沿海興建海岸防護工程；荷蘭在中世紀初期也開始建造海提，並進而圍墾海塗，與海爭地。長期以來，隨著航海事業的發展和生產建設需要的增長,海岸工程得到了很大的發展，其內容主要包括海岸防護工程、圍海工程、海港工程、河口治理工程、海上疏浚工程、沿海漁業工程、環境保護工程等。但“海岸工程”這個術語到20世紀50年代才首次出現，隨著海洋工程水文學、海岸動力學和海岸動力地貌學以及其他有關學科的形成和發展，海岸工程學也逐步形成一門系統的技術學科。

從20世紀後半期開始,世界人口和經濟迅速膨脹，對蛋白質、能源的需求量也急劇增加，隨著開採大陸架海域的石油與天然氣，以及海洋資源開發和空間利用規模不斷擴大，與之相適應的近海工程成為近30年來發展最迅速的工程之一。其主要標誌是出現了鑽探與開採石油(氣)的海上平台，作業範圍已由水深10米以內的近岸水域擴展到了水深300米的大陸架水域。海底採礦由近岸淺海向較深的海域發展，現已能在水深1000多米的海域鑽井採油,在水深6000多米的大洋進行鑽探，在水深4000米的洋底採集錳結核。海洋潛水技術發展也很快，已能進行飽和潛水，載入潛水器下潛深度可達10000米以上，還出現了進行潛水作業的海洋機器人。這樣，大陸架水域的近海工程（或稱離岸工程）和深海水域的深海工程均已遠遠超出海岸工程的範圍，所應用的基礎科學和工程技術也超出了傳統海岸工程學的範疇，從而形成了新型的海洋工程。

結構類型

海洋工程的結構型式很多，常用的有重力式建築物、透空式建築物和浮式結構物。重力式建築物適用於海岸帶及近岸淺海水域，如海提、護岸、碼頭、防波堤、人工島等，以土、石、混凝土等材料築成斜坡式、直牆式或混成式的結構。透空式建築物適用於軟土地基的淺海，也可用於水深較大的水域，如高樁碼頭、島式碼頭、淺海海上平台等。其中海上平台以鋼材、鋼筋混凝土等建成,可以是固定式的，也可以是活動式的。浮式結構物主要適用於水深較大的大陸架海域，如鑽井船、浮船式平台、半潛式平台等，可以用作石油和天然氣勘深開採平台、浮式貯油庫和煉油廠、浮式電站、浮式飛機場、浮式海水淡化裝置等。除上述3種類型外,近10多年來還在發展無人深潛水器，用於遙控海底採礦的生產系統。

安全檢驗

海洋環境複雜多變，海洋工程常要承受颱風(颶風)、波浪、潮汐、海流、冰凌等的強烈作用，在淺海水域還要受複雜地形，以及岸灘演變、泥沙運移的影響。溫度、地震、輻射、電磁、腐蝕、生物附著等海洋環境因素，也對某些海洋工程有影響。因此，進行建築物和結構物的外力分析時考慮各種動力因素的隨機特性，在結構計算中考慮動態問題，在基礎設計中考慮周期性的荷載作用和土壤的不定性，在材料選擇上考慮經濟耐用等，都是十分必要的。海洋工程耗資巨大，事故後果嚴重，對其安全程度嚴格論證和檢驗是必不可少的。

海洋資源開發和空間利用的發展，以及工程設施的大量興建，會給海洋環境帶來種種影響,如岸灘演變、水域污染、生態平衡惡化等，都必須給予足夠的重視。除進行預報分析研究，加強現場監測外，還要採取各種預防和改善措施。

海洋工程可分為海岸工程、近海工程和深海工程等3類。

海岸工程

海岸工程（coastal engineering）：自古以來就很受重視。主要包括海岸防護工程、圍海工程、海港工程、河口治理工程、海上疏浚工程、沿海漁業設施工程、環境保護設施工程等。

近海工程

近海工程（offshore engineering）：又稱離岸工程。20世紀中葉以來發展很快。主要是在大陸架較淺水域的海上平台、人工島等的建設工程，和在大陸架較深水域的建設工程，如浮船式平台、移動半潛平台（mobile semi-submersible unit ）、自升式平台(self-elevating unit)、石油和天然氣勘探開採平台、浮式貯油庫、浮式煉油廠、浮式飛機場等項建設工程。

深海工程

深海工程（deep-water offshore engineering）：包括無人深潛的潛水器和遙控的海底採礦設施等建設工程。

由於海洋環境變化複雜，海洋工程除考慮海水條件的腐蝕、海洋生物的污著等作用外，還必須能承受地震、颱風、海浪、潮汐、海流和冰凌等的強烈自然因素，在淺海區還要經受得了岸灘演變和泥沙運移等的影響。

國家海洋局2013年10月下發通知進一步加強海洋工程建設項目和區域建設用海規劃環境保護有關工作，要求海洋工程建設項目必須在海洋環境影響報告書中明確實現零污染的有效措施，否則將一律不予核准。

據介紹，該通知要求各級海洋部門認真審查海洋工程建設項目環境影響報告書，不得將項目化整為零，不得越權審批。海洋工程建設項目必須符合海洋功能區劃，不符合海洋工程區劃關於海洋環境保護要求的一律不予核准。海洋工程建設單位應當採取有效措施，做好污染物處置工作，實現建設項目零污染。對於各類開發區內需要新建項目的，應當對原有污染源進行治理，做到增產不增污。

通知同時提出，要嚴格審查區域建設用海規劃中的環境影響專題篇章。通過區域建設用海規劃實施整體開發的開發區，應當對區域內的排海污染物進行集中收集處理，杜絕直接排放入海。環境影響專題篇章中應當明確區域污染物排放總量削減規劃和實施方案，明確污染物減排數量、目標、時間表以及污染物減排責任，確保實現污染物減排目標。國家海洋局對未實現區域污染物減排目標的地區，將建立實施海洋工程限批制度。

全球海洋工程裝備市場需求正在復甦，到2020年前年均需求將高達約500億美元。面對這一機遇，專家認為中國應儘快解決產品低端化問題，提升核心實力，搶佔國際市場。

從全球能源需求、供給及油價走勢等因素來看，海工裝備市場前景可期。未來全球鑽井平台、生產平台和海洋工程船等海工裝備的需求市場廣闊，預計2014－2020年，全球海洋工程裝備市場年均市場需求額約為500億美元。

著眼於巨大的市場空間，中國近幾年加快了海洋工程產業發展步伐。以自升式平台為例，截止2014年中國訂單已躍居全球第一位，佔比超過30%，而在2006年時佔比還只有7%，詳見《中國海洋工程行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。

不過專家認為，海洋工程行業具有產品要求可靠性高，技術門檻高，資本密集程度高等特點。目參考前中國海工產品研發仍處於整個高端產業鏈的低端環節。從海工產業分層來看，由上自下依次是金融企業、配套服務企業、核心設備企業、以及船廠企業。中國海工行業里多數是造船廠，接觸海洋工程金融和服務的不多。

中國主要生產自升式平台和三用工作船、平台供應船等海工輔助船，自主研發、工程設計和創新能力相對薄弱，核心技術和高端設計缺失。

從鑽井平台價值分佈情況看，鑽井設備及其他設備價值佔到60%，此外還有原材料、勞動力及利潤空間。必須牢牢掌握鑽井設備和其他設備自主生產和研發能力，否則僅僅人力成本上漲就會將利潤蠶食殆盡。

向附加值更高的服務領域延伸是產業發展的必由之路。中國首先應充分鞏固已涉足海工領域，如船體製造，然後向高端產業升級。在產業升級的基礎上，再向創新研發能力和提高服務保障能力的價值鏈兩端延伸。未來，在暫未涉及的全新領域，逐步填補國內空白點。

在由船廠、核心設備企業、技術諮詢服務企業和金融企業組成的海工設備產業鏈“金字塔”中，金融企業無疑處在“金字塔”的最頂端。中國還需借鑒倫敦為代表的發達國家航運金融發展經驗，走以金融為核心帶動產融結合發展的模式，構築系統海洋金融業。

隨著我國深海戰略的推進，將給我國油氣開發和海洋工程裝備帶來龐大的市場需求。海洋工程裝備—自升式鑽井平台國家綜合標準化示範項目的中心任務，是將自升式鑽井平台建造過程中自主創新技術成果及時轉化為標準成果，實現科研攻關、標準研製和產業示範同步。

建設海洋強國需要繁榮的海洋經濟作支撐，而發展海洋經濟需要擁有大量先進的海洋工程裝備。當前，國家已將海洋工程裝備製造業納入戰略性新興產業。

報告顯示，2011年全球海洋工程裝備市場新訂單達到690億美元，同比增長130%。

對於南海深水油氣開發，需要國家及企業的共同努力。國家投資及專項支持，為海洋工程裝備企業提供了市場起步的重要機會，同時，海洋工程裝備企業應抓住機遇，快速提高鑽采水平。

隨著中國能源結構的改變和環保標準的嚴格，海洋工程行業將呈現爆髮式增長。國內優秀的海洋工程建設企業愈來愈重視對海洋工程產業市場的研究，特別是對企業發展環境和需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內優秀的海洋工程企業迅速崛起，逐漸成為海洋工程產業中的翹楚！