海洋工程学
marine engineering
haiyang gongchengxue
海洋工程学
研究海洋工程设施的设计、建造等的理论基础和实施方法的学科。亦称工程海洋学。海洋学许多基础学科和应用学科形成的新兴综合性技术学科，是以海洋环境为条件的所有陆地工程的移植。其分支学科是从陆地工程的水力学、土力学、结构学、材料学等基础理论，结合海洋科学的物理、化学、地质、水文、气象等基础学科演化而成。包括海洋工程力学、海洋工程水文学、海洋工程地质和土力学、海洋军事工程学、海洋工程兴建引起的环境问题等。
地位、作用 海洋工程学对海洋开发利用，包括海洋资料开采、水产养殖、海水的淡化和综合利用，海洋空间的生活、文化、娱乐设施兴建，海洋环境保护，海洋工程，海洋交通运输和国防建设等方面均有重要作用。与海军的军港工程，海防工程，离岸工程，水下通信、导航、补给、装备、停泊场、发射场，以及其他海洋军事工程的选点、设计、建造、使用等均有密切的关系。
发展简史 海洋工程始于为海岸带开发服务的海岸工程。地中海沿岸国家在公元前1000年已开始航海和筑港。中国在公元前306～前200年已在沿海建设港口；东汉(公元25～200年)时，开始兴建沿岸防护工程，如海塘、潮闸、水城等。浙江海塘气势雄伟、技术复杂，与万里长城、大运河并称为中国古代三项伟大工程；福建蒲田木兰陂潮闸，上截淡水，灌田1万余顷，一直发挥着水利效益；1042年始建、1376年扩建的山东蓬莱水城(见图)，有平浪台、防波堤、炮台等，城内有小海，设计协调合理，为宋、元、明、清代的海防要地，至今尚存。欧洲在5世纪至15世纪的中世纪初期，荷兰等沿海国家开始兴建堤坝、围海造地。这些古代的海洋工程建筑设施成就，标志着将陆地工程的结构力学、材料力学、水力学、土力学等应用于海洋已具有很高水平，推动着海洋工程学一些分支学科的研究、发展。19世纪末至20世纪初，随着航海、航空事业发展，从流体动力学分离出液体动力学。英、法、俄等国的科学家分别运用数学分析和实验两种方式对水流运动规律深入研究。1878年，英国H．兰姆总结上述研究成果，出版《流体运动数学理论》专著，1895年改版时，更名《水动力学》。1904年，德国L．普朗特提出《粘性很小的流体运动》边界层理论，将理论分析和实验结合，发展为水动力学。50年代，海岸防护、围海造地、航道疏浚、海港和渔港建设、河口治理等工程设施大量兴建，出现了“海岸工程”术语。随着海岸工程水文学、海岸动力学、海岸动力地貌学等学科的建立，海岸工程学已成为一门独立学科。60年代，海洋矿产，特别是油气大规模开采设施建造施工，多金属结核发现，海洋水产等资源开发，海上工厂、海底隧道、海底军事基地等海洋空间利用和海洋潮汐、波浪、温差等能源开发的工程设施蓬勃兴起，出现“海洋工程”术语，并由近岸向深海发展。海洋工程材料力学、海洋工程结构力学、海洋工程土力学应运而生。海洋工程地质和土力学、海洋工程水文学、海洋军事工程学等也相继发展成为新兴分支学科。海洋工程学在此基础上成熟为一门系统、综合的技术学科。
研究内容①海洋工程力学。海洋工程学的核心组成部分。运用力学的概念和法则，解决海洋工程建设中存在的各种力学问题，为工程设计、建造提供数学模型、设计参数、计算分析方法等理论依据。通常包括：海洋流体动力学，海洋工程结构动力学，海洋工程材料力学和海洋工程测试技术。海洋流体力学，主要研究海洋波浪、潮汐、海流对海洋工程结构作用的影响，解决结构的载荷问题；海洋工程结构动力学，主要研究工程中的力学分析、振动响应和疲劳破坏等问题，提出合理的结构形式，解决材料选择原则、设计理论、施工建造技术，结构的安全性、经济性等问题；海洋工程材料力学，主要研究耐化学、耐电化学腐蚀，耐老化、耐生物污损的金属和非金属结构材料；海洋工程测试技术，主要运用电子学、光学、遥感技术和舰艇、浮标、飞机、卫星、潜水器、水下实验室等手段，进行海洋水文要素对工程结构产生的载荷实测，负荷的变形、位移、应力、速度、加速度、稳定性等的测量。②海洋工程水文学，研究与结构物海域有关的海水温度、密度、盐度等物理性质和波浪、潮汐、海流、海啸、风暴潮等海水运动的变化规律与推算方法，为规划、设计工程设施和分析建造后所受水文条件影响提供依据。③海洋地质和土力学，主要研究海洋工程结构物所在地的地貌、地质结构、沉积物特征等，为选择最佳工程场所、规划、设计、施工等提供科学依据，并对有关海洋土的静态、动态变形、刚度和阻尼特性、土性模型与参数在设计中的应用，桩基和土体相互作用、软基处理及承载能力等问题的研究。④海洋军事工程学，研究海洋军事工程的特殊条件，根据不同的军事工程设施要求，对海洋水文、地质、磁力、重力、化学、生物等内容，进行不同侧重的研究。⑤研究海洋工程结构兴建给岸滩演变、水域污染、生态平衡等海洋环境的影响。
展望 随着海洋资源开发、空间利用和海洋军事工程的发展，海洋工程结构物在设计、建造、施工等方面，涉及的力学、结构学、材料学、水文学、地质和土力学等运用海洋学理论的研究更加深化，并更多的向深海发展。在方法上，将采用理论分析、数学计算和模拟实验同时并举。在内容上，突出波载公式和绕射理论的海洋流体力学研究，建立各种海况下结构动力和响应的计算机程序的海洋结构动力学研究；模拟风暴潮的实验室试样在周期加载下剪应变的估算的海洋土力学研究等。海洋工程学研究的广度和深度将出现新成果和新的分支学科。
蓬莱水城 牟健为摄