我国近海油气的开采依赖于海底管道的运输,海底管道安全运行显得尤为重要。胜利滩海地区海底管道数量较多,面临的环境问题十分复杂,针对胜利滩海地区海底管道在滑坡、海冰、风暴潮特殊环境作用下结构安全问题展开研究,讨论工程实践的防护措施并提出结构安全预警初步设计方案,能够对降低管道运行安全风险起到一定指导作用。本文针对胜利滩海地区海底管道面临的海底滑坡、海冰以及风暴潮特殊环境问题,开展了结构安全方面的研究。采用CFD方法对海底滑坡初期块状滑坡体阶段对海底管道作用力进行研究,结合Zakeri块状滑坡实验及仿真分析验证模型,计算了海床倾角为0.5~5°时的作用力并拟合出公式,分析不同阶段滑坡体对埋地管道和悬跨管道力学性能影响,计算了基于极限状态海底滑坡对管道作用下的安全运行范围。针对海底管道登陆管段裸露后风险,分析了5~100年重现期海冰的极值静冰力对管道及混凝土保护层力学性能的影响及稳态动冰力作用下的动态响应,采用线性疲劳损伤累积理论对海底登陆管道混凝土保护层在海冰作用下的疲劳损伤及寿命预测展开探究,建立了登陆管道海冰冲击疲劳分析方法。对风暴潮数据统计并拟合得到风暴潮增水引起波浪及海流流速变化的表达式,对潮流作用下海底管道悬跨安全范围展开了计算,建立了悬跨管道在海流作用下安全评估方法。针对海底管道抗冰及应对海底滑坡及风暴潮问题,讨论了常用工程防护措施;对胜利滩海海底管道结构安全预警方案作出初步设计,将系统划分为数据输入模块、管理与决策模块和反馈模块,并对实现功能及工作流程作出描述。通过对特殊环境下海底管道结构的研究,得出以下结论。块状滑坡体垂直冲击管道的数值模拟结果与模型实验对比验证模型了准确性,计算了不同海床倾斜度对下状滑坡体对管道作用力并拟合出含海床倾角的海底块状滑坡体对管道作用力的公式,管道覆盖土层厚度较小时对作用力的敏感性较低;建立了基于极限状态下的海底滑坡作用下管道结构安全范围计算的方法,作为管道结构安全判断依据,为安全预警提供支持。通过对海冰作用下登陆管道力学性能分析,混凝土保护层对减小海冰对管道撞击有明显作用,采用线性疲劳损伤累积理论对海底登陆管道混凝土保护层在海冰作用下的疲劳损伤及寿命预测展开探究,建立了登陆管道海冰冲击疲劳分析方法,为工程实践提供理论依据,具有重要工程意义。对风暴潮数据统计并拟合得到风暴潮增水对应引起波浪及海流流速表达式,工程中可根据增水值估算风暴潮发生时波浪及海流增加值,风暴潮发生时潮流流增大对悬跨管道的力学性能有着较大的影响;建立了悬跨管道在潮流流作用下极限悬跨长度计算方法,对管道运行安全状态进行判别,为安全预警方法提供支持。对胜利滩海海底管道结构安全预警方案作出初步设计,将系统划分为数据输入模块、管理与决策模块和反馈模块,分别介绍各模块的组成部分及工作流程;在数据输入模块中,提出一种基于无人机遥感的管道安全预警信号采集处理方案。