海洋水下管线系统是进行海洋科学研究、海水养殖，油气开发等活动的重要技术装备，在海洋平台的油气输送、FPSO系泊、水下遥控机器人的脐带缆等场合运用广泛。海洋管线的动力学响应特性直接影响到海洋工程装备的安全性和稳定性，因此，对海洋水下管线进行水动力学研究十分必要。较早时期对海洋管线的研究基本上局限于静力分析范畴，主要目标是得到稳态下的几何构形和张力值。显然，仅仅进行静力分析无法描述海洋管线在真实海况下受风、浪、流综合作用的运动状态。为解决这一问题，人们发展了多种管线动态响应的建模方法，这其中以凝集质量法和有限差分法运用地较为广泛。本文对海洋水下管线进行了静力学分析，推导得到了经典悬链线方程及静态解析解，并在模型验证部分作为对比的参照系。在此基础上，基于凝集质量法建立了一个海洋水下管线系统动态响应的数学--力学统一模型，推导了各种作用效果的计算公式，以广义主动力与广义惯性力相平衡构建了系统控制方程。随后运用Runge-Kutta法对管线模型的控制方程进行了数值求解，设计算例从柔性管线与刚性管线两个方面验证了模型的正确性，并对次水面浮标布放作业和海洋管线铺设与回收中的起管作业进行了数值仿真。对次水面浮标布放作业的仿真表明，在采用拖船—落锚方式布放次水面浮标时，与锚相连接的缆索段的曲率变化较大，在该位置附近容易受损，在系统设计时应优化与锚连接段的结构并选用适当的缆索材料。起管作业的仿真结果表明，应结合管线长度和施工船上提升装置位置合理设置提升点，并应考虑到海流对管线在过渡点前后的张力和弯矩作用呈现正、负相关性的转变，这些都对作业安全构成重要影响。这些结论和建议对工程作业有一定的参考价值。