时间：2023-11-15 11:16:03
序论：在您撰写海洋灾害及其防治时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
一、天 牛
天牛幼虫蛀食主干、枝条和根茎,轻则造成木材质量下降,重则树干风折,甚至全株枯死,丧失利用价值。
1、捕杀成虫
目前,为害杨树的天牛主要有2种:一是云斑天牛,其成虫体黑有光泽,每一鞘翅上有白色细花斑近20个,1年发生l代。成虫5月下旬出现,5月底至6月初为产卵盛期,二是桑天牛,6-7月成虫大量发生,有趋光性,夜间成虫出洞产卵。掌握其产卵期,就可以用木棍敲打树木,震落成虫并捕杀。
2、捶击产卵处
云斑天牛的卵一般多产在离地面2m以内的树皮上,产卵伤痕圆形、椭圆形或月芽形,产卵处常有泡沫状或呈湿状。桑天牛产卵刻槽高度一般在距地面1-6m处,产卵处上部树皮多被咬成乱麻状,枝条细的则四周咬成环状伤痕。掌握产卵及危害特征后,可在巡捕天牛成虫时,用一小木锤或铁锤,在产卵伤痕处轻击数下,即可击破卵粒或击杀刚孵出不久的幼虫;或用刀把树皮连卵一齐刮下,刀口深达木质部,刮除后,外涂保护剂t也可用铁丝钩杀幼虫。
3、堵塞虫孔
天牛幼虫蛀入木质部后,稍加留意即可发现皮部的虫孔,下部排粪孔有木屑及粪便排出,上部通气孔多带灰色伤流,只要全部堵塞虫孔,幼虫就会窒息而死。堵塞虫孔方法有:一是就地取树枝,按虫孔的大小削桩,用小木桩将所有大小蛀孔塞满塞紧;二是用粘性强的泥土堵孔,分层用木锤顶入塞满塞紧,三是用布条或棉球沾上挥发性强的农药塞入蛀孔,后用粘泥封闭蛀孔,效果最好。
4、树干灌药
在发现树枝有新鲜虫粪排出的地方,在最后1个排粪孔处,用50%辛硫磷乳油200倍液、90%敌百虫1 000倍液或25%溴氯菊酯3 000倍液灌注虫孔内,处理3d后,继续检查1次,如仍有虫粪排出,再加处理。灌注药液的工具可用兽用注射器,或用背负式喷雾器,将喷头取下,喷杆头上可装上特别的尖喷头,打足压力,将尖头对准最下一个新鲜排粪孔将药注入,并在孔中插入一小枝干,以防洞中幼虫上爬。
5、熏杀幼虫
毒签成分;磷化锌3%、草酸9%、阿拉伯胶粉56%、水32%。将胶水混合成2份(加热溶化),冷至80℃时,在一份内加入磷化锌,另一份加入草酸,用竹签在磷化锌中蘸药冷却阴干后,再蘸草酸胶液,遇水即产生毒气。
6、树干涂毒
选择粘性强的泥土加水拌成泥浆,再加入敌敌畏或辛硫磷药50倍液。搅拌均匀后涂刷2m以下树干至基部,可有效阻止天牛咬伤树皮产卵,并能抑制已产卵的幼虫孵化。涂刷时间:5月中旬1次,7月中旬1次。
二、杨小舟蛾
杨小舟蛾在1年发生5-6代,以蛹在干基周围的枯枝落叶和地表土层内越冬,以幼虫啃食杨树叶片,可造成大面积杨树树叶被食殆尽,严重影响杨树的正常生长,甚至造成树木死亡。
1、人工灭蛹
4月中旬越冬代成虫开始羽化、产卵,4月下旬第l代幼虫开始孵化,5月上中旬为盛期;5月下旬第l代成虫开始羽化,6月上中旬为盛期t第2代成虫出现7月上中旬;第3代成虫出现于7月下旬至8月上旬;第4代成虫于8月下旬至9月上旬发生、产卵,孵化为第5代幼虫,发育早的第5代蛹能羽化发生第6代。在蛹没有羽化前,将树干基部周围地面的杂草和2cm表土层清除,可杀灭虫蛹,减少虫蛹基数。
2、树干注药
幼虫孵化前至幼虫初期,在树干基部打孔注药,打孔的个数依据树干的粗细而定,胸径20cm以下的打2-3个孔,20-30cm的打3-4个孔,每孔内注药液6-8m L,药剂选用内吸性杀虫剂,如久效磷等。
3、喷雾
在幼树危害初期,用高压喷雾器械进行叶面喷雾,防治药剂可选用菊酯类农药。
此外,可推广应用抗虫转基因杨树。
三、草履蚧
草履蚧成虫、若虫在嫩枝、幼芽等处吸食汁液。影响树木生长,甚至造成枯死。
1、诱杀雌虫
草履蚧1年发生1代,以卵在树干基部附近的土壤中越冬。翌年1月下旬开始孵化。若虫孵化后,暂时停居在卵囊中,随着温度上升,在温暖的晴天开始出土上树,以3月上中旬上树较多。若虫上树时间多集中于10-14时,沿树干爬上嫩枝、幼芽吸食汁液,以4月为害最为严重。雌虫为害至5月下旬开始下树,钻入树干周围5-7cm深的土内或石块下,分泌白色絮状卵囊,将卵产于其中越夏、越冬。在5月雌成虫下树人土产卵前,在树干基部周围挖环形坑,坑内压实,并放些土块,再在上面覆盖些树叶,诱杀产卵雌虫。
2、人工捕杀
用扫帚刷杀雌虫,或在8-10月挖除土中白色卵囊,或在早春初龄若虫出土上树为害前,在树干基部涂粘虫胶带。粘虫胶可用废重机油1L,松香150g,另加少许蜡加热搅拌配成;也可用棉籽油脚或生产脂肪酸剩下的废料加沥青熬制成油沥清粘虫液。胶环带以13-17cm宽为宜,涂胶后要定期检查,除去粘着的草履蚧,并加涂粘虫胶,以防干涸失效。
3、药剂防治
草履蚧防治一定要掌握初龄若虫期,在早春初龄若虫出土上树危害时,喷80%敌敌畏乳油1500倍液或50%久效磷乳油1000-1500倍液,1周喷1次,连续2次,早春喷药时,尤其要注意将树干周围喷淋透。也可进行树干注药:于草履蚧若虫期,在树干周围每隔5cm打1个孔,深达木质部,每孔注入50%久效磷药液(浓度为春季用原液、夏季用3倍液)0.5mL,有较好的防治效果。
此外,要保护利用天敌,尤其是红缘瓢虫对草屐蚧有一定的控制作用。
四、黄刺蛾
1、发生特点
又名洋辣子、刺毛虫、毛八角等,属鳞翅目刺蛾科,主要危害杨树叶片,将叶片吃成很多孔洞、缺刻,影响杨树生长,在全县各地都有发生。
2、发生规律
黄刺蛾在1年发生2代。5月中旬开始化蛹,5月下旬始见成虫。第l代幼虫6月中旬至7月中旬发生,第2代幼虫8月下旬至9月下旬发生。10月下旬在树干和枝桠处结茧越冬。成虫昼伏夜出,有趋光性。卵散产于叶背-初卵幼虫群集啃食叶肉,3龄后分散取食,可将叶片吃光。
1、营口市经济概况
1961年，营口市被开辟成为通商口岸，被人们称为是“关外上海”享有“东方贸易总汇”的美誉。作为最早兴办近现代工业的民族工业发祥地之一，营口市在我国的纺织工业和冶金石化装备制造工业都占据着一定的地位。近年来，营口市将建设成为沿海经济强市为目标，大胆的推进改革并不断的进行科技创新，旨在推进本市社会经济的快速发展。
2、创新科技，推动经济社会各方面的发展
2.1发展能源新技术，提高能源对经济与社会发展的保障程度将能源节约技术作为工作的重心进行重点的研究和开发，加大能源综合利用技术以及回收利用技术的推广力度，并在其过程中进行优化控制，利用先进的科学技术进行能源结构的优化，为能源安全提供更加坚实的保障，使得能源的供给能够更加的多元化。2.1.1能源节约技术。学习借鉴国内外先进的科学技术，优化现有的工业生产节能技术和工艺，提高镁质材料、石化等能源的综合利用率。2.1.2常规能源开发与利用。开展中小型锅炉低成本污染控制技术和烟气污染控制技术，开发火电机组先进控制、故障诊断计算机仿真技术，提高煤炭利用效率，减少环境污染。2.1.3完善自然灾害监控预报系统，并加强对自然灾害治理方法的研究，在预防自然灾害的基础上，提高城市的抵抗自然灾害的能力。将先进的技术运用于自然灾害的预测监控平台，建立自然灾害预警系统和防汛抗旱指挥系统，在高新技术与理论的支撑下实现科学的防汛抗旱，增强与自然灾害抗衡的能力。2．2大力开发生态保护与资源循环利用技术，构建资源节约型社会按照“减量化、再利用、资源化”的原则，将资源的持续利用率大幅度的提高，降低废弃污染物的排放，从而减轻对自然环境和人类及生物健康的危害。2.2.1环境污染综合防治技术研究。改革污水治理以及资源化利用技术，重点完善对于大气污染的治理技术以及固态废弃物的处理技术，加强对废弃物品重复利用的研究，重点研发特种危险废物资源化、无害化处理技术，农村及小城镇污染综合防治技术，使全市环境得到明显改善。2.2.2建立环境预警体系。开展采样与分析技术、重点污染源和污染物排放连续自动监测系统的技术；区域环境质量地面自动监测、预报与预警。技术的研究，开发环境监测技术研究及仪器设备，构建环境污染预警体系。2.3发展海洋科技，加速海洋开发重点研究海洋相关技术，合理的开发利用海洋资源，提高海洋资源的利用率，提升海洋技术的科技水平，为海洋经济的建设与发展提供有力的技术支持。2.3.1海水综合利用。重点加强对于包括盐和苦卤等在内的海水化工产品的研发，探索先进的技术利用先进的设备应用于对海水的淡化，增强日海水淡化的能力。2.3.2海洋生物资源的开发与利用。加强对海洋生物资源开发以及利用的研究，突破海洋生物活性筛选和海水种苗选育繁育技术；研究海洋天然产物活性物质的提取、分离、纯化的技术和海洋功能食品的生产关键技术研究，开发海洋生物材料、微生物发酵及其天然产物在工业、农业、环保、水产养殖业中的应用技术。2.3.3海洋渔业资源开发、利用与保护。重点攻克渔业增养殖生物种质资源与遗传改良技术、高效规模化、集约化、标准化、产业化、品牌化养殖模式和养殖生态安全技术、安全水产养殖与养殖生物疾病防治体系及绿色渔药研发技术；发展碳汇渔业、设施渔业、休闲渔业和水产品精深加工产业，开展“营养利用性”海洋水产养殖品种的增养殖，并进行浅海生物资源修复与增殖技术的研究。2.3.4现代海洋运输与物流数字化技术将信息技术及网络技术应用于海洋运输行业和物流行业中，开发决策辅助系统以及能够保障运输及物流中船只航行安全的保障系统，大力的生产和研发大型的运输工具，真正的实现在货物运输过程中的无缝隙的中转以及零距离的旅客换乘。在科学技术水平不断提高的今天，营口市将借助国家创新型城市建设这一难得的契机，加强对科技的创新能力，利用先进的科学技术来带动整个城市社会经济的发展，加快对城市的创新改革。合理的调整城市发展的规划，做到与国家科技发展战略的良好的对接，争取做到各产业创新能力的持续提升。建立起循环经济和节约型社会的技术发展模式，有效地缓解能源、资源与环境对经济社会发展的巨大压力。利用科技的创新推动全市经济增长以及社会的进步，引领经济社会实现全面协调可持续发展。
作者：陈曦 单位：辽宁营口市生产力促进中心
关键词 海冰；大风；降温；暴雪；黄河气旋
中图分类号 P732.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）11-0200-02
进入海洋中的大陆冰川（冰山和冰岛）、河冰、湖冰以及咸水冰被统一称为海冰，其盐度比海水低2‰～10‰[1]。海冰等海洋主要灾害对渔业生产等有巨大的危害[2-3]。如1969年发生的“大冰害”，曾经造成海上石油平台损坏。强冷空气是造成暴雪、大风和低温冻害等冬半年影响我国大部分地区和海域的灾害性天气的主要原因。2010年1月上旬开始，受持续强冷空气的影响，渤海湾、莱州湾、黄海北部等山东海域发生海冰灾害，山东省因这次海冰灾害直接经济损失接近27亿元，其中烟台市损失8.78亿元，威海市损失8.96亿元[4]。本文通过对2010年1月上旬的持续强冷空气过程分析，探讨造成海冰对强冷空的响应，以期提高社会的防范意识，减少海洋产业的损失。
1 海冰灾情分析
自2009年11月下旬开始，辽东湾出现大面积初生冰，时间较常年提前15 d左右；至2010年1月上旬，辽东湾海冰发展迅速，浮冰范围迅速增加；至1月中旬，受补充冷空气影响，莱州湾的冰情发展明显，浮冰范围从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日连续维持在85.192 km，为莱州湾40年来最大海冰范围；辽东湾浮冰范围从1月31日的96.304 km迅速发展到2月13日的200.016 km，最大单层冰厚达50 cm以上。海冰于2010年1月中下旬达到山东省40年同期最严重冰情。
2 天气形势分析
2.1 500 hPa高空环流形势分析
2010年1月上旬的500 hPa高度场上，北半球中高纬以经向环流为主，冷空气经贝加尔湖东移南下。2日，小股冷空气经蒙古和东北地区南下，高原低槽东移，带动低层暖湿气流向北输送。3日，河套地区有低涡生成，北方冷空气和南方暖湿气流在此交汇，引发黄河气旋剧烈发展，在东北路径南下的冷空气垫上抬升，形成明显降雪。4日8：00后，东亚大槽移动到日本海地区，来自极地的冷空气经由贝加尔湖，在高压前部西北气流的影响下不断影响山东半岛地区。地面图上，河套低涡诱发黄河气旋，经黄河下游影响华北到山东半岛的大部分地区。4日8：00，黄河气旋东移到朝鲜半岛地区，冷高压随之南下，冷空气经由贝加尔湖、蒙古东部扩散南下。8日高压中心位于蒙古东部地区，冷空气影响结束。
2.2 暴雪过程分析
黄河气旋引起较强的上升运动和整层的水汽抬升使4日山东半岛多处出现暴雪。随着冷空气不断影响，山东半岛特有的地方性天气――冷流降雪天气不断出现。5日850 hPa半岛降温至-20～-16 ℃，山东半岛多处出现大雪；随着高空冷空气主体的不断东移，山东半岛的冷流降雪强度也逐渐减弱。6日850 hPa为-16 ℃，出现中雪；7日回升至 -16～-12 ℃，出现小到中雪；8日回升至-12 ℃，出现小雪，降雪结束。半岛最大积雪深度达30 cm以上，50%的台站最大积雪深度与历史同期持平，40%的台站降雪日数与历史同期持平。
2.3 低温实况分析
对于这种持续性冷空气影响引起的温度下降，一般分为平流降温和辐射降温2种。3日8：00至4日8：00，以较强冷平流引起的平流降温为主。500 hPa高空较强锋区压在了华北―山东半岛一带（10纬距，4条等温线）。4日8：00―20：00，850 hPa西北气流明显加强，等高线与等温线交角在90°左右，温度平流达到最大值。5日8：00，成山头ΔT24值达到-13 ℃。4日夜间以后，山东半岛南部地区天况转晴，风力减弱，辐射降温作用明显，导致最低气温出现在6日早晨，全市气温均在-9 ℃以下，内陆地区最低气温达-22 ℃。1月上旬平均气温达到1980年以来的最低值。
2.4 大风分析
由于冷高压的前方伴有入海气旋，高压前部较大的气压梯度与地面气旋叠加，造成风力极值出现在1月4日，黄海南部的崆峒岛站最大风力8～9级，阵风10级，陆地6～7级，阵风8级。与之类似的是，1999年11月24日，由于地面冷高压和入海气旋的共同作用，渤海出现7级、阵风10级的偏北大风，发生了震惊全国的“11・24”海难事故。4日后冷空气逐渐扩散南下，地面冷高压经蒙古到河套扩散南下，地面风向以北到西北风为主。与高空冷平流相对应。5日，海岛站最大风力，崆峒岛8级，渤海黄海交界处的长山列岛自动站为6～7级风，沿海地区均为4～5级风。6日，崆峒岛7级风，长山列岛为4～5级风。7日，崆峒岛7级，长山列岛为5～6级风。
3 与1969年海冰灾情对比
在1969年春季，渤海发生特大海冰期间，海冰厚度最大达到54 cm，营口海区、辽河口基本上被固定冰全部覆盖，渤海石油“海一井”（重500T）平台、“海二井”（重550T）平台受到重创，塘沽港有58艘客轮受损。造成这次冰害的主要原因是由于1969年冷空气强度大、频率高，冬季降雪频繁，多因素综合造成1969年大冰害发生。综合1969年和2002年的海冰灾情认为，海冰厚度和范围都与冷空气强度、次数及路径密切相关，海冰的形成与消融与该海区的气象和水文条件有着密切的关系[5-6]。
4 建议
黄河气旋和较强冷平流造成的大风、低温和降雪是造成海冰灾害发生并发展的重要因素，当持续低温出现后，东北风盛行的天气形势下，海冰发生发展的概率较大。冷空气强度、次数及路径等因素影响海冰厚度和范围，气象条件和水文条件与海冰的形成、消融密切相关。因此，预测有海冰发生时，应周密部署，加强督促检查，加强巡查监控，及时预警信息，充分利用VTS、AIS、CCTV等监控手段；加强对海冰区域的动态监控，随时掌握跟踪冰情变化情况。加强多部门联系与合作，健全预警机制，密切关注海冰的发展，及时预警信息；严格落实各项防范措施，及时掌握海域海上冰情，研究分析海冰对涉海作业和水运生产可能造成的影响，制订和完善因海冰影响造成封港、停航和船舶、人员海上被困等突发事件的应急预案，同时要合理布置力量，做好随时应对各类情况的准备。在做好预防工作的基础上，当灾害发生后，对适宜收获的养殖产品及时收获，对养殖池塘要防止发生缺氧，同时对渔业设施加固和增加保温能力，保证养殖品种正常生长，最后要及时对停港渔船进行调度和看管，切实保证渔船安全[7-8]。
5 参考文献
[1] 李志军.渤海海冰灾害和人类活动之间的关系[J].海洋预报，2010（1）：8-12.
[2] 陆钦年.我国渤海海域的海冰灾害及其防御对策[J].自然灾害学报，1993（4）：53-59.
[3] 徐广远，郐明，张恩鹏，等.海参海冰灾害防治措施[J].新农业，2013（17）：60.
[4] 孙劭，苏洁，史培军.2010年渤海海冰灾害特征分析[J].自然灾害学报，2011（6）：87-93.
[5] 张方俭，费立淑.我国的海冰灾害及其防御[J].海洋通报，1994（5）：75-83.
[6] 马桂山，张哲，王晓娟，等.渤黄海冰情分析与对策思考[J].中国海事，2010（11）：43-46.
碳金融对我国现代渔业经济发展支持研究
基于辽宁沿海经济带发展战略背景的大连市渔港发展对策
湛江海洋经济发展研究
我国黄海海洋产业发展的机遇与挑战
河蟹产业快速发展实证研究——基于“中国河蟹之乡”江苏兴化永丰镇的调查
水产科研机构管理人员绩效考评体系研究
我国水产加工企业创业历程及成长动力的扎根理论研究
标准化在促进渔业发展中的作用及其实践
基于信息不对称理论的水产品质量安全监管
完善我国水产品质量安全检验检测体系建设的研究与思考
撬动罗非鱼国内销售市场的几点思考
网箱鱼类排泄物收集碳汇系统与生态效能研究
推进淡水养殖业可持续发展的思考
我国渔业水域突发污染事件分析
我国水产养殖业环境污染防治研究
南非发展淡水养殖业需要关注的几个问题
国际海洋生态安全存在的问题及其原因分析
风暴潮灾害损失和经济增长的耦合关系研究
山东半岛蓝色经济区海洋产业与区域经济的耦合关系研究
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大连水产学院参加中国航海日各种活动
2009年海峡两岸青年海洋教育文化交流活动在台举行——中国海洋大学、上海海洋大学、浙江海洋学院师生代表参会
我国渔业发展现状、问题及出路
现代渔业公共政策研究的若干思考
农村小额信贷发展的国际经验与中国实践
《环境污染损害责任保险法》之法律构架
我国政策性渔业保险发展探析
我国渔业产业结构优化研究
试论基于社区的渔业管理
从海洋综合管理的视角完善海域使用管理——基于舟山海域的实证考察
IUU捕捞问题之经济学透视
渔业科技成果转化中存在的问题及其对策
常见水产品安全指标在相关标准间的矛盾分析
我国水产品质量安全SWOT分析及战略选择
上海市水域水生生物增殖放流现状和存在问题
水生生物资源增殖的服务功能分析和品种选择
农产品贸易中价值标准设定与量化的探讨——以日本水产品进口情况为案例
海洋灾害经济损失的模糊测定——以风暴潮为例
美国青蛙成蛙健康养殖技术经济评价
以科学发展观为指导努力使渔业发展成为国家生态文明的基础产业
关于建立海洋生态补偿机制的探讨
关于开展水域荒漠化防治工作的几点思考
浅谈渔业水域污染与渔业养殖生产
工厂化养殖循环水处理系统的建造技术及其市场前景
中国渔业生产:计量经济模型的构建与应用
基于需求主体的渔业金融供给路径探讨
税费在东山县单拖渔业捕捞能力控制中作用的实证分析
新渔村建设面临的问题及化解思路
上海市渔民权益保护机制研究
关于转变渔业增长方式促进社会主义新渔区建设的思考
我国远洋渔业亟待国家重点扶持以加快发展
改革开放以来我国海水养殖政策的演变与发展
关于千岛湖发展休闲渔业的思考
新疆渔业发展的现状及展望
中国虾产品出口竞争力分析
基于比较优势的中欧贸易产品结构实证分析
中国金枪鱼供应链物流分析
关键词:海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，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共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境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问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超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利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建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的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接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，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，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。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）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取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各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，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浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
关键词:海洋经济 海洋环境 环境保护 海洋灾害
前言
随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世 界各国,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共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境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问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显着的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显着的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能
够有效地考虑波浪的非线性效应。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达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,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结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取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各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,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浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认真解决的问题。
鉴于黄河三角洲海岸线不断依退所带来的国土面积减少、陆上设施受到威胁甚至破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的毁灭性破坏等一系列问题,也是非常迫切需要研究的课题。此外,长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦和岸滩保护及整治工程对水域影响所引起的环境问题及其对策,也切枰?重点研究的课题??BR>以主要经济发达的河口和海岸带地区以及主要海域的经济发展为背景,建立一个数字化的区域经济发展模拟系统。与防灾、抗灾和减灾决策支持系统一样,将环境工程、水利工程、土木工程与网络技术、计算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立模型,通过多媒体技术,形象化地针对经济发展规划,预测由于发展经济带来的海域环境水污染的恶化、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建设所引起的海洋环境的变迁和海岸演变,以及它们之间的相互作用,用数字手段统一地加以处理,建立智能化的决策支持系统,以促进国民经济持续、健康地发展,将会是决策部门进行宏观决策和具体规划时的一个十分有
效的手段。
三、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超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利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建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的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接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,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,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、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,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。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)发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
关键词海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，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共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境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问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。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达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超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利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建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的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接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，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，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。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）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取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各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，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浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
