海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋環(huán)境保護(hù)問題

1、摘要隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來(lái)越嚴(yán)重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對(duì)生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境，精確預(yù)報(bào)海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)減災(zāi)工程措施，也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋資源，需要在海上進(jìn)行各類工程建設(shè)，大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個(gè)應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，針對(duì)我國(guó)重大

2、的海洋環(huán)境與保護(hù)問題，重點(diǎn)開展研究方面的課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對(duì)策。關(guān)鍵詞海洋環(huán)境污染海洋災(zāi)害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來(lái)越嚴(yán)重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對(duì)生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世

3、界各國(guó)，特別是象我國(guó)這樣具有相當(dāng)長(zhǎng)的海岸線和眾多海灣的國(guó)家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境，海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報(bào)海洋災(zāi)害的發(fā)生、留學(xué)生論文發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施，也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源，需要在海上進(jìn)行各類工程建設(shè)，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的

4、相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個(gè)應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過(guò)程中的后效問題的研究需要，針對(duì)我國(guó)重大海洋環(huán)境與保護(hù)問題開展研究是十分必要和迫切的。在這方面，重點(diǎn)需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海

5、洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對(duì)策。一、海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物的作用機(jī)理和規(guī)律研究以海洋流體動(dòng)力對(duì)各類污染物遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴(kuò)散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學(xué)因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運(yùn)動(dòng)及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。此外，近年來(lái)，在我國(guó)沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強(qiáng)赤潮的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)外，也應(yīng)加強(qiáng)在建立

6、赤潮生長(zhǎng)機(jī)理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。此項(xiàng)研究應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、物理模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來(lái)，因此，往往只能用它來(lái)作為對(duì)某一水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型進(jìn)行檢驗(yàn)其可行性和精度的一個(gè)實(shí)例。用數(shù)學(xué)模擬方法來(lái)建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型是一個(gè)較為有效的方法。目前，在這方面國(guó)內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型，這些水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模

7、型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對(duì)于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(xué)模型，對(duì)于紊動(dòng)影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對(duì)于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實(shí)際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學(xué)模型

8、可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對(duì)水溫和鹽度分層流的流動(dòng)特性，考慮浮力對(duì)紊動(dòng)的影響，建立用于模擬同時(shí)存在溫度和鹽度梯度這一現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對(duì)我國(guó)可能造成災(zāi)害的臺(tái)風(fēng)每年有7—8個(gè)。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸或接近我國(guó)沿海通過(guò)時(shí)，都會(huì)在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。在我國(guó)北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對(duì)這些海洋災(zāi)害估計(jì)不足將會(huì)帶來(lái)巨大的損

9、失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強(qiáng)大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動(dòng)作用，也會(huì)給海洋平臺(tái)的使用和安全帶來(lái)巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進(jìn)行過(guò)深入的研究。對(duì)近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會(huì)引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺(tái)，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對(duì)錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動(dòng)力相互作用，也是目前尚未解決的課題。

10、在海冰力學(xué)的研究中，除進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬外，實(shí)驗(yàn)研究也是一個(gè)重要的手段。在實(shí)驗(yàn)研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來(lái)進(jìn)行，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個(gè)課題。我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，海域中時(shí)有地震發(fā)生。強(qiáng)烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺(tái)、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟(jì)損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。近年

11、環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強(qiáng)度都在上升，造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動(dòng)破壞機(jī)理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對(duì)水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機(jī)理，至今國(guó)內(nèi)外對(duì)此都很少研究，且由于試驗(yàn)條件的限制，國(guó)內(nèi)外對(duì)此方面的試驗(yàn)研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研

12、究中的一個(gè)新領(lǐng)域。以下的一些研究?jī)?nèi)容將是為解決海洋工程設(shè)施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險(xiǎn)性分析，設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)和頻譜特性，強(qiáng)震海底多維地震動(dòng)及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動(dòng)輸入機(jī)理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動(dòng)破壞機(jī)理、振動(dòng)控制、地震動(dòng)時(shí)頗聯(lián)合分析模型和輸入機(jī)制、非線性動(dòng)力分析和動(dòng)力破壞試驗(yàn)；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺(tái)及地下輸油管線與地基土動(dòng)力相互作用

13、，碼頭及護(hù)岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計(jì)和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。海上水工建筑物在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來(lái)自兩個(gè)方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計(jì)不周或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護(hù)不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的影響。因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。

14、如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時(shí)間及方向上的隨機(jī)性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對(duì)現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康診斷和評(píng)估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測(cè)的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計(jì)與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計(jì)使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。為了及時(shí)掌握海洋