時間：2023-11-15 11:16:03
序論：在您撰寫海洋災(zāi)害及其防治時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一、天 牛
天牛幼蟲蛀食主干、枝條和根莖,輕則造成木材質(zhì)量下降,重則樹干風(fēng)折,甚至全株枯死,喪失利用價值。
1、捕殺成蟲
目前,為害楊樹的天牛主要有2種:一是云斑天牛,其成蟲體黑有光澤,每一鞘翅上有白色細(xì)花斑近20個,1年發(fā)生l代。成蟲5月下旬出現(xiàn),5月底至6月初為產(chǎn)卵盛期,二是桑天牛,6-7月成蟲大量發(fā)生,有趨光性,夜間成蟲出洞產(chǎn)卵。掌握其產(chǎn)卵期,就可以用木棍敲打樹木,震落成蟲并捕殺。
2、捶擊產(chǎn)卵處
云斑天牛的卵一般多產(chǎn)在離地面2m以內(nèi)的樹皮上,產(chǎn)卵傷痕圓形、橢圓形或月芽形,產(chǎn)卵處常有泡沫狀或呈濕狀。桑天牛產(chǎn)卵刻槽高度一般在距地面1-6m處,產(chǎn)卵處上部樹皮多被咬成亂麻狀,枝條細(xì)的則四周咬成環(huán)狀傷痕。掌握產(chǎn)卵及危害特征后,可在巡捕天牛成蟲時,用一小木錘或鐵錘,在產(chǎn)卵傷痕處輕擊數(shù)下,即可擊破卵?；驌魵偡醭霾痪玫挠紫x;或用刀把樹皮連卵一齊刮下,刀口深達(dá)木質(zhì)部,刮除后,外涂保護劑t也可用鐵絲鉤殺幼蟲。
3、堵塞蟲孔
天牛幼蟲蛀入木質(zhì)部后,稍加留意即可發(fā)現(xiàn)皮部的蟲孔,下部排糞孔有木屑及糞便排出,上部通氣孔多帶灰色傷流,只要全部堵塞蟲孔,幼蟲就會窒息而死。堵塞蟲孔方法有:一是就地取樹枝,按蟲孔的大小削樁,用小木樁將所有大小蛀孔塞滿塞緊;二是用粘性強的泥土堵孔,分層用木錘頂入塞滿塞緊,三是用布條或棉球沾上揮發(fā)性強的農(nóng)藥塞入蛀孔,后用粘泥封閉蛀孔,效果最好。
4、樹干灌藥
在發(fā)現(xiàn)樹枝有新鮮蟲糞排出的地方,在最后1個排糞孔處,用50%辛硫磷乳油200倍液、90%敵百蟲1 000倍液或25%溴氯菊酯3 000倍液灌注蟲孔內(nèi),處理3d后,繼續(xù)檢查1次,如仍有蟲糞排出,再加處理。灌注藥液的工具可用獸用注射器,或用背負(fù)式噴霧器,將噴頭取下,噴桿頭上可裝上特別的尖噴頭,打足壓力,將尖頭對準(zhǔn)最下一個新鮮排糞孔將藥注入,并在孔中插入一小枝干,以防洞中幼蟲上爬。
5、熏殺幼蟲
毒簽成分;磷化鋅3%、草酸9%、阿拉伯膠粉56%、水32%。將膠水混合成2份(加熱溶化),冷至80℃時,在一份內(nèi)加入磷化鋅,另一份加入草酸,用竹簽在磷化鋅中蘸藥冷卻陰干后,再蘸草酸膠液,遇水即產(chǎn)生毒氣。
6、樹干涂毒
選擇粘性強的泥土加水拌成泥漿,再加入敵敵畏或辛硫磷藥50倍液。攪拌均勻后涂刷2m以下樹干至基部,可有效阻止天牛咬傷樹皮產(chǎn)卵,并能抑制已產(chǎn)卵的幼蟲孵化。涂刷時間:5月中旬1次,7月中旬1次。
二、楊小舟蛾
楊小舟蛾在1年發(fā)生5-6代,以蛹在干基周圍的枯枝落葉和地表土層內(nèi)越冬,以幼蟲啃食楊樹葉片,可造成大面積楊樹樹葉被食殆盡,嚴(yán)重影響楊樹的正常生長,甚至造成樹木死亡。
1、人工滅蛹
4月中旬越冬代成蟲開始羽化、產(chǎn)卵,4月下旬第l代幼蟲開始孵化,5月上中旬為盛期;5月下旬第l代成蟲開始羽化,6月上中旬為盛期t第2代成蟲出現(xiàn)7月上中旬;第3代成蟲出現(xiàn)于7月下旬至8月上旬;第4代成蟲于8月下旬至9月上旬發(fā)生、產(chǎn)卵,孵化為第5代幼蟲,發(fā)育早的第5代蛹能羽化發(fā)生第6代。在蛹沒有羽化前,將樹干基部周圍地面的雜草和2cm表土層清除,可殺滅蟲蛹,減少蟲蛹基數(shù)。
2、樹干注藥
幼蟲孵化前至幼蟲初期,在樹干基部打孔注藥,打孔的個數(shù)依據(jù)樹干的粗細(xì)而定,胸徑20cm以下的打2-3個孔,20-30cm的打3-4個孔,每孔內(nèi)注藥液6-8m L,藥劑選用內(nèi)吸性殺蟲劑,如久效磷等。
3、噴霧
在幼樹危害初期,用高壓噴霧器械進行葉面噴霧,防治藥劑可選用菊酯類農(nóng)藥。
此外,可推廣應(yīng)用抗蟲轉(zhuǎn)基因楊樹。
三、草履蚧
草履蚧成蟲、若蟲在嫩枝、幼芽等處吸食汁液。影響樹木生長,甚至造成枯死。
1、誘殺雌蟲
草履蚧1年發(fā)生1代,以卵在樹干基部附近的土壤中越冬。翌年1月下旬開始孵化。若蟲孵化后,暫時停居在卵囊中,隨著溫度上升,在溫暖的晴天開始出土上樹,以3月上中旬上樹較多。若蟲上樹時間多集中于10-14時,沿樹干爬上嫩枝、幼芽吸食汁液,以4月為害最為嚴(yán)重。雌蟲為害至5月下旬開始下樹,鉆入樹干周圍5-7cm深的土內(nèi)或石塊下,分泌白色絮狀卵囊,將卵產(chǎn)于其中越夏、越冬。在5月雌成蟲下樹人土產(chǎn)卵前,在樹干基部周圍挖環(huán)形坑,坑內(nèi)壓實,并放些土塊,再在上面覆蓋些樹葉,誘殺產(chǎn)卵雌蟲。
2、人工捕殺
用掃帚刷殺雌蟲,或在8-10月挖除土中白色卵囊,或在早春初齡若蟲出土上樹為害前,在樹干基部涂粘蟲膠帶。粘蟲膠可用廢重機油1L,松香150g,另加少許蠟加熱攪拌配成;也可用棉籽油腳或生產(chǎn)脂肪酸剩下的廢料加瀝青熬制成油瀝清粘蟲液。膠環(huán)帶以13-17cm寬為宜,涂膠后要定期檢查,除去粘著的草履蚧,并加涂粘蟲膠,以防干涸失效。
3、藥劑防治
草履蚧防治一定要掌握初齡若蟲期,在早春初齡若蟲出土上樹危害時,噴80%敵敵畏乳油1500倍液或50%久效磷乳油1000-1500倍液,1周噴1次,連續(xù)2次,早春噴藥時,尤其要注意將樹干周圍噴淋透。也可進行樹干注藥:于草履蚧若蟲期,在樹干周圍每隔5cm打1個孔,深達(dá)木質(zhì)部,每孔注入50%久效磷藥液(濃度為春季用原液、夏季用3倍液)0.5mL,有較好的防治效果。
此外,要保護利用天敵,尤其是紅緣瓢蟲對草屐蚧有一定的控制作用。
四、黃刺蛾
1、發(fā)生特點
又名洋辣子、刺毛蟲、毛八角等,屬鱗翅目刺蛾科,主要危害楊樹葉片,將葉片吃成很多孔洞、缺刻,影響楊樹生長,在全縣各地都有發(fā)生。
2、發(fā)生規(guī)律
黃刺蛾在1年發(fā)生2代。5月中旬開始化蛹,5月下旬始見成蟲。第l代幼蟲6月中旬至7月中旬發(fā)生,第2代幼蟲8月下旬至9月下旬發(fā)生。10月下旬在樹干和枝椏處結(jié)繭越冬。成蟲晝伏夜出,有趨光性。卵散產(chǎn)于葉背-初卵幼蟲群集啃食葉肉,3齡后分散取食,可將葉片吃光。
1、營口市經(jīng)濟概況
1961年，營口市被開辟成為通商口岸，被人們稱為是“關(guān)外上?！毕碛小皷|方貿(mào)易總匯”的美譽。作為最早興辦近現(xiàn)代工業(yè)的民族工業(yè)發(fā)祥地之一，營口市在我國的紡織工業(yè)和冶金石化裝備制造工業(yè)都占據(jù)著一定的地位。近年來，營口市將建設(shè)成為沿海經(jīng)濟強市為目標(biāo)，大膽的推進改革并不斷的進行科技創(chuàng)新，旨在推進本市社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。
2、創(chuàng)新科技，推動經(jīng)濟社會各方面的發(fā)展
2.1發(fā)展能源新技術(shù)，提高能源對經(jīng)濟與社會發(fā)展的保障程度將能源節(jié)約技術(shù)作為工作的重心進行重點的研究和開發(fā)，加大能源綜合利用技術(shù)以及回收利用技術(shù)的推廣力度，并在其過程中進行優(yōu)化控制，利用先進的科學(xué)技術(shù)進行能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，為能源安全提供更加堅實的保障，使得能源的供給能夠更加的多元化。2.1.1能源節(jié)約技術(shù)。學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外先進的科學(xué)技術(shù)，優(yōu)化現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)和工藝，提高鎂質(zhì)材料、石化等能源的綜合利用率。2.1.2常規(guī)能源開發(fā)與利用。開展中小型鍋爐低成本污染控制技術(shù)和煙氣污染控制技術(shù)，開發(fā)火電機組先進控制、故障診斷計算機仿真技術(shù)，提高煤炭利用效率，減少環(huán)境污染。2.1.3完善自然災(zāi)害監(jiān)控預(yù)報系統(tǒng)，并加強對自然災(zāi)害治理方法的研究，在預(yù)防自然災(zāi)害的基礎(chǔ)上，提高城市的抵抗自然災(zāi)害的能力。將先進的技術(shù)運用于自然災(zāi)害的預(yù)測監(jiān)控平臺，建立自然災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)和防汛抗旱指揮系統(tǒng)，在高新技術(shù)與理論的支撐下實現(xiàn)科學(xué)的防汛抗旱，增強與自然災(zāi)害抗衡的能力。2．2大力開發(fā)生態(tài)保護與資源循環(huán)利用技術(shù)，構(gòu)建資源節(jié)約型社會按照“減量化、再利用、資源化”的原則，將資源的持續(xù)利用率大幅度的提高，降低廢棄污染物的排放，從而減輕對自然環(huán)境和人類及生物健康的危害。2.2.1環(huán)境污染綜合防治技術(shù)研究。改革污水治理以及資源化利用技術(shù)，重點完善對于大氣污染的治理技術(shù)以及固態(tài)廢棄物的處理技術(shù)，加強對廢棄物品重復(fù)利用的研究，重點研發(fā)特種危險廢物資源化、無害化處理技術(shù)，農(nóng)村及小城鎮(zhèn)污染綜合防治技術(shù)，使全市環(huán)境得到明顯改善。2.2.2建立環(huán)境預(yù)警體系。開展采樣與分析技術(shù)、重點污染源和污染物排放連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)；區(qū)域環(huán)境質(zhì)量地面自動監(jiān)測、預(yù)報與預(yù)警。技術(shù)的研究，開發(fā)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究及儀器設(shè)備，構(gòu)建環(huán)境污染預(yù)警體系。2.3發(fā)展海洋科技，加速海洋開發(fā)重點研究海洋相關(guān)技術(shù)，合理的開發(fā)利用海洋資源，提高海洋資源的利用率，提升海洋技術(shù)的科技水平，為海洋經(jīng)濟的建設(shè)與發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。2.3.1海水綜合利用。重點加強對于包括鹽和苦鹵等在內(nèi)的海水化工產(chǎn)品的研發(fā)，探索先進的技術(shù)利用先進的設(shè)備應(yīng)用于對海水的淡化，增強日海水淡化的能力。2.3.2海洋生物資源的開發(fā)與利用。加強對海洋生物資源開發(fā)以及利用的研究，突破海洋生物活性篩選和海水種苗選育繁育技術(shù)；研究海洋天然產(chǎn)物活性物質(zhì)的提取、分離、純化的技術(shù)和海洋功能食品的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究，開發(fā)海洋生物材料、微生物發(fā)酵及其天然產(chǎn)物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)。2.3.3海洋漁業(yè)資源開發(fā)、利用與保護。重點攻克漁業(yè)增養(yǎng)殖生物種質(zhì)資源與遺傳改良技術(shù)、高效規(guī)?；?、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、品牌化養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖生態(tài)安全技術(shù)、安全水產(chǎn)養(yǎng)殖與養(yǎng)殖生物疾病防治體系及綠色漁藥研發(fā)技術(shù)；發(fā)展碳匯漁業(yè)、設(shè)施漁業(yè)、休閑漁業(yè)和水產(chǎn)品精深加工產(chǎn)業(yè)，開展“營養(yǎng)利用性”海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的增養(yǎng)殖，并進行淺海生物資源修復(fù)與增殖技術(shù)的研究。2.3.4現(xiàn)代海洋運輸與物流數(shù)字化技術(shù)將信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于海洋運輸行業(yè)和物流行業(yè)中，開發(fā)決策輔助系統(tǒng)以及能夠保障運輸及物流中船只航行安全的保障系統(tǒng)，大力的生產(chǎn)和研發(fā)大型的運輸工具，真正的實現(xiàn)在貨物運輸過程中的無縫隙的中轉(zhuǎn)以及零距離的旅客換乘。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的今天，營口市將借助國家創(chuàng)新型城市建設(shè)這一難得的契機，加強對科技的創(chuàng)新能力，利用先進的科學(xué)技術(shù)來帶動整個城市社會經(jīng)濟的發(fā)展，加快對城市的創(chuàng)新改革。合理的調(diào)整城市發(fā)展的規(guī)劃，做到與國家科技發(fā)展戰(zhàn)略的良好的對接，爭取做到各產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的持續(xù)提升。建立起循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約型社會的技術(shù)發(fā)展模式，有效地緩解能源、資源與環(huán)境對經(jīng)濟社會發(fā)展的巨大壓力。利用科技的創(chuàng)新推動全市經(jīng)濟增長以及社會的進步，引領(lǐng)經(jīng)濟社會實現(xiàn)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。
作者：陳曦 單位：遼寧營口市生產(chǎn)力促進中心
關(guān)鍵詞 海冰；大風(fēng)；降溫；暴雪；黃河氣旋
中圖分類號 P732.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）11-0200-02
進入海洋中的大陸冰川（冰山和冰島）、河冰、湖冰以及咸水冰被統(tǒng)一稱為海冰，其鹽度比海水低2‰～10‰[1]。海冰等海洋主要災(zāi)害對漁業(yè)生產(chǎn)等有巨大的危害[2-3]。如1969年發(fā)生的“大冰害”，曾經(jīng)造成海上石油平臺損壞。強冷空氣是造成暴雪、大風(fēng)和低溫凍害等冬半年影響我國大部分地區(qū)和海域的災(zāi)害性天氣的主要原因。2010年1月上旬開始，受持續(xù)強冷空氣的影響，渤海灣、萊州灣、黃海北部等山東海域發(fā)生海冰災(zāi)害，山東省因這次海冰災(zāi)害直接經(jīng)濟損失接近27億元，其中煙臺市損失8.78億元，威海市損失8.96億元[4]。本文通過對2010年1月上旬的持續(xù)強冷空氣過程分析，探討造成海冰對強冷空的響應(yīng)，以期提高社會的防范意識，減少海洋產(chǎn)業(yè)的損失。
1 海冰災(zāi)情分析
自2009年11月下旬開始，遼東灣出現(xiàn)大面積初生冰，時間較常年提前15 d左右；至2010年1月上旬，遼東灣海冰發(fā)展迅速，浮冰范圍迅速增加；至1月中旬，受補充冷空氣影響，萊州灣的冰情發(fā)展明顯，浮冰范圍從1月9日的29.632 km迅速增加到1月18日的72.228 km，1月22―24日連續(xù)維持在85.192 km，為萊州灣40年來最大海冰范圍；遼東灣浮冰范圍從1月31日的96.304 km迅速發(fā)展到2月13日的200.016 km，最大單層冰厚達(dá)50 cm以上。海冰于2010年1月中下旬達(dá)到山東省40年同期最嚴(yán)重冰情。
2 天氣形勢分析
2.1 500 hPa高空環(huán)流形勢分析
2010年1月上旬的500 hPa高度場上，北半球中高緯以經(jīng)向環(huán)流為主，冷空氣經(jīng)貝加爾湖東移南下。2日，小股冷空氣經(jīng)蒙古和東北地區(qū)南下，高原低槽東移，帶動低層暖濕氣流向北輸送。3日，河套地區(qū)有低渦生成，北方冷空氣和南方暖濕氣流在此交匯，引發(fā)黃河氣旋劇烈發(fā)展，在東北路徑南下的冷空氣墊上抬升，形成明顯降雪。4日8：00后，東亞大槽移動到日本海地區(qū)，來自極地的冷空氣經(jīng)由貝加爾湖，在高壓前部西北氣流的影響下不斷影響山東半島地區(qū)。地面圖上，河套低渦誘發(fā)黃河氣旋，經(jīng)黃河下游影響華北到山東半島的大部分地區(qū)。4日8：00，黃河氣旋東移到朝鮮半島地區(qū)，冷高壓隨之南下，冷空氣經(jīng)由貝加爾湖、蒙古東部擴散南下。8日高壓中心位于蒙古東部地區(qū)，冷空氣影響結(jié)束。
2.2 暴雪過程分析
黃河氣旋引起較強的上升運動和整層的水汽抬升使4日山東半島多處出現(xiàn)暴雪。隨著冷空氣不斷影響，山東半島特有的地方性天氣――冷流降雪天氣不斷出現(xiàn)。5日850 hPa半島降溫至-20～-16 ℃，山東半島多處出現(xiàn)大雪；隨著高空冷空氣主體的不斷東移，山東半島的冷流降雪強度也逐漸減弱。6日850 hPa為-16 ℃，出現(xiàn)中雪；7日回升至 -16～-12 ℃，出現(xiàn)小到中雪；8日回升至-12 ℃，出現(xiàn)小雪，降雪結(jié)束。半島最大積雪深度達(dá)30 cm以上，50%的臺站最大積雪深度與歷史同期持平，40%的臺站降雪日數(shù)與歷史同期持平。
2.3 低溫實況分析
對于這種持續(xù)性冷空氣影響引起的溫度下降，一般分為平流降溫和輻射降溫2種。3日8：00至4日8：00，以較強冷平流引起的平流降溫為主。500 hPa高空較強鋒區(qū)壓在了華北―山東半島一帶（10緯距，4條等溫線）。4日8：00―20：00，850 hPa西北氣流明顯加強，等高線與等溫線交角在90°左右，溫度平流達(dá)到最大值。5日8：00，成山頭ΔT24值達(dá)到-13 ℃。4日夜間以后，山東半島南部地區(qū)天況轉(zhuǎn)晴，風(fēng)力減弱，輻射降溫作用明顯，導(dǎo)致最低氣溫出現(xiàn)在6日早晨，全市氣溫均在-9 ℃以下，內(nèi)陸地區(qū)最低氣溫達(dá)-22 ℃。1月上旬平均氣溫達(dá)到1980年以來的最低值。
2.4 大風(fēng)分析
由于冷高壓的前方伴有入海氣旋，高壓前部較大的氣壓梯度與地面氣旋疊加，造成風(fēng)力極值出現(xiàn)在1月4日，黃海南部的崆峒島站最大風(fēng)力8～9級，陣風(fēng)10級，陸地6～7級，陣風(fēng)8級。與之類似的是，1999年11月24日，由于地面冷高壓和入海氣旋的共同作用，渤海出現(xiàn)7級、陣風(fēng)10級的偏北大風(fēng)，發(fā)生了震驚全國的“11?24”海難事故。4日后冷空氣逐漸擴散南下，地面冷高壓經(jīng)蒙古到河套擴散南下，地面風(fēng)向以北到西北風(fēng)為主。與高空冷平流相對應(yīng)。5日，海島站最大風(fēng)力，崆峒島8級，渤海黃海交界處的長山列島自動站為6～7級風(fēng)，沿海地區(qū)均為4～5級風(fēng)。6日，崆峒島7級風(fēng)，長山列島為4～5級風(fēng)。7日，崆峒島7級，長山列島為5～6級風(fēng)。
3 與1969年海冰災(zāi)情對比
在1969年春季，渤海發(fā)生特大海冰期間，海冰厚度最大達(dá)到54 cm，營口海區(qū)、遼河口基本上被固定冰全部覆蓋，渤海石油“海一井”（重500T）平臺、“海二井”（重550T）平臺受到重創(chuàng)，塘沽港有58艘客輪受損。造成這次冰害的主要原因是由于1969年冷空氣強度大、頻率高，冬季降雪頻繁，多因素綜合造成1969年大冰害發(fā)生。綜合1969年和2002年的海冰災(zāi)情認(rèn)為，海冰厚度和范圍都與冷空氣強度、次數(shù)及路徑密切相關(guān)，海冰的形成與消融與該海區(qū)的氣象和水文條件有著密切的關(guān)系[5-6]。
4 建議
黃河氣旋和較強冷平流造成的大風(fēng)、低溫和降雪是造成海冰災(zāi)害發(fā)生并發(fā)展的重要因素，當(dāng)持續(xù)低溫出現(xiàn)后，東北風(fēng)盛行的天氣形勢下，海冰發(fā)生發(fā)展的概率較大。冷空氣強度、次數(shù)及路徑等因素影響海冰厚度和范圍，氣象條件和水文條件與海冰的形成、消融密切相關(guān)。因此，預(yù)測有海冰發(fā)生時，應(yīng)周密部署，加強督促檢查，加強巡查監(jiān)控，及時預(yù)警信息，充分利用VTS、AIS、CCTV等監(jiān)控手段；加強對海冰區(qū)域的動態(tài)監(jiān)控，隨時掌握跟蹤冰情變化情況。加強多部門聯(lián)系與合作，健全預(yù)警機制，密切關(guān)注海冰的發(fā)展，及時預(yù)警信息；嚴(yán)格落實各項防范措施，及時掌握海域海上冰情，研究分析海冰對涉海作業(yè)和水運生產(chǎn)可能造成的影響，制訂和完善因海冰影響造成封港、停航和船舶、人員海上被困等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，同時要合理布置力量，做好隨時應(yīng)對各類情況的準(zhǔn)備。在做好預(yù)防工作的基礎(chǔ)上，當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，對適宜收獲的養(yǎng)殖產(chǎn)品及時收獲，對養(yǎng)殖池塘要防止發(fā)生缺氧，同時對漁業(yè)設(shè)施加固和增加保溫能力，保證養(yǎng)殖品種正常生長，最后要及時對停港漁船進行調(diào)度和看管，切實保證漁船安全[7-8]。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 李志軍.渤海海冰災(zāi)害和人類活動之間的關(guān)系[J].海洋預(yù)報，2010（1）：8-12.
[2] 陸欽年.我國渤海海域的海冰災(zāi)害及其防御對策[J].自然災(zāi)害學(xué)報，1993（4）：53-59.
[3] 徐廣遠(yuǎn)，鄶明，張恩鵬，等.海參海冰災(zāi)害防治措施[J].新農(nóng)業(yè)，2013（17）：60.
[4] 孫劭，蘇潔，史培軍.2010年渤海海冰災(zāi)害特征分析[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2011（6）：87-93.
[5] 張方儉，費立淑.我國的海冰災(zāi)害及其防御[J].海洋通報，1994（5）：75-83.
[6] 馬桂山，張哲，王曉娟，等.渤黃海冰情分析與對策思考[J].中國海事，2010（11）：43-46.
碳金融對我國現(xiàn)代漁業(yè)經(jīng)濟發(fā)展支持研究
基于遼寧沿海經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略背景的大連市漁港發(fā)展對策
湛江海洋經(jīng)濟發(fā)展研究
我國黃海海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)
河蟹產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展實證研究——基于“中國河蟹之鄉(xiāng)”江蘇興化永豐鎮(zhèn)的調(diào)查
水產(chǎn)科研機構(gòu)管理人員績效考評體系研究
我國水產(chǎn)加工企業(yè)創(chuàng)業(yè)歷程及成長動力的扎根理論研究
標(biāo)準(zhǔn)化在促進漁業(yè)發(fā)展中的作用及其實踐
基于信息不對稱理論的水產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管
完善我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測體系建設(shè)的研究與思考
撬動羅非魚國內(nèi)銷售市場的幾點思考
網(wǎng)箱魚類排泄物收集碳匯系統(tǒng)與生態(tài)效能研究
推進淡水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的思考
我國漁業(yè)水域突發(fā)污染事件分析
我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染防治研究
南非發(fā)展淡水養(yǎng)殖業(yè)需要關(guān)注的幾個問題
國際海洋生態(tài)安全存在的問題及其原因分析
風(fēng)暴潮災(zāi)害損失和經(jīng)濟增長的耦合關(guān)系研究
山東半島藍(lán)色經(jīng)濟區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟的耦合關(guān)系研究
廣東海洋大學(xué)海洋經(jīng)濟與管理研究中心揭牌
大連水產(chǎn)學(xué)院參加中國航海日各種活動
2009年海峽兩岸青年海洋教育文化交流活動在臺舉行——中國海洋大學(xué)、上海海洋大學(xué)、浙江海洋學(xué)院師生代表參會
我國漁業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題及出路
現(xiàn)代漁業(yè)公共政策研究的若干思考
農(nóng)村小額信貸發(fā)展的國際經(jīng)驗與中國實踐
《環(huán)境污染損害責(zé)任保險法》之法律構(gòu)架
我國政策性漁業(yè)保險發(fā)展探析
我國漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
試論基于社區(qū)的漁業(yè)管理
從海洋綜合管理的視角完善海域使用管理——基于舟山海域的實證考察
IUU捕撈問題之經(jīng)濟學(xué)透視
漁業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化中存在的問題及其對策
常見水產(chǎn)品安全指標(biāo)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)間的矛盾分析
我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全SWOT分析及戰(zhàn)略選擇
上海市水域水生生物增殖放流現(xiàn)狀和存在問題
水生生物資源增殖的服務(wù)功能分析和品種選擇
農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中價值標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定與量化的探討——以日本水產(chǎn)品進口情況為案例
海洋災(zāi)害經(jīng)濟損失的模糊測定——以風(fēng)暴潮為例
美國青蛙成蛙健康養(yǎng)殖技術(shù)經(jīng)濟評價
以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)努力使?jié)O業(yè)發(fā)展成為國家生態(tài)文明的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)
關(guān)于建立海洋生態(tài)補償機制的探討
關(guān)于開展水域荒漠化防治工作的幾點思考
淺談漁業(yè)水域污染與漁業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)
工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水處理系統(tǒng)的建造技術(shù)及其市場前景
中國漁業(yè)生產(chǎn):計量經(jīng)濟模型的構(gòu)建與應(yīng)用
基于需求主體的漁業(yè)金融供給路徑探討
稅費在東山縣單拖漁業(yè)捕撈能力控制中作用的實證分析
新漁村建設(shè)面臨的問題及化解思路
上海市漁民權(quán)益保護機制研究
關(guān)于轉(zhuǎn)變漁業(yè)增長方式促進社會主義新漁區(qū)建設(shè)的思考
我國遠(yuǎn)洋漁業(yè)亟待國家重點扶持以加快發(fā)展
改革開放以來我國海水養(yǎng)殖政策的演變與發(fā)展
關(guān)于千島湖發(fā)展休閑漁業(yè)的思考
新疆漁業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及展望
中國蝦產(chǎn)品出口競爭力分析
基于比較優(yōu)勢的中歐貿(mào)易產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實證分析
中國金槍魚供應(yīng)鏈物流分析
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)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(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界各國，特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(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)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、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)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(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)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點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)境特征對各類污染物作用的機理和規(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)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、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)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，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，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模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，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(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)模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應(yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風(fēng)暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等）。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(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。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強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、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。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，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)和振動破壞機理更有待深入研究。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理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(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)境地震危險性分析，設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；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)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：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)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(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。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(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)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(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。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、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策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。
關(guān)鍵詞:海洋經(jīng)濟 海洋環(huán)境 環(huán)境保護 海洋災(zāi)害
前言
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴(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 界各國,特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(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)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、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)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(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)過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點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)境特征對各類污染物作用的機理和規(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)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、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)雜條件下的運動及演變規(guī)律,并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此,除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外,也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大,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,因此,往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型,這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模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,對于較大范圍的海域,通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(xué)模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應(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)模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎(chǔ),針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面,可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系,可使雙曲型緩坡方程能
夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合,可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來,建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法,用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型,可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo),在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發(fā),在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型,它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù);同時對確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出,在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面,數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學(xué)模型,其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵,直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的,有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備,現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng),可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu),獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、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策
為了充分利用海洋空間,現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程,估計到21世紀(jì),可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用,各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大,保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū),但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū),海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用,海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù),感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等,都將是需要認(rèn)真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設(shè)施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題,也是非常迫切需要研究的課題。此外,長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策,也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經(jīng)濟發(fā)達(dá)的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景,建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)一樣,將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合,建立模型,通過多媒體技術(shù),形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,預(yù)測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)境水污染的惡化、海洋自然災(zāi)害(臺風(fēng)、巨浪、風(fēng)暴潮、地震、冰害、地質(zhì)災(zāi)害)頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設(shè)所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變,以及它們之間的相互作用,用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理,建立智能化的決策支持系統(tǒng),以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展,將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有
效的手段。
三、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣,是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高,一旦發(fā)生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風(fēng)暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等)。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%,其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區(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。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù),至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式,冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中,除進行理論分析和數(shù)值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行,它們各有其優(yōu)缺點,發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發(fā)生。強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、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。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升,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)和振動破壞機理更有待深入研究。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理,至今國內(nèi)外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(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)境地震危險性分析,設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;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)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性;海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面: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)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低,施工質(zhì)量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
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)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(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界各國，特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(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)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、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)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(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)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點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)境特征對各類污染物作用的機理和規(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)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、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)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，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，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模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，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(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)模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風(fēng)暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等）。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(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。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強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、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。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，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)和振動破壞機理更有待深入研究。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理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(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)境地震危險性分析，設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；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)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：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)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(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。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(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)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(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。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、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策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。
