海洋环境条件范文
时间：2023-11-06 10:00:40
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第二条在中华人民共和国管辖海域内从事海洋工程污染损害海洋环境防治活动，适用本条例。
第三条本条例所称海洋工程，是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。具体包括：
（一）围填海、海上堤坝工程；
（二）人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁、海底隧道工程；
（三）海底管道、海底电（光）缆工程；
（四）海洋矿产资源勘探开发及其附属工程；
（五）海上潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程；
（六）大型海水养殖场、人工鱼礁工程；
（七）盐田、海水淡化等海水综合利用工程；
（八）海上娱乐及运动、景观开发工程；
（九）国家海洋主管部门会同国务院环境保护主管部门规定的其他海洋工程。
第四条国家海洋主管部门负责全国海洋工程环境保护工作的监督管理，并接受国务院环境保护主管部门的指导、协调和监督。沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门负责本行政区域毗邻海域海洋工程环境保护工作的监督管理。
第五条海洋工程的选址和建设应当符合海洋功能区划、海洋环境保护规划和国家有关环境保护标准，不得影响海洋功能区的环境质量或者损害相邻海域的功能。
第六条国家海洋主管部门根据国家重点海域污染物排海总量控制指标，分配重点海域海洋工程污染物排海控制数量。
第七条任何单位和个人对海洋工程污染损害海洋环境、破坏海洋生态等违法行为，都有权向海洋主管部门进行举报。
接到举报的海洋主管部门应当依法进行调查处理，并为举报人保密。
第二章环境影响评价
第八条国家实行海洋工程环境影响评价制度。
海洋工程的环境影响评价，应当以工程对海洋环境和海洋资源的影响为重点进行综合分析、预测和评估，并提出相应的生态保护措施，预防、控制或者减轻工程对海洋环境和海洋资源造成的影响和破坏。
海洋工程环境影响报告书应当依据海洋工程环境影响评价技术标准及其他相关环境保护标准编制。编制环境影响报告书应当使用符合国家海洋主管部门要求的调查、监测资料。
第九条海洋工程环境影响报告书应当包括下列内容：
（一）工程概况；
（二）工程所在海域环境现状和相邻海域开发利用情况；
（三）工程对海洋环境和海洋资源可能造成影响的分析、预测和评估；
（四）工程对相邻海域功能和其他开发利用活动影响的分析及预测；
（五）工程对海洋环境影响的经济损益分析和环境风险分析；
（六）拟采取的环境保护措施及其经济、技术论证；
（七）公众参与情况；
（八）环境影响评价结论。
海洋工程可能对海岸生态环境产生破坏的，其环境影响报告书中应当增加工程对近岸自然保护区等陆地生态系统影响的分析和评价。
第十条新建、改建、扩建海洋工程的建设单位，应当委托具有相应环境影响评价资质的单位编制环境影响报告书，报有核准权的海洋主管部门核准。
海洋主管部门在核准海洋工程环境影响报告书前，应当征求海事、渔业主管部门和军队环境保护部门的意见；必要时，可以举行听证会。其中，围填海工程必须举行听证会。
海洋主管部门在核准海洋工程环境影响报告书后，应当将核准后的环境影响报告书报同级环境保护主管部门备案，接受环境保护主管部门的监督。
海洋工程建设单位在办理项目审批、核准、备案手续时，应当提交经海洋主管部门核准的海洋工程环境影响报告书。
第十一条下列海洋工程的环境影响报告书，由国家海洋主管部门核准：
（一）涉及国家海洋权益、国防安全等特殊性质的工程；
（二）海洋矿产资源勘探开发及其附属工程；
（三）50公顷以上的填海工程，100公顷以上的围海工程；
（四）潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程；
（五）由国务院或者国务院有关部门审批的海洋工程。
前款规定以外的海洋工程的环境影响报告书，由沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门根据沿海省、自治区、直辖市人民政府规定的权限核准。
海洋工程可能造成跨区域环境影响并且有关海洋主管部门对环境影响评价结论有争议的，该工程的环境影响报告书由其共同的上一级海洋主管部门核准。
第十二条海洋主管部门应当自收到海洋工程环境影响报告书之日起60个工作日内，作出是否核准的决定，书面通知建设单位。
需要补充材料的，应当及时通知建设单位，核准期限从材料补齐之日起重新计算。
第十三条海洋工程环境影响报告书核准后，工程的性质、规模、地点、生产工艺或者拟采取的环境保护措施等发生重大改变的，建设单位应当委托具有相应环境影响评价资质的单位重新编制环境影响报告书，报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门核准；海洋工程自环境影响报告书核准之日起超过5年方开工建设的，应当在工程开工建设前，将该工程的环境影响报告书报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门重新核准。
海洋主管部门在重新核准海洋工程环境影响报告书后，应当将重新核准后的环境影响报告书报同级环境保护主管部门备案。
第十四条建设单位可以采取招标方式确定海洋工程的环境影响评价单位。其他任何单位和个人不得为海洋工程指定环境影响评价单位。
第十五条从事海洋工程环境影响评价的单位和有关技术人员，应当按照国务院环境保护主管部门的规定，取得相应的资质证书和资格证书。
国务院环境保护主管部门在颁发海洋工程环境影响评价单位的资质证书前，应当征求国家海洋主管部门的意见。
第三章海洋工程的污染防治
第十六条海洋工程的环境保护设施应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。
第十七条海洋工程的初步设计，应当按照环境保护设计规范和经核准的环境影响报告书的要求，编制环境保护篇章，落实环境保护措施和环境保护投资概算。
第十八条建设单位应当在海洋工程投入运行之日30个工作日前，向原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门申请环境保护设施的验收；海洋工程投入试运行的，应当自该工程投入试运行之日起60个工作日内，向原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门申请环境保护设施的验收。
分期建设、分期投入运行的海洋工程，其相应的环境保护设施应当分期验收。
第十九条海洋主管部门应当自收到环境保护设施验收申请之日起30个工作日内完成验收；验收不合格的，应当限期整改。
海洋工程需要配套建设的环境保护设施未经海洋主管部门验收或者经验收不合格的，该工程不得投入运行。
建设单位不得擅自拆除或者闲置海洋工程的环境保护设施。
第二十条海洋工程在建设、运行过程中产生不符合经核准的环境影响报告书的情形的，建设单位应当自该情形出现之日起20个工作日内组织环境影响的后评价，根据后评价结论采取改进措施，并将后评价结论和采取的改进措施报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门备案；原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门也可以责成建设单位进行环境影响的后评价，采取改进措施。
第二十一条严格控制围填海工程。禁止在经济生物的自然产卵场、繁殖场、索饵场和鸟类栖息地进行围填海活动。
围填海工程使用的填充材料应当符合有关环境保护标准。
第二十二条建设海洋工程，不得造成领海基点及其周围环境的侵蚀、淤积和损害，危及领海基点的稳定。
进行海上堤坝、跨海桥梁、海上娱乐及运动、景观开发工程建设的，应当采取有效措施防止对海岸的侵蚀或者淤积。
第二十三条污水离岸排放工程排污口的设置应当符合海洋功能区划和海洋环境保护规划，不得损害相邻海域的功能。
污水离岸排放不得超过国家或者地方规定的排放标准。在实行污染物排海总量控制的海域，不得超过污染物排海总量控制指标。
第二十四条从事海水养殖的养殖者，应当采取科学的养殖方式，减少养殖饵料对海洋环境的污染。因养殖污染海域或者严重破坏海洋景观的，养殖者应当予以恢复和整治。
第二十五条建设单位在海洋固体矿产资源勘探开发工程的建设、运行过程中，应当采取有效措施，防止污染物大范围悬浮扩散，破坏海洋环境。
第二十六条海洋油气矿产资源勘探开发作业中应当配备油水分离设施、含油污水处理设备、排油监控装置、残油和废油回收设施、垃圾粉碎设备。
海洋油气矿产资源勘探开发作业中所使用的固定式平台、移动式平台、浮式储油装置、输油管线及其他辅助设施，应当符合防渗、防漏、防腐蚀的要求；作业单位应当经常检查，防止发生漏油事故。
前款所称固定式平台和移动式平台，是指海洋油气矿产资源勘探开发作业中所使用的钻井船、钻井平台、采油平台和其他平台。
第二十七条海洋油气矿产资源勘探开发单位应当办理有关污染损害民事责任保险。
第二十八条海洋工程建设过程中需要进行海上爆破作业的，建设单位应当在爆破作业前报告海洋主管部门，海洋主管部门应当及时通报海事、渔业等有关部门。
进行海上爆破作业，应当设置明显的标志、信号，并采取有效措施保护海洋资源。在重要渔业水域进行炸药爆破作业或者进行其他可能对渔业资源造成损害的作业活动的，应当避开主要经济类鱼虾的产卵期。
第二十九条海洋工程需要拆除或者改作他用的，应当报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门批准。拆除或者改变用途后可能产生重大环境影响的，应当进行环境影响评价。
海洋工程需要在海上弃置的，应当拆除可能造成海洋环境污染损害或者影响海洋资源开发利用的部分，并按照有关海洋倾倒废弃物管理的规定进行。
海洋工程拆除时，施工单位应当编制拆除的环境保护方案，采取必要的措施，防止对海洋环境造成污染和损害。
第四章污染物排放管理
第三十条海洋油气矿产资源勘探开发作业中产生的污染物的处置，应当遵守下列规定：
（一）含油污水不得直接或者经稀释排放入海，应当经处理符合国家有关排放标准后再排放；
（二）塑料制品、残油、废油、油基泥浆、含油垃圾和其他有毒有害残液残渣，不得直接排放或者弃置入海，应当集中储存在专门容器中，运回陆地处理。
第三十一条严格控制向水基泥浆中添加油类，确需添加的，应当如实记录并向原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门报告添加油的种类和数量。禁止向海域排放含油量超过国家规定标准的水基泥浆和钻屑。
第三十二条建设单位在海洋工程试运行或者正式投入运行后，应当如实记录污染物排放设施、处理设备的运转情况及其污染物的排放、处置情况，并按照国家海洋主管部门的规定，定期向原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门报告。
第三十三条县级以上人民政府海洋主管部门，应当按照各自的权限核定海洋工程排放污染物的种类、数量，根据国务院价格主管部门和财政部门制定的收费标准确定排污者应当缴纳的排污费数额。
排污者应当到指定的商业银行缴纳排污费。
第三十四条海洋油气矿产资源勘探开发作业中应当安装污染物流量自动监控仪器，对生产污水、机舱污水和生活污水的排放进行计量。
第三十五条禁止向海域排放油类、酸液、碱液、剧毒废液和高、中水平放射性废水；严格限制向海域排放低水平放射性废水，确需排放的，应当符合国家放射性污染防治标准。
严格限制向大气排放含有毒物质的气体，确需排放的，应当经过净化处理，并不得超过国家或者地方规定的排放标准；向大气排放含放射性物质的气体，应当符合国家放射性污染防治标准。
严格控制向海域排放含有不易降解的有机物和重金属的废水；其他污染物的排放应当符合国家或者地方标准。
第三十六条海洋工程排污费全额纳入财政预算，实行“收支两条线”管理，并全部专项用于海洋环境污染防治。具体办法由国务院财政部门会同国家海洋主管部门制定。
第五章污染事故的预防和处理
第三十七条建设单位应当在海洋工程正式投入运行前制定防治海洋工程污染损害海洋环境的应急预案，报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门和有关主管部门备案。
第三十八条防治海洋工程污染损害海洋环境的应急预案应当包括以下内容：
（一）工程及其相邻海域的环境、资源状况；
（二）污染事故风险分析；
（三）应急设施的配备；
（四）污染事故的处理方案。
第三十九条海洋工程在建设、运行期间，由于发生事故或者其他突发性事件，造成或者可能造成海洋环境污染事故时，建设单位应当立即向可能受到污染的沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门或者其他有关主管部门报告，并采取有效措施，减轻或者消除污染，同时通报可能受到危害的单位和个人。
沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门或者其他有关主管部门接到报告后，应当按照污染事故分级规定及时向县级以上人民政府和上级有关主管部门报告。县级以上人民政府和有关主管部门应当按照各自的职责，立即派人赶赴现场，采取有效措施，消除或者减轻危害，对污染事故进行调查处理。
第四十条在海洋自然保护区内进行海洋工程建设活动，应当按照国家有关海洋自然保护区的规定执行。
第六章监督检查
第四十一条县级以上人民政府海洋主管部门负责海洋工程污染损害海洋环境防治的监督检查，对违反海洋污染防治法律、法规的行为进行查处。
县级以上人民政府海洋主管部门的监督检查人员应当严格按照法律、法规规定的程序和权限进行监督检查。
第四十二条县级以上人民政府海洋主管部门依法对海洋工程进行现场检查时，有权采取下列措施：
（一）要求被检查单位或者个人提供与环境保护有关的文件、证件、数据以及技术资料等，进行查阅或者复制；
（二）要求被检查单位负责人或者相关人员就有关问题作出说明；
（三）进入被检查单位的工作现场进行监测、勘查、取样检验、拍照、摄像；
（四）检查各项环境保护设施、设备和器材的安装、运行情况；
（五）责令违法者停止违法活动，接受调查处理；
（六）要求违法者采取有效措施，防止污染事态扩大。
第四十三条县级以上人民政府海洋主管部门的监督检查人员进行现场执法检查时，应当出示规定的执法证件。用于执法检查、巡航监视的公务飞机、船舶和车辆应当有明显的执法标志。
第四十四条被检查单位和个人应当如实提供材料，不得拒绝或者阻碍监督检查人员依法执行公务。
有关单位和个人对海洋主管部门的监督检查工作应当予以配合。
第四十五条县级以上人民政府海洋主管部门对违反海洋污染防治法律、法规的行为，应当依法作出行政处理决定；有关海洋主管部门不依法作出行政处理决定的，上级海洋主管部门有权责令其依法作出行政处理决定或者直接作出行政处理决定。
第七章法律责任
第四十六条建设单位违反本条例规定，有下列行为之一的，由负责核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门责令停止建设、运行，限期补办手续，并处5万元以上20万元以下的罚款：
（一）环境影响报告书未经核准，擅自开工建设的；
（二）海洋工程环境保护设施未申请验收或者经验收不合格即投入运行的。
第四十七条建设单位违反本条例规定，有下列行为之一的，由原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门责令停止建设、运行，限期补办手续，并处5万元以上20万元以下的罚款：
（一）海洋工程的性质、规模、地点、生产工艺或者拟采取的环境保护措施发生重大改变，未重新编制环境影响报告书报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门核准的；
（二）自环境影响报告书核准之日起超过5年，海洋工程方开工建设，其环境影响报告书未重新报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门核准的；
（三）海洋工程需要拆除或者改作他用时，未报原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门批准或者未按要求进行环境影响评价的。
第四十八条建设单位违反本条例规定，有下列行为之一的，由原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门责令限期改正；逾期不改正的，责令停止运行，并处1万元以上10万元以下的罚款：
（一）擅自拆除或者闲置环境保护设施的；
（二）未在规定时间内进行环境影响后评价或者未按要求采取整改措施的。
第四十九条建设单位违反本条例规定，有下列行为之一的，由县级以上人民政府海洋主管部门责令停止建设、运行，限期恢复原状；逾期未恢复原状的，海洋主管部门可以指定具有相应资质的单位代为恢复原状，所需费用由建设单位承担，并处恢复原状所需费用1倍以上2倍以下的罚款：
（一）造成领海基点及其周围环境被侵蚀、淤积或者损害的；
（二）违反规定在海洋自然保护区内进行海洋工程建设活动的。
第五十条建设单位违反本条例规定，在围填海工程中使用的填充材料不符合有关环境保护标准的，由县级以上人民政府海洋主管部门责令限期改正；逾期不改正的，责令停止建设、运行，并处5万元以上20万元以下的罚款；造成海洋环境污染事故，直接负责的主管人员和其他直接责任人员构成犯罪的，依法追究刑事责任。
第五十一条建设单位违反本条例规定，有下列行为之一的，由原核准该工程环境影响报告书的海洋主管部门责令限期改正；逾期不改正的，处1万元以上5万元以下的罚款：
（一）未按规定报告污染物排放设施、处理设备的运转情况或者污染物的排放、处置情况的；
（二）未按规定报告其向水基泥浆中添加油的种类和数量的；
（三）未按规定将防治海洋工程污染损害海洋环境的应急预案备案的；
（四）在海上爆破作业前未按规定报告海洋主管部门的；
（五）进行海上爆破作业时，未按规定设置明显标志、信号的。
第五十二条建设单位违反本条例规定，进行海上爆破作业时未采取有效措施保护海洋资源的，由县级以上人民政府海洋主管部门责令限期改正；逾期未改正的，处1万元以上10万元以下的罚款。
建设单位违反本条例规定，在重要渔业水域进行炸药爆破或者进行其他可能对渔业资源造成损害的作业，未避开主要经济类鱼虾产卵期的，由县级以上人民政府海洋主管部门予以警告、责令停止作业，并处5万元以上20万元以下的罚款。
第五十三条海洋油气矿产资源勘探开发单位违反本条例规定向海洋排放含油污水，或者将塑料制品、残油、废油、油基泥浆、含油垃圾和其他有毒有害残液残渣直接排放或者弃置入海的，由国家海洋主管部门或者其派出机构责令限期清理，并处2万元以上20万元以下的罚款；逾期未清理的，国家海洋主管部门或者其派出机构可以指定有相应资质的单位代为清理，所需费用由海洋油气矿产资源勘探开发单位承担；造成海洋环境污染事故，直接负责的主管人员和其他直接责任人员构成犯罪的，依法追究刑事责任。
第五十四条海水养殖者未按规定采取科学的养殖方式，对海洋环境造成污染或者严重影响海洋景观的，由县级以上人民政府海洋主管部门责令限期改正；逾期不改正的，责令停止养殖活动，并处清理污染或者恢复海洋景观所需费用1倍以上2倍以下的罚款。
第五十五条建设单位未按本条例规定缴纳排污费的，由县级以上人民政府海洋主管部门责令限期缴纳；逾期拒不缴纳的，处应缴纳排污费数额2倍以上3倍以下的罚款。
第五十六条违反本条例规定，造成海洋环境污染损害的，责任者应当排除危害，赔偿损失。完全由于第三者的故意或者过失造成海洋环境污染损害的，由第三者排除危害，承担赔偿责任。
违反本条例规定，造成海洋环境污染事故，直接负责的主管人员和其他直接责任人员构成犯罪的，依法追究刑事责任。
第五十七条海洋主管部门的工作人员违反本条例规定，有下列情形之一的，依法给予行政处分；构成犯罪的，依法追究刑事责任：
（一）未按规定核准海洋工程环境影响报告书的；
（二）未按规定验收环境保护设施的；
（三）未按规定对海洋环境污染事故进行报告和调查处理的；
（四）未按规定征收排污费的；
（五）未按规定进行监督检查的。
第八章附则
第五十八条船舶污染的防治按照国家有关法律、行政法规的规定执行。
第五十九条本条例自2006年11月1日起施行。
篇2
中图分类号：U469文献标识码： A
前言
海洋环境监测质量控制是海洋环境监测工作的重要组成部分，采取必要的、合适的质量控制方法是保证数据质量的重要措施之一。质量控制主要是为了达到监测质量要求所采取的作业技术和活动，是监测过程的控制方法，是质量保证的一部分，现文章就海洋环境的监测质量控制工作进行探究。
一、海洋环境污染的现状
海洋环境污染通常是指人类改变了海洋原来的状态，使海洋生态系统遭到破坏。有害物质进入海洋环境而造成的污染，会损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。海洋环境污染现阶段明显表现为石油污染、赤潮、有毒物质累积、塑料污染和核污染等。
人类的海洋活动、日益增多的海上船舶、油轮事故是造成海洋环境污染的重要来源之一。人类的海洋活动主要是航海、捕鱼和海底石油开发，据统计，目前全世界各国有近8万艘远洋商船穿梭于全球各港口，总吨位达5亿吨，它们在航行期间都要向海洋排出含有油性的机舱污水，仅这项估计向海洋排放的油污染每年可达百万吨以上。而一次的油轮突发事故会使海水大面积被油所覆盖，不但范围广而且危害时间很长，对海洋生态环境造成严重的破坏。目前海洋环境污染以陆源污染物为主的来源则包括工业废水和固体废物、生活垃圾、生活污水等。大型化工厂、造纸厂的增多直接导致大量的废水和废物排入河道，最终通过河水归入海洋，而工业废水其中则包括工业冷却水在流入海洋后会提高海洋的局部水温，使含氧量降低，影响海洋生物的繁衍生息；而工业固体废物严重的则会影响海洋生物的居住环境，直接导致生物灭绝。人口居住的密集致使生活垃圾、生活污水的排放的难度加大，尤其是滨海城市，于是海洋便成了他们倾倒生活垃圾及污水的最好去处。
因此，在海洋环境污染日渐加重的现状下，为防止海洋环境继续恶化，应进一步加强海洋环境监测工作，做好监测质量控制，需要从提高全员的质量意识、健全质量管理体系、监测质量控制等方面入手，才能确保监测数据的准确性和可靠性，为环境管理、环境规划、污染防治等提供科学依据。
二、海洋环境监测质量控制措施
（一）健全质量管理体系
监测质量的保证，需要一个科学完整的质量管理体系，以技术文件（质量手册、程序文件、作业指导书和质量记录）的形式，对各个监测环节、各个工作部门，对实验的环境和条件，对每个工作岗位和监测管理者的职责和行为进行规范。海洋环境监测的质量控制，首先要保证的就是监测质量体系的建立，监测机构严格按照本单位质量体系的要求开展监测、检测工作，在运行过程中不断完善，从而更加适用于本单位的监测、检测工作。因此，海洋环境监测机构要依据《监测和校准实验室能力的通用要求》和《实验室资质认定评审准则》建立适用于本单位要求的质量管理体系，并健全各种规章制度，保证质量管理体系的持续运行。海洋环境监测涉及监测机构的每个岗位，无论从试剂采购与管理、现场样品采集、实验室分析、数据综合评价，让每位员工从主观上意识所在岗位的质量控制要求，从源头保证监／检测质量，从而做到实时质量控制。
（二）提高全员的质量意识
从事海洋环境监测工作，需要从提高监测、检测人员的质量意识开始，海洋环境监测工作的特殊条件，在一定程度上无法和陆地实验室相比，出海人员要克服各种困难从事分析工作，加强质量意识的培训是很有必要的。在质量控制工作中，最重要的影响因子是人员，从采样、分析、计算、报表生成等环节，质量意识不能淡薄。监测人员的质量意识是开展监测工作的基础，只有主观上提高质量意识，才能保障监测结果的准确性。
（三）监测过程质量控制
我国海洋环境监测质量控制工作主要通过自控和他控两种方式开展，自控主要是监测机构内部采用的质量控制方法，内部质量控制的核心是针对监测数据质量开展的控制方法，监测数据质量控制最终体现在监测数据能否达到监测方法所对应的最佳测量不确定度。他控是指由监测机构以外的具有相关资质的机构对监测机构进行的质量控制方法，如上级主管部门或参加由中国合格评定国家认可委员会等组织的能力验证及实验室间比对，通过此类方式对实验室资质方面进行相应的考核。外控是在主要针对质量控制的监督工作中开展的，而对于实验室的质量控制管理工作主要是内部质量控制，所以应重视内控，即要重视本单位内部所采用的质量控制方法。
（四）监测、检测结果的质量控制
针对结果数据的质量控制，包括对监测仪器、方法、环境条件等备注信息进行审核，还要对准确性、一致性进行审核，重点要对数据的合理性进行审核。数据审核要有效溯源，因为监督人员无法对现场分析进行实时监督，主要通过监测数据的原始数据来体现整个分析过程数据的有效性。对提交的可疑数据并注明开展的质控措施及原因分析，若存在失误，应剔除可疑数据，在条件允许的情况下，建议重新开展监测工作。监测数据的审核涉及各个领域，审核人员要熟练掌握监测方法、仪器设备、监测频次和监测时间等信息，在保证监测结果的计算的前提下，为保证监测结果的准确可靠，需要从多个角度进行数据的合理性分析：
1、与执行标准相比较
执行标准是保证监测评价有法可依的有力保障，海洋环境质量标准中规定了对应水质等级下监测项目浓度范围，当监测结果高于执行标准数倍或者浓度较高时，此监测数据应视为可疑数值，应查找原因，对样品分析过程中的质控数据进行有效分析，确保监测数据的准确性及合理性。如某海域监测区域内的监测结果表明水质达到四类标准，超出了二类水质标准要求，应查找原因并对相应的可疑数据进行分析，必要时剔除以免影响评价工作。
2、站位间相比较
在海洋环境监测过程中，同一区域内相邻站位的监测结果相差不大，同一站位连续几天的监测结果也应相近，当变化较大时，应查找原因，分析异常值。首先要确定区域内是否存在新的污染源，其次要保证采样过程无异常，主要包括采样的规范性、采样的容器是否合格，样品固定是否需要固定等。再次要了解实验室分析过程中，是否存在不合理的操作。如某区域水质要求为一类水质要求，监测区域内某站位监测数据表明该养殖区水质达到三类时，首先应考虑站位布设的合理性，是否靠近污染源，从而进一步分析实验过程是否存在失误等。
3、相关性分析
海洋环境监测要素是互相影响的，相同水样中两个或两个以上的监测项目的含量往往存在相关性。如总氮＞溶解态总氮＞无机氮，总磷＞溶解态总磷＞活性磷酸盐，化学需氧量＞生化需氧量等，若与上述情况不一致，理论上是不合理的，需要从采样开始查找进行原因分析。根据监测区域环境特征或不同区域同类监测对象资料的统计分析, 确定不同空间位置监测要素浓度值的定性关系, 以此检验数据的合理性。下图为某海域06年9月份某排污口邻近海域中 3个站位的部分监测数据。
某海域9月份某排污口邻近海域中 3个站位的部分监测数据
4、合理性分析
对监测数据的合理性分析，最主要的是要参照历史资料。监测任务站位的布设考虑到与历史数据的对比，一般延用历史站位，这样在进行合理性分析时，可以针对往年的监测结果范围，对相同监测时间段、同一站位的数据进行比较，若某监测项目结果变化较大时，如由原来的一类水质变为三类，则需对该值进行合理性分析，查找原因。
若发现全部监测分析数据在审核后只有少量、明显的错误，质量控制人员可以在监测分析人员的确认下进行改正。若在审核过程中发现错误数据较多，或错误不易于改正，质量控质人员应把需要进行更改的内容列出列表，连同数据一同返回具体的分析测试人员，要求对错误的原因并进行修改。质控人员应对改正后提交上来的数据以及记录文件再次进行检查。同时，应将整个审核过程如实记录并形成文字材料，作为监测分析数据追溯数据的一部分。经过审核后的监测数据报表和数据审核过程记录数据要有采样人员和分析人员的签名，然后一并上报质控室。
结语
海洋环境监测数据作对海洋开展环境监测评价工作的重要手段，为确保监测结果的准确性、完整性以及合理性，就必须进一步强化对海洋环境监测质量的全过程控制，从而有利推进对海洋环境变化情况的科学分析，并有效的防治海洋环境的污染。然而因海洋环境条件具有特殊性，进行样品的采集与贮存过程中会有很多不可预知因素出现，从而增加了监测质量控制的难度。因此，应高度重视海洋环境的监测质量，进一步完善管理机制，加强专业技术的学习，同时增强全体员工的质量意识，不断提高海洋环境监测的质量，确保海洋环境管理和环境科学研究服务。
篇3
本系统水下无线通信采用的是水声通信技术，相比较水下电磁波和水下光通信技术，声波在水中衰减最小，因此声波是目前水中信息传输的主要载体，并且水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式［7］。本系统综合应用浮标和海床基，相比较浮标、海床基、船舶和潜标单站监测方式，是一种无线观测链的监测方式。这种方式可提高监测数据质量、扩展监测范围和监测信息，并可在监控终端准实时获取远程、长期水下监测数据，也符合海洋环境监测具有覆盖面广、站位分散、数据间断和频繁少量的特点。
技术原理
第二代GSM技术利用SMS(短消息)进行数据传输和双向控制，系统通过发送和接收短消息进行数据传输，依靠2个或以上的GSM通信模块实现，开发相对简单，传输成本相对较高;第二代GPRS技术引入智能天线、双频段等技术，有快速登陆、永远在线、高速传输和按流量计费而节约成本的优势;第三代技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，速率一般在几百kb/s以上，主要优点是能极大地增加系统容量和提高数据传输速率，并且利用不同网络间的无缝漫游技术可将无线通信系统和Internet连接起来;第四代TD-LTE-Advanced技术可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，比通常意义上的3G快50倍，下载速度最高可达100Mb/s、上传速度最高可达20Mb/s，可极大的满足海洋监测数据的传输要求。目前第二代和第三代技术已趋于成熟，基站已基本形成对我国近海的全覆盖，相应的通信技术已在港口航道、海水浴场、水产养殖、能源开发等海洋领域广泛应用;第四代技术已形成，但国际标准仍未统一，尚不具备推广应用条件。水声通信技术水声通信是通过声波在海水里传播实现。工作原理是首先将文字、语音、图像等信息转化成电信号，发射换能器又将电信号转化为声信号，声信号通过海水介质以应答或自动方式传递到接收换能器，这时声信号又转化为电信号，解码器将数字信息破译后，经电接收机转为文字、语音、图像等信息。水介质与空气介质的特性不同，水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落信道，具有多普勒不稳定性［9］。水声通信的衰耗因素较多，特别是在海水中传播，声传播损失不仅与频率有关，而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响，造成中远程水声信道带宽极其有限。水中的声速计算公式可见下式:c=1449．2+4．6T－0．055T2+(1．34－0．010T)(S－35)+0．016D(1)其中:T是海水温度，S是盐度，D是深度。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲，而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时，有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰，造成接收数据的严重误码［10］。同一声源发出的声波，在不同的海区或不同的季节，传播情况可能都不同。从信道中的各种限制因素到时变、空变性，水声信道都远比无线电信道复杂。
基于通信技术的监测系统应用
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技术原理
第二代GSM技术利用SMS(短消息)进行数据传输和双向控制,系统通过发送和接收短消息进行数据传输,依靠2个或以上的GSM通信模块实现,开发相对简单,传输成本相对较高;第二代GPRS技术引入智能天线、双频段等技术,有快速登陆、永远在线、高速传输和按流量计费而节约成本的优势;第三代技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术,速率一般在几百kb/s以上,主要优点是能极大地增加系统容量和提高数据传输速率,并且利用不同网络间的无缝漫游技术可将无线通信系统和Internet连接起来;第四代TD-LTE-Advanced技术可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力,比通常意义上的3G快50倍,下载速度最高可达100Mb/s、上传速度最高可达20Mb/s,可极大的满足海洋监测数据的传输要求。目前第二代和第三代技术已趋于成熟,基站已基本形成对我国近海的全覆盖,相应的通信技术已在港口航道、海水浴场、水产养殖、能源开发等海洋领域广泛应用;第四代技术已形成,但国际标准仍未统一,尚不具备推广应用条件。水声通信技术水声通信是通过声波在海水里传播实现。工作原理是首先将文字、语音、图像等信息转化成电信号,发射换能器又将电信号转化为声信号,声信号通过海水介质以应答或自动方式传递到接收换能器,这时声信号又转化为电信号,解码器将数字信息破译后,经电接收机转为文字、语音、图像等信息。水介质与空气介质的特性不同,水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落信道,具有多普勒不稳定性[9]。水声通信的衰耗因素较多,特别是在海水中传播,声传播损失不仅与频率有关,而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响,造成中远程水声信道带宽极其有限。水中的声速计算公式可见下式:c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D(1)其中:T是海水温度,S是盐度,D是深度。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲,而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时,有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰,造成接收数据的严重误码[10]。同一声源发出的声波,在不同的海区或不同的季节,传播情况可能都不同。从信道中的各种限制因素到时变、空变性,水声信道都远比无线电信道复杂。
基于通信技术的监测系统应用
篇5
中图分类号：U661.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0061-02
FPSO由于其具有良好的机动性，稳定性，海域适应性，允许在各种气候下装卸油，成为现代海洋油气资源生产的主流设施。外输系统是FPSO整个概念设计中一个很重要的部分，且是设计成功的一个关键因素。船上的原油可以定期的通过外输装备外输到穿梭油轮上，提高了油田作业的经济性。
对于FPSO与穿梭油轮串靠方式的动态稳定性问题，国内外许多专家学者进行了研究。Lee和Choi考虑不同系泊刚度、转塔位置、带缆长度与张力等设计参数，对FPSO与串靠油轮在风浪流联合作用下的动态稳定性和非线性响应进行了数值分析。Morishita等对FPSO和串靠油轮在多种风和流组合作用下的非线性动力响应、平衡性和稳定性进行了数值分析。研究认为由于两船有各自的稳定特性，组成一个双浮体系统后则形成了具有新的平衡位置的耦合系统。FPSO与串靠穿梭油轮的研究因此将十分复杂。
FPSO与穿梭油轮由于水动力特性的差异以及慢漂运动的影响，船体间会产生较大的相对运动，例如过分纵荡，艏向偏离及鱼尾运动。为了确保外输作业的安全，本文将过分纵荡定义为两船最小间距为10米；鱼尾运动定义为两船最大相对角度不超过30度。
1 外输系统模型及海况条件
1.1 外输系统模型建立
双浮体系统组成如图1所示，FPSO与穿梭油轮之间采用大缆连接，各船体主要参数如表1所示，锚链参数及大缆参数如表2所示。
图1 双浮体系统示意图
表1 各船体主要参数
表2 锚链及大缆参数
1.2 海洋环境条件
双浮体系统进行时域分析时所取的南海海洋环境条件如表3所示。本计算设定风浪流方向均为180°。
表3 海洋环境条件
2 频域分析
FPSO进行外输作业时主要考虑的三种典型工况为：
1）FPSO满载-油轮压载。
2）FPSO半载-油轮半载。
3）FPSO压载-油轮满载。
不同压载工况组合下各船体有不同的水动力特性，FPSO与油轮在不同工况下纵荡及艏摇响应的传递函数如图2和图3所示。
图2 FPSO及油轮纵荡响应RAO （0°浪向）
图3 FPSO及油轮艏摇响应RAO （120°浪向）
对同一浮体在不同工况下进行比较可以看出：
1）FPSO及油轮纵荡响应的敏感周期为T>13 s，艏摇响应的敏感周期为9 s
2）各船体在不同装载工况下，纵荡响应差距不大，在满载工况下，艏摇响应较大。
对于中国南海海洋环境，波浪周期大部分处在6 s～15 s之间，进行外输作业时，各船体的纵荡和艏摇会比较剧烈。对两个浮体在同一工况下的水动力系数进行比较可以看出，受规则入射波作用时，油轮的纵荡响应均小于FPSO，但是艏摇响应油轮偏大。
3 时域分析
为了确定在南海海况下，FPSO与油轮进行外输作业时的最小船距，本文通过计算得出，船距为30米时两船运动状态满足安全要求。两船在不同工况下船体最小间距及艏向最大夹角如表4所示，计算时长为10800 s。
表4 不同工况下船体最小间距及艏向最大夹角
由表4可知：
1）FPSO满载-油轮压载工况，在迎浪状态下船体间最小间距为13.91米，纵荡运动剧烈；艏向夹角最大值为9.83°，鱼尾运动稍显缓和。这可能是因为FPSO在满载时吃水较大，受波浪和流的影响较大，纵荡响应较大。油轮在压载时吃水浅，受风作用明显，艏摇运动比较剧烈。
2）FPSO半载-油轮半载工况，在此风浪流组合作用下，船体间最小间距为23.27米，艏向夹角最大值为5.52°，纵荡运动及鱼尾运动都比较缓和。这可能是因为FPSO与穿梭油轮主尺度差距小，半载时吃水深度比较接近，水动力特性差异性小，外输系统在这种情况下的风险最低。
3）FPSO压载-油轮满载工况，船体间最小间距为12.49米，纵荡运动比较剧烈；艏向夹角最大值为21.96°，鱼尾运动比各个装载时刻都要严重。这可能是因为FPSO吃水浅，稳性变差，受到串靠油轮的拖曳作用再加上风的作用，纵荡及艏摇响应加大。油轮满载吃水深，受波浪和流作用明显，纵荡也会比较剧烈，而且油轮靠单根大缆连接到FPSO上，在艏向上几乎没有提供恢复力，会产生较大的艏摇响应。在这样的工况下，两艘船体的响应都比较剧烈，同时船体间水动力差异性明显，进一步加剧了纵荡运动及鱼尾运动，两船很有可能发生碰撞。
4 结论
本文计算了FPSO与穿梭油轮在不同装载工况下的水动力特性及时域响应，得到以下结论：
1）FPSO与油轮在不同装载工况下纵荡及横荡响应差距很小，在满载工况下艏摇响应较大。双浮体系统对波浪的敏感周期为6 s～15 s，在南海进行外输油时，系统会产生较大的响应。
2）三种装载工况中，FPSO半载-油轮半载工况下，两船体水动力差异性小，运动同步的可能性大，外输系统稳定性最好；FPSO压载-油轮满载工况下，双浮体系统稳性最差，鱼尾运动非常剧烈，系统处于最危险状态，碰撞事故极易发生。在外输作业即将结束时，应提前做好预防措施。
基金项目
“十二五”国家科技重大专项项目（2011ZX05056）
参考文献
[1]李芬，邹早建.浮式海洋结构物研究现状及发展趋势[J].武汉理工大学学报，2003，27（05）：682-685.
[2]孙海，孙丽萍，樊红元.FPSO串靠外输的断缆可靠性与风险分析[J].哈尔滨工程大学学报，2011.
[3]J.de Baan.Offshore transfer，re-gasification and salt dome storage of LNG[C].Offshore Technology Conference， 2003.
篇6
中图分类号：TP27
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）007-096-02
随着环境监测技术和管理需求的不断发展，海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展，我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时，由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加，海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用，对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。
1 我国海洋多参数在线连续监测浮标现状
海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系，该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测，国内外上世纪80 年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代，随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展，在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾，针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立，据统计1992年9 月一个月内, 全世界通过ARGOS 定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352 个。
多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始，我国开始引入YSI等国外多参数浮标，我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间，依托863等科技攻关项目的支持，我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步，如“无人自动监测站与生态浮标系统”等，涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展，多个自动监测浮标/探头集成性越来越高，自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充，项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。
单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变，因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化，需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起，厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标，被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报，并取得了较好的效果，为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起，广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标，形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统，为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。
自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例，其可以监测海水的几个方面：(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数；(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数；(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数；(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数；(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用COD、BOD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等，拓展生态浮标的监测项目，为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。
2 海湾生态系统健康动态监测发展概况
由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高，海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视，成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性，海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中，未能达成共识。祁帆等（2007）在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念，指在特定的自然边界范围内，可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。
目前，海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言，指示生物法比较简便，但容易遗漏重要信息，难以反映复杂的海洋生态系统；指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在：(1)评估海湾富营养化状况；(2)评估入海污染物；(3)赤潮等生态系统病症等方面。
许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用，海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”，对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见，在当前以及未来的一段时间里，我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估，并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广，采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财，从经济角度上来看操作性较难。因此，从指标体系中选择部分重要指标，采用生态浮标系统进行连续动态监测，进而指示生态系统健康的变化情况，将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向，有较大的应用前景。
篇7
中图分类号：TP27
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）007-096-02
随着环境监测技术和管理需求的不断发展，海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展，我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时，由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加，海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用，对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。
1 我国海洋多参数在线连续监测浮标现状
海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系，该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测，国内外上世纪80 年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代，随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展，在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾，针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立，据统计1992年9 月一个月内, 全世界通过ARGOS 定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352 个。
多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始，我国开始引入YSI等国外多参数浮标，我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间，依托863等科技攻关项目的支持，我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步，如“无人自动监测站与生态浮标系统”等，涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展，多个自动监测浮标/探头集成性越来越高，自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充，项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。
单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变，因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化，需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起，厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标，被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报，并取得了较好的效果，为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起，广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标，形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统，为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。
自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例，其可以监测海水的几个方面：(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数；(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数；(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数；(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数；(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用COD、BOD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等，拓展生态浮标的监测项目，为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。
2 海湾生态系统健康动态监测发展概况
由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高，海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视，成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性，海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中，未能达成共识。祁帆等（2007）在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念，指在特定的自然边界范围内，可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。
目前，海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言，指示生物法比较简便，但容易遗漏重要信息，难以反映复杂的海洋生态系统；指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在：(1)评估海湾富营养化状况；(2)评估入海污染物；(3)赤潮等生态系统病症等方面。
许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用，海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”，对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见，在当前以及未来的一段时间里，我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估，并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广，采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财，从经济角度上来看操作性较难。因此，从指标体系中选择部分重要指标，采用生态浮标系统进行连续动态监测，进而指示生态系统健康的变化情况，将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向，有较大的应用前景。
篇8
现在大都市化已经成为了衡量国家或者是地区的经济发展情况的一个非常重要的标志。我国实行改革开放之后，尤其是最近的这些年着重发展了珠江三角洲经济圈，环渤海经济圈以及长江三角洲经济圈等几个发展速度比较快而且国家也非常支持鼓励的经济发展区域。我们可以看到这些区域都是沿海地区，这样的有利地形对他们这些地区的经济高速发展提供了一定的便利条件，我国对这些地区的经济发展也是持鼓励态度的。
一、 对产业集群这一理论的诠释
产业集群的现象就是许多企业非常集中的另外一种说法，这种现象在如今的社会是非常常见的，不仅是我国，全世界范围内都有这种情况，这种经济发展模式对现在的经济发展有着非常大的影响。同时这也是目前世界产业组织的形式之一，那些经营类型比较相似的公司集中在一片区域内共同发展，可以相互之间有一个借鉴以及帮助，让这些企业能够互惠互利共同发展。地方的集体发展正在推动着世界经济的发展，已经成为了世界经济发展的一种主流发展形式。
二、 海洋环境的一些概念
1. 海洋环境的容量
海洋环境容量这一说法是建立在环境容量之上的，只不过是把原来的环境研究对象变成了现在的海洋环境而已。海洋环境的容量指的是海洋对污染物质的承受能力强弱，海洋对污染物质能够承受的数量。这种数量在学界引起了不小的争议，由于海洋环境的特点是在不断流动的，海洋本身就是一个非常复杂的小型环境基地，相比于内地的那些湖泊和江河来说它的容量会大很多，所以对其能够容纳的污染物的量到目前为止一直都有着非常大的争议，因为每片海域和每片海域之间也是有非常大的差别的。
2. 环境的效率问题
在之前的里约地球峰会上曾经提出了一个非常重要的话题，那就是环境效率的概念，那些巨头对环境效率的价值和经济增长联系到了一起，简单来说就是单位环境能够支撑的价值是多少，这个价值比较大证明企业的活动能够在比较小的环境成本之上取得比较大的经济利益。所以，环境效率这个概念就是基于这种观点而来的，能够依靠比较少的环境条件就可以创造出更好的经济利益的公司其环境效率就比较高，那些为了公司的发展而不去保护环境的公司其环境效率就很差，因为他们必须要依靠对环境的不同污染才能够让企业的经济能有一定的增长。
环渤海工业区比较集中的工业集团来说，那些企业在进行生产的时候会出现大量的废水，这些废水基本上没有经过处理就被排放到了渤海中去，这样对整个环渤海地区的海洋环境是一个非常大的污染，生活在环渤海地区的人们会受到很严重的伤害，他们的人身健康得不到保障。我们引进的环境效率的概念对经济增长有了一个更加明确地目标，让那些企业真正的明白企业的效益是非常重要的，但是在保证企业效益的前提之下必须要保证我们生活的环境不受到大的损害，因为工厂是私人的，环境是大家的，就算是在工厂生产的过程当中出现了一些污染，那也必须要对这些污染进行一定的治理，应该能够保证环境不能影响人们的正常生活才可以。
三、我国沿海地区工业废水的排放情况
在我们的国家，陆地的污染物质能占到海洋污染物质的85%，这些污染物质的成分主要是一些化学物质、油类物质、氨氮以及磷酸盐等污染物，以上这些污染物可以占到总污染物的95%以上，我国的陆地污染物质主要是由工业的废水、废物、废气、城镇人民的生活垃圾和农户使用的化肥、家禽的粪便以及农药等物质组成的。所以，我们可以把陆地上的污染物质归为四类：
第一，工业污染源；第二，生活污染源；第三，农业污染源和养殖污染源（陆上养殖）。陆地上的污染物质排放对海洋的环境也会产生一定的破坏，有的时候还可能会引发比较大规模的赤潮的发生，据最近一些年的统计来看，渤海海域发生赤潮的次数超过十起。一些海洋方面的专家称我国海洋发生赤潮的次数居高不下和这些陆地污染有着非常大的关系。
四、 对我们来说，环境是非常稀缺的
我们可以从两个方面对这一理论进行探讨。第一，环境的绝对稀缺。在我们还没有得到非常富有的自然资源之前我们能够掌握的资源是非常有限的，我们得到的利润不是靠自然资源的消耗而来的，所以这时候根本就不存在自然环境的污染和经济利益之间的关系，这两个名词根本就不会联系到一起，只有环境因素和经济利益联系到一起之后，也就是我们得到了我们想要利用的自然资源的时候，我们就会发现自然资源是非常稀缺的，而且很多都是不可再生资源所以说环境是绝对稀缺的。第二，环境是相对稀缺的。当我们开始消耗资源的时候，这时候我们生活的空间的环境质量就会下降，这时候环境的稀缺程度就会上升，当物理性的稀缺变成了依靠价格形势去评判环境因素的好坏的地步，这种经济增长的 形势会让某些自然资源处于相对稀缺的现状，但是对整体的经济增长形势不会造成比较大的影响。
五、 结束语
总而言之，环境的污染程度和经济增长有着很大的关系，但是这种关系并不是一成不变的，不同的区域这些因素都不尽相同，所以我们应该对不同的地区进行不同的分析，我们这篇文章主要是对环渤海地区的工业区的废水排放情况对环境的影响做了一个比较简略的分析，从中我们可以看到，首先，工厂排出来的废水对我们生活的环境有一定的影响，同时对渤海的海洋环境也有一定的影响，；然后，这些废水对生活在这片区域的人民的人生安全有一定的威胁；最后，这些依靠自然资源和对环境高度污染的企业并没有取得巨大的经济利益。所以，我们应该善待我们的自然环境。
参考文献：
[1]周静，杨桂山.江苏省工业废水排放与经济增长的动态关系[J].地理研究，2007（5）.
篇9
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。
篇10
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。
篇11
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>文秘站:
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。
篇12
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。
