2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——海底深海開(kāi)發(fā)技術(shù)探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述深海環(huán)境（至少包括壓力、溫度、光照、洋流等）對(duì)深海開(kāi)發(fā)設(shè)備設(shè)計(jì)和作業(yè)的主要挑戰(zhàn)。2.深海資源勘探常用的聲學(xué)探測(cè)方法有哪些？簡(jiǎn)述其中一種方法的原理及其在資源勘探中的應(yīng)用。3.簡(jiǎn)述深海油氣開(kāi)采中，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置（FPSO）的主要功能及其優(yōu)勢(shì)。4.深海礦產(chǎn)資源主要包括哪些類(lèi)型？選擇其中一種，簡(jiǎn)述其開(kāi)發(fā)面臨的技術(shù)難點(diǎn)。5.深海潛水器（ROV）和自主水下航行器（AUV）在作業(yè)模式、導(dǎo)航控制、載荷能力等方面有何主要區(qū)別？各自適用于哪些場(chǎng)景？二、論述題1.論述深海開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)可能造成的潛在危害，并提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施。2.深海鉆探技術(shù)經(jīng)歷了哪些主要發(fā)展階段？當(dāng)前深海鉆探面臨哪些新的技術(shù)挑戰(zhàn)？未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如何？3.深?？臻g站或基地的建設(shè)是深海開(kāi)發(fā)的重要支撐。請(qǐng)論述其可能的功能定位、關(guān)鍵技術(shù)需求以及面臨的主要工程難題。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：深海環(huán)境的主要挑戰(zhàn)包括：巨大壓力導(dǎo)致設(shè)備材料需高耐壓性、結(jié)構(gòu)需特殊設(shè)計(jì)以抵抗壓縮；低溫環(huán)境對(duì)材料性能和設(shè)備運(yùn)行提出要求；光照極其微弱甚至無(wú)光，對(duì)能源供應(yīng)、視覺(jué)探測(cè)系統(tǒng)提出極高要求；海水腐蝕性強(qiáng)，需采用特殊防腐材料和涂層；強(qiáng)洋流和海浪可能導(dǎo)致設(shè)備漂移、失穩(wěn)，對(duì)定位和作業(yè)精度構(gòu)成威脅；海水粘度大，影響流體輸送效率。解析思路：考察對(duì)深海環(huán)境特殊性的理解。需列舉深海環(huán)境的關(guān)鍵物理化學(xué)參數(shù)（壓力、溫度、光照、海水特性等），并分別闡述這些參數(shù)對(duì)深海設(shè)備設(shè)計(jì)（材料、結(jié)構(gòu)、能源、防腐）、作業(yè)（定位、穩(wěn)定、效率）帶來(lái)的具體挑戰(zhàn)。2.答案：常用聲學(xué)探測(cè)方法包括：多波束測(cè)深系統(tǒng)（MBES）、側(cè)掃聲吶（SSS）、淺地層剖面儀（SDL）、聲學(xué)定位系統(tǒng)（如GPS/INS組合導(dǎo)航）。以多波束測(cè)深系統(tǒng)為例，其原理是向海底發(fā)射扇形聲波束，接收返回的回波，通過(guò)精確測(cè)量聲波傳播時(shí)間計(jì)算水深，并通過(guò)船體姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)校正，繪制出高精度的海底地形圖。它廣泛應(yīng)用于精細(xì)的海底地形測(cè)繪、水下障礙物探測(cè)以及地質(zhì)構(gòu)造研究。解析思路：要求列舉至少兩種方法，并選擇一種進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。說(shuō)明原理時(shí)需抓住核心（發(fā)射、接收、計(jì)時(shí)、計(jì)算），并說(shuō)明其應(yīng)用領(lǐng)域。多波束因其高精度地形測(cè)繪能力常被重點(diǎn)介紹。3.答案：FPSO的主要功能包括：接收來(lái)自水下生產(chǎn)系統(tǒng)（如井口平臺(tái)）的原油，進(jìn)行初步處理（如分離水、氣）、儲(chǔ)存，并在合適的時(shí)機(jī)將原油通過(guò)穿梭油輪運(yùn)走；提供生產(chǎn)、生活、控制和動(dòng)力支持等平臺(tái)功能。其優(yōu)勢(shì)在于適應(yīng)水深范圍大、離岸距離遠(yuǎn)，無(wú)需固定平臺(tái)（如平臺(tái)樁基或?qū)Ч芗埽┘纯蛇M(jìn)行生產(chǎn)，安裝和撤離相對(duì)靈活，減少了前期投資風(fēng)險(xiǎn)。解析思路：考察對(duì)FPSO核心功能的掌握。需清晰列出其作為“浮式”生產(chǎn)、儲(chǔ)油、外輸綜合平臺(tái)的各項(xiàng)功能，并闡述其相對(duì)于固定式平臺(tái)的主要優(yōu)勢(shì)（如水深適應(yīng)性、離岸距離、安裝靈活性、投資風(fēng)險(xiǎn)等）。4.答案：深海礦產(chǎn)資源類(lèi)型主要包括：海底熱液活動(dòng)區(qū)伴生的多金屬硫化物（MMS）、富鈷結(jié)殼、海底塊狀硫化物（SMS）、深海錳結(jié)核等。以多金屬硫化物為例，其開(kāi)發(fā)面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)包括：開(kāi)采環(huán)境極端（高溫高壓、強(qiáng)腐蝕），對(duì)設(shè)備材質(zhì)和耐久性要求極高；礦體位于海底以下，需要高效、低損耗的采礦方法（如連續(xù)采掘系統(tǒng)）；礦漿舉升和陸上處理工藝復(fù)雜，需要解決高溫高壓礦漿的輸送、分離和金屬提取問(wèn)題；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)巨大，開(kāi)采活動(dòng)可能對(duì)獨(dú)特的深海熱液生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性破壞，環(huán)境評(píng)估和影響控制難度極大。解析思路：要求列舉資源類(lèi)型，并選擇一種深入分析其技術(shù)難點(diǎn)。需體現(xiàn)對(duì)各類(lèi)礦產(chǎn)開(kāi)采共性問(wèn)題的理解，如環(huán)境惡劣、開(kāi)采技術(shù)復(fù)雜、后處理工藝難、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高等，并結(jié)合具體資源類(lèi)型的特點(diǎn)進(jìn)行闡述。5.答案：ROV和AUV的主要區(qū)別在于：ROV（遙控?zé)o人潛水器）通過(guò)臍帶纜與水面母船連接，獲得電力、通信指令和實(shí)時(shí)視頻回傳，由操作員在母船控制室遠(yuǎn)程操控，作業(yè)靈活，可進(jìn)行精細(xì)操作和近距離觀察，但活動(dòng)范圍受臍帶纜限制，續(xù)航能力有限。AUV（自主水下航行器）則不依賴(lài)臍帶纜，自帶能源和導(dǎo)航、控制、通信系統(tǒng)，能根據(jù)預(yù)設(shè)航線和任務(wù)自主運(yùn)行，無(wú)需人工實(shí)時(shí)干預(yù)，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，活動(dòng)范圍廣，適用于大范圍surveys或復(fù)雜環(huán)境下的自主任務(wù)，但自主決策和控制能力相對(duì)有限，通常需要離線編程。ROV適用于定點(diǎn)作業(yè)、精細(xì)操作、取樣、維修等；AUV適用于大范圍探測(cè)、測(cè)繪、巡檢等。解析思路：考察對(duì)兩種主流無(wú)人系統(tǒng)的核心差異的理解。需從連接方式（有纜/無(wú)纜）、控制方式（遙控/自主）、能源（母船供電/自帶）、活動(dòng)范圍、續(xù)航能力、作業(yè)靈活性、任務(wù)類(lèi)型等方面進(jìn)行對(duì)比，并明確各自的應(yīng)用場(chǎng)景。二、論述題1.答案：深海開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害主要包括：物理破壞，如鉆井、鋪設(shè)管道、建設(shè)平臺(tái)等直接破壞海底棲息地，改變海床結(jié)構(gòu)；化學(xué)污染，如石油泄漏、鉆屑排放、化學(xué)藥劑使用等污染海水，危害海洋生物；生物入侵，開(kāi)發(fā)設(shè)備可能攜帶外來(lái)物種，破壞本地生態(tài)平衡；噪聲污染，船舶、水下設(shè)備產(chǎn)生的噪聲可能干擾海洋哺乳動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)等敏感物種的聲納通訊和導(dǎo)航；光污染，水下燈光可能影響夜行性生物的習(xí)性。環(huán)境保護(hù)措施應(yīng)包括：制定嚴(yán)格的開(kāi)發(fā)規(guī)劃和環(huán)境影響評(píng)估制度，設(shè)置生態(tài)保護(hù)區(qū)和避讓區(qū)；采用先進(jìn)環(huán)保技術(shù)，如防漏設(shè)備、噪音控制技術(shù)、生態(tài)友好型材料；加強(qiáng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)境監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置污染；建立事故應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制；加強(qiáng)國(guó)際合作，共同保護(hù)深海環(huán)境。解析思路：要求全面論述危害來(lái)源（物理、化學(xué)、生物、噪聲、光污染）及其具體表現(xiàn)，并系統(tǒng)提出相應(yīng)的保護(hù)措施（法規(guī)管理、技術(shù)手段、監(jiān)測(cè)應(yīng)急、國(guó)際合作等）。需體現(xiàn)對(duì)深海生態(tài)脆弱性的認(rèn)識(shí)和對(duì)環(huán)境保護(hù)綜合策略的理解。2.答案：深海鉆探技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了：早期探索階段（使用小型、淺水鉆探設(shè)備進(jìn)行試探性鉆探）；常規(guī)鉆井技術(shù)擴(kuò)展到深水階段（改進(jìn)船體和鉆井工具，適應(yīng)水深增加）；浮式鉆井平臺(tái)時(shí)代（出現(xiàn)鉆井船、半潛式平臺(tái)、鉆井駁等，使超深水鉆探成為可能）；水下生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)代（隨著水下技術(shù)發(fā)展，鉆井平臺(tái)逐漸向水下井口和立管系統(tǒng)轉(zhuǎn)變）；當(dāng)前技術(shù)特點(diǎn)包括：超深水能力（可鉆達(dá)3000米以上水深）、高精度井位控制、大尺寸鉆頭應(yīng)用、復(fù)雜地層鉆探技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制等。當(dāng)前面臨的新技術(shù)挑戰(zhàn)主要有：在更深、更惡劣的水深和海況下進(jìn)行鉆探；應(yīng)對(duì)更深、更復(fù)雜、harder的地質(zhì)剖面；提高鉆井效率和安全性；降低鉆探成本；開(kāi)發(fā)更環(huán)保、更安全的鉆井液和固井技術(shù)；利用人工智能和大數(shù)據(jù)優(yōu)化鉆井決策。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將朝著更深水、自動(dòng)化/智能化、綠色化、一體化（鉆采儲(chǔ)結(jié)合）的方向發(fā)展。解析思路：要求梳理技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，區(qū)分不同階段特點(diǎn)，當(dāng)前的技術(shù)能力，以及面臨的具體挑戰(zhàn)（深度、環(huán)境、地質(zhì)、效率、安全、成本、環(huán)保），并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。需體現(xiàn)對(duì)深海鉆探技術(shù)演進(jìn)和前沿動(dòng)態(tài)的理解。3.答案：深海空間站或基地的功能定位可能包括：作為深海資源勘探與開(kāi)發(fā)的指揮控制中心；作為高性能水下設(shè)備的部署、維修和回收平臺(tái)；作為多學(xué)科研究人員（地質(zhì)、生物、物理、化學(xué)等）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)的長(zhǎng)期駐留點(diǎn)；作為深海生物資源養(yǎng)殖、研究及初步加工的基地；作為連接水面船舶與水下作業(yè)區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)。關(guān)鍵技術(shù)需求包括：超高強(qiáng)度、耐壓、輕量化結(jié)構(gòu)材料；可靠的能源供應(yīng)系統(tǒng)（如核能、大容量電池、高效能量收集）；先進(jìn)的水下生命保障系統(tǒng)（環(huán)境控制、食品生產(chǎn)、廢物處理）；高精度、高穩(wěn)定性的姿態(tài)與定位控制技術(shù)；先進(jìn)的水下作業(yè)機(jī)器人與工具系統(tǒng)；高速、可靠的水下通信與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；輻射防護(hù)、心理支持等。面臨的主要工程難題有：極端環(huán)境（高靜水壓、低溫、腐蝕）下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造；長(zhǎng)期駐留的生命保障系統(tǒng)可靠性；高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的建造、部署和運(yùn)