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海洋灾害及其防治范文

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海洋灾害及其防治

第1篇

关键词:海洋灾害 风暴潮灾害 措施对策

中图分类号:[TE991.5]文献标识码: A 文章编号:

引言

中国有漫长的大陆海岸线,沿海人口众多,伴随沿海社会经济的快速发展,重大海洋自然灾害对社会经济发展和人民生命财产的威胁也日益严重[1]。中国大陆沿海11个省市不同程度地遭受风暴潮、海浪、赤潮、海岸侵蚀、海冰、等海洋自然灾害的影响,其风引起的风暴潮灾害造成的损失最为严重。根据国家海洋局最近十年来的海洋灾害公报资料[2],本文对近十年来沿海地区的风暴潮灾害进行了初步分析。

1、我国海洋灾害概况

海洋灾害种类繁多,我国沿海是海洋灾害多发的区域,主要包括有风暴潮,海浪,海冰,赤潮。近年来更是增添了新的海洋灾害,包括有浒苔灾害,海岸侵蚀,海水入侵与土壤盐渍化和咸潮入侵等。每年的海洋灾害给我国带来了数以百亿的经济损失,研究海洋灾害的变化可利于我国的海洋灾害监测和预防。

从表一看出,我国主要海洋自然灾害中造成人口损失的是风暴潮灾害和海浪灾害,海浪造成的人口损失比重最大。在经济损失方面,以风暴潮灾害为主,其余海洋灾害的经济损失较小。综合两者得出风暴潮是我国现阶段最主要,破坏力最的海洋自然灾害。

表一 2001—2010年我国海洋自然灾害损失

数据来源:2001年-2010年《中国海洋灾害公报》

2、我国风暴潮灾害的时空变化特征

风暴潮是指由强烈的大气扰动(台风和温带风暴)引起的海面异常升高现象[3],具体分为由热带气旋引起的风暴潮和由温带气旋引起的风暴潮两种类型。我国地处东亚季风气候区,沿海风暴潮灾害发生多和台风有关。北方海域的风暴潮灾害多与温带气旋引起的寒潮大风有关,主要影响渤海和北黄海沿岸地区,灾害损失较小,南方海域的风暴潮灾害与热带气旋密不可分。有的年份在我国东部沿海,温带气旋和热带气旋一同影响沿岸气流和潮水运动,总体上来看风暴潮灾害带来的损失由东南向北减少。

2.1 风暴潮的时间变化

我国的风暴潮灾害主要由热带气旋和温带气旋两部分引起,有时还会出现叠加现象,在时间上看,春夏季多发生有温带气旋引起的风暴潮,夏秋季多以热带气旋引起的风暴潮为主。由于数据缺失等问题,先根据已有的2003-2010年的风暴潮类型整理出下图(图一)。将我国的风暴潮依照形成原因分为两种类型,一为热带风暴潮,一为温带风暴潮。我国沿海热带风暴潮发生的数次数远远高于温带风暴潮发生的次数,温带风暴潮的发生次数年际间变化不大,而热带风暴潮的发生次数年际变化浮动较大。由于受到热带风暴潮的年际浮动较大的影响,我国2003-2010年风暴潮的总体变化趋势和热带风暴潮的变化趋势较为一致。

结合图一得出我国风暴潮的时间分布特点:纵向看来,我国风暴潮发生次数年际间总体变化浮动较大。其中,热带风暴潮发生次数变化较为剧烈,温带风暴潮发生次数的年际变化较为平缓。横向看来,每年我国的风暴潮发生以热带风暴潮为主,温带风暴潮发生次数一般均低于热带风暴潮的发生次数。时间上看来,夏秋季节发生的热带风暴潮次数较多,冬春季节发生的温带风暴潮次数较少。

不是每一次的风暴潮都会形成风暴潮灾害。自然灾害是指对人类生命财产安全带来损失的。图一所显示的风暴潮发生次数是从风暴潮的发生角度来看的,并没有涉及致灾与否。将八年间致灾的风暴潮次数和总次数进行对比,可以发现不论是热带风暴潮还是温带风暴潮,给人类的生命财产带来损害的仅是一小部分。据统计,温带风暴潮致灾比率仅12%,热带风暴潮致灾比率62%。虽然温带风暴潮的次数远多于热带风暴潮,但是温带风暴潮的致灾可能性而热带风暴潮的破坏力较大。

图一2003-2010年我国风暴潮类型

2.2 风暴潮的空间变化特征

我国受风暴潮灾害影响较为严重的海域主要集中在浙江温州沿海、闽江口、珠江口和海南沿海等地区。根据每次风暴潮灾害发生的地理位置及其造成的直接经济损失,将10年内的年来每次风暴潮灾害定位到图六中不同位置以分析风暴潮灾害的空间分布。

从图二看出我国沿海13个省市自治区中除去香港澳门台湾的数据不全不与统计,河北省和江苏省的风暴潮灾害发生次数为最少,10年间只出现了一次风暴潮灾害;广东省和福建省的风暴潮灾害发生次数在13个省市自治区中风暴潮灾害发生次数最多,十年中风暴潮灾害的发生次数均在10次之上,广东省的风暴潮灾害发生次数甚至达到了20次。按照图二所示,我国沿海各省市自治区的风暴潮发生次数为:广东省>福建省>浙江省>海南省=山东省>辽宁省>天津市>广西区>河北省=江苏省。其中辽宁省、河北省、天津市、山东省大部分的风暴潮灾害属于温带风暴潮灾害,其余的多为热带风暴潮灾害。

3、风暴潮灾害的监测预警和防护

由上面的分析可以看出,风暴潮灾害对我国经济和民众的人身安全都构成了较大威胁,因此,对风暴潮的监测和预警必不可少。鉴于风暴潮时间和空间布局的特点,加强对气象因子尤其是气旋和台风的监测,及时风暴潮消息是降低风暴潮损失的必要手段。可以采取以下措施应对风暴潮:

(1)加强修建防灾设施,提高海堤建设要求。

(2)建设完善海洋灾害的预报、预警体系。

(3)健全沿海的防风暴潮体系,加强管理,提高防御水平。

(4)加强沿岸生态环境的保护。

(5)严格控制沿海地区地下水开采,控制地面沉降,防止地质灾害。

(6)加大对风暴潮灾害的宣传力度,增强自我保护能力。

(7)制订海洋防灾减灾法规和风暴潮防灾减灾标准体系。

(8)充分利用灾害保险机制,减轻损失。

参考文献

[1].. 国家海洋局.中国海洋灾害与减灾[J].中国减灾,2000,10(4):13-17.

[2]国家海洋局.中国海洋灾害公报2001-2010.

[3]包澄澜.海啸及风暴潮灾害简介[J].东北地震研究.2005,21(02):9-15.

[3]冯士笮,李凤岐,李少菁.海洋科学导论[M].北京:高等教育出版社,1999:228.

[5]赵领娣,王亮.风暴潮灾害经济预警指标体系研究[J].海洋预报.2011,28(06):11-16.

第2篇

第一条为了加强海洋观测预报管理,规范海洋观测预报活动,防御和减轻海洋灾害,为经济建设、国防建设和社会发展服务,制定本条例。

第二条在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事海洋观测预报活动,应当遵守本条例。

第三条海洋观测预报事业是基础性公益事业。国务院和沿海县级以上地方人民政府应当将海洋观测预报事业纳入本级国民经济和社会发展规划,所需经费纳入本级财政预算。

第四条国务院海洋主管部门主管全国海洋观测预报工作。

国务院海洋主管部门的海区派出机构依照本条例和国务院海洋主管部门规定的权限,负责所管辖海域的海洋观测预报监督管理。

沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门主管本行政区毗邻海域的海洋观测预报工作。

第五条国家鼓励、支持海洋观测预报科学技术的研究,推广先进的技术和设备,培养海洋观测预报人才,促进海洋观测预报业务水平的提高。

对在海洋观测预报工作中作出突出贡献的单位和个人,给予表彰和奖励。

第二章海洋观测网的规划、

建设与保护

第六条国务院海洋主管部门负责编制全国海洋观测网规划。编制全国海洋观测网规划应当征求国务院有关部门和有关军事机关的意见,报国务院或者国务院授权的部门批准后实施。

沿海省、自治区、直辖市人民政府海洋主管部门应当根据全国海洋观测网规划和本行政区毗邻海域的实际情况,编制本省、自治区、直辖市的海洋观测网规划,在征求本级人民政府有关部门的意见后,报本级人民政府批准实施,并报国务院海洋主管部门备案。

修改海洋观测网规划,应当按照规划编制程序报原批准机关批准。

第七条编制海洋观测网规划,应当坚持统筹兼顾、突出重点、合理布局的原则,避免重复建设,保障国防安全。

编制海洋观测网规划,应当将沿海城市和人口密集区、产业园区、滨海重大工程所在区、海洋灾害易发区和海上其他重要区域作为规划的重点。

第八条海洋观测网规划主要包括规划目标、海洋观测网体系构成、海洋观测站(点)总体布局及设施建设、保障措施等内容。

第九条海洋观测网的建设应当符合海洋观测网规划,并按照国家固定资产投资项目建设程序组织实施。

海洋观测站(点)的建设应当符合国家有关标准和技术要求,保证建设质量。

第十条国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门负责基本海洋观测站(点)的设立和调整。

有关主管部门因水利、气象、航运等管理需要设立、调整有关观测站(点)开展海洋观测的,应当事先征求有关海洋主管部门的意见。

其他单位或者个人因生产、科研等活动需要设立、调整海洋观测站(点)的,应当按照国务院海洋主管部门的规定,报有关海洋主管部门批准。

第十一条海洋观测站(点)及其设施受法律保护,任何单位和个人不得侵占、毁损或者擅自移动。

第十二条国务院海洋主管部门、沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门,应当商本级人民政府有关部门按照管理权限和国家有关标准划定基本海洋观测站(点)的海洋观测环境保护范围,予以公告,并根据需要在保护范围边界设立标志。

禁止在海洋观测环境保护范围内进行下列活动:

(一)设置障碍物、围填海;

(二)设置影响海洋观测的高频电磁辐射装置;

(三)影响海洋观测的矿产资源勘探开发、捕捞作业、水产养殖、倾倒废弃物、爆破等活动;

(四)可能对海洋观测产生危害的其他活动。

第十三条新建、改建、扩建建设工程,应当避免对海洋观测站(点)及其设施、观测环境造成危害;确实无法避免的,建设单位应当按照原负责或者批准设立、调整该海洋观测站(点)的主管部门的要求,在开工建设前采取增建抗干扰设施或者新建海洋观测站(点)等措施,所需费用由建设单位承担。

第三章海洋观测

与资料的汇交使用

第十四条从事海洋观测活动应当遵守国家海洋观测技术标准、规范和规程。

从事海洋观测活动的单位应当建立质量保证体系和计量管理体系,加强对海洋观测资料获取和传输的质量控制,保证海洋观测资料的真实性、准确性和完整性。

第十五条海洋观测使用的仪器设备应当符合国家有关产品标准、规范和海洋观测技术要求。

海洋观测计量器具应当依法经计量检定合格。未经检定、检定不合格或者超过检定周期的计量器具,不得用于海洋观测。对不具备检定条件的海洋观测计量器具,应当通过校准保证量值溯源。

第十六条国家建立海上船舶、平台志愿观测制度。

承担志愿观测的船舶、平台所需要的海洋观测仪器设备由海洋主管部门负责购置、安装和维修;船舶、平台的所有权人或者使用权人应当予以配合,并承担日常管护责任。

第十七条从事海洋观测活动的单位应当按照国务院海洋主管部门的规定,将获取的海洋观测资料向有关海洋主管部门统一汇交。

国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门应当妥善存储、保管海洋观测资料,并根据经济建设和社会发展需要对海洋观测资料进行加工整理,建立海洋观测资料数据库,实行资料共享。

海洋观测资料的汇交、存储、保管、共享和使用应当遵守保守国家秘密法律、法规的规定。

第十八条国家机关决策和防灾减灾、国防建设、公共安全等公益事业需要使用海洋观测资料的,国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门应当无偿提供。

第十九条国际组织、外国的组织或者个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事海洋观测活动,依照《中华人民共和国涉外海洋科学研究管理规定》的规定执行。

国际组织、外国的组织或者个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事海洋观测活动,应当遵守中华人民共和国的法律、法规,不得危害中华人民共和国的国家安全。

第二十条任何单位和个人不得擅自向国际组织、外国的组织或者个人提供属于国家秘密的海洋观测资料和成果;确需提供的,应当报国务院海洋主管部门或者沿海省、自治区、直辖市人民政府海洋主管部门批准;有关海洋主管部门在批准前,应当征求本级人民政府有关部门的意见,其中涉及军事秘密的,还应当征得有关军事机关的同意。

第四章海洋预报

第二十一条国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构应当根据海洋观测资料,分析、预测海洋状况变化趋势及其影响,及时制作海洋预报和海洋灾害警报,做好海洋预报工作。

国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构应当适时进行海洋预报和海洋灾害警报会商,提高海洋预

报和海洋灾害警报的准确性、及时性。

第二十二条海洋预报和海洋灾害警报由国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构按照职责向公众统一。其他任何单位和个人不得向公众海洋预报和海洋灾害警报。

第二十三条国务院有关部门、沿海地方各级人民政府和沿海县级以上地方人民政府有关部门应当根据海洋预报机构提供的海洋灾害警报信息采取必要措施,并根据防御海洋灾害的需要,启动相应的海洋灾害应急预案,避免或者减轻海洋灾害。

第二十四条沿海县级以上地方人民政府指定的当地广播、电视和报纸等媒体应当安排固定的时段或者版面,及时刊播海洋预报和海洋灾害警报。

广播、电视等媒体改变海洋预报播发时段的,应当事先与有关海洋主管部门协商一致,但是因特殊需要,广播电视行政部门要求改变播发时段的除外。对国计民生可能产生重大影响的海洋灾害警报,应当及时增播或者插播。

第二十五条广播、电视和报纸等媒体刊播海洋预报和海洋灾害警报,应当使用国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构提供的信息,并明示海洋预报机构的名称。

第二十六条沿海县级以上地方人民政府应当建立和完善海洋灾害信息平台,根据海洋灾害防御需要,在沿海交通枢纽、公共活动场所等人口密集区和海洋灾害易发区建立海洋灾害警报信息接收和播发设施。

第二十七条国务院海洋主管部门和沿海省、自治区、直辖市人民政府海洋主管部门应当根据海洋灾害分析统计结果,商本级人民政府有关部门提出确定海洋灾害重点防御区的意见,报本级人民政府批准后公布。

在海洋灾害重点防御区内设立产业园区、进行重大项目建设的,应当在项目可行性论证阶段,进行海洋灾害风险评估,预测和评估海啸、风暴潮等海洋灾害的影响。

第二十八条国务院海洋主管部门负责组织海平面变化和影响气候变化的重大海洋现象的预测和评估,并及时公布预测意见和评估结果。

沿海省、自治区、直辖市人民政府海洋主管部门应当根据海洋灾害防御需要,对沿海警戒潮位进行核定,报本级人民政府批准后公布。

第五章法律责任

第二十九条国务院海洋主管部门及其海区派出机构、沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门,不依法作出行政许可或者办理批准文件,发现违法行为或者接到对违法行为的举报不予查处,或者有其他未依照本条例规定履行职责的行为的,对直接负责的主管人员和其他直接责任人员依法给予处分;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。

第三十条国务院海洋主管部门及其海区派出机构、沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构瞒报、谎报或者由于导致重大漏报、错报、迟报海洋灾害警报的,由其上级机关或者监察机关责令改正;情节严重的,对直接负责的主管人员和其他直接责任人员依法给予处分;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。

第三十一条未经批准设立或者调整海洋观测站(点)的,由有关海洋主管部门责令停止违法行为,没收违法活动使用的仪器设备和违法获得的海洋观测资料,并处2万元以上10万元以下的罚款;符合海洋观测网规划的,限期补办有关手续;不符合海洋观测网规划的,责令限期拆除;逾期不拆除的,依法实施,所需费用由违法者承担。

第三十二条违反本条例规定,有下列行为之一的,由有关海洋主管部门责令停止违法行为,限期恢复原状或者采取其他补救措施,处2万元以上20万元以下的罚款;逾期不恢复原状或者不采取其他补救措施的,依法强制执行;造成损失的,依法承担赔偿责任;构成犯罪的,依法追究刑事责任:

(一)侵占、毁损或者擅自移动海洋观测站(点)及其设施的;

(二)在海洋观测环境保护范围内进行危害海洋观测活动的。

第三十三条违反本条例规定,有下列行为之一的,由有关主管部门责令限期改正,给予警告;逾期不改正的,处1万元以上5万元以下的罚款:

(一)不遵守国家海洋观测技术标准、规范或者规程的;

(二)使用不符合国家有关产品标准、规范或者海洋观测技术要求的海洋观测仪器设备的;

(三)使用未经检定、检定不合格或者超过检定周期的海洋观测计量器具的。

违反本条第一款第二项、第三项规定的,责令限期更换有关海洋观测仪器设备、海洋观测计量器具。

第三十四条从事海洋观测活动的单位未按照规定汇交海洋观测资料的,由负责接收海洋观测资料的海洋主管部门责令限期汇交;逾期不汇交的,责令停止海洋观测活动,处2万元以上10万元以下的罚款。

第三十五条单位或者个人未经批准,向国际组织、外国的组织或者个人提供属于国家秘密的海洋观测资料或者成果的,由有关海洋主管部门责令停止违法行为;有违法所得的,没收违法所得;构成犯罪的,依法追究刑事责任。

第三十六条违反本条例规定海洋预报或者海洋灾害警报的,由有关海洋主管部门责令停止违法行为,给予警告,并处2万元以上10万元以下的罚款;构成违反治安管理行为的,依法给予治安管理处罚;构成犯罪的,依法追究刑事责任。

第三十七条广播、电视、报纸等媒体有下列行为之一的,由有关主管部门责令限期改正,给予警告;情节严重的,对直接负责的主管人员和其他直接责任人员依法给予处分:

(一)未依照本条例规定刊播海洋预报、海洋灾害警报的;

(二)未及时增播或者插播对国计民生可能产生重大影响的海洋灾害警报的;

(三)刊播海洋预报、海洋灾害警报,未使用海洋主管部门所属的海洋预报机构提供的信息的。

第六章附则

第三十八条本条例下列用语的含义是:

(一)海洋观测,是指以掌握、描述海洋状况为目的,对潮汐、盐度、海温、海浪、海流、海冰、海啸波等进行的观察测量活动,以及对相关数据采集、传输、分析和评价的活动。

(二)海洋预报,是指对潮汐、盐度、海温、海浪、海流、海冰、海啸、风暴潮、海平面变化、海岸侵蚀、咸潮入侵等海洋状况和海洋现象开展的预测和信息的活动。

(三)海洋观测站(点),是指为获取海洋观测资料,在海洋、海岛和海岸设立的海洋观测场所。

(四)海洋观测设施,是指海洋观测站(点)所使用的观测站房、雷达站房、观测平台、观测井、观测船、浮标、潜标、海床基、观测标志、仪器设备、通信线路等及附属设施。

(五)海洋观测环境,是指为保证海洋观测活动正常进行,以海洋观测站(点)为中心,以获取连续、准确和具有代表性的海洋观测数据为目标所必需的最小立体空间。

第三十九条中国人民的海洋观测预报工作,按照中央军事委员会的有关规定执行。

第3篇

今年以来,我国自然灾害频繁,特别是部分地区连续遭受强台风和超强台风袭击,人民群众生命财产受到重大损失,一些地区还遭遇了历史罕见的特大干旱,给人民生活和工农业生产造成了较大影响。面对严重的自然灾害,各地区、各部门认真贯彻落实党中央、国务院的部署,积极开展抗灾救灾工作,灾区干部群众团结一致,人民、武警官兵和公安干警在危难关头始终奋战在抗灾救灾最前线。通过各方面的共同努力,最大程度地减轻了灾害损失。

会议指出,目前,我国还处于自然灾害易发时期。汛期和台风季节尚未过去,许多地区气温偏高,干旱灾害加剧,森林火灾易发,防灾抗灾形势仍然严峻。各级政府要以对人民群众高度负责的精神,扎扎实实做好抗灾救灾的各项工作。(一)进一步加强对抗灾救灾工作的组织领导。全面落实地方政府行政首长责任制,主要负责同志要深入一线,靠前指挥,科学部署。有关部门要按照职责分工,密切配合,通力合作。要认真分析查找防灾抗灾中的薄弱环节,制定各项应急预案,狠抓工作落实。(二)全面落实各项灾害防御措施。要切实加强天气形势、水情变化和地质灾害、森林火灾的监测预报,及时预警信息。要着力做好防秋汛和防台风的准备。完善应急预案,精心组织好大江大河洪水调度,加强查险和抢险,及时排除重点堤段和病险水库的隐患和险情,确保安全度汛,做好台风引发的次生灾害的防范工作。对易遭受山洪灾害的中小水库要进行专项治理,确保安全。要进一步抓好抗旱工作。把保障城乡居民饮水安全作为抗旱工作的首要任务,抓紧对现有供水和灌溉设施进行维修、配套和改造,因地制宜兴建一批小型蓄水、引水、提水、集雨等应急抗旱设施,加强水资源的统一管理和调度。(三)全力做好灾害救助和恢复生产、重建家园工作。要妥善安排受灾群众生活,确保他们有饭吃,有干净水喝,有衣穿,有住处,有病能医治。加大帮扶力度,积极组织和帮助受灾群众开展自救互救,指导有条件的地区抓紧补种改种,争取全年粮食有较好收成,鼓励受灾群众发展多种经营,开展劳务输出,千方百计增加农民收入。加快实施倒塌民房和水、电、路、通讯、校舍等基础设施的恢复重建。秋季开学在即,要把受损中小学校舍的恢复重建作为重中之重,抓紧组织实施,确保灾区学校正常开课。加强对灾后重建尤其是提高农村房屋抗灾能力的指导,科学规划,注意选址安全,提高农村房屋建筑质量。

会议要求,国务院有关部门要派出工作组深入灾区,帮助指导抗灾救灾工作,及时解决灾区面临的困难和问题。中央和地方各级政府都要加大对抗灾救灾工作的投入。要充分动员社会各界力量,关心灾区,帮助灾区,形成抗灾救灾的合力。高度重视防灾减灾宣传教育,大力普及预防避险和自救互救知识,提高公众防灾减灾的意识和能力。广泛宣传灾区干部群众与灾害作斗争的顽强精神和感人事迹,振奋精神,激励斗志,夺取抗灾救灾的胜利。

会议还研究了其他事项。

* * *

8月30日,总理主持召开国务院常务会议,审议并原则通过《全国农村饮水安全工程“十一五”规划》、《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例(草案)》。

会议指出,实施农村饮水安全工程,是社会主义新农村建设的重要任务,对于保障广大农民群众身体健康和生命安全,改善农村人居环境,提高农村生活质量,加快实现全面建设小康社会目标,具有重要意义。党和政府对农村饮水安全问题高度重视,不断加大工作力度,各地干部群众自力更生、共同努力,到“十一五”期末,已累计解决2.8亿多农村人口的饮水困难问题。

会议指出,目前一些农村地区饮水不安全的问题仍然比较突出,不少地方供水方式落后,局部地区饮用水严重不足。各级政府要把解决农村饮水安全问题摆到优先位置,加快实施饮水安全工程规划,让农民群众早日喝上干净水。一要明确目标,突出重点。“十一五”期间要解决1.6亿农村人口的饮水安全问题。重点解决饮用水高氟、高砷、苦咸、污染及微生物病害等严重影响身体健康的水质问题,以及局部地区的严重缺水问题,优先解决人口较少民族、水库移民、血吸虫病区和农村学校的饮水安全问题。二要防治结合,综合治理。切实保护好饮用水源,特别要防治采矿、工业等引起的污染。加强农村环境卫生综合整治,引导农民科学施用化肥、农药,搞好废污水、垃圾处理,减少面源污染。建立水质监测体系,保障供水安全。三要因地制宜,注重实效。工程建设要充分考虑水资源条件,做好论证。有条件的地方可发展集中式供水,提倡饮用水和其他生活用水分质供水。加强水资源调度,合理安排生活与生产用水,优先保证生活用水。四要建管并重,完善机制。改进农村饮水项目建设和管理办法,确保工程质量,落实管理主体和责任,提高资金使用效率,形成良性运行机制。农村饮水安全工程以政府投资为主,吸引社会力量参与,鼓励农民投工投劳,但要防止加重农民负担。要加强健康教育,宣传普及饮水安全知识,大力提倡节约用水。

会议认为,为了更好地执行《中华人民共和国海洋环境保护法》,加强对海洋工程污染损害海洋环境的防治,维护海洋生态平衡,保护海洋资源,制定《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》十分必要。会议决定,该草案经进一步修改后,由国务院公布施行。

会议还研究了其他事项。

* * *

9月6日,总理主持召开国务院常务会议,听取对中央企业监督检查情况的汇报,审议并原则通过《风景名胜区条例(草案)》。

会议听取了国资委关于监事会2005年对中央企业监督检查情况的汇报。会议认为,一年来,国有重点大型企业监事会依法履行职责,较好地完成了对中央企业的监督检查任务。监事会要进一步完善监督职责,改进监督工作方法,不断增强监督的权威性和有效性,促进中央企业深化改革,规范管理,防范风险,确保国有资产保值增值。会议指出,必须高度重视国有企业的改革和监管工作:一要进一步健全公司法人治理结构、投资风险控制机制和内部监督管理机制。二要规范企业改制、国有产权转让和经营行为。三要严格财务管理,加大高风险业务的清理和管理力度。四要加强对垄断性行业和亏损企业的监管。五要研究建立国有资本经营预算制度,加强对国有企业收入分配的监督,用好国有资本收益,继续推进国有经济布局的战略性调整,加快国有企业结构调整和技术进步创新。六要加强企业领导班子建设。

会议认为,为了更好地保护和合理利用风景名胜资源,有效制止破坏风景名胜资源的违法行为,有必要对1985年6月国务院公布施行的《风景名胜区管理暂行条例》进行修订,并制定新的《风景名胜区条例》。会议决定,《风景名胜区条例(草案)》经进一步修改后,由国务院公布施行。

第4篇

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。

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,也是需要重点研究的课题。

第5篇

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。

第6篇

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。

第7篇

(1.广东海洋大学海洋经济管理学院,广东 湛江 524088;2.广东海洋大学海洋经济与管理研究中心,广东 湛江 524025)

摘要:海洋生态安全对于海洋经济持续、健康、稳定发展具有重要作用。人类不合理的开发、利用海洋资源,使海洋生态系统不断遭到破坏,制约海洋经济的可持续发展。在海洋经济飞速发展的今天,我国海洋生态安全总体形势严峻,本文在分析影响海洋生态安全因素的基础上,从加强海洋生态道德建设、加强海洋环境监测、建立防灾减灾体系、国际协作等七个方面提出加强海洋生态保护、保障海洋生态系统健康稳定发展的对策。

关键词 :海洋生态安全;影响因素;对策

1海洋生态安全的内涵及特征

海洋生态安全对于一国国家安全具有十分重要的作用。早在20世纪70年代,美国环保局就在报告中指出,“不管从每年的开支情况来看,还是从海上力量,至少在70年代,美国的海洋规划基本上一直与本国国家利益联系在一起”,“国家安全利益在制定国家海洋政策和规划时发挥了关键性作用”[1]。

1.1海洋生态安全的定义

关于海洋生态安全的研究,我国学者对海洋生态安全的概念给予了不同的表达与理解,但是多集中在狭义概念上。

丁德文从安全角度认为海洋生态安全是与人类的生活及生产活动相关的海洋生态环境及海洋资源处于良好的状况或不遭受不可恢复的破坏[2]。

张素君认为,海洋生态安全是指海洋环境及其海洋生物所组成的海洋生命系统处于不受或少受破坏与威胁的一种状态,海洋生态系统内部及人类与海洋整个生态系统之间保持正常的功能与结构。海洋生态安全包括海洋生物安全、海洋环境安全及海洋生态系统的安全[3]。

张珞平认为,海洋生态安全即“海洋环境安全”,它要求人类更多地关注海洋生态系统将来的健康和风险,在对海洋环境产生负效应之前就制定政策、采取行动,而不是海洋污染或被动的海洋环境保护,它是海洋环境的可持续发展观[4]。

综上所述,笔者认为海洋生态安全是由海洋生物及海洋环境组成的海洋生态系统结构稳定、功能正常的一种健康状态。

1.2海洋生态安全的特征

一个地区海域的整体安全要由海洋经济安全、海洋社会安全、海洋文化安全、海洋政治安全、海洋军事安全、海洋科技安全、海洋生态安全等要素相互联系、相互影响。海洋政治安全、海洋军事安全、海洋科技安全和海洋经济安全、海洋社会安全等是致力于海洋生态安全的良好环境,海洋生态安全是其他方面安全的载体。海洋生态安全与其他方面的安全具有明显的不同特点。第一,全球性。全球海洋总面积为3.6亿平方km2,约占地球总面积的71%。地球从某种意义上来说是一个巨大的水球。因此,海洋生态安全是全球性的问题。第二,长期性。海洋生态安全的维护是一个极其复杂的过程,政府及相关部门、社会公众必须给予长期的关注和重视。第三,代际性。海洋生态安全的“效益”和海洋生态危机或治理海洋生态危机成本会在“代际”间转移[5]。第四,滞后性。海洋灾害不可预测,带来损失巨大,影响了海洋生态安全的及时维护。第五,不可逆性。在生态方面,一个生态系统最大供应能力等于其生态系统承载能力,超过生态系统承载能力可能导致不利的结果,打破生态平衡[6]。一旦海洋生态系统的有序性和稳定性被打破,往往造成不可预料且不可逆的后果。

2海洋生态安全存在的主要问题及影响因素分析

2.1我国海洋生态安全总体形势与存在的主要问题

现代海洋科学开发技术及海洋资源利用技术不断进步,海洋活动迅速壮大,但海洋经济在展现蓬勃发展势头的同时,也带来了一系列的资源与环境问题。就海区而言,渤海沿岸污染较严重,东海和黄海次之,南海污染较轻[7]。总之,中国海洋生态环境状况不容乐观。海洋生态安全存在的问题有:

2.1.1近海生态系统退化海洋生态系统多种多样,典型的海洋生态系统有红树林、滨海湿地、珊瑚礁等,其生态作用巨大,维系着我国海洋经济发展所需的多项资源。我国的滨海湿地和河口面积大约为500万hm2,是极其重要的两大海洋生态系统。20世纪90年代以来,我国滨海湿地每年正在以2万多hm2的速度锐减,潮间带湿地累计丧失57%。目前,黄海南部、东海沿岸湿地生态服务功能已下降30%~90%,主要的河口生态系统大多处于亚健康甚至不健康的状态。

2.1.2海洋沙漠化目前,世界石油消费量的60%是通过海上运输到达消费地的。由于运输不当或油船失事及海上开采石油泄漏等原因,每年流入海洋的石油重达100万吨。此外,还有大量工业生产过程中产生的废油排入海洋。一些科学家估计,每年倾注到海洋的废油达200万~1 000万吨,这些石油和废油在海面上形成一种油膜,产生“海洋沙漠化效应”。

2.1.3海洋生物多样性锐减在海洋经济飞速发展的同时,我国海洋生物多样性保护面临着前所未有的压力。我国海洋生物群落的结构趋于简单,海洋生物多样性指数及海洋生物均一性指数均处于较低水平。近20多年来,渤海潮间带生物、鱼类种类多样性、底栖贝类等明显降低。海洋鱼类种类减少、鱼类产量下降,渔民捕获物正在朝小型化、低值化、低龄化方向发展。中华白海豚、文昌鱼等珍稀濒危生物的数量也急剧下降。

2.1.4海平面上升科学家研究发现,1993年以来,全球海平面平均每年上升3 mm,而且这一趋势还在不断加剧[8]。据《2013年中国海平面公报》显示,近30多年来,我国沿海海平面呈波动上升趋势,年均上升速率为2.9 mm,高于全球平均水平[9]。伴随着海平面的持续上升,海水入侵、风暴潮等海洋生态环境问题越来越突出[10]。

2.2影响海洋生态安全体系的主要因素分析

2.2.1自然因素

2.2.1.1海洋灾害频繁自然灾害具有突发性、不可抗拒性、关联性的特点,目前人类还无法阻止自然灾害的发生。海洋生态环境复杂,给自然灾害的治理更带来了巨大的困难。我国沿海地区风暴潮、海啸、地震、台风等的发生频繁,因此而遭受的经济损失占各类自然灾害总经济损失约10%,可以说海洋灾害在很大程度上影响着我国海洋生态安全。据国家海洋局发布的《2013年中国海洋灾害公报》报导,2013年,各类海洋灾害造成直接经济损失163.48亿元,死亡(含失踪)121人。从历年的海洋灾害公报和海洋统计年鉴等资料来看,我国主要海洋灾害的主要特征,如下表1所示[11]。

2.2.1.2气候变化全球性海平面升降,主要与气候变化有关。气候变冷,冰盖扩展,液态水较多变为固态水,海水也因受冷而体积缩小,导致海平面下降;气候变暖,冰盖消融,固态水较多变为液态水,海水也因热而体积膨胀,引起海平面上升[12]。

2.2.2人为因素

2.2.2.1海洋环境污染严重据联合国环境规划署调查:海洋环境污染已成为威胁人类生存的十大环境祸患之一。海洋环境污染包括固体垃圾污染、有机物污染、石油污染、放射性污染、有毒化学物质污染等。海洋环境污染造成海洋环境恶化,威胁海洋生物生存,造成海洋生态系统极不稳定。其中,大面积的石油泄漏严重威胁着海洋生物多样性[13]。

2.2.2.2过度捕捞科学技术的飞速发展及人类对海洋科学技术的大量使用,使得渔民捕鱼的速度大大超过海洋的天然补给能力,造成鱼类种群、鱼类数量大量减少,甚至面临灭绝的威胁。目前,我国每年鱼类总量减少1%。

2.2.2.3外来水生生物入侵外来水生生物入侵与土著生物争夺有限的生存繁育空间,不仅影响土著生物的生存,还威胁着海洋环境安全。外来入侵的水生生物往往孤立于新驻地生物链之外,没有竞争天敌,可以迅速发展成为新驻地的优势种群,造成新驻地生态系统不同程度的破坏,如福寿螺、凤眼莲等。同时,外来水生生物入侵还可能造成转基因生物风险,严重影响海洋生物多样性[14]。20世纪90年代年起,我国不慎从台湾等虾病流行海域引进了带病毒的苗种,导致对虾病害大规模流行,造成土著物种遗传污染[15]。

2.2.2.4人口趋海移动人口趋海移动造成海洋环境压力,威胁海洋生态安全。沿海地区优越的自然条件,更适合人类居住生存及发展经济。调查表明:离海岸100公里的沿海区域挤着全球60%的人口。在人口过千万的16个大城市中,有13个是沿海城市,每天大约有3 600人在向沿海地区移动。由此可见,人口趋海移动已经成为一个全球性的问题。大量人口趋海移动必然造成沿海地区生存空间不足、沿海地区海洋环境污染加重及其他海洋生态环境问题[16]。

2.2.3制度因素

2.2.3.1法律制度保障我国海洋生态安全最主要的是《海洋环境保护法》,但是严峻的海洋生态状况表明:《海洋环境保护法》这一基本法在保护海洋环境方面存在诸多不足。如在防治海洋渔业污染方面迟迟未出台具体规定;在法律主体规定方面欠缺科研机构的设置规定,对行政管理协调规定不力;在法律制度方面未建立资源有偿使用制度、循环利用制度、生态恢复制度、许可证制度等共有制度;在法律责任方面未健全责任体系[17]。

2.2.3.2组织管理制度目前我国实行分散型海洋生态管理体制。各部门间职责分散,相互之间难以协调,这给我国海洋生态保护政策执行及实施带来了很大的障碍[18]。

2.2.3.3财政支持当前,我国海洋环境保护和海洋生态治理财政支持不足,缺乏相关资金投入,造成相关海洋生态科技治理技术滞后,严重影响我国海洋环境质量[19]。

2.2.4技术因素改革开放30多年来,我国对海洋环境保护投入基础性研究,取得了初步的科技进步,这对我国保护海洋环境、发展海洋经济起到了巨大的推动作用。海洋水域生态环境是我国发展海洋经济的命脉,但是由于对海洋环境保护的基础性科学研究长期投入不足,使得海洋经济发展与海洋环境保护压力存在相当大的差距,许多问题已严重制约我国海洋经济的持续、稳定发展。我国海洋环境保护技术缺陷主要体现在以下两个方面:第一,海洋环境保护基础性研究薄弱;第二,许多严重制约我国海洋经济发展的关键性环境保护技术问题长期得不到解决。

3加强海洋生态保护的对策建议

针对近年来不合理地开发利用海洋资源,导致的种种海洋生态环境问题,我们应该从以下几个方面对海洋资源进行管理,对海洋环境污染、海洋生态系统退化加以维护及治理,以实现海洋产业结构优化,促进海洋经济可持续发展。

3.1加强海洋生态道德建设

海洋经济的持续、健康发展有赖于协调人与海洋之间的关系。长期以来,人们只重视海洋渔业、海洋油气、海洋交通运输业、滨海旅游业等的发展,不顾海洋天然补给力,将人类与海洋对立起来,严重阻碍了海洋经济的可持续发展。鉴于此,人类必须改变传统的思维模式,淡化人类主体意识,变征服海洋为人与海洋协调共存发展,自觉按照海洋生态规律调整人类开发行为,加强海洋生态道德建设,让人们在尊重海洋、保护海洋的前提下发展海洋经济。

3.2加大海洋环保资金投入

防止海洋环境污染和海洋生态系统破坏是一项公益事业,而海洋环境保护工作也需要大量的资金来支持,因此,各个沿海地区政府应该因地制宜,将海洋环境保护经费纳入政府预算,以政府拨款为主,建立海洋环境保护专项资金,同时建立灵活筹集机制,开辟其他筹资渠道。此外,沿海地区政府还可以积极争取海洋油污染防备基金、全球环境基金、世界银行或亚洲开发银行的援助。

3.3完善海洋资源与海洋环境功能区划

3.3.1加强海洋生态区划为进一步增强沿海地区海洋生态的宏观管理,国家海洋局及各级地方性海洋管理部门应该在主体功能区划及海洋功能区划的基础上划定海洋功能区,在海洋生态保护方面实施分区和分类的调控措施,确定不同海洋生态区域主导作用、海洋环境质量目标及海洋生态保护措施,实现以生态功能和环境容量为基础构建的海洋生态安全新格局。

3.3.2加强海洋生态保护区建设根据海洋调查及海洋生态监测结果,各级海洋管理部门应该有目标、有计划、有重点的选择海洋自然保护区,保护红树林、滨海湿地、珊瑚礁、河口等海洋生态系统,加快构筑管理完善、类型齐全、规模适度的海洋保护区新布局。同时建立总体规划,完善规章制度,做好海洋保护区巡护及执法,规范海洋开发项目,推进海洋保护区的升级。

3.4加强海洋环境监测

各级沿海地区政府应该在提高海洋开发整体效益的前提下,加强海洋管理基础建设及海洋保护区基础建设,特别是建设海洋环境监测系统,建立海洋生态监控区,开展高时空、高频率的海洋生态监测,及时掌控海洋生态环境的变化情况,调整、控制海洋资源开发强度,保证海洋生态系统天然补给力及自然修复功能。严格按照相关技术标准和规范布设站位,适当加密,对入海排污口监测要增加频次,扩大覆盖面;对入海排污口开展普查,对渤海、黄海、东海、南海的入海排污口要有重点监测站,定时定点监测,及早发现海洋灾害,有效做好海洋防灾减灾,积极开展海洋灾害预测、预报工作;对主要河流入海口实施实时在线自动监测。

3.5建立海洋防灾减灾体系

我国海洋灾害具有发生频繁、破坏性大、不可预测等特点,因此加强海洋防灾减灾工作对保护海洋生态安全具有重要作用。国家要加强海洋防灾减灾工作必须加大防灾减灾工程的建设,在整个海洋防灾减灾工作体系中,观测是基础,预报是手段,减灾是目的,是整个工作的落脚点,健全海洋防灾减灾救灾业务体系尤其重要。构建海洋防灾减灾救灾业务体系,具体应该做到以下几点:第一,实施灾前工程防御;第二,强化应灾预警响应;第三,推动灾中调查统计;第四,参与救灾体系建设;第五,开展灾后损失评估[20]。

3.6加强法治建设

3.6.1修订有关法律

3.6.1.1修订宪法将海洋环境保护、海洋资源开发等内容加入《宪法》修订中,充实海洋资源开发利用及海洋环境保护相关内容。

3.6.1.2修订《刑法》加强海洋生态安全犯罪的处罚力度,补充海洋生态安全犯罪的具体内容、量刑标准。

3.6.1.3修订《环境保护基本法》和《海洋环境保护法》明确海洋生态保护的具体概念、目的、方法、原则、制度等相关内容,对海洋生态保护的方针政策、体制、机制、制度提出统一化、规范性的要求[21]。

3.6.2完善各种单项资源与环境保护法第一,通过法律实施细则、法规等形式进一步明确和细分《渔业法》、《海洋法》、《矿产资源法》、《税法》中与海洋生态保护相关的规定;第二,加快海岸带管理立法。明确海岸带的定义、范围、海岸带开发利用及保护的基本原则和制度、海岸带综合管理机制等方面的内容,尽快出台海岸带管理相关的法律;第三,加快我国海洋生物多样性保护方面的立法。生物多样性安全必须被视为一个整体元素的生态安全[22]。我国的海洋生物多样性保护立法,应该对建立海洋生物多样性保护制度、制定中国海洋生物多样性评价标准和保护规范、建立海洋自然保护区、建立海洋自然保留区等方面加以规范。

3.7加强国际协作

开发和保护海洋需要协调各沿海国家关系、加强国际合作,维护海洋生态安全应当从全人类共同安全的高度出发,建立国际间有关海洋生态安全与冲突的预防机制;互相交换有益国家海洋生态安全的情报与信息。加强国际间海洋资源开发利用合作,引进国外先进技术、争取国际资金,防治、监控影响全球海洋生态安全的污染源。在不侵犯国家主权的原则下,协调好各个国家对重要海洋资源开发利用,促进海洋资源利用合理化、有序性及适度性,防止过度开发海洋资源对海洋生态系统造成新的重大破坏。

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[14] LI X.F., ZHANG Y.H., ZHANG H.Y. Comprehensive evaluation of regional ecological security for land use: a case study of Yanchi County[J]. Ningxia Province Ecological Economy.2008,4: 428

[15] 武泽雷,裴永华,高荣,武胜来.保护土著水生物 维护湖泊水生态环境安全[J].河北渔业,2013(8):61-62

[16] 刘中民,张德民.海洋领域的非传统安全威胁及其对当代国际关系的影响[J].中国海洋大学学报(社会科学版),2004(4):61

[17] 田其云.海洋生态法体系研究[D].青岛:中国海洋大学,2006

[18] 杨振姣,曾庆丽.我国海洋生态安全政策体系研究[J].海洋开发与管理,2014:71

[19] ATHANAS A, VOHIES F, GHERSI F, et al. Guidelines for financing protected areas in East Asia[J]. IUCN, Gland, Switzerland and Cambridge, 2001

[20] 王峰.以需求为牵引 推动海洋防灾减灾体制机制建设[N].中国海洋报,2014年5月12日:A1

第8篇

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。

第9篇

    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。

第10篇

【关键词】海洋灾害;海洋灾害类型;特点及影响;防灾减灾措施

21世纪是海洋的世纪,在享受海洋为我们提供的丰富资源的同时,必须重视海洋灾害对沿海地区社会经济可持续发展的潜在威胁。我国是一个海洋大国,也是世界上受海洋灾害影响比较大的国家之一,每年都会有多种海洋灾害发生,造成了相当严重的人员伤亡和经济损失。随着国家对海洋经济的重视度日益提高,海洋经济发展迅速,但是,海洋灾害已严重的制约了我国海洋经济社会的持续稳定健康发展。因此,我们需要对海洋灾害加强研究,来降低其发生的机率,减少海洋灾害造成的损失。文章以明清时期广东潮阳县为例,对其频发的海洋灾害进行相关研究,以期对当前应对海洋灾害有所启示。

一、海洋灾害及其类型

海洋灾害,是指人类社会发展过程中,发生在海域和滨海地区,由于海洋自然环境异常变化、海水剧烈运动,且变化和运动超过人类适应能力而发生的人员伤亡和财产损失的事件和现象。海洋灾害类型繁多,按照其发生的原因,可分为:海洋环境、海洋地质和海洋生物灾害等。按照其属性,可分为自然海洋灾害和人为海洋灾害。广东是我国的海洋大省和海洋灾害较重的省份之一。海洋灾害对省内经济发展和人民生命财产造成了严重损失。比较频发的海洋灾害有风暴潮、海浪、赤潮、溢油、海水入侵等。本文主要以广东省潮阳县为例,对本地区的海洋灾害以小见大进行相关研究。

潮阳县的海洋灾害自古以来就有资料记载,“元神宗万历四十六年秋八月大飓海啸风中带火。”“熹宗天启十三年秋八月海溢地屡震。”“万历四十六年戊午秋八月初三日午时狂飓海溢大雨倾坏屋舍淹没人物,飓风之害从所未有。” “清圣祖仁皇帝康熙三十五年秋七月十六日飓作海溢禾稼多伤,米贵民饥。”“高宗纯皇帝乾隆二十三年九月二十八日飓风海溢。三十五年秋八月二十八日飓风海溢,沿江稻田淹没。三十八年秋八月二十九日飓风海溢。”“仁宗睿皇帝嘉庆五年秋九月海溢。”由古史资料显示,潮阳县海洋灾害主要以海溢(古史中频繁出现的“海溢”是指海洋灾害中的风暴潮、海啸、巨浪洪灾等)为主。而随着海洋经济的发展,沿海人口大幅增长,人为海洋灾害日益严重,如赤潮、溢油、海水入侵等。下面就潮阳县(今汕头市潮阳区、潮南区)几种常见的海洋灾害加以研究。

(一)风暴潮灾害

风暴潮是发生在海洋沿岸的一种自然灾害,是由于热带气旋、温带气旋以及冷锋的强风作用和气压的骤变引起的水面异常升降现象。风暴潮灾害是古史中记载最多的“海溢”现象。例如,“世祖章皇帝顺治七年秋八月二十五夜飓风,九月十一夜又飓;九年夏五月十四日飓风,九月初二日复飓。”“高宗纯皇帝乾隆二十三年九月二十八日飓风海溢。三十五年秋八月二十八日飓风海溢,沿江稻田淹没。三十八年秋八月二十九日飓风海溢。”风暴潮的破坏作用特别强烈,若与天文大潮同时发生,会挟狂风恶浪,以排山倒海之势猛扑海岸或溯江河而上,使滨海地区潮水暴涨,冲毁海堤,吞噬码头、工厂,淹没耕地、村庄,造成特别严重的人员伤亡和财产损失。广东潮阳县是风暴潮受灾比较严重的地区,其主要是由于强热带气旋的袭击所致,影响时间从五月一直持续到十一月,七月至九月是频发时段。

(二)海啸灾害

海啸,是一种具有强大破坏力的海浪,由于大规模海水水下骚动产生一系列巨大波浪向前推进,将沿海地带淹没的灾害。海啸形成的原因主要有:海底地震、海下山崩或宇宙天体的影响(彗星入海)。其中海底地震最主要的成因,当地震在深海海底或者海洋附近发生时,地壳运动造成海底板块变形,出现滑移,海水大量逆流,开始大规模运动,形成海啸。广东潮阳县发生海啸灾害古史中也有记载:“元神宗万历四十六年秋八月大飓海啸风中带火。”因为古人对海啸成因的认识不足,所以常常将其等同于一般的水溢、水灾。

(三)“洪潮”海溢灾害

除了风暴潮和海啸灾害以外,还有一类就是由于连日大雨引起水位上涨而引发的海溢灾害,这类灾害可称之为“洪潮”海溢灾害。这种灾害成因简单,但由于其易发性和广泛性,常常会引发不止一处的江、河、湖、海群发洪灾,并且相互影响,相互作用,使受灾范围和受灾人数扩大化。洪潮灾害在古史中的数目较多,影响也颇为严重。

二、海洋灾害的特点及影响

广东潮阳县海洋灾害种类多、发生频率高、破坏性大;海洋灾害的年际变化比较小,时间比较集中(主要发生在夏秋季节);海洋灾害造成的损失急剧增长,严重影响了周边地区经济社会的发展。

(一)海洋灾害对农业的影响

农业活动对自然气象条件具有较强的依赖性。广东省潮阳县位于东南沿海,是海洋灾害频发的区域。当发生海洋灾害时,大量海水会外溢,破坏周围的农田,对农业的生产及发展会造成极大的损害。

海洋灾害对农业的破坏性影响史料有记载:“元神宗万历四十六年戊午秋八月初三日午时狂飓海溢大雨倾坏屋舍淹没人物,飓风之害从所未有。”“清圣祖仁皇帝康熙三十五年秋七月十六日飓作海溢禾稼多伤,米贵民饥。”“高宗纯皇帝乾隆三十五年秋八月二十八日飓风海溢,沿江稻田淹没。”由此可见,海洋灾害对农业的破坏性影响十分巨大。

(二)海洋灾害对渔业的影响

绝大多数的水产养殖都是在露天的自然环境下进行的,海洋渔业是对自然力依赖很强的弱质性产业,极易受到外部环境的影响,对灾害的承受能力很弱,在重大海洋灾害侵袭时,生产很不稳定。

海洋灾害给渔业带来的主要损失有:渔船船员人身伤亡;直接财产损失(一类是渔船在灾害中损毁。另一类养殖设施破坏、水产品流失而形成的经济损失,主要表现在海水网箱养殖和滩涂养殖上。);后续污染损失,比如灾害造成的水质破坏,造成养殖鱼类、贝类死亡,腐烂后将会造成进一步的水底污染,很难恢复再生产,对周围人民的健康生活也形成一定的威胁。

三、应对海洋灾害的策略

近年来,我国沿海地区海洋灾害爆发的频率逐渐上升,所造成的损失日趋增大。通过对广东潮阳县海洋灾害的研究,使我们意识到防灾减灾工作重要性。应对海洋灾害,我们应以史为鉴,需要从以下几个方面做出努力:

(一)进一步完善海洋灾害的预报系统,扩大海洋灾害监测的范围,运用科学技术(海洋气象科学、计算机科学和电子信息技术),做好海洋灾害各项目的分析和研究,充分做好灾害防御工作。

(二)进一步巩固海岸带防护工程的建设,在海洋灾害贫乏的沿海区域做好分洪分潮工程、护岸工程的建设,修建防潮海堤、海塘等,以避免海洋灾害发生时冲毁堤坝,破坏农业和渔业的发展。

(三)加强和完善海岸带综合管理体制,减少人为海洋灾害的发生。制定海洋总体规划,科学合理地开发利用海洋。加强海洋环境保护工作,减少海洋污染。加强对湿地和滩涂的生态环境保护,培育建设滩涂草场,确保生态平衡。

(四)要做好防灾减灾的宣传工作,多渠道提高人民的防灾减灾意识。利用报刊、电视、网络等媒体,普及海洋灾害知识,让民众了解防灾减灾的一些基本措施,通过培训,掌握防灾减灾的一些基本技能;另外,对于相关部门的领导干部应加强决策训练,提高他们应对海洋灾害的指挥能力和反应调度能力。

四、结语

我国是海洋大国,海洋在带来优越的自然环境和资源条件的同时,也使我国成为世界上受海洋灾害影响最为严重的国家之一。通过对明清时期广东潮阳县海洋灾害的研究,启示我们在应对海洋灾害时应积极地采取措施防灾减灾,减轻海洋灾害给我国造成的损失,共同努力将其变成一片和平宁静希望之海。

参考文献

[1] 赵领娣,王小华.海洋灾害及海洋收入的经济学研究[M].北京:经济科学出版社,2007,31.

[2] 清光绪十年《潮阳县志》卷十三,灾祥第180―186页.

[3] 乾隆《潮州府志》卷十一,灾祥第三九零页.

[4] 中国国家海洋局.中国海洋灾害公报(1990-2004).

第11篇

海洋灾害

1海洋灾害基本特征

青岛沿海是海洋灾害多发区域之一,灾害种类包括风暴潮、巨浪、赤潮、绿潮(主要为浒苔等大型藻类)、海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化以及海冰等,但通常可以造成严重影响的海洋灾害则主要是风暴潮及巨浪灾害。青岛沿海的风暴潮和巨浪通常伴随发生。风暴潮期间,岸边及近岸海域一般都伴随狂风巨浪,二者结合后产生综合作用。为方便起见,本研究将风暴潮灾害及巨浪灾害通称为“风暴潮灾害”。

1)风暴潮

风暴潮是由于热带气旋、温带天气系统、海上飑线等风暴过境所伴随的强风和气压骤变而引起的局部海面震荡或非周期性异常升高(降低)现象。导致青岛沿海地区风暴潮及其灾害的天气系统主要是热带气旋(含热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风),其次为温带气旋,并且具有明显的季节性特征。热带气旋(习惯上称为“台风”)风暴潮主要集中在夏、秋季节,而温带气旋风暴潮通常发生在夏半年,并且恰遇天文大潮高潮期。据统计[2-3],青岛市所辖海域台风风暴潮灾害频率为平均约1年发生一次。其中,轻灾平均约1.2年发生一次,较重或以上灾害平均约5a发生一次,特别严重灾害平均约10年发生一次。1949—2005年间,青岛市曾发生过特重风暴潮灾害3次,严重灾害3次,较重灾害4次。据1990—2005年调访或文献记载资料统计,青岛沿海地区轻度风暴潮灾害的台风超过13次。影响青岛沿海的温带气旋风暴潮比较频繁,其中影响较重的温带风暴潮年均出现2次。温带气旋增水为40cm左右,强者为60cm左右,特别强者增水可达90cm左右;温带气旋风暴潮发生期间的岸边浪高为3m左右,最大海浪曾达5m;温带气旋导致的青岛港最高潮位多数低于500cm,少数强者可达500~510cm,最强者曾达526cm(2002年9月8日强江淮气旋)。

2)赤潮

赤潮是海水中某些微型藻、原生动物或细菌在一定的环境条件下暴发性增殖或聚集致水体变色的一种生态异常现象。青岛所辖海域是赤潮灾害的多发区域之一,赤潮发生时间主要集中在夏季。

3)绿潮

海洋大型藻类大规模暴发或者聚集,称为绿潮。绿潮是世界性海洋灾害。近些年来,包括我国在内的多个沿海国家近岸海域均发生过不同规模的绿潮灾害。绿潮在发生时间、地域、规模及持续时间等诸多方面均具有很大的不确定性。根据监测与分析,青岛所辖海域的绿潮大规模暴发主要集中在5-8月,其他时间目前尚未发现。

4)海岸侵蚀

海岸侵蚀是指在自然力(包括风、浪、流、潮)的作用下,海洋泥沙支出大于输入,沉积物净损失的过程,即海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。引起海岸侵蚀的原因有两种:一是由于自然原因,如河流改道或大海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等都导致海岸侵蚀;二是人为原因,如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海沙以及不适当的海岸工程设置等,均会引起海岸侵蚀。尽管青岛沿岸多数海岸为基岩海岸,海岸侵蚀相对较轻,但是由于沿岸海域开阔,海岸长年累月遭受海水动力冲击,致使个别防护措施较差或没有防护设施的沙质岸段仍部分存在海岸侵蚀现象。

5)其他灾害

除上述灾害外,青岛所辖海域个别岸段还不同程度地存在海水入侵、土壤盐渍化以及海冰等灾害。青岛沿海海域海岸线绵长曲折,海水相对较浅,一般不会产生地震海啸。但是,由于地震海啸是由震源在海底以下50km以内、里氏6.5级及其以上地震引起的,能量巨大,具有强大的破坏力。因此,尽管历史上青岛没有发生过海啸的记载,但其发生的可能性以及所构成的威胁依然存在。

2历史海洋灾害概况

1)风暴潮灾害

(1)台风风暴潮灾害。9711台风:1997年8月18—20日,全市沿海普遍发生严重灾情,损失严重。据统计,共冲垮小塘坝9座、桥梁57座、涵闸25座,小型河道堤防决口6处,长12.6km,毁坏船只436条,刮倒树木5.7万株,农作物倒伏2.8万hm2,倒塌房屋1120间,冲毁海堤18处4.1km,冲毁虾池1000hm2,共伤亡25人,其中死亡5人,死亡人员主要是由于海上作业未及时返港而造成船翻人亡。风暴潮加暴雨共造成直接经济损失约9亿元。0012台风:2000年8月29日至9月1日,市区沿海一带遭受风暴潮袭击,有1km堤坝遭毁坏,部分路面遭破坏,部分绿地受海水浸淹,100余盏路灯被海浪损坏,澳门路、东海路、南海路等路段因受海水冲击导致交通中断。沿海各区(市)共有27个乡镇、街道办事处受灾,受灾人口44万人,成灾人口27万人,据不完全统计,直接经济损失2.36亿元。(2)温带气旋风暴潮灾害。温带气旋过境迅速,因此风暴潮影响时间较短,破坏力较小,只要最大增水和最大海浪不与天文大潮高潮重合,一般不会造成较重风暴潮灾害。尽管迄今只有一些较轻温带气旋风暴潮灾害报道,但由于温带气旋出现频率较高,仍应对其保持高度警惕。温带气旋风暴潮一般只有发生在夏半年天文大潮高潮期的强或较强者对胶州湾及邻近海域具有一定影响,灾情主要表现在冲毁海带和扇贝等浅海水产养殖品、冲垮或损坏局部岸堤、摧毁少量养殖和捕捞船只、浪卷大意观潮或弄潮者等方面,致灾范围很小,经济损失为数十至数百万元,强者可达千万元左右,灾害程度相对台风风暴潮轻微。

2)赤潮灾害

赤潮是一种海洋灾害,它的发生不仅可以造成海洋渔业、水产养殖业、海上娱乐活动与体育运动、旅游业的经济损失和危害生态环境,有毒赤潮还会通过海产品的食物链传递影响人体健康,甚至造成人员死亡。根据监测和历史资料统计,自20世纪90年代以来,青岛沿海几乎每年都发生赤潮,并对沿海海域生态环境造成一定影响,而且发生的规模、持续时间呈逐年增大的趋势。

3)绿潮灾害

近年来,我国近海尤其是黄海海域频频发生绿潮灾害,青岛沿海是受影响比较严重的区域之一。2007—2011年连续发生5a。其中,从2008年6月中旬开始,大量绿潮(浒苔)从黄海中部海域漂移至青岛附近海域。这是青岛历史上罕见的一次聚集规模最大、持续时间最长、治理任务最重的海洋灾害,使青岛沿海社会经济活动受到影响,并对即将举行的青岛奥运帆船比赛的顺利举行构成严重威胁。灾害发生时间离奥帆赛仅有50多天时间,浒苔分布面积超过13000km2,奥帆赛场50km2的海面浒苔覆盖率达36.5%。

4)海岸侵蚀

海岸侵蚀轻则可以导致沿岸沙滩不复存在、耕地沦于大海、民房被毁、沿岸工程设施遭到破坏,重者可以影响交通、国防等的安全。青岛即墨沿海的冯家河和南选村岸段是严重的海岸侵蚀岸段。目前,海岸线已经退到该村临海部分民房和企业厂房墙边,海水高潮线距离民房和工厂围墙之间的最小距离只有2~3m,对当地居民的生命及财产安全构成极大威胁,而且过去已经发生过房屋倒塌等事故,并造成了损失。5其他海洋灾害(1)海水入侵及土壤盐渍化。青岛所辖海域沿岸的海水入侵及土壤盐渍化等灾害相对较轻,但也造成了一定影响并存在着进一步加重的潜在危险。根据调查,青岛沿海地区造成海水入侵的主要原因是超量开采地下水所致。据统计,青岛市地下水超采区约900km2,严重超采区约300km2,并已造成个别沿岸地区海水入侵和土壤盐渍化。(2)海冰。海水结冰亦是青岛市海洋灾害之一。每年冬季胶州湾都会出现不同程度的结冰现象,但相对渤海的辽东湾、渤海湾和莱州湾的冰情要轻得多,但它所造成的海洋灾害是不容忽视的。青岛沿海很少出现大规模的海水结冰现象,但历史上也曾出现比较严重的冰情,并对港口及其他海上经济活动造成一定影响,其中有历史记载的冰情严重年份为1917年、1919年、1934年、1936年、1942年、1947年、1980年。例如,1936年1月1日起,四方区沿岸结冰区域逐渐增大,至5日,青岛大港入口处及湾内发现浮冰;1月18日大港的东部和南部结冰,至19日,整个大港湾内再度结冰;1月25日,大港入口处冰封,船舶不能正常进出。近年来,青岛沿海也曾出现过比较严重的冰情,如2010年和2011年等,并造成一定的经济损失。

海洋防灾减灾能力现状及存在的主要问题

1海洋防灾减灾能力现状

青岛市历来高度重视海洋防灾减灾,并为此做了大量卓有成效的具体工作。各级政府投入了巨大财力和物力,相继建设了大量基础性工程防御设施。这些工程设施的建设为防御和减少海洋灾害造成的损失起到了巨大保护作用,为青岛市经济社会的健康有序发展提供了重要保障。在组织指挥、法规等海洋防灾减灾非工程性建设方面,青岛市也做了大量工作。经过多年建设,目前已初步形成了比较系统的海洋防灾减灾组织指挥系统和法规保障体系。

2存在的主要问题

虽然青岛市各级政府在海洋防灾减灾体系建设方面做了大量工作,但目前仍然存在一些不容忽视的问题。主要表现在:法规体系有待进一步健全、社会防灾减灾意识和水平尚需提高、人为造成的灾害隐患依然存在、海洋观测预报及灾害预警能力比较薄弱、工程性防御设施质量和标准有待提高、资金投入及救援装备有待加强,等等。

海洋灾害防御对策

1工程性防御体系建设

工程性防御体系是海洋防灾减灾的主要组成部分。工程性防御其实就是依据各类海洋灾害的长期预测而专门修建的工程设施,如海堤(护坝)、分潮工程以及沿海防护林等。

1)风暴潮防御工程设施建设

按照“统筹兼顾、突出重点”的原则,要优先安排与青岛市经济社会发展关系重大建设项目,重点实施即墨市王村、崂山区登瀛湾、高新区防潮坝、胶州市洋河入海口、黄岛区唐岛湾和胶南市黄家塘湾等重点海堤建设和加固工程。

2)沿海防护林体系建设

根据青岛沿海的气候及地理条件,实行针阔混交,适当增加彩叶树种,形成适合沿海地区种植的混交防护林体系。同时在沿海主干道建设特色防护林,使其不仅具备防御海洋灾害的能力,而且成为景观林。

3)其他防御设施建设

(1)绿潮(浒苔等大型海洋藻类)防御及处置设施。在海水浴场、海上运动及游览等海域建设各种拦截、打捞及清理处置设施,开展重点岸段的大型设备通道的工程建设和绿潮资源化利用设施建设。(2)海岸侵蚀及海水入侵等防御体系建设。海岸侵蚀的工程性防御设施主要是加固海堤、护岸,有条件的地方可以适当采取人工浅礁等方式进行。海水入侵的工程性防御以建设海挡为主,并配以分潮工程,以阻挡海水入侵。在有利地质条件下,也可修建地下防水堤,并将抽取地下水灌溉的方式改用地表水灌溉。

2非工程性防御体系建设

1加强海洋防灾减灾工作的法制建设

健全法规体系,各级政府要依据有关法律、行政法规[5],结合实际制定或修订海洋防灾减灾工作的地方性法规和地方政府规章,并逐步建立以国家专业法为主,地方性法规规章为补充的结构合理、层次分明、内容全面、科学配套的法规体系,为海洋防灾减灾工作提供法律保障。

2应急组织指挥体系建设

应急组织指挥体系建设的基本思路是按照国家防灾减灾工作实行人民政府行政首长负责制、分级负责制、部门责任制、技术人员责任制和岗位责任制的总体要求,进一步强化职责、明确分工;在发生海洋灾害期间,成立现场指挥部及临时指挥部等机构。各级政府及有关部门须根据本地区、本部门的具体实施情况,对各类海洋防灾减灾应急预案进行修订(或制定)和完善。

3加强海洋防灾减灾队伍建设

按照“用好现有人才,稳定关键人才,引进急需人才”的原则,努力建设一支适应海洋防灾减灾工作需要的人才队伍;在做好专业救援队伍组建工作同时,充分发挥、武警、公安消防部队、民兵预备役在防灾减灾中的骨干作用,培育和发展社会公益组织和志愿者团体,积极参与防灾减灾工作,在灾害多发地区和重点防范区域建立起以机动救援队为主、社会各专业力量和志愿者参加的海洋灾害紧急抢险救援队伍。

4加强海洋观测预报及预警工作

各级政府和有关部门应正确处理好经济发展和海洋观测预报及预警等海洋防灾减灾基础性工作之间的关系,切实加强海洋观测、预报及海洋灾害预警等工作。在经济发展规划和各类经济项目尤其是港口码头等重点开发建设项目的审批时,要预留海洋观测设施建设空间,并在土地使用和资金投入等方面予以优先安排和考虑。

第12篇

关键词:海岛;生态安全;体系

我国《中华人民共和国海岛保护法》定义海岛为:四面环海水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域,包括有居民海岛和无居民海岛。《全国海岛保护规划》载明,我国拥有面积大于500平米的海岛7300多个,海岛陆域总面积近8万平方千米,海岛岸线总长14000多千米。海岛生态环境安全是指海岛生存和发展所需的生态环境不受或少受破坏与威胁的状态。海岛生态安全的重要性在于它涉及海岛的经济发展与环境保护的需要,同时也涉及国家领土与国防安全。海岛的生态安全问题主要有两个方面:即国家安全和环境安全。生态安全研究的紧迫性和必要性越来越大,海岛生态安全作为国家或地区安全的有机组成部分,其重要性日益突出。

一、保护海岛生态安全的重要性

海岛是重要的海上国土,其生态安全是国家生态安全的重要组成部分,其特殊的地理位置也决定了海岛的生态安全尤其应该得到重视。

(一)海岛生态安全是维护海洋权益的保证

海岛是划分内水、领海及其他管辖海域的重要标志,并与毗邻海域共同构成国家领土的重要组成部分,是建设海军、建造军事基地和设施的重要场地,有着重要的军事价值。按国际法规定,海岛与陆地一样可以享有领海、毗连区、专属经济区及大陆架的权利,这些权利涉及大片的海域领土,具有巨大的国防军事及经济利益。因此对有争议的海岛实行实际的开发和管理,对于维护我国国家安全有着重要的意义。

(二)海岛生态安全是发展海洋经济的依托

海洋经济是开发利用海洋的各类海洋产业及相关经济活动的总和,海岛是海洋经济发展的一个重要区域,海岛资源的开发及合理利用是海洋经济可持续发展的重要基础,海洋经济的发展水平直接关系到沿海地区经济发展速度。国家相继批复了平潭综合实验区、广东横琴开发区和浙江舟山群岛新区,标志着我国海洋经济向海岛进一步拓展。社会经济的发展与海岛生态环境承载力之间存在着必然的联系,要实现海岛经济社会的可持续发展,必须协调经济发展与保护生态环境的一致性,这对于经济的可持续发展起着重要的作用。

(三)海岛生态的脆弱性、不可再生性难以依靠自身解决

海岛生态系统是一个集陆地、湿地和海洋三类生态系统特征于一体的特殊系统,与其他生态系统相比,更加复杂。海岛一般面积狭小,地域结构简单,相对隔离,生态系统食物链层次低,生物多样性少,生态系统不够稳定,容易遭到损害,物种消失、环境改变都会对海岛的整个生态系统造成很大的影响,一旦生境遭到破坏就难以或根本不能恢复。

二、海岛生态面临的威胁因素

(一)自然灾害频发

海岛特殊的自然条件也会使自然灾害频发,发生在海岛的自然灾害的类型有:热带气旋(包括热带风暴、强热带风暴和台风)、大风、暴雨、强冷空气、雾、干旱等气象灾害,以及风暴潮、赤潮等海洋灾害。全球气候异常也会带来海平面上升,引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失,海岸侵蚀,造成海岛生态环境系统的失衡。

(二)人类无节制、无序开发资源

海岛资源含:土地资源、生物资源、矿产资源、旅游资源、港口资源等等,作为人类开发海洋的天然平台,其生态系统不可避免的受到人类活动的干扰。人类开发利用风险已经成为海岛生态系统的头号风险源。海岛开发初期方式粗放、开发层次低、缺乏监管,大多依照经济优先的开发原则,开发秩序异常紊乱,对于无居民海岛的开发更是无序可循。不仅造成我国国有性资产流失,海岛生物多样性消失,海域污染严重,而且使海岛资源没有科学合理和有效的利用。

(三)海岛基础设施落后

我国海岛经济基础薄弱,其基础设施滞后于海岛经济的发展,主要问题有:

1.海岛交通条件差。海岛的交通开发建设时间较短,地域不广阔,发展水平有限;

2.邮电通信设备能力低。海岛与外界联系不通畅,信息获得存在一定时间差;

3.电力供应紧张。供电能力不满足目前及今后一个时期全区经济社会发展的需要;

4.淡水资源缺乏。用水需求猛增与水资源供应紧缺存在矛盾,海水淡化技术水平低;

5.政府公共服务保障能力不足。基础设施资金投入不足,防灾减灾能力弱。

三、现阶段海岛生态安全体系的不足

(一)海岛生态安全相关法律法规不健全

我国目前缺少关于海岛生态安全的专门立法,对于规范已开发的海岛的行为所依据和使用的法律渊源比较混乱。其中主要是我国的《环境保护法》以及其他补充性的且针对大陆污染特点而制定的相关法律法规。这些法律法规适用在海岛这一特殊生态环境显然是有其矛盾之处的。我国海岛生态安全保护工作是处在地方政府部门的自发自治管理之下的,而且地方性法规水平不一,无统一标准。

(二)海岛资源开发及管理制度不完善

我国海岛开发缺乏规划,在具体开发行为中,存在资源破坏严重、资源利用单一、行为随意性大等问题,无序、无度开发现象造成生态承载力的负担和环境的破坏。引起这些问题的主要原因在于我国现行的海岛资源开发及管理制度不完善。目前我国海岛开发管理体制是根据海洋自然资源属性开发的,缺乏综合协调管理能力,相比较国外,我国海岛开发许可制度与环境影响评价制度尚不完备,对于正在开发的和已经开发的区域缺乏生态监管和预警机制。

第13篇

【论文摘要】:改革开放以来,沿海地区因为便利的水上 交通 和丰富的海洋资源,使得经济飞速发展。但在经济发展的同时,我们也应该看到,海洋正在遭受着前所未有的破坏,如何在促进海洋经济发展的同时,让海洋的生态环境得到应有的保护,已成为全世界共同关心的话题。文章就针对海洋经济和海洋环境的相互作用,谈一谈自己的看法。

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-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。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,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。

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

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。

第14篇

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。

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。

第15篇

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.