2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——海底管道工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探索考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.海底管道工程主要面臨的特殊環(huán)境挑戰(zhàn)不包括（）。A.高靜水壓力B.海洋腐蝕C.復(fù)雜地質(zhì)條件D.大氣壓力變化2.在海底管道路由選擇時(shí)，優(yōu)先考慮避開區(qū)域通常不包括（）。A.活躍火山地震帶B.深海溝槽C.潮流與海流穩(wěn)定區(qū)D.海底電纜密集區(qū)3.海底管道進(jìn)行外防腐層保護(hù)時(shí)，通常不采用的材料是（）。A.玻璃鋼（FRP）B.三層聚乙烯（3LPE）C.聚乙烯（PE）D.瀝青涂層4.下列哪種方法不屬于海底管道常用的水平穿越方式？（）A.鉆孔穿越B.挖溝埋設(shè)穿越C.螺旋卷管穿越D.承壓管涵穿越5.海底管道在安裝過(guò)程中，最常采用的方法是（）。A.懸浮拖航安裝B.船舶直接鋪設(shè)C.水下機(jī)器人安裝D.鉆井平臺(tái)安裝6.評(píng)估海底管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度時(shí)，必須考慮的主要荷載不包括（）。A.管道自身重量B.內(nèi)壓C.海水浮力D.風(fēng)荷載7.為了防止海底管道發(fā)生結(jié)構(gòu)屈曲，通常采取的措施是（）。A.增加管道壁厚B.減小管道直徑C.設(shè)置管架或支撐D.降低管道材質(zhì)強(qiáng)度8.海水對(duì)海底管道的主要腐蝕類型中，不包括（）。A.虹吸腐蝕B.晶間腐蝕C.應(yīng)力腐蝕開裂D.電偶腐蝕9.在海底管道系統(tǒng)中，用于測(cè)量管內(nèi)流體流量常用的儀表是（）。A.壓力變送器B.溫度傳感器C.差壓式流量計(jì)D.振動(dòng)監(jiān)測(cè)器10.海底管道工程施工中，對(duì)環(huán)境最可能造成短期噪聲污染的是（）。A.管道運(yùn)輸B.水下焊接C.泥漿循環(huán)D.管道鋪設(shè)二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.海底管道工程的設(shè)計(jì)通常需要遵守________和國(guó)際海事組織的相關(guān)規(guī)范。2.海底管道路由選擇需要綜合考慮地形地貌、地質(zhì)條件、______、海洋環(huán)境、施工條件及經(jīng)濟(jì)性等因素。3.為了抵抗海水腐蝕，海底管道常用的內(nèi)防腐層材料主要是________。4.海底管道的柔性接口主要用來(lái)補(bǔ)償管道的________和溫度變化引起的變形。5.在惡劣海況下進(jìn)行海底管道鋪設(shè)時(shí)，常需采用________等動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。6.海底管道的外防腐層在受到損傷后，其防護(hù)性能會(huì)顯著下降，因此需要進(jìn)行________。7.海底管道的水力計(jì)算主要關(guān)注管內(nèi)流體的________、壓力損失以及管徑選擇。8.為了確保海底管道在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的安全性，需要進(jìn)行________驗(yàn)證。9.海底管道的陰極保護(hù)主要有犧牲陽(yáng)極法和________兩種基本方法。10.對(duì)海底管道進(jìn)行長(zhǎng)期安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，常用的參數(shù)包括管道變形、______、泄漏檢測(cè)等。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述海底管道工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)行路由初步選擇的主要步驟。2.簡(jiǎn)述影響海底管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的主要因素。3.簡(jiǎn)述犧牲陽(yáng)極法和外加電流法兩種陰極保護(hù)方法的原理及其適用條件。4.簡(jiǎn)述海底管道施工過(guò)程中，進(jìn)行管道回填作業(yè)的主要目的和注意事項(xiàng)。四、計(jì)算題（共15分）某海底管道段，管徑D=1.2m，壁厚e=0.012m，長(zhǎng)度L=500m。管道內(nèi)輸送密度為1.025g/cm3的原油，設(shè)計(jì)壓力p=10MPa。假設(shè)管道鋪設(shè)在海水深度為100m的平緩海床上，海水密度為1.025g/cm3，忽略管道自重和海水浮力的軸向分力。請(qǐng)計(jì)算：（1）該管道每米長(zhǎng)度的環(huán)向應(yīng)力（僅考慮內(nèi)壓）是多少？（10分）（2）若該管道在鋪設(shè)過(guò)程中發(fā)生彎曲，最大彎曲應(yīng)力約為內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力的10%，則該彎曲應(yīng)力大致是多少？（5分）五、論述題（共30分）隨著深海能源開發(fā)向更遠(yuǎn)、更深海域拓展，對(duì)海底管道工程提出了更高的技術(shù)要求。請(qǐng)結(jié)合當(dāng)前海洋工程發(fā)展趨勢(shì)，論述在海底管道工程設(shè)計(jì)或施工方面，至少三個(gè)方面的新技術(shù)、新材料或新理念的應(yīng)用探索，并分析其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)或面臨的挑戰(zhàn)。（可從但不限于：新型耐腐蝕材料、智能化安裝與鋪設(shè)技術(shù)、海底長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與維護(hù)技術(shù)、環(huán)境友好型施工方法、增材制造技術(shù)等方面進(jìn)行論述）試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.C5.B6.D7.C8.A9.C10.B*解析思路：*1.海底環(huán)境特點(diǎn)是高靜水壓力、海水腐蝕、復(fù)雜地質(zhì)和相對(duì)較低的大氣壓力，D選項(xiàng)與實(shí)際不符。2.穩(wěn)定區(qū)是理想路由，A、B、D均為不利區(qū)域，C錯(cuò)誤。3.3LPE、PE、瀝青涂層是常見外防腐材料，F(xiàn)RP更多用于內(nèi)防腐或非核心保護(hù)層。4.A、B、D均為水平穿越方式，C螺旋卷管通常指管材制造工藝，而非安裝穿越方式。5.船舶直接鋪設(shè)是應(yīng)用最廣泛的海底管道安裝方法。6.A、B、C是管道主要荷載，D風(fēng)荷載主要影響水面結(jié)構(gòu)，對(duì)海底管道影響相對(duì)較小。7.C是防止屈曲的有效措施，A、B、D均不能有效防止屈曲。8.A是土壤或沉積物中的腐蝕現(xiàn)象，海水環(huán)境主要發(fā)生B、C、D。9.C是常用的流量測(cè)量?jī)x表，A測(cè)壓力，B測(cè)溫度，D測(cè)振動(dòng)。10.B水下焊接會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲和振動(dòng)，是短期噪聲污染源，A、C、D噪聲相對(duì)較小。二、填空題1.APIRP2A2.海洋水文3.聚乙烯（PE）4.位移5.動(dòng)態(tài)定位（DP）6.修復(fù)7.流速8.水動(dòng)力9.外加電流法10.應(yīng)力三、簡(jiǎn)答題1.*解析思路：**確定管道起訖點(diǎn)。*收集區(qū)域地理、地質(zhì)、海洋、環(huán)境、施工、敷設(shè)限制等數(shù)據(jù)。*在地圖上初步勾畫可能路由。*評(píng)估各初步路由的優(yōu)缺點(diǎn)（風(fēng)險(xiǎn)、成本、技術(shù)難度等）。*排除不合適路由，篩選出若干備選路由。*對(duì)備選路由進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。*最終確定推薦路由并繪制路由圖。2.*解析思路：**管道自身重量及其分布。*海水靜水壓力。*管道內(nèi)流體壓力。*海水浮力。*海洋環(huán)境荷載：波浪力、海流力、風(fēng)載荷（對(duì)水面以上部分）、土壤側(cè)向土壓力和土阻力。*管道安裝和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。*溫度變化引起的應(yīng)力。*土壤沉降或不均勻。3.*解析思路：**犧牲陽(yáng)極法：利用電位更負(fù)的金屬（如鎂、鋅、鋁）作為陽(yáng)極，與管道（陰極）相連，陽(yáng)極被腐蝕耗盡，保護(hù)管道。原理是電化學(xué)腐蝕。適用于腐蝕環(huán)境相對(duì)不嚴(yán)重、陰極保護(hù)電流需求不大的場(chǎng)合。*外加電流法：利用外部直流電源，通過(guò)輔助陽(yáng)極將電流強(qiáng)制輸入到管道（陰極），使管道電位升高，抑制腐蝕。原理是外加電流陰極保護(hù)。適用于腐蝕環(huán)境嚴(yán)重、需要大電流、或土壤電阻率高的場(chǎng)合。4.*解析思路：**目的：保護(hù)管道免受海水沖刷、物理?yè)p傷、生物附著，提供一定的埋深以減少環(huán)境載荷影響，使管道穩(wěn)定。*注意事項(xiàng)：回填材料應(yīng)潔凈、無(wú)尖銳物，避免損傷管道；回填應(yīng)分層進(jìn)行，逐層壓實(shí)至規(guī)定密度，防止管道上浮或變形；注意控制回填時(shí)的環(huán)境擾動(dòng)，減少對(duì)海底生態(tài)的影響；穿越段回填需特別小心，確保管道位置準(zhǔn)確、保護(hù)層連續(xù)。四、計(jì)算題（1）環(huán)向應(yīng)力σ_h=p*e/(2*e)=p/2=10MPa/2=5MPa*解析思路：*環(huán)向應(yīng)力主要抵抗內(nèi)壓，公式為σ_h=p*e/(D-e)，當(dāng)壁厚e遠(yuǎn)小于直徑D時(shí)，可近似為σ_h=p/2。直接代入數(shù)值計(jì)算。（2）最大彎曲應(yīng)力σ_b≈0.1*σ_h=0.1*5MPa=0.5MPa*解析思路：*題目已知最大彎曲應(yīng)力約為內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力的10%，即σ_b≈0.1*σ_h，將第一問(wèn)計(jì)算出的σ_h代入即可。五、論述題*解析思路：*（1）技術(shù)方面：可論述如使用更耐深水、耐高壓、抗腐蝕的合金材料或復(fù)合材料，提高管道自身的耐久性和使用壽命，降低維護(hù)成本。需分析材料成本、加工難度、性能優(yōu)勢(shì)及局限性。（2）施工方面：可論述智能化、無(wú)人化安裝技術(shù)，如使用水下機(jī)器人進(jìn)行管道鋪設(shè)、連接和檢測(cè)，減少人員下水風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響，提高作業(yè)精度和效率。需分析技術(shù)成熟度、作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性、成本效益及對(duì)現(xiàn)有施工模式的顛覆性影響。（3）監(jiān)測(cè)維護(hù)方面：可論述基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的海底管道長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)