海洋災害及其防治
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海洋災害及其防治范文第1篇
隨著沿海經濟的迅猛發展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環境質量明顯下降，生態環境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產生有害影響。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心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境，海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益，精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發展的情況下，工程建設的規模日益巨大，這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展，海洋環境的日益惡化，海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展，近海石油氣田的開發，以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環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境特征對各類污染物作用的機理和規律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環境特征對各類污染物的作用機理和規律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎，考慮各種自然環境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發、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雜條件下的運動及演變規律，并建立海洋水質預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發嚴重。因此，除了加強赤潮的監測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數據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預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內外已有不少水質預測預報模型，這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數學模型；波浪數學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面，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，而對于湍流效應顯著的區域，如排污口近區，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型，這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎，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律以及相間相互作用規律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組，以提高求解效率。從水波發展方程出發，可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。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的N—S方程和波能平衡方程的結合，可導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則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型，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。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型，可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標，在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發，在動量方程中引入表面風應力、底部切應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化的三維預報模型，它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據；同時對確定水域環境容量，從而制定水域環境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質預測預報模型研究方面，數學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數學模型，其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵，直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的，有些可以通過現場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數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備，現代化的量測儀器和測試系統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，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構，獲得流場中水質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。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高，一旦發生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失（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雜多變的環境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現的臺風數目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有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產生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區每年都有結冰現象，結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災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，不但可給結構物以強大的冰壓力，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。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術，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構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結構型式，冰排對錐體結構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，模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行，它們各有其優缺點，發展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發生破壞，除其直接經濟損失極大外，其次生災害——火災、環境污染等的后果也不堪設想。
近年環太平洋地區地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。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，至今國內外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內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域。
以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的，如近海環境地震危險性分析，設計地震動參數和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規律，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，考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯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定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
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：其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質量差，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濟的發展造成重大的影響。
因此，發展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下，對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結構健康狀態及損傷檢測的新技術和新方法；結構病害治理用的新材料、新技術和新方法；海洋工程結構在多種復雜海洋環境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優化理論研究，設計與建造新型抗災工程結構；研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度，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境的風云變幻和災害的可能來臨，發展海洋環境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統，如建立由近海到遠海的海洋環境及災害觀測網絡、預報與預警系統、沿岸防災準備和各類應急處理系統；以主要海域和海岸帶區域經濟發展為背景，進行重點研究，建立數字化的海洋環境信息系統模型與結構；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統，將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合，建立數學物理模型，通過多媒體技術，形象化地描述災害成因、發生機理、傳播規律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統。
三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間，現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程，估計到21世紀，可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經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利用，各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區，但同時又是經濟活動最為發達的地區，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態，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。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設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。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題，主要內容包括：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境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變；海岸演防護及開發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、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展，城平建設中的污水深海排放技術，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交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環境的影響等，都將是需要認真解決的問題。
海洋災害及其防治范文第2篇
國家自然科學基金作為國家資助基礎研究的主渠道之一，多年來一直重視將基礎研究與國家經濟建設整體目標的緊密結合，并積極促進國際合作與學術交流，先后在重大項目、重點項目和面上項目等多個層次上資助了土木基礎設施減災領域的基礎研究，在諸多方面取得了積極的進展和成果。同時，隨著國家“科教興國”重大戰略的實施，國家自然科學基金也將會有更大的投入用于土木基礎設施減災學科前沿的研究。
土木基礎設施減災基礎研究進展近年來國家自然科學基金對土木基礎設施減災基礎研究的資助主要有以下幾個方面。
．1 城市與工程減災基礎理論及關鍵科學問題研究國家自然科學基金在城市與工程減災前沿領域持續地資助了大量的基礎研究課題，“八五”期間由中國地震局工程力學研究所胡聿賢和謝禮立兩位院士主持收稿日期：200∞9—的重大項目“城市與工程減災基礎研究”，較為集中地體現了我國這一領域基礎研究的進展。全國近20所高等院校和科研院所、五座示范或典型城市的100多位專家學者投入了歷時4年的研究，在以下研究方面取得了積極的成果。
．1．1 災害的危險性分析與損傷評估理論研究地震、風、洪水、海潮、洪澇、滑坡、泥石流、火、燃爆、巖溶、塌陷、地基變形等各種自然災害或人為災害的成災環境，成災模式，災害性荷載的特點和分布規律，并建立了相應的危險性評估理論和方法，探討了災害形成機制和傳播規律，以及它們對工程結構和社會經濟的影響，具體內容為：(1)建立了確定城市極值風速的兩種危險性評估方法一組合概率法和風場函數法。(2)提出了基于地理信息系統(GIS)和人工智能的地震危險性分析理論，建造了地震構造信息系統(SⅡS)，從而使現有的地震危險性分析方法和地震區劃分法無論從精度上還是效率上都有了新的突破。
通過實踐和理論分析，對建筑物的火災和煙氣形成機理以及燃氣爆炸規律進行了研究，編制了建筑物煙氣控制系統的計算機程序和燃爆災害預測模型。
．1．2城市與工程的災害特征及抗災分析理論研究城市與工程體系的災害特征和抗災分析理論，具體有：(1)研究了地下管網等生命線系統在地震作用下的反應分析方法，提出了考慮地震動場空間相關特性和局部場地條件影響的生命線系統地震危險性分析方法以及管網破損狀態的概率分析理論，對地上生命線系統進行了供水系統的地震損失分析研究。
研究并提出了城市多種災害損失的評估模型。
在調查分析抗震結構造價變化的基礎上提出了不同重要性建筑抗震設防的最佳標準。(4)研究了城市中地震觸發滑坡、巖溶塌陷、采空區塌陷以及地震火災和滲萬方數據 水引發滑坡等災害鏈現象，并提出了相應評估方法。
研究并提出包括斜拉橋等大跨度橋梁結構的抗震分析和隔震控制方法。
．1．3災害荷載作用下工程結構可靠度與優化設計理論研究多種災害作用下工程結構的可靠度和優化理論，包括：(1)研究了抗災結構優化設計的特點與抗災結構最優化設防水平，進行了抗災結構最優化設防荷載與最優化設防可靠度的對比分析。(2)研究并對比了高層建筑在風和地震作用下的可靠度分析結果。
研究并提出了結構災害荷載可以近似為無限粗糙荷載的設想，并給出了相應荷載下的結構體系可靠度計算的近似方法。(4)根據水工結構特點，研究了壩址空間隨機地震動場模型，地震動合成方法以及在平穩和強度非平穩空間隨機地震動場假定下建立了計算相應的結構反應和抗震可靠度方法。(5)對鐵路工程提出了滑坡、泥石流、洪水等災害的工程預報方法，并建立了相應的路段可靠度分析方法。
．1．4典型城市與重大工程綜合防災示范研究選擇汕頭、鎮江、鞍山、唐山四座具有不同特色的中等城市作為防御多種災害的典型，選擇廣州作為大城市綜合防洪典型，選擇多種自然災害多發區的成昆線烏斯河一普雄段作為防御多種災害的典型重大工程，綜合運用并集成了各種工程防災的科技成果，并采用地理信息系統、仿真系統、危險性分析系統、損失評估、應急反應和決策系統、人工智能系統等各種先進的工程防災技術，建立了相應的城市與重大工程的防災減災決策系統。充分發揮了高新技術在工程減災領域中的優勢，使我國大城市和重大工程防災減災的理論和實踐達到了一個嶄新的水平。
．2結構抗震抗風振動控制研究由于本研究的前沿性和基礎性，我國結構抗震抗風振動控制最近十多年的研究進展許多是在國家自然科學基金的資助下取得的，先后有近40個面上項目和若干重點項目或重大項目的子課題與此研究密切相關，研究涉及被動控制、主動控制、混合控制和半主動控制、以及智能控制的各個方面。在其它有關部門的共同支持下，我國已形成了一支陣容強大的研究隊伍，使我國成為繼美國和Et本之后，又一個對結構控制有著深入和廣泛研究的國家。
．2．1結構被動控制結構被動控制(包括更早開始研究的基礎隔震)由于不需要提供外部能源、經濟和易于工程應用的特點，在我國得到了廣泛的研究和一定程度的應用。控制裝置涉及金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器、粘滯流體阻尼器、TMD、TLD、擺式質量阻尼器等各種耗能減振器。目前不少學者正致力于結構控制設計方法的研究，以期為我國減振結構的抗震抗風設計規范的制訂提供依據。經過大量的理論分析和試驗研究，一些耗能減振裝置已開始應用于實際工程，如上海建成的兩棟帶豎縫的剪力墻結構、粘滯阻尼器應用于北京火車站和北京飯店等建筑的抗震加固、以及摩擦耗能器應用于沈陽市政府大樓的抗震加固等都是成功的工程實例。
我國基礎隔震的研究開展較早，已經取得了理論研究、技術開發和工程應用的豐碩成果。隔震技術主要采用橡膠墊、金屬涂料滑塊以及精選的細砂、石墨涂層和四氟乙烯板等。目前我國已建成的基礎隔震房屋有數十棟，隔震與耗能減振技術已被寫入新的《建筑結構抗震設計規范》。
．2．2結構的主動控制雖然結梅的主動控制較之被動控制效果更加明顯，但由于主動控制需要輸入較多的外部能源，再加上系統的可靠性問題、以及更復雜和昂貴的硬件設備等原因，在我國主動控制的研究更多地集中于主動控制算法、效果仿真分析和控制裝置的試驗研究等方面。
研究的控制算法主要有最優控制算法、瞬時最優控制算法、智能控制算法(如人工神經網絡、遺傳算法等)、極點配置算法、自適應控制算法等。對主動控制裝置研究較多的是主動控制調諧質量控制系統、主動錨索控制系統、主動支撐系統等，其中哈爾濱建筑大學成功進行的結構主動控制試驗的整套系統的設計、生產和調試均是自行完成的。
中國國家自然科學基金委員會和美國國家科學基金會共同資助中美合作項目“南京電視塔風振控制”的研究，是由中方東南大學等單位和美方數所高校單位合作進行的。他們采用AMD系統對南京電視塔的風振實施主動控制。它的完成不僅使南京電視塔成為國內第一個實施主動控制的建筑，在國內乃至國際學術界具有重要影響，同時也將為結構控制的研究提供合適的試驗場所，目前南京電視塔風振控制工程正處于緊張的現場調試階段。
我國在混合控制方面進行了有特色的研究，提出的混合控制系統有AMD和rILD組合的混合控制系統、AND和HDS組成的混合控制系統等，并對混合控制系統的性能及對結構的抗風抗震進行了大量的試驗研究。
由于半主動控制所具有的經濟、有效、可靠等特點，其研究受到國內學者的極大關注。已從事的工作包括半主動控制的變剛度、變阻尼的系統裝置、理論分析和試驗研究等。
．2．3結構振動的智能控制結構振動的智能控制是國際振動控制研究的前沿領域。由智能材料制成的智能可調阻尼器和智能材料驅動器構造簡單、調節驅動容易、能耗小、反應迅速、幾乎無時滯，在結構主動控制、半主動控制、被動控制中有廣闊的應用前景。適合于土木工程振動控制的智能材料有電流變液、磁液變液、壓電材料、磁致伸縮材料、形狀記憶合金等。
我國結構振動智能控制的研究也已起步，落后于世界先進水平研究的時間并不長。目前在此方面做的工作有：研制出了出力30kN的磁流變阻尼器，提出了壓電陶瓷智能摩擦阻尼器支撐及其對框架結構地震反應的半主動控制方法，分析了壓電陶瓷智能力矩控制器對框架結構地震反應的主動控制效果；制作出了兩相電(磁)流變阻尼器，并研究了對高聳塔架結構風振反應的半主動控制的方法；制作了形狀記憶合金耗能阻尼器，進行了對結構振動反應控制的試驗，等等。
．3大型復雜結構體系的抗震抗風及設計理論研究隨著我國超高層建筑、超大跨度橋梁和大跨空間結構等大型復雜結構的大量興建，結構設計呈現出更高、更長、更柔的發展趨勢，許多情況下風荷載和地震作用已成為結構設計的控制因素。因此，大型復雜結構體系抗震抗風相關的科學問題及新的設計理論的研究得到我國廣大學者的廣泛關注。“九五”期間由國家自然科學基金委員會與國家建設部、國家地震局和中國海洋石油渤海公司聯合資助了國家自然科學基金重大項目“大型復雜結構體系的關鍵科學問題及設計理論研究”，由同濟大學項海帆院士和哈爾濱建筑大學王光遠院士共同主持，研究內容包括：
．3。1設計地震動及災害性風荷載的作用機理地震波的多維多點輸入，近場強震和地震波的長周期分量對結構的作用，城市邊界層中風特性的觀測分析和數值模擬，建筑風洞模擬實驗的基本問題和關鍵模擬技術，土木工程結構的數值風洞。
。3．2超高層建筑結構體系的抗震與抗風超高層建筑結構體系及相關力學問題，抗震設計理論，復雜單體及群體建筑的風振理論，超高層建筑基于位移的抗震設計。
．3．3特大跨度橋梁的結構體系及抗風抗震特大跨度橋梁體系、特殊結構形式及空間非線性力學問題，氣動參數識別、風振及控制理論，考慮樁一土相互作用的高橋墩和塔墩抗震分析理論。
．3．4大跨空間結構新體系及關鍵理論新型預應力張拉結構體系及其形態分析理論，大型柔性屋蓋結構的風振反應及抗風設計，大跨網殼結構的抗震性能和穩定性能。
．3．5大型復雜結構體系的現代設計理論基于可靠度的多目標復雜結構優化設計方法，結構選型及工程結構形態全面優化的實用方法，結構振動控制的設計理論與方法，基于性態的抗震設防標準與設計理論另外，項目還包括了復雜環境下海洋平臺結構系統相關內容的研究，有海洋環境隨機載荷及其組合，海洋平臺結構可靠度與壽命評估，結構冰致振動機理及控制，結構系統的優化設計。
土木基礎設施減災基礎研究的發展趨勢為了推動學科交叉和遴選國家自然科學基金“十五”優先資助領域，國家自然科學基金委員會于年底召開了“重大工程災害與防治”為主題的前沿科學研討會。來自土木、水利、礦業、材料、力學、地球科學、信息、管理等學科的60多位專家學者，從科學發展和國家需求與可持續發展的戰略高度，對“重大工程災害與防治”這一主題的如下關鍵科學問題進行了研討和論證，并建議在“十五”期間給予優先資助。這些科學問題基本體現了土木基礎設施減災基礎研究的發展前沿，也是有關專家學者結合中國國情對這一領域科學研究發展趨勢的展望。
．1 大型結構和生命線工程災害響應與控制針對災害作用的空間分布性和動力作用特性，研究大型結構和生命線工程及其周邊介質相互作用的非線性時空災害響應，研究其性態設計、控制和優化的理論和方法。
．1．1災害場及其動力作用研究地震和風災等危險性分析、空間分布場、衰減規律及對結構和工程系統的動力作用，為復雜的災害響應分析提供合理的災害作用模型。
．1．2大型結構非線性災害響應進行建筑、橋梁、水工、海工等大型結構材料、構件和體系的災害模擬試驗，揭示其極端條件下的動力失效、破壞和倒塌機理；研究大型結構及與周邊介質相互作用的材料、幾何及其耦合非線性災害響應分析和計算理論；研究新型高性能的抗災結構體系。
．1．3結構災害性態設計與控制研究結構多級災害設防水準、性態水準和性態目標，建立結構災害響應與性態的關系、以及結構災害性態設計和控制設計的理論和方法；研究新型減振控制裝置以及高性能、大出力、低能耗的智能驅動減振裝萬方數據 置；研究大型結構災害響應控制的有效措施和技術、以及智能控制集成系統。
．1．4生命線工程空間災害響應與性態優化生命線工程是維系城市與區域經濟功能的基礎工程設施系統(如城市供水、供氣系統、道路交通系統、區域電力系統等)，其災害破壞可導致城市和區域經濟與社會功能的癱瘓。此領域重點研究城市生命線工程系統的空間地震響應分析；大規模工程網絡抗震可靠性的高效分析方法；區域電力工程系統的風災易損性分析；城市生命線工程和大型工程網絡的災害性態優化與設計。
．2巖土工程災害與環境損傷防治針對巖土體介質的多相、非均質、各向異性的復雜環境特點以及大規模地下開挖工程和今后大規模地下空間利用的誘變災害和環境損傷，重點研究工程與災害的相互作用、災變行為以及防災減災方法和新技術。
．2．1 囫-氣一液多相介質耦合作用與災變動力學研究天然巖(土)體孔隙裂隙介質中液氣多相流的耦合作用下，穩定與非穩定變形、破壞與狀態變化及轉化機理、條件與規律；固一液一氣耦合作用及致災的突變動力學數學模型，為工程災害的控制提供有效路徑與方法。
．2．2高應力深部地下工程的誘變災害與防治高應力大采深條件下開挖巖體動力學特征及與圍巖變形破壞、頂板災害、瓦斯突出、巖爆的關系；采動巖體結構與地下承壓水運移關系及深部開采的突水機理。
．2．3大型地下工程的環境損傷與控制重點研究大型地下開挖工程和城市地下空間利用所引起的地表沉陷和控制，地下含水層和地表水的破壞機理及保護措施。
．2．4重大工程的邊坡災害防治與預警結合重大工程研究水位大幅度變化條件下的邊坡穩定性、災變機理、風險評估與防治決策支持體系，基于3S技術的邊坡災害預報系統及綜合防治技術。
．2．5重大工程地基失效與防治針對巖、土等天然材料的特點，研究巖體和原位土的靜、動力學性能；土體的液化和液化后大變形；建立巖體構造面的連續～非連續介質數值模擬模型，研究地基在地震等災害作用下的失穩、殘余變形及其與結構的相互作用，以及各種地基加固措施的機理與加固效果的定量評價。
．3重大工程災變行為與健康診斷針對復雜災變因素的耦合作用，研究重大工程的損傷積累和災變行為的演化規律及其檢測、監測與防治的先講技術。
．3．1 重大工程損傷積累與災變行為考慮疲勞效應、環境腐蝕和材料老化等災變因素的耦合作用。研究重大工程損傷積累與災變行為的演化規律及其與抗災能力衰減的關系，受損結構隨機建模與分析及災變預測。
．3．2重大工程檢測與健康診斷研究重大工程檢測與探測的先進技術及損傷評定與健康診斷方法；大型結構動力模態指紋分析；復雜結構系統動力復合反演理論；非線性損傷變量及其識別；損傷尺度譜與損傷定位；受損結構的健康診斷與性態分析。
。3．3重大工程的智能監測研究大型結構、生命線工程與巖土災變體系的智能傳感元件優化設置及粘貼與埋設技術，信號轉換接口、海量數據的遠距離傳輸技術和智能處理方法，研究在線損傷識另叭模型修正、健康診斷、安全評定與預警系統。
．3．4重大工程的安全評定與災變防治研究重大工程安全評定的災害風險分析、確定性的體系安全評定方法和體系可靠度評定方法及其目標水平，研究重大工程災變控制的方法與技術以及抗災加固的先進材料、裝置與技術。
．4數字減災工程與系統針對城市和重大工程災害的復雜性和大規模分布性，利用現代的數字模擬和虛擬現實技術，研究再現災害過程、破壞特征、災害分布和虛擬減災策略與減災效果的數字減災系統。
．4．1 災害基礎數據與管理系統科學劃分災害種類和級別，系統收集和整理重大災害成因、傳播和破壞特征的歷史資料，開發多媒體的災害空間數據管理系統。
。4．2數字減災系統集成技術研究復雜結構災害破壞和城市災害數字建模、數字災害試驗過程模擬、仿真和虛擬現實系統的集成技術，為數字減災系統的建設和應用提供基礎。
．4．3重大工程的數字災害仿真系統基于重大工程災害分析的精細模型和方法，研究模擬災害工程、再現災害破壞的數字試驗裝備，重點研究數字風災試驗和數字地震災害試驗的裝備，研究數字災害試驗再現災害過程和分布的方法、技術和示范系統。
．4．4城市數字減災系統基于城市災害評價的宏觀模型，研究城市數字災害過程、災害分布、減災效果的模擬試驗裝備，針對典型城市的歷史災害，建立城市數字減災示范系統。
結語當今世界已進入一個科學技術飛速發展的時期，不同學科的相互交叉、不同領域的相互滲透是現代基礎科學研究的顯著特征之一。土木基礎設施減災是一個跨學科的前沿研究領域，不僅涉及土木與防災等工程學科以及材料、信息、地學等自然科學的眾多學科，還涉及社會科學、經濟學的多個方面。特別是高新技術的飛速發展，為土木基礎設施減災提供了新的方法和手段，同時也不斷開拓出新的研究方向和新的課題。
我國在減災研究方面有長期的工作積累和一支頗有實力的研究隊伍。今后的研究應注重相關學科的交叉與融合，加強減災基礎研究與重大工程的結合，促進國際間的交流與合作。在國家自然科學基金委員會和國家有關部門的共同支持下，使土木工程減災基礎研究走在世界前列，在國家建設和經濟發展中發揮更加積極的作用。
海洋災害及其防治范文第3篇
鄭丙輝，中國環境科學研究院副院長、研究員、博士生導師。主要從事流域水環境管理理論與技術方法研究。負責編制“地表水環境質量評價技術規范”、“全國湖泊水庫富營養化標準”等環境保護標準專項，負責“長江口及毗鄰海域環境狀況調查”和“長江口及毗鄰海域碧海行動計劃”等環境保護部專項項目(課題)。
他認為，從本質上看，人類應該減少能源消耗，降低石油資源的開采、加工和使用量，這樣既節約了資源，又能起到保護環境的作用。在海域進行石油開采應考慮開采活動對海洋生物、海洋水體、大氣和地質等各方面的影響。同時，應進一步完善海上油氣開發工程環境影響評價制度，切實加強污染事故或自然災害造成的生態環境風險評價。
石油泄漏污染頻發的原因
航運、開采過程、自然因素等造成石油泄漏污染頻發
石油污染海洋的重大事件在以前也曾發生過，那么，造成海上石油泄漏污染事件頻發的原因是什么?通常如何處置?這次墨西哥灣重大石油泄漏污染事件又有哪些不同?
鄭丙輝：目前，海上石油開采活動日益頻繁，海上石油運輸也日趨活躍，世界上曾多次發生石油泄漏污染海洋的事件，對地區海洋生態環境造成了嚴重的影響。造成海上石油泄漏污染事件頻發的原因有多種：
一是海上航運因素導致海上石油泄漏。主要是船舶與石油設施相互撞擊，包括船與海洋石油設施相撞，或油輪與海洋其他船舶、海洋設施相撞所造成的海上溢油。如1989年3月24且在美國阿拉斯加州附近海域觸礁的油輪“埃克森?瓦爾迪茨”號，造成3.4萬噸原油流入威廉王子灣。我國渤海海域2005年發生了兩起石油泄漏事故。2005年底發生的長島溢油事故，是“大慶91”號油輪運載珠江口番禺油田石油至錦州途中因艙裂導致溢油，溢油主要影響到長島及秦皇島附近海域。
二是海上石油開采過程中鉆塔或者油井因爆炸或其他原因沉入海底，造成大量石油泄漏。如1977年挪威北海油田突發爆炸，導致油井保險設施沉入海底，而此次墨西哥灣的“深水地平線”石油平臺爆炸事故也屬于此類事件。
三是自然因素造成的海上石油溢油事故。如1974年密西西比河口附近的兩座石油鉆塔顛覆造成的石油溢油事故，起因是由于颶風導致海底滑坡，進而導致鉆塔顛覆，石油外溢。
此外，還有其他因素導致的是有泄漏污染。如2005年發生的渤海埕島溢油事故是中石化埕島油田因盜竊分子打孔盜油導致輸油管道溢油。
海上發生石油泄漏事故后，應及時采取必要措施進行污染防治。首先，各部門應緊密配合，及時響應，快速、及時地對泄漏點進行堵漏處理，防止石油繼續泄漏。針對泄漏的石油主要采取以下幾種治理措施：一是使用石油擴散劑使石油迅速向海水擴散，減少石油的聚集；二是利用吸油物質和設施吸收泄漏的石油；三是利用圍欄將污染區域與其他海區隔離，防止污染帶繼續擴大；四是當海面上石油層較厚時，采用引燃的方式將海面石油燃燒去除，但由于燃燒石油會造成大氣污染，許多專家不建議用此辦法。針對此次墨西哥灣的石油泄漏事件，一些專家也指出，通過在墨西哥灣水域打一口減壓井也是能夠遏制原油泄漏的一項可行措施，但這將需要較長的時間才能實現。
此次墨西哥灣“深水地平線”石油平臺的爆炸泄漏情況現在還未得到完全遏制，原油泄漏的速度遠遠超過美國政府最初的預期，造成的災情比當初預計的要嚴重得多。目前此次石油泄漏事件已經演變成了美國歷史上最嚴重的石油污染大災難。
首先是漏油點接連出現，大量石油從裂縫處涌出，堵漏工作難度加大。當局稱要想順利徹底封堵石油泄漏點，需要3～4周的時間。其次是石油泄漏點靠近海岸，距離美國路易斯安那州威尼斯東南僅約82公里，沿岸生態破壞嚴重。泄漏的石油污染了墨西哥灣內的自然保護區和野生動物棲息地，目前已出現大量的海洋生物死亡，現場慘不忍睹。第三，石油泄漏速度非常快。如果漏油不能得到有效緩解，幾周內泄漏的石油將超過美國油輪“埃克森?瓦爾迪茨”號事件的泄漏量。如果能夠在短期內堵住泄漏點，徹底清理也需要數年才能完成，造成的經濟、生態損失難以計數。因此，此次事件已成為美國海洋污染的巨大災難。
如何減少石油開發可能帶來的環境污染問題
加大監督力度、落實安全生產、做好應急預案
此次泄油事件仍在繼續惡化，以致美國漁業部門擔心海洋生物會因污染大面積死亡，漁民生計可能毀于一旦；商務和交通部門擔心，石油泄漏事件可能會影響商業交通；旅游部門擔心，旅游者不會光顧受到石油污染的海灘；環境保護組織則擔心，石油泄漏可能影響墨西哥灣地區數目眾多的鳥類、珊瑚和哺乳動物等。美國總統奧巴馬說：“我們面臨巨大并可能是前所未有的環境災害。”由此可見，此次污染事件可能帶來巨大的環境和經濟損失。您認為，應該如何減少石油開發可能帶來的環境污染問題?
鄭丙輝：要減少石油開發可能帶來的環境污染問題，應從以下幾方面人手：
首先，加大海洋石油開發的主管部門以及當地政府對石油開采公司的監督力度，確保各項安全生產措施能夠嚴格落實到位，消除能夠誘發突發污染災害事件的隱患。
其次，石油開采公司應大力加強安全生產措施的落實，通過自檢、自查，減少正常生產造成的石油泄漏，排除安全隱患，嚴防突發石油泄漏污染事故的發生。
第三，做好污染事故應對的應急預案，并開展全面演練。一旦安全事故發生，各單位、各部門必須密切配合、及時應對，采取一切必要措施，嚴防石油泄漏污染區域擴大，消除污染海域的石油污染，將突發石油泄漏污染事件對海洋環境的破壞降到最低。
此次事件帶給石油企業的警示
石油企業應在保障安全生產的環節上敲響警鐘
英國石油公司將承擔全部污染帶來的損失費用。據分析，總共至少要花費140億美元。對于BP公司來說，這無疑是一筆巨大的損失。這次事件將帶給全世界包括中國在內的石油企業怎樣的警示?
鄭丙輝：大家知道，石油本身具有易燃、易爆、有毒、有害的特點，石油開發和石油加工行業更是高環境風險的行業。
因此，全世界的石油企業應在保障安全生產的環節上敲響警鐘，尤其是技術水平相對落后的發展中國家，安全事故的發生率更是居高不下，更應該在生產的各環節杜絕危險情況發生，防患于未然，減少突發事件的發生。政府更應該引以為戒，加大監督管理力度，保障石油
企業的安全運行。各單位、各部門在事故發生后更應該及時、迅速做出響應，采取一切必要的措施進行防治，把石油泄漏造成的損失減小到最低。
海域開采石油應該考慮的環境因素
考慮開采活動對海洋生物、海洋水體、大氣、地質等各方面因素的影響，完善海上油氣開發工程環境影響評價制度，切實加強污染事故或自然災害造成的生態環境風險評價
這一事故讓美國一些重要人士重新思考環保與能源的平衡關系。5月3日，加利福尼亞州州長施瓦辛格就突然改變其政治立場，他表示英國石油公司的漏油事故讓他轉向反對擴張在加州沿岸開采石油的計劃。白宮方面也已經承認這個事故可能會迫使奧巴馬總統重新考慮是否要開放更多海域開采石油的計劃。海域開采石油應該考慮哪些環境因素?
鄭丙輝：從本質上看，人類應該減少能源消耗，降低石油資源開采、加工和使用量，實現既節約資源，又保護環境的目標。
如果必須在海域進行石油開采，則應考慮開采活動對海洋生物、海洋水體、大氣、地質等各方面因素的影響。從管理政策上進一步完善海上油氣開發工程環境影響評價制度，切實加強污染事故或自然災害造成的生態環境風險評價。
正常的石油開采業也會造成部分石油及油氣泄漏，會對開采平臺周圍的生態環境造成危害，泄漏的油氣還會污染石油平臺周圍的大氣環境。如果石油平臺處于洋流區，泄漏的石油還會隨著海流漂移到其他海域。因此，海域石油開采應該綜合權衡各種環境因素，確保安全生產，嚴防石油泄漏事故發生，減輕對石油平臺周圍生態環境的破壞，將海上石油開采活動對生態環境的影響降到最低。從管理政策上，要進一步完善國家污染物排放標準體系，提高海域油氣開采的環境管理能力，對于正常生產排放的油氣也應該實施嚴格的總量控制管理。
政府和企業應當擔負怎樣的責任
政府和企業應該扮演好自己的角色，相互配合，協同作戰
由于此次漏油事件發生早期，美國聯邦政府同意讓英國石油公司著手處理漏油問題，坐視其自行善后，導致輿論對美國政府的這種監督方式產生質疑。對于突發的海洋污染事件，政府和企業應當擔負怎樣的責任?
鄭丙輝：美國墨西哥灣發生如此嚴重的石油泄漏事件，而且至今不能有效地遏制石油的泄漏和浮油的擴散，更加表明美國政府對此類行業缺乏有效監控及其治理措施的不足。另外，美國政府遲遲未參與石油泄漏事件的防治，直至爆炸發生一周后才全面介入，也表現出政府在此次重大突發海洋污染事件中反應的滯后。
對于此類突發的海洋污染事件，政府和企業應該扮演好自己的角色，相互配合，協同作戰，共同應對此類污染事件。對于發生海洋污染事件的企業，應該迅速調查海洋污染事件發生的原因，及時通報事件進展，給其他協同防治單位提供救援所需的一切資料和信息，確保迅速、及時、有效地開展救援和防治工作。對于政府當局，制訂防治此類突發事件的應急預案，應本著先救災、后追責的原則，一旦發生，迅速響應，及時制訂防治方案，調動一切力量，全力投入搶險救災，確保將突發海洋污染事件的影響降到最低，而不能先追究責任，后開展救災工作，本末倒羞，不但耽誤了搶險救災的最佳時機，而且也加重了不必要的環境污染。
許多環境突發事故由安全生產事故引發
應將環境安全作為安全生產的重要組成部分，減少環境突發事件的發生
海洋災害及其防治范文第4篇
【關鍵詞】：海洋；經濟發展；環境保護
中圖分類號：X2文獻標識碼：A文章編號：1997-0668（2008）061023-04
隨著沿海經濟的迅猛發展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環境質量明顯下降，生態環境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產生有害影響。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心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境，海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益，精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發展的情況下，工程建設的規模日益巨大，這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展，海洋環境的日益惡化，海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展，近海石油氣田的開發，以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環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境特征對各類污染物作用的機理和規律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環境特征
對各類污染物的作用機理和規律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎，考慮各種自然環境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發、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雜條件下的運動及演變規律，并建立海洋水質預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發嚴重。因此，除了加強赤潮的監測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數據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預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內外已有不少水質預測預報模型，這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數學模型；波浪數學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面，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，而對于湍流效應顯著的區域，如排污口近區，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型，這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數學模型可以以N－S方程和通用的k－單流體數學模型。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律以及相間相互作用規律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面，可應用BI―CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組，以提高求解效率。從水波發展方程出發，可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。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的N― S方程和波能平衡方程的結合，可導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則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型，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。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型，可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標，在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發，在動量方程中引入表面風應力、底部切應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化的三維預報模型，它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據；同時對確定水域環境容量，從而制定水域環境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質預測預報模型研究方面，數學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數學模型，其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵，直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的，有些可以通過現場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數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備，現代化的量測儀器和測試系統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，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構，獲得流場中水質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。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高，一旦發生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失。當前我國海洋能源開發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雜多變的環境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現的臺風數目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有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產生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域，冬季由于受寒潮影響，沿岸地區每年都有結冰現象，結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災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，不但可給結構物以強大的冰壓力，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。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術，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構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結構型式，冰排對錐體結構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，模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行，它們各有其優缺點，發展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物發生破壞，除其直接經濟損失極大外，其次生災害――火災、環境污染等的后果也不堪設想。
近年環太平洋地區地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。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，至今國內外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內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域。
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：其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質量差，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濟的發展造成重大的影響。
因此，發展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下，對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結構健康狀態及損傷檢測的新技術和新方法；結構病害治理用的新材料、新技術和新方法；海洋工程結構在多種復雜海洋環境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優化理論研究，設計與建造新型抗災工程結構；研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度，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境的風云變幻和災害的可能來臨，發展海洋環境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統，如建立由近海到遠海的海洋環境及災害觀測網絡、預報與預警系統、沿岸防災準備和各類應急處理系統；以主要海域和海岸帶區域經濟發展為背景，進行重點研究，建立數字化的海洋環境信息系統模型與結構；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統，將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合，建立數學物理模型，通過多媒體技術，形象化地描述災害成因、發生機理、傳播規律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統。
三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施
為了充分利用海洋空間，現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。
人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程，估計到21世紀，可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經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利用，各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區，但同時又是經濟活動最為發達的地區，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態，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。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設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。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題，主要內容包括：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境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發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、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展，城平建設中的污水深海排放技術，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交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環境的影響等，都將是需要認真解決的問題。
海洋災害及其防治范文第5篇
海洋環境科研要為提高海洋環境管理和宏觀決策、實現碧海行動計劃目標和實現經濟、社會可持續發展服務。其任務是：進行基礎理論研究，探索污染物在海洋環境中遷移轉化的規律，為制定海洋環境保護法規、標準和控制海洋污染提供科學依據，為應用技術開發提出理論依據和方法；進行應用技術研究，在改善經濟結構過程中，尋求對污染實行源頭和全過程控制的最佳模式和高效、低耗污染防治方法；開展海洋環境綜合性、預測性研究，從發展戰略上，進行人口、資源、發展與環境的關系研究，為制定海洋環境保護規劃和海洋經濟和海洋環境的宏觀決策，提供科學依據。
實施碧海行動計劃的技術支持涉及的內容包括環境監控的軟件建設、污染治理及生態恢復工程的實用技術和設備的篩選、重大環境問題的研究等。其核心是利用高新技術的力量使碧海行動計劃順利實施，采取科學有效的措施改善及恢復海域的生態環境。
第一節*-*年的技術支持行動計劃
一、海洋環境監測能力建設計劃
（一）監測站位方案
根據國家海洋監測規范（GB17378-1998）和《*省近岸海域監測站位布設原則》的要求，*省沿海7市地共設立101個監測點位，覆蓋各個環境功能區，基本能夠控制和反應*近海環境質量狀況。*省環境監測中心站將著眼于*近海環境質量監測，結合近岸海域環境功能區劃和確定的污染治理重點區、生態保護區和敏感區，本著內密外疏的原則，合理布設和優化*近岸海域環境監測點位。
（二）監測能力建設
1．不斷完善沿海市、縣兩級海域監測體系，全面開展全省近岸海域水質、沉積物和海洋生物等有關項目的監測分析工作。
2．隨著海水水質監測工作的開展，有計劃地培養海洋環境監測專業人員，及具備相應技術指導和技術監督能力的人員。
二、建立*近岸海域環境管理信息系統
為了合理利用海洋資源，保護海洋環境質量，提高海岸和海洋工程環境影響評價的質量和工作效率，*省環保局于1997年1月下達了《*近岸海域環境管理信息系統》課題，由*省環保局和*海洋大學共同承擔，建立了《*省近岸海域環境管理信息系統》。“信息系統”作為一種現代化手段，將使環境管理部門及時了解*近岸海域環境質量狀況、變化趨勢、現存和潛在的環境問題等，有助于科學管理和正確決策。“*近岸海域環境管理信息系統”包括環境基礎信息數據庫系統、環境基礎信息空間數據庫系統和數值模型庫系統，有助于*海洋環保工作總體工作水平的提高。應進一步完善改進“信息系統”，使其更便于操作，更具實用性。
三、篩選支持示范工程的實用技術和設備
以推廣啤酒廢水處理技術為重點，篩選并推廣化工、制藥、染料等行業廢水處理技術和設備。
由于海洋污染主要是T-N、T-P污染，*省擬推廣以下實用技術和設備。
（一）氮肥企業的稀氨水回收
1、生產尿素但無碳氨生產裝置的企業
采用深度水解技術，將尿素解吸殘液水解為NH3和CO2，與稀氨水一起經解吸塔解吸出NH3和CO2，用于尿素生產。
2、具有碳氨生產裝置的企業
將各車間、工段產生的稀氨水（含氨2-3%），集中于氨回收罐，經處理，塔頂氣冷凝后得到含氨>20%的濃氨水，用于生產碳酸氫銨。
3、硝酸銨及硫酸銨生產企業
采用膜分離技術，將NH3從稀氨水中分離出來，用稀硝酸或稀硫酸吸收后，用于生產。NH3脫出率可達99%。
（二）推廣磷肥行業清潔生產技術，廢水不外排
（三）城市污水處理廠采用高效脫氮、脫磷工藝技術
四、建設海洋環境自動監測系統與赤潮災害監測系統
充分利用“十五”期間的海洋環境保護科研成果，以環保和海洋部門為主，基本建成海上溢油與赤潮災害監測系統。
在萊州灣、膠州灣等赤潮高發地區設置海洋水質與赤潮觀測站，增加監視次數，在赤潮發生期間，進行赤潮跟蹤監測。建立環境要素數據庫，建立赤潮發生次數、赤潮生物種類、赤潮發生面積和持續時間、藻毒素分布等數據庫。適時開展赤潮預測預報研究，建立環境狀況與赤潮災害發生模型，進行環境狀況與赤潮災害發生變化趨勢的預報預測。
五、建立包含氮、磷等非保守物質的水質預測模型，開展水質預測(氮、磷)和估算容量總量
建立海域水質模型是一項研究污染物遷移、轉化規律和進行污染物控制以及保護海域水質的重要手段。通過水質模型，定量計算水體的負荷量與水質的關系，可以對污染源進行有效的控制。“十五”期間，水質模型的研究要在保守物質的輸運擴散模型研究的基礎上，以氮、磷等非保守物質為研究對象，在膠州灣、萊州灣等重點海域開展生態動力學模型（富營養化模型）研究；開展非點源污染物通量研究，建立入海污染物與海域水質的輸入響應模型，為實現氮、磷的容量總量控制提供科學依據。
六、面源(地表、地下徑流)和河口污染控制技術研究
面源污染控制由農業部門和環保科研部門共同承擔，主要研究農業中使用的化肥、農藥等未利用部分在地表水、地下水中的遷移轉化規律及最終入海量，為海域環境管理提供依據。
入海河口污染控制技術由水利部門和環境科研、設計部門共同承擔，主要研究在保證河口的水利作用條件下，河水及底泥的入海污染控制技術。
七、養殖自身污染控制技術研究
建立完善養殖系統自身污染的監測體系。重點開展自養（貝藻）與異養（魚蝦）復合養殖系統的研究，水產廢棄物的綜合利用研究（包括水產廢棄物在養殖動物飼料中的應用及水產廢棄物中生物活性物質的提取等），養殖餌料改良、提高餌料利用率研究，養殖廢水處理、養殖場底泥消化處理研究等。
第二節*-2015年的技術支持行動計劃
一、海域受損生態系統恢復工程研究
建立近海海域環境污染損失估算與分配模型，進行地區環境污染、生態系統恢復研究。在已有研究成果及其應用效果總結的基礎上，通過實驗室內模擬試驗和海域小規模試驗研究，提出并研究設計受損生態系統恢復工程建設體系，工程建設內容，工程投資及工程建成后效益評估預測方法。
二、大氣沉降控制工程研究
在已有研究成果基礎上，研究大氣沉降污染發生、遷移、沉降、污染機理和規律，通過對國內外已有大氣沉降污染研究成果的收集與分析，篩選控制大氣沉降污染的技術和方法。通過對這些技術、方法的試驗研究及結果分析，提出并設計控制海域大氣沉降污染的工程。研究陸源污染產生的SO2、NOx、TSP等的污染防治和及其在大氣中的遷移、轉化、沉降規律，以及最終入海量，找出大氣沉降與海水污染的相關性，提供大氣污染沉降入海的防治措施、投資估算和預測評估工程建成的環境效益及經濟效益分析。
三、面源和河口污染控制工程研究
在*省近岸海域幾條主要入海河流的入海口之前建立城市污水處理廠，并進行提高氮、磷去除效果的工藝和管理技術的研究，有效削減市政污水中氮和磷對海域的污染影響，對近岸海域水質的改善將發揮重要作用。
