海洋经济生长与海洋情况掩护题目
摘 要 随着沿海的迅猛生长，近海海域遭到越来越紧张的污染，使海域情况质量显着降落，生态情况日趋恶化，并对生物资源和人体健康孕育发生有害影响。海洋经济的生长还面临严酷的海洋情况，准确预报海洋灾害的孕育发生、生长和应该接纳何种防灾减灾工程措施，也成为紧张关注的情况题目。为了开发海洋资源，需要在海上举行种种工程配置，大规模的工程配置和海洋情况之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要题目。为了顺应我国海洋经济的快速生长，针对我国重大的海洋情况与掩护题目，重点开展研究方面的课题大要上有三类。第一类课题是海洋情况特性对种种污染物作用的机理和研究，第二类课题是海洋工程措施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋情况工程与海洋情况的相互作用及防治措施与对策。
要害词 海洋情况污染 海洋灾害 海洋工程与海洋情况相互作用
随着沿海经济的迅猛生长，近海海域遭到越来越紧张的污染，使海域情况质量显着降落，生态情况日趋恶化，并对生物资源和人体健康孕育发生有害影响。近海水域的污染已成为世界列国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所配合体贴的情况题目。海洋经济的生长还面临严酷的海洋自然情况，海洋灾害直接影响着海洋经济的生长规模、速率和效益，准确预报海洋灾害的孕育发生、生长和应该接纳何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为紧张关注的情况题目。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上举行种种工程配置，在现在科技日益生长的情况下，工程配置的规模日益巨大，这些大规模的工程配置和海洋情况之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要题目。为了顺应我国海洋经济的快速生长，海洋情况的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化生长，近海煤油气田的开发，以及海岸带开发历程中的后效题目的研究需要，针对我国重大海洋情况与掩护题目开展研究黑白常须要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大要上有三类。第一类课题是海洋情况特性对种种污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程措施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋情况工程与海洋情况的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋情况特性对种种污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对种种污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，思量种种自然情况因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、开释）、化学因素、生物因素的作用，展现污染物在海洋庞大条件下的活动及演变规律，并创建海洋水质预测预报模子。另外，连年来，在我国沿海海域，赤潮频发紧张。因此，除了增强赤潮的监测和预报外，也应增强在创建赤潮生长机理和生长规律方面的研究事情。
此项研究应议决现场视察、物理模子实验和数学模仿研究相团结的要领来举行。由于现场视察事情耗资巨大，且受到许多客观条件的限定，所得到的数据通常有许多综合因素的配合作用，很难将其中的单因素影响疏散出来，因此，通常只能用它来作为对某一水质预测预报模子举行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模仿要领来创建海洋水质预测预报模子是一个较为有用的要领。现在，在这方面国内外已有不少水质预测预报模子，这些水质预测预报模子大要上都基于以下几方面的模子：水流数学模子；海浪数学模子；液流相互作用模子；近海海域污染物迁移转化数学模子。在水流数学模子研究方面，搪塞较大领域的海域，通常可采用深度均匀的潮水教学模子，搪塞紊动影响不显着的海域，可不思量湍流影响，而搪塞湍流效应显着的地域，如排污口近区，则应思量湍流效应。另外，采用坐标变更，可创建一种能够思量庞大地形和套流效应的三维潮水数学模子，这样才气够较好地重现实际海域的三维潮水特性。在较小领域的水域，水流数学模子可以以N－S方程和通用的k－（湍流模子为基础，针对水温和盐度分层流的活动特性，思量浮力对紊动的影响，创建用于模仿同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模子。也可以基于多流体模子的基本看法，分别对两相自己的湍流输运规律以及相间相互作用规律举行模仿，创建两相湍浮力分层流的双流体数学模子。
在海浪数学模子研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程疏散得到的代数方程组，以前进求解屈从。从水波生长方程出发，可导出一种用于大地域海浪变形题目的数学模子。议决引入弱非线性波色散关连，可使双曲型缓坡方程能够有用地思量海浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都到达很高精度，并前进方程的非线性精度，可以更准确的盘算较深水域海浪的非线性特性。
针对带自由外貌的海浪场题目，议决把能有用模仿自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的团结，可导出一个能思量破波能量丧失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模仿规矩波和不规矩波破碎引起的波高厘革。创建沿岸流数学模子，可模仿海岸上波高厘革和破碎波波高、海浪增减水和沿岸流。在波流相互作用模子的研究方面，搪塞弱流情形，可采用一种思量流影响的修正的合流缓坡模子；搪塞强流情形，可采用在Botssinesq方程中思量流影响的模子。可以将辐射应力的盘算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量讨论起来，创建一种辐射应力盘算的新要领，用该要领可对较大地域均匀斜坡地形上的海浪辐射应力举行数值模仿。在近海海域污染物迁移转化数学模子研究方面，基于N一S方程所创建的深度均匀的二维应力一通量代数全场模子，可对非对称潮水作用下的侧向岸边排放题目太甚数值模仿。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报体系作为目的，在阐发近海情况中种种物理、化学和生物征象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模子出发，在动量方程中引入外貌风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反应物理、化学、生物等作用的源、汇项，可创建一个统一思量物理、化学和生物等历程综相助用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模子，它可为情况评价、水质计划、污染控制以及水域排污工程计划等提供重要的依据；同时对确定水域情况容量，从而拟订水域情况掩护战略，也具有非常重要的理论价钱和应用远景。
应该指出，在海洋水质预测预报模子研究方面，数学模仿无疑是一种非常有用的手段，但岂论是何种数学模子，其模子中所需的须要参数和界限条件的处理是研究水质模子的技能要害，直接影响到水质模子的科学性和预测本事。而这些须要的数据是无法从数学模子自己来取得的，有些可以议决现场视察来得到，但其中一些最基本的卷数是要议决基本机理的研究才气得到，在这方面物理模子实验研究将是一个有用的手段。能模仿海洋动力因素的先进实验配置，今世化的量测仪器和测试体系是开展物理模子实验研究的必备条件。进一步完满PIV和LIF的浓度场、速率场同步丈量体系，可研究非破碎海浪、破碎海浪及波流相互作用下水流的垂直结构，得到流场中水质点速率的空间散布和时间历程；并同步得到海浪及波流相互作用下浓度场的空间实时间厘革历程，可用以阐发定量污染物团在海浪及波流相互作用下扩散的基本特性和扩散系数。
二、海洋灾害的准确预报及海洋工程措施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害重要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸腐蚀等。90年月以来，我国海洋灾害所造成的丧失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最紧张的国家之一。海洋工程结构的投资用度很高，一旦孕育发生破坏，将会造成重大的职员伤亡和巨额产业丧失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮丧失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间使用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所制作的工程措施能够清静服役免遭破坏，面临的主要题目是弄清这一海域中严酷和庞大多变的情况因素。我国东临西北清静洋，每年出现的台风数目占举世的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或靠近我国沿海议决期，都市在沿岸局部地域孕育发生风暴潮，形成风暴潮灾害。在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地域每年都有结冰征象，结冰紧张的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害预计不够将会带来巨大的丧失。渤海重叠冰与聚集冰的形成，不光可给结构物以壮大的冰压力，而且由于冰激引起的振行动用，也会给海洋平台的使用和清静带来巨大的侵害。而冰区溢油的迁移规律及预防和整理技能，至今尚未举行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在海浪、潮汐作用下都市引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域制作的海洋平台，为了抵抗冰害，通常建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是现在尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除举行理论阐发和数值模仿外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模子冰可采用冻结模子冰和非冻结模子冰来举行，它们各有其优缺点，生长这两种技能是海冰力学研究中的一个课题。我国事一个多地震的国家，海域中时有地震孕育发生。猛烈的地震将有可能是海上工程措施的重要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）孕育发生破坏，除其直接经济丧失极大外，其次生灾害——火灾、情况污染等的效果也不胜假想。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程措施抗震措施中的要害技能所必须思量的，如近海情况地震伤害性阐发，计划地震荡参数和频谱特性，强震海底多维地震荡及其空间散布，地震波流传特性及地震荡输入机理；海域中大型海上水工修建物在地震作用下，思量周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震荡时颇团结阐发模子和输入机制、非线性动力阐发和动力破坏试验；核电站海域工程修建物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸修建物地震稳固性；海域中水工修建物的性能计划和地震设防尺度等。
海上水工修建物在恒久运行历程中健康状态逐渐恶化，其毁伤重要来自两个方面：其一是结构的老化、委顿、超载、内部毁伤（毛病）、地基沉降变形以及情况的物理化学毁伤（低温、冻融、大气腐蚀）等；其二是计划不周或计划尺度偏低，施工质量差，原质料不及格，管理维护不善等。大型海上水工修建物的毁伤和事故都将对黎民的生长造成重大的影响。
因此，生长以下的一些技能和要领将黑白常重要的。如在思量海洋情况荷载在幅值。时间及偏向上的随机性所导致结构清静的不确定性情况下，对现役海洋工程结构举行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及毁伤检测的新技能和新要领；结构病害治理用的新质料、新技能和新要领；海洋工程结构在多种庞大海洋情况条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，计划与制作新型抗灾工程结构；研究和计划使海洋工程结构物在计划使用期限内有富足的清静度，而在退役之后又便于拆除的种种工程措施。
为了实时掌握海洋情况的风云幻化和灾害的可能来临，生长海洋情况及灾害的预报技能黑白常须要的。为此需要创建以下一些体系，如创建由近海到远海的海洋情况及灾害视察、预报与预警体系、沿岸防灾准备和种种应急处理体系；以重要海域和海岸带地域经济生长为配景，举行重点研究，创建数字化的海洋情况信息体系模子与结构；以及创建海岸和近海工程措施防灾减灾数字信息体系，将海岸和近海工程与网络技能人算机技能、遥感技能、地理信息体系、举世定位体系相团结，创建数学物理模子，议决多媒体技能，形象化地形貌灾害成因、孕育发生机理、流传规律、模仿灾害破坏的历程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持体系。
三、海洋工程及海洋情况工程与海洋情况的相互作用及防治措施与对策
为了充实使用海洋空间，今世海洋空间使用除传统的口岸和海洋运输外，正在向海上人造都市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的偏向生长。人们现已在制作或计划海上生产、事情、生存用的种种大型人工岛、超大型浮式海洋结谈判海底工程，预计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造都市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧急的陆地资源及淘汰都市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂泊钢板拼装海上漂泊机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发使用，种种海上工程修建物数目不停增多、规模日益庞大和巨大，保证这些海上工程措施的清静运行及接纳海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是种种动力因素最庞大的地域，但同时又是经济活动最为发达的地域，海上工程配置如果思量不妥将会在肯定水平上引发情况灾害。工程措施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤厘革。海上回填和疏通会转变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏通污泥倾抛处理不妥则会造成二次污染。海上煤油生产中的溢油事故将对海洋情况造成极其紧张的污染。日益增多的海上退役工程措施如果不实时处理也将会逐渐成为海上停滞物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的使命是一方面要保证最大限度地淘汰界海洋灾害带来的报失，另一方面又要制止人为造成的海洋情况灾害。
随着人类对海洋资源的不停开发和使用，海洋情况掩护与人类生产实践活动和谐生永日显重要。如口岸开发中的情况题目，重要内容包括：航道、港池开挖、疏通引起的泥沙输运及其疏通物抛放对海洋情况的影响，深水口岸水工修建物、大型人工岛、超大型浮式结构的情况和生态影响；破波带及其相近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩掩护和整治工程引起的海域情况的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发使用新看法的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与情况关连的综合阐发与和谐。
随着沿海大、中型都市经济配置的快速生长，城平配置中的污水深海排放技能，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，自然海湾、人工湖及人工运河的水质交换本事，人工沙滩的掩护措施，滩涂围垦对水域情况的影响等，都将是需要认真解决的题目。鉴于黄河三角洲海岸线不停依退所带来的领土面积淘汰、陆上措施受到威胁以致破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的扑灭性破坏等一系列题目，也黑白常迫切需要研究的课题。另外，长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦和岸滩掩护及整治工程对水域影响所引起的情况题目及其对策，也是需要重点研究的课题。以重要经济发达的河口和海岸带地域以及重要海域的经济生长为配景，创建一个数字化的地域经济生长模仿体系。与防灾、抗灾和减灾决策支持体系一样，将情况工程、水利工程、土木匠程与网络技能、盘算机技能、遥感技能、地理信息体系、举世定位体系相团结，创建模子，议决多媒体技能，形象化地针对经济生长计划，预测由于生长经济带来的海域情况水污染的恶化、海洋自然灾害（台风、巨浪、风暴潮、地震、冰害、地质灾害）频发的情况。人类活动特别是大规模工程配置所引起的海洋情况的变迁和海岸演变，以及它们之间的相互作用，用数字手段统一地加以处理，创建智能化的决策支持体系，以促进黎民经济一连、健康地生长，将会是决策部分举行宏观决策和具体计划时的一个非常有用的手段。
