1、海洋開發(fā)與海洋工程技術(shù),土木水利工程概論,2007.03,主要內(nèi)容,一、前言 二、海洋油氣開發(fā)技術(shù) 三、海洋空間利用技術(shù) 四、海洋能資源開發(fā)技術(shù),一、前言,海洋開發(fā)是人類采用各種技術(shù)和方法把蘊(yùn)藏在海洋中的礦產(chǎn)資源（海底礦產(chǎn)資源和海水資源）、生物資源、再生能源和空間資源開發(fā)出來，用于社會發(fā)展的整個行為，以及把海洋的潛在價值轉(zhuǎn)化為實(shí)際價值和社會效益的各項活動。 傳統(tǒng)海洋開發(fā)：海洋運(yùn)輸、海鹽業(yè)、海洋捕撈業(yè) 新興海洋開發(fā)：海洋石油天然氣開采、海底采礦、海水養(yǎng)殖、海洋空間利用 未來海洋開發(fā)：應(yīng)用高科技手段，實(shí)現(xiàn)海洋礦產(chǎn)資源、生物資源、能源和空間資源的可持續(xù)開發(fā)與利用,海洋自然環(huán)境,一、海底地貌 海底地貌

2、就是海底輪廓，其基本輪廓和陸地一樣有高山，平原，丘陵，峽谷等。可分為海岸帶，大陸架，大陸坡和大陸隆。 海岸帶-海陸之間的界限，當(dāng)水位升高時，海岸帶被淹沒，水位降低時，則露出水面。有重要的海濱砂礦：如金，鉑，金剛石，錫砂等。 大陸架-圍繞大陸的淺海地區(qū)。該區(qū)一般坡度平緩， 緩緩向外海傾斜。平均水深130米左右，最深的500多米。 大陸架的總面積占海底面積的8%左右。,大陸隆及大陸盆地-從大陸坡腳向大洋深處緩緩傾斜，一直延伸到水深6000米地帶，是海洋的主體，約占海洋總面積的80%。在這巨大的深海平原里有幾千米 高的海底山脈，它隆起露出海面就形成斷續(xù)或連續(xù)的島嶼。由于水深，壓力大，不見陽光，故生物

3、很少。另外，特別引人注意的則是大洋中深度大于6000米的陷落地帶-海溝。它存在于兩個板塊之間，世界上火山，地震大多集中在這里。,海流-海水作一定方向的水平運(yùn)動。海流的成因有多種，如風(fēng)，海水密度不同，含鹽量不同，海面上氣壓的不等。海流可分為暖流和寒流。從暖海向寒流推進(jìn)的流稱暖流，反之稱寒流。 海冰-妨礙船舶航行，影響海上各種作業(yè)，除此之外，在海浪等的作用下破碎，開裂，并隨風(fēng)，流作用而堆積起來，形成冰山(其厚度可達(dá)幾百米)或流冰，對海上建筑物產(chǎn)生巨大的并壓力和沖擊力。 海嘯-由于地震引起的海底地殼變動，海底火山爆發(fā)等原因所產(chǎn)生的長周期波動叫海嘯。海嘯波高可達(dá)幾十米。長波不易衰減。 風(fēng)暴潮-由于臺風(fēng)

4、，寒潮等天氣系統(tǒng)帶來的大風(fēng)或氣壓劇變而引起的海水水位異常升降現(xiàn)象。風(fēng)暴潮又稱”風(fēng)暴增水”或”氣象海嘯”。如遇風(fēng)暴潮發(fā)生在潮汐 的高潮，在其影響所及的海域水位暴漲，甚至海水侵溢內(nèi)流，釀成巨災(zāi)。,我國的海洋條件,我國有著寬闊的海域，漫長的海岸線。200米水深以內(nèi)的大陸架，約占世界大陸架面積的23%，該區(qū)域蘊(yùn)藏著極其豐富的石油和天然氣。 渤海-面積較小，8萬平方公里，平均水深不到26米， 有一半海區(qū)不到20米。在這地區(qū)發(fā)現(xiàn)了自然條件優(yōu)良的有開發(fā)價值的油田。 黃海大陸架-我國大陸與朝鮮半島之間。面積為40平方公里，平均水深44米，不超過60米。是一個很好的含油，氣遠(yuǎn)景區(qū)。東海，南海都發(fā)現(xiàn)了海底石油資源

5、， 南海已經(jīng)鉆出了原油。 沿海地區(qū)大力發(fā)展人工養(yǎng)殖業(yè)。,海洋建筑物,從廣義的角度，凡是用于海洋開發(fā)而建造的建筑物，統(tǒng)稱為海洋建筑物。 海洋建筑物的分類-海洋建筑物是陸上建筑和船舶中間的形式。 按照其固定方式可分為著底式和浮游式建筑物。 著底式建筑物又可分為固定在海底的固定式和靠重力與海底接觸的重力式建筑物。 浮游式建筑物又可分為浮式、半潛水式、潛水式。 海洋建筑物的特點(diǎn)-目前海洋開發(fā)中，各國投入最大的是海洋石油的開發(fā)，因此海上石油開發(fā)為例介紹海洋建筑物的特點(diǎn)。,海洋建筑物特點(diǎn),環(huán)境條件復(fù)雜且隨機(jī)性較大 機(jī)構(gòu)尺度大且設(shè)計安全度要求高 結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮作用力的多樣性 施工方法的特殊性 承受的荷載大：

6、其中不少是動力荷載， 如波浪力、風(fēng)壓力、冰壓力、地震荷載，再加上海嘯，風(fēng)暴潮等的影響。 環(huán)境條件比較惡劣：海上施工，建造和組裝的作業(yè)時間少。如水深較淺的渤海地區(qū)每年只有85天左右。,海上石油建筑物,主要包括： 1 鉆井裝置-要求提供一個能安裝整套鉆井設(shè)備和進(jìn)行鉆井作業(yè)的場所。要求具有足夠的堅固性和穩(wěn)定性。 造價遠(yuǎn)高于陸上鉆井。要求移動式。 2 采油構(gòu)造物-按海上采油方式大體上可分為： 設(shè)置人工島: 向海里填筑砂石，泥土或工業(yè)廢渣等方法形成與岸相連或孤立與海中的人工島，還需修筑堅固耐久的護(hù)岸工程。費(fèi)時費(fèi)工，只適合于近岸淺灘水深不超過10米的近海油田。 固定式采油平臺:目前海上采油的一種主要方式。

7、 將采油設(shè)備與裝置安置在采油平臺上。為此需在海上修建高出海面一定高度的固定平臺，并保證在各種惡劣海況條件下采油，同時保持平臺的穩(wěn)定和安全。,海上油氣集輸，貯運(yùn)系統(tǒng) 海上開采出來的油氣，初步進(jìn)行油氣，油水分離， 然后轉(zhuǎn)輸?shù)桨渡匣蚝Ｖ械挠凸薜荣A油設(shè)施貯存起來，再把它經(jīng)由海底輸油管線，運(yùn)至原油碼頭和油輪等分送到各地。 海上原油貯存方式有三種：一是海上臨時貯油設(shè)備， 二是岸上的中轉(zhuǎn)油庫或總油庫，三是海上的中轉(zhuǎn)油庫或總油庫。,海底礦產(chǎn)資源,海洋空間資源,海洋再生能源,海水資源,海洋生物資源,海洋開發(fā)的重要性,我國擁有大陸海岸線總長度18000多公里與6500多個面積在500平方米以上的島嶼。根據(jù)聯(lián)合國海

8、洋法公約我國所管轄的海域有近300萬平方公里（相當(dāng)于我國陸地國土的1/3） 我國是一個發(fā)展中國家，人口、資源和環(huán)境的壓力相當(dāng)沉重。中國要擺脫人均資源低下，在21世紀(jì)中葉進(jìn)入中等發(fā)達(dá)國家水平的一個重要出路就是走向海洋。,海洋開發(fā)對海洋工程技術(shù)的挑戰(zhàn),海洋環(huán)境條件的嚴(yán)酷性，使得海洋開發(fā)所依賴于海上工程設(shè)施技術(shù)復(fù)雜、投資多、風(fēng)險大。 隨著海洋開發(fā)利用的規(guī)模日趨復(fù)雜和龐大，要求人類對海洋環(huán)境條件的認(rèn)識、工程設(shè)施的設(shè)計理論與建造技術(shù)等必須有很大的提高，以期在保證安全可靠的前提下節(jié)約工程造價、縮短建設(shè)周期、減少維修工作和延長使用年限。,二、海洋油氣開發(fā)技術(shù),研究資料表明，全球海洋蘊(yùn)藏的可采石油儲量約為13

9、50億噸，天然氣儲量約為140萬億立方米，約占世界油氣總資源量的45。 我國近海大陸架面積140萬平方公里，經(jīng)過海洋石油地質(zhì)專家的多年研究，預(yù)測其地質(zhì)儲量約275億噸,天然氣儲量約41萬億立方米。 目前僅在大陸架80多萬平方公里的海域范圍進(jìn)行了初步勘探，就找到了石油地質(zhì)儲量13億噸、天然氣2350億立方米。,混凝土重力式平臺,混凝土重力式平臺由底部的大儲油罐、單根或多根立柱、平臺上甲板和組裝模塊等部分組成。 世界上最大的混凝土平臺建在北海的“斯塔福德B”平臺，總高度271m。,鋼導(dǎo)管架樁基平臺,平臺在導(dǎo)管架的頂部，高于作業(yè)海區(qū)的波高，并用鋼樁穿過導(dǎo)管固定于海底。 1981年，美國在墨西哥灣水深

10、312m的海域安裝的一座重59000t的平臺，整個平臺高達(dá)368m。,平湖油氣田是我國東海海域第一個投入開發(fā)的油氣田，位于上海市東南約400公里。,自升式平臺,自升式鉆井平臺在平臺與樁腿或樁腿沉墊之間有升降裝置可使它們作相對的上下移動。常用的可分為齒輪齒條式和液壓插銷式。最大工作水深約為100m左右。 自升式平臺多為拖航，也有可助航和自航的平臺。,中油海 5 號、6號鉆井平臺,中油海 2 號、7號鉆井平臺,張力腿平臺,張力腿平臺的特點(diǎn)是利用繃緊狀態(tài)下的錨索產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡的采油平臺。 1994年投產(chǎn)的奧杰平臺，工作水深達(dá)587m，是目前世界上水深最深的一座張力腿平臺。,與導(dǎo)管架

11、平臺相比，導(dǎo)管架平臺的造價與水深關(guān)系大致呈指數(shù)關(guān)系增加，而張力腿平臺的造價隨水深的增加變化較小。 由于每個張力腿都有很大的張力，張力腿平臺在波浪中的運(yùn)動幅度遠(yuǎn)小于半潛式平臺，這對海上作業(yè)是十分有利的。,系索塔式平臺,系索塔式平臺由垂直的塔型結(jié)構(gòu)支承于海底，頂端的工作臺被托出水面以上，用多根鋼索向四周拉緊，使塔不宜傾斜并吸收風(fēng)浪向它襲擊的荷載。該類平臺的作業(yè)水深在457610m之間。,半潛式平臺,半潛式平臺由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成，是大部分浮體沒于水面下的一種小水線面的移動式石油工作平臺。,大連新船重工有限責(zé)任公司開發(fā)的國際上最先進(jìn)的第五代半潛式鉆井平臺，其工作水深3000米，可在風(fēng)速4

12、1米/秒、浪高32米的惡劣氣候海況下進(jìn)行石油開采。,鉆井船,浮式生產(chǎn)系統(tǒng)（FPSO）,FPSO （Floating production, storage and offloading systems）具有鉆井、修井、采油、生活、動力等多種功能，而且又可作為穿梭油輪，它采用先進(jìn)的內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊裝置，實(shí)現(xiàn)了一條船開發(fā)一個海上大型油田。,海底采油生產(chǎn)系統(tǒng),把整個采油裝置、油氣分離裝置、儲油裝置等完全置于水下的海底采油裝置。 我國的南海流花油田采用了這種海底采油裝置，其水下作業(yè)全部由水下作業(yè)機(jī)器人承擔(dān)，在浮式生產(chǎn)平臺上用多功能液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對水下井口系統(tǒng)的遙控。,我國海洋石油產(chǎn)業(yè),中國海洋石油總公

13、司1990年原油年產(chǎn)量100萬噸； 1996年原油年產(chǎn)量躍上千萬噸大臺階為1500萬噸； 2000年原油年產(chǎn)量1600萬噸； 2005年計劃原油年產(chǎn)量4000萬噸（油當(dāng)量），其中渤海2000萬噸。實(shí)現(xiàn)海上天然氣年產(chǎn)100億方。十五期間投入1200億元人民幣，建造50個平臺。 2010年實(shí)現(xiàn)海上天然氣探明儲量1萬億方，建成天然氣年生產(chǎn)能力300億方（目前海上氣田年生產(chǎn)能力50億方）。 秦皇島326油田東距塘沽100公里，石油地質(zhì)儲量1.7億噸。 南堡352油田位于唐山京唐港以南20公里，石油地質(zhì)儲量1.1億噸。 蓬萊193整裝油田位于山東龍口海岸以北約70公里處，地質(zhì)儲量近3億噸。,我國海洋石油

14、的技術(shù)進(jìn)步,1987年我國第一個對外合作油田渤海埕北油田建成投產(chǎn)，年產(chǎn)原油40萬噸。 首次在南中國海采用深水永久型系泊系統(tǒng)。首次用半潛式生產(chǎn)系統(tǒng)代之以常規(guī)的導(dǎo)管架生產(chǎn)平臺，并控制水下井口和水下生產(chǎn)系統(tǒng)。 采用新型多功能具有動力定位裝置的FPSO開發(fā)我國水深達(dá)330米的陸豐221油田。首次將單點(diǎn)系泊的FPSO用于浮冰區(qū)，開發(fā)渤海油田，投產(chǎn)后的實(shí)踐證明設(shè)計是成功的。 南海西江243油田利用現(xiàn)有的平臺設(shè)施，利用創(chuàng)世界第一的大位移井鉆井技術(shù)高速高效地開發(fā)了周邊的區(qū)塊油田。 鋪設(shè)了世界最長的綏中361油田70公里長的稠油輸送管線。,海洋石油資源開發(fā)中的部分技術(shù)難關(guān),臺風(fēng)浪、內(nèi)波流、海冰、地基、地震等對海

15、洋工程設(shè)施造成嚴(yán)重的災(zāi)害性。 渤海灣極淺海地區(qū)油氣田開發(fā)的地質(zhì)問題。由于這一海域坡緩(小于1/1000 )、灘寬(10余公里)、土質(zhì)強(qiáng)度特低(承載能力56噸/平方米)，一般運(yùn)輸工具均無法進(jìn)出，加上冬季有冰凌影響，給工程建設(shè)帶來了極大的困難。 邊際油田開發(fā)的新技術(shù)，如：簡易樁基平臺、筒型基礎(chǔ)平臺、抗冰平臺、小型TLP平臺等的設(shè)計。 新型浮式生產(chǎn)裝置及新型系泊系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) 海底管線穿越復(fù)雜地層的鋪設(shè)技術(shù)，管線在線監(jiān)測、評估與維修技術(shù)等。,三、海洋空間利用技術(shù),現(xiàn)代海洋空間利用技術(shù)是指人類生存與發(fā)展空間向海面、海中、海底和海岸帶延伸所采用的高新技術(shù)。 除傳統(tǒng)的港口和海洋運(yùn)輸外，人類正在向建造各種工業(yè)

16、和居住用的人工島，海上人造城市，娛樂場，海上平臺，海中和海底儲油庫以及倉庫，海上機(jī)場，發(fā)電站、海洋公園、海底隧道，海底電（光）纜，海底輸油、輸氣、輸水管道，海底試驗(yàn)室，跨海橋梁。海上武器試驗(yàn)場和作戰(zhàn)指揮中心，以及海上運(yùn)載火箭發(fā)射場和航天港等工程技術(shù)等方向發(fā)展。,海上人工島,目前，世界上已有數(shù)十個海上人工島，這是為適應(yīng)海洋開發(fā)、海上居住、海上旅游等需要而建造的海島或海上建筑物。 根據(jù)建造方法有填海式、樁基式和浮動式。 根據(jù)用途分類，又有海上城市和海上工廠，以及海上采油、海上旅游、海防基地之分。,世界上最大的人工島棕櫚島工程（阿聯(lián)酋）,日本神戶人工島,日本的神戶人工島，是目前世界上已建成的最大的海

17、上城市。它位于神戶市以南3km，水深12m的海面上。 1966年開工建設(shè)，用了15年的時間將8000萬立方米的土石填入海中，建成東西長3km、南北寬2km，總面積為 436萬平方米的海上城市。 專門建有一座長300m、寬14m的雙層大橋通向神戶市新港。 這座海上城市設(shè)施齊全，擁有較齊全的現(xiàn)代化公建設(shè)施。擁有6000套公寓和住宅，可供6500戶、2萬多人居住。 不幸的是1995年1月17日，日本發(fā)生了里氏7級的阪神大地震。該人工城市的集裝箱碼頭的深水岸壁和港區(qū)的大型裝卸設(shè)施都遭到嚴(yán)重的破壞。,木更津人工島 （日本）,川崎人工島（日本）,海上機(jī)場,填海式：就是把大量土石填入淺海，在人工島上建設(shè)機(jī)場

18、。日本在大阪灣東南離岸5km的泉州外海建成的關(guān)西國際機(jī)場，是一座現(xiàn)代化的大型填海式機(jī)場。一期工程于1987年1月動工，修建了面積為511萬平方米的機(jī)場人工島。飛機(jī)跑道長度為3500m。人工島與海岸間的大橋全長3.75km，公路與鐵路并用。該機(jī)場每年可運(yùn)送旅客 3070萬人次，貨運(yùn)量達(dá)139萬噸。 樁基式：即把鋼管打入海底，機(jī)場本體坐落在鋼管樁墩上，美國紐約拉瓜迪亞機(jī)場就是在水深13米的海中打入3072根樁，建成的世界上第一個樁基式海上機(jī)場。 浮式：它是將巨大鋼制箱體焊接在許多鋼制浮體上。箱體高出海面部分作為機(jī)場，浮體半潛于水中，以支持上部重量，整個機(jī)場用索鏈錨系于海上。,最具有代表性的是199

19、4年9月4日開通的日本關(guān)西國際空港。它建造在大阪灣東南部離陸地5公里的人工島上，其面積為5.11平方公里，跑道長度為3500米，寬為60米，每天808次國際和國內(nèi)航班在這里24小時起降。一年間可起降落16萬次左右飛機(jī)，空港與陸地間有一座聯(lián)絡(luò)橋，是公路鐵路兩用橋，長3.75公里。由于機(jī)場路面每天沉降1毫米，還得投入資金填海造田， 進(jìn)行加固。此項工程于1974年確定，1989年1月動工，花了近八年時間完成。其間克服了很多困難，最主要困難是沉降問題。,日本關(guān)西國際空港,珠海國際機(jī)場,1995年建成的珠海機(jī)場是我國第一個填海機(jī)場，坐落于珠海西區(qū)三灶島的沿海灘涂上。1992年5月開工建設(shè)。該機(jī)場全長40

20、00米的跑道有90以上是軟地基，淤泥一般深2.3米，最深處達(dá)40米。 1992年12月28日，進(jìn)行了世界罕見的移山填海大爆破工程。共用了1200噸炸藥。把珠海炮臺山的一半大約500萬方土石拋向大海。 施工中為處理軟地基，運(yùn)走了海底表面層的185萬立方米腐殖土，回填石碴109萬立方米，打沙井樁123萬立方米。,香港新國際機(jī)場,香港大嶼山赤蹋角新國際機(jī)場是世界上最新建造的最大的海上機(jī)場。新機(jī)場占地l 275公頃，四分之三是填海而成，需要l.8億立方米的填海材料。 連接新機(jī)場與港九的青馬大橋，跨海距離l 377米，橋墩高達(dá)196米。,海上浮式試驗(yàn)機(jī)場,1999年8月4日在日本神奈川縣橫須賀港海面建立

21、了一個海上漂浮機(jī)場。 這個海上漂浮機(jī)場是1995年開始研制的，目前已發(fā)展到由6塊長380m、寬60m厚3m的巨型鋼鐵漂浮箱型結(jié)構(gòu)組成，有一條1000多米長，最寬處達(dá)120m的起降跑道。 該機(jī)場用于進(jìn)行飛機(jī)起降試驗(yàn)，成功后將其拆除。,海底隧道是為解決橫跨海峽、海灣之間的交通，又不妨礙船舶通航，而建在海底之下供人員及車輛通行的地下建筑物。 世界上已建成許多海底隧道，也有一些正在研究中。目前，全世界建成和計劃建造的海底隧道共計20多條，主要分布在日本、美國和西歐，較著名的海底隧道有青函海底隧道、英吉利海底隧道、日韓海底隧道、港九海底隧道等。,海底隧道技術(shù),“盾構(gòu)法”首先在海峽（江河）兩岸開掘三個互相

22、平行的隧道洞口，然后用盾式掘進(jìn)機(jī)在水下深層挖掘。盾構(gòu)的外殼是圓筒形的金屬結(jié)構(gòu)，各種施工設(shè)備就是在它的保護(hù)下進(jìn)行工作的。這種施工方法，由于海底深層的挖掘工程量很大，因而工期長、造價高。英吉利海峽隧道就是采用這種方法。 “沉管法”是將岸上預(yù)制的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沉管，兩端用臨時封板密封，分段運(yùn)至隧道位置的水面上，然后向沉管內(nèi)灌水以增加重量，再借助起吊裝置，將沉管準(zhǔn)確地沉放于預(yù)先挖好的水下溝槽內(nèi)。沉管之間的接頭，由橡膠墊和密封圈組成內(nèi)外兩道止水帶，以防水的侵入。,青函海底隧道,青函海底隧道連接日本津輕海峽兩岸的青森和函館，全長達(dá)53.85km，其中長23.3km的主隧道部分在海平面以下240m、海床下1

23、00深處通過。 主隧道直徑11m、高9m、鋪設(shè)2條鐵路，兩側(cè)為2條用于后勤供應(yīng)的輔助隧道。 青函海底隧道自1964年正式開工，到1988年3月建成通車，歷時24年。 該隧道工程共用去鋼材16.8萬噸，水泥79萬噸，總投資37億美元。,英法海底隧道,英法隧道橫貫多佛爾海峽，從英國的?？怂雇ǖ椒▏纳＜犹亍?該工程于1987年11月開工，1990年12月1日鑿?fù)ā?994年5月6日正式建成通車。 該隧道由2條直徑為7.6m的火車隧道和中間的1條直徑為4.8m的服務(wù)隧道組成，全長53km，其中38km在海底40m深的巖層中穿行，13km為兩岸坡道，耗資170多億美元（100多億英鎊）。 乘坐時速30

24、0公里的“歐洲之星”列車，穿越隧道只用26分鐘，從巴黎到倫敦的用時縮短為3小時。,隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長和海洋工程技術(shù)的進(jìn)步，我國隧道工程業(yè)已進(jìn)入了穿越江河海洋的時代。,我國大陸第一條大斷面海底隧道廈門翔安隧道已于2005年4月30日正式動工，預(yù)計2009年建成。項目全長9 km，跨海主體工程長約6 km，隧道最深在海平面下約70 m。 該隧道是我國第一條由國內(nèi)專家自行設(shè)計的海底隧道，將為我國的海底隧道設(shè)計和建造積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。,第二條海底隧道青島膠州灣灣口海底隧道也于2006年底正式動工，全長6.17km，其中海域段長3.3km。,許多越水隧道成功地建成運(yùn)行的事實(shí)使得人們的觀念發(fā)生了變化，人們

25、已意識到“遇水疊橋”不再是唯一的選擇，在許多情況下以水下溝通兩岸比建橋更為優(yōu)越。與橋梁方案相比，采用隧道越海(江)的主要優(yōu)點(diǎn)有： 全天候運(yùn)營； 對航運(yùn)、航空無干擾； 隧道線路短，可快速過海(江)，且兩岸拆遷少； 保持原有生態(tài)和自然環(huán)境不變； 抗地震能力好； 防戰(zhàn)能力強(qiáng)； 多用途，易維護(hù)，造價相對降低。,沉管隧道的發(fā)展,沉管隧道： 簡單地說，就是在水底預(yù)先開挖好基槽，把在陸上其他地點(diǎn)預(yù)制的適當(dāng)長度的管體，浮運(yùn)到基槽的上方，順序地沉放在基槽內(nèi)，用水力壓接法或其他方法將其連為一體，并回填基槽保護(hù)沉管，鋪裝隧道內(nèi)部，從而形成一個完整的水下通道。,挖 槽,預(yù) 制,浮 運(yùn),沉 放,回 填,建 成,世界上第

26、一條沉管隧道是于1910年建成的跨越美國與加拿大之間的底特律河鐵路隧道，在這之后美國修建了許多的沉管隧道。荷蘭的第一座沉管隧道是19371942年在鹿特丹修建的馬斯河隧道，這標(biāo)志歐洲開始使用沉管隧道。日本于1944年在大阪安治川建成了通過立坑的電梯而穿越河底的沉管隧道庵治河隧道。 沉管隧道在美國、荷蘭、日本等國家的成功實(shí)例，以及沉管結(jié)構(gòu)型式、防水、基礎(chǔ)處理、結(jié)構(gòu)抗震等關(guān)鍵技術(shù)問題的成功解決，使隧道成為跨江、海的重要手段，使得沉管建設(shè)隧道的方法日臻完善，促進(jìn)了世界各國的沉管隧道建設(shè)。,據(jù)統(tǒng)計，目前世界上已建成一百多座沉管水下隧道，僅美國就有30余座，日本和荷蘭均已建成20余座。 世界各國已建成的

27、沉管隧道數(shù)量：,沉管隧道在我國的發(fā)展： 沉管隧道在我國的發(fā)展起步較晚，我國的香港、臺灣和大陸先后建成幾座沉管隧道，如： 香港九龍地鐵隧道、西區(qū)地鐵隧道、西區(qū)公路隧道； 廣州珠江沉管隧道(1992年,大陸第一座越江隧道)； 寧波甬江(1995年)和常洪沉管隧道(2002年)； 上海外環(huán)線沉管隧道(2003年，越江隧道，規(guī)模 世界第二、亞洲第一)。,沉管隧道、挖孔(或盾構(gòu))隧道及橋梁的長度比較：,長度：L沉管 L盾構(gòu) L橋梁,影 響,工程量、工期、造價,沉管比重小，對基底地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)； 沉管管節(jié)在干塢中采用工廠化方法預(yù)制，可使結(jié)構(gòu)本身具有良好的自防水性，且管節(jié)長度大，接頭數(shù)少，所以沉管隧道可以

28、做到滴水不漏； 沉管施工水上工期短，大部分作業(yè)可交叉進(jìn)行，有利于縮短工期； 沉管斷面形狀選擇自由度大，斷面利用率高，可以做到一管多用。,我國計劃以海底隧道方案建造的五大跨海工程： 渤海海峽跨海工程： 由大連到煙臺的西通道蓬萊至旅順的跨海工程，計劃2020年完成。 大連至煙臺的火車輪渡航線，稱“大煙火車輪渡”。全長89海里，總投資13億元。 旅順長島蓬萊之間的“北隧南橋”鐵路、公路兩用線，稱為“旅蓬隧橋”?？偼顿Y約需500600億元。 旅順與蓬萊隔海相距57海里，中間有廟島群島成一直線擺開，共有主要島嶼32個，明礁66個，暗礁和淺灘18處，島礁之間距離一般為25千米，平均水深25米?！奥门钏順颉?/p>

29、工程將借助海峽中的20個島、礁、灘，分解為1座海底隧道、2條大壩和7座大橋。,長江口越江工程： 為開發(fā)長江口崇明、長興、橫沙三島，規(guī)劃修建由橋隧組成的長江口越江工程，設(shè)想為東西兩條線，西線跨海工程，作為沿海南北交通大走廊，計劃2010年完成；東線跨海工程，開發(fā)崇明三島，并與浦東新區(qū)連接，建設(shè)大上海經(jīng)濟(jì)區(qū)，計劃2020年完成。 伶仃洋跨海工程： 規(guī)劃修建從廣珠高速公路經(jīng)澳琪島、伶仃島到香港的高速公路，該工程全長50km。 瓊州海峽跨海工程： 為連接廣東和海南兩省，規(guī)劃修建直達(dá)三亞的公路主干線，瓊州海峽海面寬約50km，水深70m，前期工期2010年完成。 臺灣海峽跨海工程： 為連接福建和臺灣兩省

30、，規(guī)劃修建橫向公路主干線，海峽寬140250km，平均水深50m。,四、海洋能資源開發(fā),海洋能通常指海洋中蘊(yùn)藏著的可再生能量，包括海洋潮汐能、波浪能、海流能、海洋熱能以及海洋鹽度差能等。 海洋能能量巨大，據(jù)1981年聯(lián)合國教科文組織出版的海洋能開發(fā)一書估計，全球海洋能理論可再生的功率為766億千瓦，技術(shù)上允許利用的功率僅為64億千萬。為目前全世界發(fā)電裝機(jī)總量的2倍。 可以再生開發(fā)利用，沒有環(huán)境污染，也不占用寶貴的陸地空間，還可以搞各種綜合利用，這些優(yōu)點(diǎn)正是現(xiàn)有常規(guī)能源的弱點(diǎn)。 海洋能量密度低、存在時空變化，一次性投資大，單位裝機(jī)造價高。,潮汐電站,水庫建筑形式 單庫單向型（單效應(yīng)型） 單庫雙向

31、型（雙效應(yīng)型） 雙庫型潮汐發(fā)電站 雙向水流發(fā)電的實(shí)現(xiàn) 整流式水流通道 燈泡型雙向貫流水輪機(jī),潮汐發(fā)電站的基本形式,1 單庫單向潮汐電站-只有一個水庫，利用落潮發(fā)電。 漲潮時將排水閘關(guān)閉，打開進(jìn)水閘，讓海水進(jìn)入水庫。 落潮時打開排水閘，將進(jìn)水閘關(guān)閉，庫內(nèi)蓄水通過水輪機(jī)流出。 2 單庫雙向潮汐電站-除平潮外，不管漲潮或落潮時均能發(fā)電。但廠房需要滿足漲潮和落潮兩個方向均能通水發(fā)電的要求。 3 雙庫單向潮汐電站-需建造兩組比鄰的水庫，一個水庫僅在漲潮時進(jìn)水， 另一個水庫只在落潮時出水。,單庫單向潮汐發(fā)電,單庫雙向潮汐發(fā)電,雙庫單向潮汐發(fā)電,法國朗斯潮汐電站,1966年在法國西部圣馬洛港上游兩公里處的布

32、里安太斯角和伯雷貝斯角之間建成的橫跨La Rance河口的朗斯潮汐電站，是世界上第一座現(xiàn)代化的大型商業(yè)用的潮汐發(fā)電站。 這里大潮潮差10.9米，最大13.5米，平均潮差8.5米。電站大壩長750米，高15米。水庫有效庫容1.84億立方米。 共裝有24個單機(jī)容量1萬千瓦的bulb turbines，總裝機(jī)容量24萬千瓦，年發(fā)電量約6億度。該潮汐電站至今運(yùn)行良好。,我國江廈潮汐電站,江廈潮汐電站我國的一座雙向發(fā)電的潮汐電站。電站座落在浙江南部樂清灣北端的江廈港，這里最大潮差8.39米，平均5.08米。 港灣三面環(huán)山，開口寬度686米，港灣面積5.3平方公里，灣口筑有一道高15.5米的粘土心墻堆石壩

33、，形成了一座庫容490萬立方米的港灣水庫。 第一臺容量500千瓦的燈泡型雙向貫流式水發(fā)電機(jī)組已經(jīng)在1980年5月投入運(yùn)行，機(jī)組是我國自己設(shè)計制造的。現(xiàn)在電站共安裝6臺容量為500千瓦的燈炮型雙向貫流式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘繛?000千瓦，年發(fā)電1070萬度。,波能開發(fā)裝置,點(diǎn)頭鴨式波力發(fā)電裝置 波動筏式波力發(fā)電裝置,氣柱振蕩式 自整流空氣渦輪 壓力-柔性膜式 水平往復(fù)式,挪威波力電站,挪威Kvaerner公司于1984年在陴爾根市附近的Toftestallen島上建成了一座裝機(jī)容量為500千瓦的帶“前港”的空腔多振蕩水柱式（MOWC）波力電站，它是目前世界上最大的波力電站，總投資120萬美元，

34、從1985年開始運(yùn)行。不幸的是在1988年12月的一次百年一遇強(qiáng)臺風(fēng)襲擊下，鋼結(jié)構(gòu)的氣室頂部被打斷，透平發(fā)電機(jī)組掉入海中。 利用上述同樣的原理，挪威Norwave公司于1986年在MOWC電站附近建造了一座裝機(jī)容量350千瓦的收斂槽聚波水庫電站（Tapered Channel）。它用集波裝置將10千米范圍內(nèi)的波浪聚集到一個寬500米左右的窄口，這時波高已可達(dá)20米，由此進(jìn)入一個大型的漏斗槽，被壓到100米高的水庫中，利用這個水位差來發(fā)電。,我國波浪能利用,我國研制生產(chǎn)的用于航標(biāo)燈電源（10瓦級）的BD型波浪發(fā)電裝置已接近國際先進(jìn)水平，可與日本和英國的同類產(chǎn)品相競爭。 1990年在廣東珠海市大萬山島上建成了我國第一座多振蕩水柱式波力試驗(yàn)電站，電站首臺機(jī)組裝機(jī)容量