導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇海洋災(zāi)害及其防治，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

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)外上海”享有“東方貿(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，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)。學習借鑒國內(nèi)外先進的科學技術(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、標準化、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

篇2

隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，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、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、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)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，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)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，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數(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，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(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、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學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)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，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)模型的科學性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，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上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴重的國家之一。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年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當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)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風每年有7—8個。每當臺風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)生風暴潮，形成風暴潮災(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)防標準等。

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)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標準偏低，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、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，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)達的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當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、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

篇3

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、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、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)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，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)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，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數(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，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(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、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學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)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，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)模型的科學性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，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上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴重的國家之一。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年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當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)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風每年有7—8個。每當臺風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)生風暴潮，形成風暴潮災(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)防標準等。

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)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標準偏低，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、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，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)達的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當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、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

篇4

隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，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、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、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)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，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)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，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數(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，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(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、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學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)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，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)模型的科學性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，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上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴重的國家之一。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年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當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)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風每年有7—8個。每當臺風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)生風暴潮，形成風暴潮災(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)防標準等。

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)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標準偏低，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、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，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)達的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當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、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(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，都將是需要認真解決的問題。

篇5

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、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、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)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，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)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，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數(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，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(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、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學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)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，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)模型的科學性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，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上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴重的國家之一。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年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當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)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風每年有7—8個。每當臺風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)生風暴潮，形成風暴潮災(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)防標準等。

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)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標準偏低，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、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，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)達的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當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、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

篇6

隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,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、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學因素、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)學模型;波浪數(shù)學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面,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)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面,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數(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,在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(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、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學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)學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學模型,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)模型的科學性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模 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上百億元人民幣,是世界上海洋災(zāi)害最嚴重的國家之一。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年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當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)的臺風數(shù)目占全球的38%,其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風每年有7—8個。每當臺風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)生風暴潮,形成風暴潮災(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)防標準等。

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)境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設(shè)計不周或設(shè)計標準偏低,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、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,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)達的地區(qū),海上工程建設(shè)如果考慮不當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、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

篇7

獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

海平面變化與社會經(jīng)濟和人類生活休戚相關(guān)。我國是個海洋大國，擁有約300萬平方公里的管轄海域，6500多個沿海島嶼，1.8萬公里長的大陸海岸線和1.4萬公里長的島嶼岸線[1]，沿海地區(qū)集中了全國約70%以上的大中城市和50%以上的人口。2012年我國海洋生產(chǎn)總值已達5萬億元以上，占國內(nèi)生產(chǎn)總值9.6%，海洋藍色經(jīng)濟對我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻。然而隨著海平面的上升，沿海地區(qū)的風暴潮、海岸侵蝕、海水入侵等海洋災(zāi)害逐漸加劇，這使得沿海地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展成果的脆弱性加大，影響了可持續(xù)發(fā)展和人們生活的安定。

1海岸侵蝕

海岸侵蝕是指海岸線位置的后退、岸灘下蝕的現(xiàn)象。我國主要有基巖海岸、珊瑚礁海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸四種類型，幾乎所有類型的海岸都有可能遭到侵蝕的威脅，砂質(zhì)海岸侵蝕最為嚴重，淤泥質(zhì)海岸侵蝕次之[2]。

全球氣候變暖引起的海平面上升是導(dǎo)致我國海岸侵蝕發(fā)展的主要因素。海平面上升引發(fā)波浪和潮流動力作用增強，在波浪掀沙、水流輸沙的動力作用下海岸侵蝕不斷加劇。海平面上升使得海岸與海洋動力條件發(fā)生改變，海岸物質(zhì)平衡和穩(wěn)定性受到破壞，從而加大海岸侵蝕災(zāi)害。

在我國海岸侵蝕呈加劇趨勢，主要表現(xiàn)為侵蝕岸段增加和岸灘下蝕加劇兩個方面。1.江蘇省廢黃河三角洲附近侵蝕岸段有所增加，二十世紀六十年代其侵蝕岸段的南邊界在還在射陽港以北，現(xiàn)在已經(jīng)延伸至射陽鹽場。2.在修建人工堤防的沿海岸段，由于岸線被固定，海水對堤防底部進行淘刷，使得海岸下蝕嚴重。廈門島東南海岸潮間帶最大下蝕速率接近500毫米/年，海岸侵蝕導(dǎo)致海堤基礎(chǔ)被掏空，海岸呈嚴重侵蝕狀態(tài)。

海岸侵蝕破壞沿海各種設(shè)施，造成岸防工程被沖毀、近岸建筑倒塌、濱海公路塌陷；使得岸線后退，潮灘面積減小，破壞海洋魚類索餌場和產(chǎn)卵場；導(dǎo)致海水浴場退化、破壞旅游資源；加劇海水入侵，造成海岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化。

2海水入侵與土壤鹽漬化

海水入侵指的是濱海地區(qū)地下水的運動發(fā)生變化，使得海水與淡水之間的平衡狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致海水向陸地方向入侵的現(xiàn)象。土壤鹽漬化是指由于發(fā)生海水入侵，土壤中聚集鹽、堿超過正常耕種水平，導(dǎo)致作物不能正常生長的現(xiàn)象。

海水入侵與土壤鹽漬化受地面徑流和海平面高度共同影響。地下水需要地面徑流滲透來補給，如果氣候持續(xù)干旱，降雨量減少，地下水得到的補充也將減少。同時全球氣候變暖導(dǎo)致海平面上升，抬高了海水的水位，使得咸淡水分界面向陸地一側(cè)移動，加劇了海水入侵。

我國首先于1964年在大連市發(fā)現(xiàn)海水入侵，以后隨著工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，對地下水開采量的逐漸增加，海水入侵面積持續(xù)上升。20世紀70年代后期，又在萊州灣發(fā)現(xiàn)海水入侵；進入80年代，海水入侵現(xiàn)象又發(fā)現(xiàn)多處，且海水入侵范圍逐漸擴大、入侵速度逐年加快、危害越來越嚴重。國家海洋局于2007年啟動了海水入侵與土壤鹽漬化監(jiān)測工作。監(jiān)測結(jié)果表明我國土壤鹽漬化比較嚴重的區(qū)域主要分布在黃河以北的沿海地區(qū)，遼寧、河北、天津和山東的濱海平原地區(qū)是災(zāi)害多發(fā)區(qū)。江蘇連云港和鹽城海水入侵距離一般在距岸10公里以內(nèi)，屬于輕度海水入侵。東海和南海濱海地區(qū)鹽漬化范圍比較小，入侵距離距岸2～3公里以內(nèi)。

3咸潮入侵

咸潮是入海河流河道里的水變咸的現(xiàn)象。漲潮流把高鹽度的海水向河流上游推進，咸淡水混合造成上游河道水體變咸，就形成了咸潮。咸潮的嚴重程度以每升水所含氯化物濃度來衡量。按照農(nóng)田灌溉水質(zhì)與地表水環(huán)境質(zhì)量標準，灌溉水源和水廠供水水源氯度上限為250mg/L，若超過此標準，就不能滿足供水水質(zhì)標準，影響城鎮(zhèn)生活、工業(yè)供水及農(nóng)業(yè)灌溉。

在高海平面期、天文大潮期和上游徑流枯水期易發(fā)生咸潮入侵災(zāi)害。近幾十年來海平面逐漸上升，使得咸潮活動頻繁、持續(xù)時間增加、上溯影響范圍擴大、強度趨于嚴重[3]。有研究表明：海平面上升1米，咸水將向內(nèi)陸上推20公里。

咸潮入侵對長江口的農(nóng)業(yè)用水、居民生活用水乃至城市工業(yè)生產(chǎn)及其發(fā)展都有相當大的影響。1978年冬至1979年春，長江口遭遇咸潮襲擊，咸潮入侵至黃浦江，影響上海市供水近100天；1998年冬至1999年春，咸潮期持續(xù)近24天，長江取水口氯度最高達到2000mg/L；2011年4月至5月，長江口發(fā)生了三次大規(guī)模咸潮，且持續(xù)時間均超過6天。

4 濱海濕地退化

濱海濕地是指低潮時水深淺于6米的水域及其沿岸浸濕地帶，包括沿海低地、潮間帶和水深不超過6米的永久性水域。我國濱海濕地主要包括淺海水域、河口水域、紅樹林、珊瑚礁、海草床、灘涂、鹽沼。

沿海濕地是一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在：1.蘊藏著豐富的動植物資源。2.能有效調(diào)節(jié)大氣組分，能夠吸收大量的二氧化碳氣體，并釋放出氧氣。3.可以調(diào)節(jié)維持區(qū)域水平衡，避免水旱災(zāi)害。4.可以凈化水體，吸收氮、磷等營養(yǎng)元素以及重金屬元素，降低其在水體中的濃度。5.調(diào)節(jié)局部小氣候，保持當?shù)氐臐穸群徒涤炅?，有利于當?shù)厝嗣竦纳詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)。6.濕地中生長著多種多樣的植物，可以抵御海浪、臺風的沖擊，保護海岸堤防[4]。

海平面上升會使得沿海濕地向陸地方向推移，在近岸低洼的地方營造出新的濕地，使得近岸陸地生態(tài)景觀逐漸向濕地生態(tài)景觀演替。但是大多數(shù)海岸都有護岸工程，濕地內(nèi)移的幅度有限。在我國近年來因海平面上升加劇了遼東灣、萊州灣、海州玩和其他沿海低洼濕地的消失。

5 風暴潮災(zāi)害加劇

風暴潮是指由熱帶氣旋、溫帶氣旋、冷空氣等強烈大氣擾動引起的海面異常升降的現(xiàn)象。根據(jù)誘發(fā)風暴潮的天氣系統(tǒng)特征，通常將風暴潮分為溫帶風暴潮和臺風風暴潮兩大類。

風暴潮災(zāi)害的致災(zāi)程度主要與風暴潮自身強度和發(fā)生風暴潮時的基礎(chǔ)水位有關(guān)。海平面上升抬高了風暴潮的基礎(chǔ)水位，同時使得波浪和潮流的作用增強，加大了致災(zāi)程度。

2010年10月，福建沿海海平面高于常年同期174毫米。在此期間，臺風“鲇魚”在天文大潮期間登錄福建漳浦，異常高海平面疊加與風暴增水，造成了嚴重的災(zāi)害，致使60多萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失超過26億元。

6 結(jié)語

海平面上升已經(jīng)給我國沿海地區(qū)帶來了不可忽視的影響，我們應(yīng)當加強海平面上升理論的研究、加強海平面變化的監(jiān)測、加強減災(zāi)技術(shù)的研究、加強風險區(qū)劃工作的研究，從多個方面入手，減輕海平面上升對我國帶來的影響。

參考文獻

[1] 徐勇.中國海岸城市帶的形成與發(fā)展規(guī)劃――兼論其地緣戰(zhàn)略與文化意義[J].戰(zhàn)略與管理.2000.2.16-26.

篇8

一、充分認識加強氣象災(zāi)害防御工作的重要意義

我市地處南北氣候過渡帶和海陸氣候過渡帶，天氣氣候復(fù)雜，氣象災(zāi)害頻繁。近年來，氣象災(zāi)害及其引發(fā)的次生、衍生災(zāi)害，對全市經(jīng)濟社會發(fā)展、人民群眾生產(chǎn)生活以及生態(tài)環(huán)境造成較大影響。隨著全球氣候持續(xù)變暖，各類異常天氣將不斷增多，重大氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，氣象災(zāi)害成為制約全市經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素之一。

防御氣象災(zāi)害關(guān)系到各行各業(yè)和千家萬戶，加強氣象災(zāi)害防御工作，提高全社會防御氣象災(zāi)害的能力和水平，對防止和減輕災(zāi)害損失，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義和作用。做好氣象災(zāi)害防御工作，是貫徹落實以人為本的科學發(fā)展觀，保障經(jīng)濟社會實現(xiàn)跨越發(fā)展的迫切需要，也是維護公共安全、維護正常社會生產(chǎn)生活秩序、構(gòu)建和諧社會的重要舉措。各地各部門要充分認識加強氣象災(zāi)害防御工作的重要性，堅持以人為本、預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針，依靠科技、依靠法制、依靠群眾，統(tǒng)籌規(guī)劃、分類指導(dǎo)，制定和實施氣象災(zāi)害防御規(guī)劃，加快我市各級防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，強化防災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)，切實增強氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警、綜合防治、應(yīng)急處置和救助能力，提高全社會防災(zāi)減災(zāi)水平，最大程度減輕災(zāi)害損失，促進全市經(jīng)濟社會持續(xù)和諧發(fā)展。

二、努力提高氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警水平

（一）加強氣象災(zāi)害綜合監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報體系建設(shè)。要按照合理布局、有效利用的原則，組織建立和完善國家與地方綜合氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，重點加強沿海、沿河、沿庫、沿路災(zāi)害性天氣監(jiān)測網(wǎng)和中小尺度天氣加密觀測系統(tǒng)建設(shè)，提高站網(wǎng)密度。氣象部門要組織跨地區(qū)、跨部門的聯(lián)合監(jiān)測，并會同有關(guān)部門和單位加快氣象信息共享平臺建設(shè)。農(nóng)林、水利、水文、海洋與漁業(yè)、環(huán)保等部門要向氣象信息共享平臺提供與之相關(guān)的大氣、水文、海洋、環(huán)境、生態(tài)等數(shù)據(jù)信息，盡快實現(xiàn)監(jiān)測信息共享。要不斷完善市、縣兩級氣象災(zāi)害預(yù)測預(yù)報體系，建設(shè)分災(zāi)種氣象災(zāi)害預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)，延伸鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級氣象災(zāi)害服務(wù)平臺。建設(shè)和完善海洋及港口氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)，提高對海洋氣象災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警能力。加強災(zāi)害性天氣的會商分析，做好災(zāi)害性、關(guān)鍵性、轉(zhuǎn)折性重大天氣預(yù)報和趨勢預(yù)測，重點加強臺風、暴雨、大霧等災(zāi)害及其影響的中短期精細化預(yù)報和雷電、龍卷風、冰雹等強對流天氣的短時臨近預(yù)報，實現(xiàn)對各種災(zāi)害性天氣事件的實時動態(tài)分析、風險分析和預(yù)測預(yù)警。

（二）完善氣象災(zāi)害預(yù)警信息渠道。災(zāi)害性天氣氣候警報由氣象部門統(tǒng)一。各類新聞媒體和信息服務(wù)單位要按有關(guān)規(guī)定，及時、準確傳播氣象部門提供的適時氣象信息或氣象預(yù)報節(jié)目。具備實時傳播能力的新聞媒體和信息服務(wù)單位，在接到重大或突發(fā)性天氣警報后，要即時增播或插播，確保受影響群體及時知曉，為采取防御或避讓措施贏取時間，各地要加快突發(fā)氣象公共事件預(yù)警信息體系建設(shè)，在學校、醫(yī)院、社區(qū)、高速公路、車站、碼頭、體育場館等人員密集場所規(guī)劃設(shè)置或利用現(xiàn)有電子顯示屏、公眾廣播、警報器等具備及時播發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息功能的設(shè)施。要進一步完善氣象手機短信預(yù)警系統(tǒng)，擴充城鄉(xiāng)電子顯示屏系統(tǒng)和專業(yè)信息網(wǎng)站功能，與社會公共媒體、有關(guān)部門和行業(yè)內(nèi)部信息渠道相結(jié)合，及時各類氣象災(zāi)害預(yù)報預(yù)警信息及簡明的防災(zāi)避災(zāi)辦法，進一步暢通農(nóng)村、海上等預(yù)警信息渠道，努力擴大預(yù)警信息覆蓋面。

三、切實增強氣象災(zāi)害應(yīng)對能力

（一）加快制定和實施氣象災(zāi)害防御規(guī)劃和應(yīng)急預(yù)案。各縣區(qū)要結(jié)合當?shù)貧庀鬄?zāi)害特點，依法編制和實施氣象災(zāi)害防御規(guī)劃，明確氣象災(zāi)害防御工作的主要任務(wù)、措施、工作機制和部門職責，優(yōu)化、整合各類資源，統(tǒng)籌規(guī)劃防范氣象災(zāi)害的應(yīng)急基礎(chǔ)工程建設(shè)。要進一步制定和完善氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，明確各災(zāi)種的應(yīng)對措施和處置程序。氣象部門及易受災(zāi)害影響的部門、單位要根據(jù)實際情況及當?shù)卣姆烙?guī)劃和預(yù)案，制定相應(yīng)的氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案。各地及相關(guān)部門、單位要加強預(yù)案的動態(tài)管理和演練，促進各單位的協(xié)調(diào)配合和職責落實。

（二）加強氣象災(zāi)害應(yīng)急隊伍建設(shè)。要進一步加強各類氣象災(zāi)害防范應(yīng)對專業(yè)隊伍和專家隊伍建設(shè)，明確學校、醫(yī)院、車站、碼頭、體育場館等公共場所氣象災(zāi)害應(yīng)急聯(lián)系人。要積極創(chuàng)造條件，逐步建立鄉(xiāng)村氣象災(zāi)害義務(wù)信息員隊伍；研究制定動員和鼓勵志愿者參與氣象災(zāi)害應(yīng)急救援辦法，進一步加強志愿者隊伍建設(shè)。對相關(guān)人員要定期開展相關(guān)知識和技能培訓(xùn)，及時更新和補充技術(shù)裝備，提高應(yīng)急人員和隊伍的整體素質(zhì)，不斷增強應(yīng)對氣象災(zāi)害的能力。

（三）強化氣象災(zāi)害防御基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。各地、各有關(guān)部門要結(jié)合實際，建設(shè)和完善海堤、水庫、城市排水設(shè)施、避風港口、緊急避難場所等應(yīng)急基礎(chǔ)設(shè)施。要認真組織開展氣象災(zāi)害隱患排查，深入查找抗災(zāi)減災(zāi)工程、設(shè)施等方面存在的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，特別要加強對學校、醫(yī)院、敬老院、監(jiān)獄及其他公共場所、人群密集場所的隱患排查，制定整改計劃，落實整改責任和措施，保證工程設(shè)施防災(zāi)抗災(zāi)作用的有效發(fā)揮。各級氣象部門要按國家規(guī)定的防雷標準和設(shè)計、施工規(guī)范，加強對新建、擴建、改建的建（構(gòu)）筑物、設(shè)施或場所防雷裝置的設(shè)計審核、施工監(jiān)督和竣工驗收，完善建筑物、設(shè)施和場所防雷裝置，并定期檢測。

（四）積極開展氣象災(zāi)害普查及氣候可行性論證工作。各縣區(qū)要按照國家、省防災(zāi)減災(zāi)有關(guān)規(guī)劃和要求，組織氣象、民政等部門認真開展氣象災(zāi)害風險普查，調(diào)查收集本地發(fā)生的氣象災(zāi)害的種類、頻次、強度、損失以及引發(fā)的次生、衍生災(zāi)害情況，建立氣象災(zāi)害風險數(shù)據(jù)庫。加強區(qū)域災(zāi)害分析評估，逐步建立氣象災(zāi)害風險區(qū)劃，有針對性制定和完善防災(zāi)減災(zāi)措施。市、縣氣象部門要依法開展對城市規(guī)劃、重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公共工程建設(shè)、重點領(lǐng)域發(fā)展建設(shè)規(guī)劃的氣候可行性論證，加強對沿海風能及太陽能等氣候資源的探測及評估工作。要積極開展氣候變化及其引發(fā)的極端天氣氣候事件對水資源、糧食生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等的影響評估和應(yīng)對措施研究。有關(guān)部門和單位要嚴格執(zhí)行氣候可行性論證制度，在規(guī)劃編制和項目立項中要統(tǒng)籌考慮氣候可行性和氣象災(zāi)害的風險性，避免和減少氣象災(zāi)害、氣候變化對重要設(shè)施和工程的影響。市發(fā)展和改革部門要會同氣象部門加快制定氣候可行性論證的范圍和程序。

（五）切實增強氣象災(zāi)害抗災(zāi)救災(zāi)能力。要根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)需要，建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)的指揮和作業(yè)體系，及時開展人工增雨、消雹、降溫節(jié)能、改善生態(tài)環(huán)境、森林滅火等人工影響天氣作業(yè)。市、縣氣象部門要根據(jù)需要，充分利用有利的天氣條件，及時開展人工影響天氣工作，并積極開展人工影響天氣科學技術(shù)研究，加快蘇北人工增雨消雹試驗基地建設(shè)，努力提高人工影響天氣的防災(zāi)減災(zāi)效果。各地、各有關(guān)部門在氣象部門災(zāi)害性天氣預(yù)報、警報后，及時分析預(yù)警災(zāi)害對本地區(qū)、本領(lǐng)域的影響，按規(guī)定適時啟動相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，避免和減輕人民生命財產(chǎn)損失。氣象部門要會同有關(guān)部門及時對重、特大氣象災(zāi)害作出評估，確定氣象災(zāi)害等級、性質(zhì)及發(fā)展趨勢，為組織減災(zāi)救災(zāi)工作提供決策依據(jù)。

四、進一步加強對氣象災(zāi)害防御工作的組織領(lǐng)導(dǎo)

（一）全面落實氣象災(zāi)害防御責任制。各級各有關(guān)部門要加強對氣象災(zāi)害防御工作的領(lǐng)導(dǎo)，將氣象災(zāi)害防御工作納入本地國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃，列入年度工作目標管理和考核。逐步建立健全氣象災(zāi)害應(yīng)急處置責任制，進一步健全防災(zāi)減災(zāi)工作協(xié)調(diào)機制，形成政府組織領(lǐng)導(dǎo)、部門協(xié)作配合、全社會共同參與的格局。各級減災(zāi)協(xié)調(diào)機構(gòu)要認真履行氣象災(zāi)害防御的綜合協(xié)調(diào)職責，進一步完善災(zāi)害信息共享互通機制，加強災(zāi)害應(yīng)對工作的協(xié)調(diào)聯(lián)動，形成防災(zāi)減災(zāi)工作合力。氣象、農(nóng)林、水利、海洋與漁業(yè)、建設(shè)、交通、安監(jiān)、公安、民政、衛(wèi)生、廣電、環(huán)保、國土資源、海事等部門及單位，要按照各自職責分工，共同做好氣象災(zāi)害防御有關(guān)工作。

篇9

中圖分類號： P62 文獻標識碼： A

1. 引言

我國地域遼闊，地質(zhì)、地貌條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害的種類眾多、發(fā)生頻繁。隨著建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害對城市、廠礦、交通和能源等重大工程建設(shè)及其正常運行的危害日益嚴重；隨著人類工程活動的加劇，同時也誘發(fā)和加劇了多種地質(zhì)災(zāi)害，并引起了災(zāi)害的連鎖反應(yīng)。這些災(zāi)害已經(jīng)危及人類的生存環(huán)境，制約了經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展速度。各種地質(zhì)災(zāi)害均屬不同的地質(zhì)事件。它們是在地殼運動、地面發(fā)展演變，以及人類活動過程中，發(fā)生的災(zāi)害性地質(zhì)事件。其發(fā)生發(fā)展分別受到各種地質(zhì)作用的控制和制約，在地殼運動和地面演化的發(fā)展進程里，分別具有各自的時序和空間展布規(guī)律。顯示出地殼表層不同地區(qū)的活動程度（強弱）不同，地質(zhì)災(zāi)害的嚴重程度也有差異。

2．地質(zhì)災(zāi)害的分類及活動特征

地質(zhì)災(zāi)害是由內(nèi)、外動力地質(zhì)作用和人類工程活動及其相互作用下，在地殼運動和地質(zhì)、地貌發(fā)展演化過程中出現(xiàn)的災(zāi)害性地質(zhì)事件，它直接危害著工程建設(shè)與人類生命財產(chǎn)的安全。我國地質(zhì)災(zāi)害可以分為4個大的類型（表1～4），即內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災(zāi)害；外動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災(zāi)害；不良介質(zhì)條件造成的工程病害；人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害等。

（1）內(nèi)動力地質(zhì)作用形成地質(zhì)災(zāi)害

內(nèi)動力地質(zhì)作用由于地球內(nèi)部能而產(chǎn)生，主要在地球的深部圈層進行，包括使巖石圈變形變位的構(gòu)造運動、變質(zhì)作用和巖漿作用。各種內(nèi)動力地質(zhì)災(zāi)害實質(zhì)都是現(xiàn)今地殼運動直接或間接表現(xiàn)形式之一。盡管它們都具有各自的運動形式和表現(xiàn)特征，可以呈塊體的升降、帶狀的錯位、緩慢的形變、突發(fā)的沖擊和驟然的爆發(fā)等多種形式，但它們大都是在地應(yīng)力作用下的表現(xiàn)。

（2）外動力地質(zhì)作用形成地質(zhì)災(zāi)害

外動力地質(zhì)作用起源于太陽能為主的地球外部能，表現(xiàn)為巖石圈表層和其外包圈層―大氣圈、水圈、生物圈的相互作用。地面的運動和地形、地貌的變遷具有長期性和普遍性，這是自然發(fā)展變化的規(guī)律。不能把上述的運動和變遷都簡單的列為地質(zhì)災(zāi)害范疇以內(nèi)，關(guān)鍵在于區(qū)別運動量和變遷速度是否達到形成災(zāi)害的程度，是否達到影響和損壞工程建筑的程度，或者將要達到災(zāi)害的臨界程度。

表1 內(nèi)動力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)災(zāi)害

內(nèi)動力地質(zhì)作用

形成的地質(zhì)災(zāi)害類型 災(zāi)害發(fā)生與地殼運動的關(guān)系 防治能力

與情況

主要動力原因 地殼運動特征

地面升降或掀斜 地應(yīng)力 緩慢 避讓

活動斷裂的位移

地裂縫活動 地應(yīng)力

地應(yīng)力 緩慢

緩慢 避讓

避讓

高

應(yīng)

力及能量集中 坑道變形及高邊坡失穩(wěn)

坑道部分突水、突泥

坑道煤、瓦斯突出

巖爆

地震

海嘯（地震誘發(fā)的）

地下熱害 地應(yīng)力

地應(yīng)力

地應(yīng)力

地應(yīng)力

地應(yīng)力

地應(yīng)力是部分原因 緩慢

突發(fā)

突發(fā)

突發(fā)

突發(fā)

突發(fā)

緩慢 可部分治理

可部分治理

可部分治理

可部分治理

避讓

避讓

避讓

火山活動 巖漿活動 突發(fā) 避讓

表2外動力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)災(zāi)害

外動力地質(zhì)作用

形成的地質(zhì)災(zāi)害類型 災(zāi)害與主要的外動力地質(zhì)作用 防治能力

與情況

主要作用過程 主要營力

土石的斜坡運移

（崩塌、滑坡、泥石流） 搬運作用 重力與水 避讓與可部分治理

水土流失 搬運作用 重力與水 可部分治理和制止發(fā)生

沖刷和堆積 侵蝕與沉積作用 流水

風沙與沙漠化 風化剝蝕作用 風與干旱

土地鹽漬化、沼澤化、冷浸田、管涌、浸沒、滲漏 潛水面升降作用為主 地下水

地面沉降 人類工程活動為主 地下水

地下海水入侵 人類工程活動為主 地下水

巖溶與塌陷 侵蝕作用與人類工程活動 地下水 避讓與部治理

地下水污染 搬運作用與人類工程活動 地下水 制止發(fā)生與治理

海岸變遷 侵蝕、搬運、沉積 海水 較難治理

海洋地質(zhì)災(zāi)害 侵蝕、搬運、沉積 海水 較難治理

其它（如煤炭地下燃燒） 風化作用 氧化 較難治理

（3）不良介質(zhì)條件（巖體、土體）造成的工程病害

介質(zhì)條件具體指巖體、土體條件，以及其中夾有破裂面、軟弱面、不均勻?qū)印⒚浛s層、可變層、振動液化層等。這些條件都可以導(dǎo)致工程病害。如果沒有可靠的現(xiàn)場定量化的測試數(shù)據(jù)作為地基承載能力的計算依據(jù)，就不能滿足重大工程和高層建筑設(shè)計的需要。

（4）由于人類活動對地質(zhì)災(zāi)害的影響

人類在創(chuàng)造財富，建設(shè)和改造環(huán)境的過程中，必然從事大量的工程活動。過量的和不合理的人類工程活動，往往是誘發(fā)和導(dǎo)致有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害加劇的重要原因之一，有時甚至成為災(zāi)害的直接肇事者。應(yīng)該著重指出：我國地質(zhì)災(zāi)害損失總值的65%左右，均與人類活動的影響和參與有關(guān)。目前，這種損失仍有上升趨勢。因此，及時控制人類工程的不合理活動，已經(jīng)具有明顯的迫切性。

表3由于不良介質(zhì)條件造成的工程病害

工程中的不良介質(zhì)條件造成的病害 工程病害的特征和原因 防治能力

與情況

工程地質(zhì)特征 力學特征 地基承載力

巖體 軟弱夾層 容易形成滑脫面 軟弱 弱 可以有效的查清和防治，防治效益是很大的

破裂面 容易發(fā)生位移 不連續(xù)面 不穩(wěn)

破碎帶中的破裂物質(zhì) 強度低不均勻 弱、不均勻 不均勻

洞穴及不均勻塊體 承載力弱不均勻 弱、不均勻 不均勻

不良工程的巖石 具有脹縮性等 變化 變化不定

土體 淤泥類軟土 疏松軟弱 軟弱 不穩(wěn) 可以有效的查清和防治，防治效益是很大的

黃土類土（部分） 濕陷性 濕陷 不穩(wěn)

紅粘土 收縮性、不均勻 收縮 較不穩(wěn)

膨脹土 膨脹性 脹縮 不穩(wěn)

鹽漬土 可變形 變化 不穩(wěn)

凍土 可變形 變化 不穩(wěn)

飽和粉土（部分）

飽和粉細砂 液化性 震動液化 震動失穩(wěn)

表4 人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害類型 人類活動的主導(dǎo)原因 災(zāi)害的特征 防治能力

與情況

地下水污染 人類排污 緩慢 可以有效制止

水土流失 人類破壞植被 緩慢

風沙及沙漠化 人類破壞植被 緩慢

沖刷和淤積 人類不合理工程 緩慢

人工填土 人工堆積 緩慢

地面沉降 人類過量開采地下水 緩慢 進行合理的工程活動可以減輕災(zāi)害損失

土石的斜坡運移

（崩塌、滑坡、泥石流） 人類工程活動 緩慢

塌陷 礦產(chǎn)開采，抽水振動 緩慢

地裂縫 過量開采地下流體 緩慢

工程活動誘發(fā)的高應(yīng)力及能量集中 高應(yīng)力及能量集中 人類工程活動 突發(fā)

坑道變形及高邊坡失穩(wěn) 人類工程活動 緩慢

坑道突水、突泥 人類工程活動 突發(fā)

坑道煤、瓦斯突出 人類工程活動 突發(fā)

巖爆 人類工程活動 突發(fā)

礦爆 人類工程活動 突發(fā)

誘發(fā)地震（水庫、注水等） 人類工程活動 突發(fā)

地下熱害 人類工程活動 緩慢

3．地質(zhì)減災(zāi)對策

目前，對它們的各自研究水平和防治能力各不相同，防治難度也相差很大，因此，需要分別采取不同的對策。

（1）對內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災(zāi)害，目前的研究和預(yù)測的水平相對較低，治理能力也很差，主要采取避讓的辦法，少數(shù)可以部分超前避讓減輕災(zāi)害的嚴重程度。例如地震災(zāi)害，目前雖進行了不少工作，但實現(xiàn)地震預(yù)報還是未來的長遠目標，即使能準確進行地震短臨預(yù)報，也難以阻止地震發(fā)生，只能減少生命的傷亡和部分財產(chǎn)的損失，房屋和其他建筑物還可能照樣倒塌。從工程建設(shè)角度考慮問題，就產(chǎn)生了要求研究減輕地震災(zāi)害的對策問題。以內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的各種地質(zhì)災(zāi)害，均與地震災(zāi)害有類似特點，現(xiàn)在對其危險區(qū)段圈定的可靠性，比起中近期預(yù)報和短臨預(yù)報的成功率要高。因此，超前研究區(qū)域地殼穩(wěn)定性，覓找相對穩(wěn)定地段，即地質(zhì)災(zāi)害相對較輕的地段，開展安全建設(shè)，并對建筑物提出合理加固和預(yù)防措施，是減輕損失的可靠辦法；其次才是對災(zāi)害危險區(qū)的前兆臺網(wǎng)監(jiān)測和有關(guān)基礎(chǔ)研究工作的部署。所以，適當加強構(gòu)造穩(wěn)定性評價研究，增加其災(zāi)前經(jīng)費投入，可以避免更大損失，已成為當前減災(zāi)的戰(zhàn)略指導(dǎo)方針之一。

（2）外動力地質(zhì)作用為主的各種地質(zhì)災(zāi)害，雖然對少數(shù)具有一定的治理能力，但花費巨大，現(xiàn)在絕大部分的災(zāi)害仍以避讓為主。目前的研究水平已經(jīng)能夠可靠的或者較為可靠的圈定它們的危險區(qū)段，因此，加強地面穩(wěn)定性評估工作，在經(jīng)費上超前投入，是提高減災(zāi)效益的最好辦法之一。同時也要加強系統(tǒng)地動態(tài)監(jiān)測，對災(zāi)害的臨界程度進行分析和判斷，預(yù)報災(zāi)害的發(fā)生和對災(zāi)害作防治處理等。

（3）不良介質(zhì)條件（巖體、土體）造成的工程病害損失，在我國許多地區(qū)多起因于宏觀決策失誤。例如，由于工程選址前期缺少必要的工程地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)勘察，以致造成不合理的工程選址，往往會大大增加工程地基的建設(shè)投資，因而浪費了建設(shè)資金。如果按照常規(guī)地質(zhì)工作程序，超前進行介質(zhì)條件的穩(wěn)定性勘查評價研究，獲得可靠的現(xiàn)場定量化的測試數(shù)據(jù)為工程設(shè)計提供依據(jù)，這部分損失大都可以避免或減少。

（4）人類活動對地質(zhì)災(zāi)害的影響日益增大，我國每年平均由地質(zhì)災(zāi)害造成的直接損失估計可達200億元以上，其中130億元均與人類活動具有一定的聯(lián)系。因此，了解人類工程的合理指標，制止人類不合理的工程活動，合理規(guī)劃開發(fā)和整治土地，對減輕地質(zhì)災(zāi)害的損失，具有重要意義。

4．結(jié)語

為了避讓地質(zhì)災(zāi)害的侵擾，合理規(guī)劃、整治和開發(fā)利用土地，覓找相對安全、經(jīng)濟的建設(shè)場區(qū)，確定合理的工程加固措施，以保證工程建筑場地的安全和最大的經(jīng)濟效益，從而達到綜合防災(zāi)、減災(zāi)的目標。

參考文獻：

〔1〕高慶華等,1996,地殼運動問題,見:地質(zhì)力學的方法與實踐(第四版)(上),北京:地質(zhì)出版社.

〔2〕谷德振,1963,地質(zhì)構(gòu)造與工程建設(shè),科學通報,(10).

〔3〕郭希哲,1991,中國地質(zhì)災(zāi)害與防治,北京:地質(zhì)出版社.

〔4〕郭希哲等,1990,我國地質(zhì)災(zāi)害評估和防治對策建議.地質(zhì)災(zāi)害與防治,Vol.1,No.1.

〔5〕蔣溥等,1991,中國地質(zhì)災(zāi)害及其宏觀成因環(huán)境,地質(zhì)災(zāi)害與防治,Vol.2,No,1.

〔6〕孫葉,1998,區(qū)域地殼穩(wěn)定性地質(zhì)力學,地質(zhì)力學.

〔7〕李興唐等,1987,區(qū)域地殼穩(wěn)定性研究理論及方法,地質(zhì)出版社.

〔8〕劉國昌,1979,區(qū)域穩(wěn)定性與地震,水文地質(zhì)工程地質(zhì), Vol.46,No,2.

〔9〕劉國昌,1993,區(qū)域穩(wěn)定工程地質(zhì), 長春:吉林大學出版社.

篇10

我縣氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮詺夂颍合亩嘤?，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的重點時期為每年4月至9月。在主汛期，臺風頻起，若是連降暴雨、大暴雨，極易引發(fā)山體崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。

近幾年來，較嚴重的地質(zhì)災(zāi)害分別發(fā)生在*年7月19日、*年5月17日、*年5月20日和*年4月27日。*年度全縣累計發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害12宗，由于預(yù)警及時，未造成人員傷亡的災(zāi)難。地質(zhì)災(zāi)害具有漸變性和突發(fā)性，同時也具有難以抗拒的破壞力等特點，致災(zāi)的誘發(fā)動力有天然的，也有人為的。自然地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地點、規(guī)模和頻度，受自然地質(zhì)條件控制，而人為地質(zhì)災(zāi)害受人類工程開發(fā)活動影響，常隨社會發(fā)展而日益增多。因此，防治人為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生是本方案的一個側(cè)重方面。

二、地質(zhì)災(zāi)害重點防范區(qū)域

（一）危險區(qū)

1.縣城*公園南面縣自來水有限公司供水二廠。該區(qū)域內(nèi)的開發(fā)工程未經(jīng)必要的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，廠區(qū)及其周邊山體潛在的地質(zhì)異常仍有進一步孕育的可能，由于此處西、南面下方均有較密集的民居，危險因素顯而易見，是個重點防治的地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)?？h政府去年*縣自來水有限公司必須迅速依法進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，并根據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng)的防治措施，制定有針對性的防災(zāi)避險預(yù)案。

2.*礦排土場。該礦的主采場雖不在本縣轄區(qū)內(nèi)，但其排棄的泥土、廢石大量長期傾倒于*凡水坑一側(cè)，日積月累形成了地質(zhì)災(zāi)害源，每遇連續(xù)降雨時期，大量排棄物自上而下隨水而流，引發(fā)多次規(guī)模各異的山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。如不及時治理，大面積經(jīng)濟林將遭受不同程度的損毀。

3.*鎮(zhèn)*采子山鐵礦。此處經(jīng)多年采挖，礦區(qū)周邊已經(jīng)形成陡峭的采礦邊坡，采場東北面上方出現(xiàn)3條明顯的裂縫，長度20米至40米不等，寬約10至20厘米。裂縫北側(cè)邊有一條*——新豐迴龍的公路，此路段下方路基已被蠶食破壞，對交通運輸和過往行人造成重大威脅，如不及時進行有效治理，危險源極有可能進一步擴大。

（二）隱患區(qū)

1.*林場龍集工區(qū)水浸洞。此處曾于*年發(fā)生過山體滑坡，*年、*年均有小規(guī)?；卢F(xiàn)象，當?shù)剡M行過簡單治理，重大威脅及當?shù)卮迕癫话驳那榫w暫時得到緩紓，但是由于當?shù)氐牡刭|(zhì)條件比較特殊，不確定因素仍然存在，因此處民居集中，必須進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估并根據(jù)評估結(jié)果進行徹底有效的治理。

2.壩仔鎮(zhèn)群輝滑坡群。災(zāi)害影響區(qū)域為胡竹壩一帶，此地曾經(jīng)是省國土資源廳特別關(guān)注的地質(zhì)災(zāi)害重點防治區(qū)域，并對局部組織進行了必要的治理，很大程度上降低了主要地段的滑坡隱患。當?shù)氐牡刭|(zhì)條件異常復(fù)雜，崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害的威脅依然未完全消除。未經(jīng)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，不得進行用地審批、切坡建房。

3.*鎮(zhèn)*小學。*年地質(zhì)災(zāi)害排查工作中，發(fā)現(xiàn)該教學點存在地面塌陷的隱患，校區(qū)建于洪積扇構(gòu)造堆積層之上，地表1米以下多為砂礫和鵝卵石，極具松散透水性，如果計劃興建三層以上的建筑，必須先經(jīng)過地質(zhì)災(zāi)害危險性評估。

4.*鎮(zhèn)*礦區(qū)。由于多年亂采濫挖，露天采場已形成不規(guī)則異常陡峭的采礦邊坡，又因排土場未經(jīng)規(guī)劃，隨意排棄，松散的土方量比較大，已對附近居住的村民造成威脅，若遇特殊天氣，極有可能引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

5.*鎮(zhèn)*村*村。*年汛期，此地曾發(fā)生頗具破壞力的泥石流災(zāi)害，汛期要加強巡查監(jiān)測，同時要教育村民慎重選擇建房地點，盡量不要在排洪水渠沿線、不穩(wěn)定的山體邊坡下等地域修建房舍。

6.翁城鎮(zhèn)富陂村溫張屋。*年此處局部耕地發(fā)生地面塌陷災(zāi)害，使經(jīng)濟作物遭受一定的損毀。據(jù)初步監(jiān)測，災(zāi)害發(fā)生地為古河道區(qū)域，地表4—5米以下土質(zhì)疏松、透水，甚至可能存在地下暗流，應(yīng)加強巡查監(jiān)測，確保人民群眾生命安全。

7.主要公路沿線。特別是國道106線涼沙公路和**塅，公路兩側(cè)常因連續(xù)降雨引發(fā)山體滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，公路主管部門應(yīng)在汛期加強巡查，及時清淤，確保道路暢通。

8.*林場龍體工區(qū)新山至凡水坑區(qū)域。多年來亂采濫挖已造成讓人觸目驚心的地下采空區(qū)，與之相鄰的凡洞一側(cè)于上世紀九十年代初曾發(fā)生過大面積地面沉降災(zāi)害，由于此采空區(qū)上方壓力依然存在，隱患尚未消除，在此區(qū)域作業(yè)的*鐵礦從業(yè)人員和林業(yè)生產(chǎn)、管理人員的生命安全受到威脅，應(yīng)及早進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，必要時采取避讓措施。

三、防災(zāi)基本措施

（一）認真貫徹執(zhí)行國務(wù)院《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》以及有關(guān)法律法規(guī)，結(jié)合具體情況，制定相應(yīng)的防治辦法和應(yīng)急措施，各鎮(zhèn)人民政府及*林場要制定地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)應(yīng)急預(yù)案。