海洋灾害及其防治
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海洋灾害及其防治范文第1篇
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
海洋灾害及其防治范文第2篇
国家自然科学基金作为国家资助基础研究的主渠道之一，多年来一直重视将基础研究与国家经济建设整体目标的紧密结合，并积极促进国际合作与学术交流，先后在重大项目、重点项目和面上项目等多个层次上资助了土木基础设施减灾领域的基础研究，在诸多方面取得了积极的进展和成果。同时，随着国家“科教兴国”重大战略的实施，国家自然科学基金也将会有更大的投入用于土木基础设施减灾学科前沿的研究。
土木基础设施减灾基础研究进展近年来国家自然科学基金对土木基础设施减灾基础研究的资助主要有以下几个方面。
．1 城市与工程减灾基础理论及关键科学问题研究国家自然科学基金在城市与工程减灾前沿领域持续地资助了大量的基础研究课题，“八五”期间由中国地震局工程力学研究所胡聿贤和谢礼立两位院士主持收稿日期：200∞9—的重大项目“城市与工程减灾基础研究”，较为集中地体现了我国这一领域基础研究的进展。全国近20所高等院校和科研院所、五座示范或典型城市的100多位专家学者投入了历时4年的研究，在以下研究方面取得了积极的成果。
．1．1 灾害的危险性分析与损伤评估理论研究地震、风、洪水、海潮、洪涝、滑坡、泥石流、火、燃爆、岩溶、塌陷、地基变形等各种自然灾害或人为灾害的成灾环境，成灾模式，灾害性荷载的特点和分布规律，并建立了相应的危险性评估理论和方法，探讨了灾害形成机制和传播规律，以及它们对工程结构和社会经济的影响，具体内容为：(1)建立了确定城市极值风速的两种危险性评估方法一组合概率法和风场函数法。(2)提出了基于地理信息系统(GIS)和人工智能的地震危险性分析理论，建造了地震构造信息系统(SⅡS)，从而使现有的地震危险性分析方法和地震区划分法无论从精度上还是效率上都有了新的突破。
通过实践和理论分析，对建筑物的火灾和烟气形成机理以及燃气爆炸规律进行了研究，编制了建筑物烟气控制系统的计算机程序和燃爆灾害预测模型。
．1．2城市与工程的灾害特征及抗灾分析理论研究城市与工程体系的灾害特征和抗灾分析理论，具体有：(1)研究了地下管网等生命线系统在地震作用下的反应分析方法，提出了考虑地震动场空间相关特性和局部场地条件影响的生命线系统地震危险性分析方法以及管网破损状态的概率分析理论，对地上生命线系统进行了供水系统的地震损失分析研究。
研究并提出了城市多种灾害损失的评估模型。
在调查分析抗震结构造价变化的基础上提出了不同重要性建筑抗震设防的最佳标准。(4)研究了城市中地震触发滑坡、岩溶塌陷、采空区塌陷以及地震火灾和渗万方数据 水引发滑坡等灾害链现象，并提出了相应评估方法。
研究并提出包括斜拉桥等大跨度桥梁结构的抗震分析和隔震控制方法。
．1．3灾害荷载作用下工程结构可靠度与优化设计理论研究多种灾害作用下工程结构的可靠度和优化理论，包括：(1)研究了抗灾结构优化设计的特点与抗灾结构最优化设防水平，进行了抗灾结构最优化设防荷载与最优化设防可靠度的对比分析。(2)研究并对比了高层建筑在风和地震作用下的可靠度分析结果。
研究并提出了结构灾害荷载可以近似为无限粗糙荷载的设想，并给出了相应荷载下的结构体系可靠度计算的近似方法。(4)根据水工结构特点，研究了坝址空间随机地震动场模型，地震动合成方法以及在平稳和强度非平稳空间随机地震动场假定下建立了计算相应的结构反应和抗震可靠度方法。(5)对铁路工程提出了滑坡、泥石流、洪水等灾害的工程预报方法，并建立了相应的路段可靠度分析方法。
．1．4典型城市与重大工程综合防灾示范研究选择汕头、镇江、鞍山、唐山四座具有不同特色的中等城市作为防御多种灾害的典型，选择广州作为大城市综合防洪典型，选择多种自然灾害多发区的成昆线乌斯河一普雄段作为防御多种灾害的典型重大工程，综合运用并集成了各种工程防灾的科技成果，并采用地理信息系统、仿真系统、危险性分析系统、损失评估、应急反应和决策系统、人工智能系统等各种先进的工程防灾技术，建立了相应的城市与重大工程的防灾减灾决策系统。充分发挥了高新技术在工程减灾领域中的优势，使我国大城市和重大工程防灾减灾的理论和实践达到了一个崭新的水平。
．2结构抗震抗风振动控制研究由于本研究的前沿性和基础性，我国结构抗震抗风振动控制最近十多年的研究进展许多是在国家自然科学基金的资助下取得的，先后有近40个面上项目和若干重点项目或重大项目的子课题与此研究密切相关，研究涉及被动控制、主动控制、混合控制和半主动控制、以及智能控制的各个方面。在其它有关部门的共同支持下，我国已形成了一支阵容强大的研究队伍，使我国成为继美国和Et本之后，又一个对结构控制有着深入和广泛研究的国家。
．2．1结构被动控制结构被动控制(包括更早开始研究的基础隔震)由于不需要提供外部能源、经济和易于工程应用的特点，在我国得到了广泛的研究和一定程度的应用。控制装置涉及金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞流体阻尼器、TMD、TLD、摆式质量阻尼器等各种耗能减振器。目前不少学者正致力于结构控制设计方法的研究，以期为我国减振结构的抗震抗风设计规范的制订提供依据。经过大量的理论分析和试验研究，一些耗能减振装置已开始应用于实际工程，如上海建成的两栋带竖缝的剪力墙结构、粘滞阻尼器应用于北京火车站和北京饭店等建筑的抗震加固、以及摩擦耗能器应用于沈阳市政府大楼的抗震加固等都是成功的工程实例。
我国基础隔震的研究开展较早，已经取得了理论研究、技术开发和工程应用的丰硕成果。隔震技术主要采用橡胶垫、金属涂料滑块以及精选的细砂、石墨涂层和四氟乙烯板等。目前我国已建成的基础隔震房屋有数十栋，隔震与耗能减振技术已被写入新的《建筑结构抗震设计规范》。
．2．2结构的主动控制虽然结梅的主动控制较之被动控制效果更加明显，但由于主动控制需要输入较多的外部能源，再加上系统的可靠性问题、以及更复杂和昂贵的硬件设备等原因，在我国主动控制的研究更多地集中于主动控制算法、效果仿真分析和控制装置的试验研究等方面。
研究的控制算法主要有最优控制算法、瞬时最优控制算法、智能控制算法(如人工神经网络、遗传算法等)、极点配置算法、自适应控制算法等。对主动控制装置研究较多的是主动控制调谐质量控制系统、主动锚索控制系统、主动支撑系统等，其中哈尔滨建筑大学成功进行的结构主动控制试验的整套系统的设计、生产和调试均是自行完成的。
中国国家自然科学基金委员会和美国国家科学基金会共同资助中美合作项目“南京电视塔风振控制”的研究，是由中方东南大学等单位和美方数所高校单位合作进行的。他们采用AMD系统对南京电视塔的风振实施主动控制。它的完成不仅使南京电视塔成为国内第一个实施主动控制的建筑，在国内乃至国际学术界具有重要影响，同时也将为结构控制的研究提供合适的试验场所，目前南京电视塔风振控制工程正处于紧张的现场调试阶段。
我国在混合控制方面进行了有特色的研究，提出的混合控制系统有AMD和rILD组合的混合控制系统、AND和HDS组成的混合控制系统等，并对混合控制系统的性能及对结构的抗风抗震进行了大量的试验研究。
由于半主动控制所具有的经济、有效、可靠等特点，其研究受到国内学者的极大关注。已从事的工作包括半主动控制的变刚度、变阻尼的系统装置、理论分析和试验研究等。
．2．3结构振动的智能控制结构振动的智能控制是国际振动控制研究的前沿领域。由智能材料制成的智能可调阻尼器和智能材料驱动器构造简单、调节驱动容易、能耗小、反应迅速、几乎无时滞，在结构主动控制、半主动控制、被动控制中有广阔的应用前景。适合于土木工程振动控制的智能材料有电流变液、磁液变液、压电材料、磁致伸缩材料、形状记忆合金等。
我国结构振动智能控制的研究也已起步，落后于世界先进水平研究的时间并不长。目前在此方面做的工作有：研制出了出力30kN的磁流变阻尼器，提出了压电陶瓷智能摩擦阻尼器支撑及其对框架结构地震反应的半主动控制方法，分析了压电陶瓷智能力矩控制器对框架结构地震反应的主动控制效果；制作出了两相电(磁)流变阻尼器，并研究了对高耸塔架结构风振反应的半主动控制的方法；制作了形状记忆合金耗能阻尼器，进行了对结构振动反应控制的试验，等等。
．3大型复杂结构体系的抗震抗风及设计理论研究随着我国超高层建筑、超大跨度桥梁和大跨空间结构等大型复杂结构的大量兴建，结构设计呈现出更高、更长、更柔的发展趋势，许多情况下风荷载和地震作用已成为结构设计的控制因素。因此，大型复杂结构体系抗震抗风相关的科学问题及新的设计理论的研究得到我国广大学者的广泛关注。“九五”期间由国家自然科学基金委员会与国家建设部、国家地震局和中国海洋石油渤海公司联合资助了国家自然科学基金重大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题及设计理论研究”，由同济大学项海帆院士和哈尔滨建筑大学王光远院士共同主持，研究内容包括：
．3。1设计地震动及灾害性风荷载的作用机理地震波的多维多点输入，近场强震和地震波的长周期分量对结构的作用，城市边界层中风特性的观测分析和数值模拟，建筑风洞模拟实验的基本问题和关键模拟技术，土木工程结构的数值风洞。
。3．2超高层建筑结构体系的抗震与抗风超高层建筑结构体系及相关力学问题，抗震设计理论，复杂单体及群体建筑的风振理论，超高层建筑基于位移的抗震设计。
．3．3特大跨度桥梁的结构体系及抗风抗震特大跨度桥梁体系、特殊结构形式及空间非线性力学问题，气动参数识别、风振及控制理论，考虑桩一土相互作用的高桥墩和塔墩抗震分析理论。
．3．4大跨空间结构新体系及关键理论新型预应力张拉结构体系及其形态分析理论，大型柔性屋盖结构的风振反应及抗风设计，大跨网壳结构的抗震性能和稳定性能。
．3．5大型复杂结构体系的现代设计理论基于可靠度的多目标复杂结构优化设计方法，结构选型及工程结构形态全面优化的实用方法，结构振动控制的设计理论与方法，基于性态的抗震设防标准与设计理论另外，项目还包括了复杂环境下海洋平台结构系统相关内容的研究，有海洋环境随机载荷及其组合，海洋平台结构可靠度与寿命评估，结构冰致振动机理及控制，结构系统的优化设计。
土木基础设施减灾基础研究的发展趋势为了推动学科交叉和遴选国家自然科学基金“十五”优先资助领域，国家自然科学基金委员会于年底召开了“重大工程灾害与防治”为主题的前沿科学研讨会。来自土木、水利、矿业、材料、力学、地球科学、信息、管理等学科的60多位专家学者，从科学发展和国家需求与可持续发展的战略高度，对“重大工程灾害与防治”这一主题的如下关键科学问题进行了研讨和论证，并建议在“十五”期间给予优先资助。这些科学问题基本体现了土木基础设施减灾基础研究的发展前沿，也是有关专家学者结合中国国情对这一领域科学研究发展趋势的展望。
．1 大型结构和生命线工程灾害响应与控制针对灾害作用的空间分布性和动力作用特性，研究大型结构和生命线工程及其周边介质相互作用的非线性时空灾害响应，研究其性态设计、控制和优化的理论和方法。
．1．1灾害场及其动力作用研究地震和风灾等危险性分析、空间分布场、衰减规律及对结构和工程系统的动力作用，为复杂的灾害响应分析提供合理的灾害作用模型。
．1．2大型结构非线性灾害响应进行建筑、桥梁、水工、海工等大型结构材料、构件和体系的灾害模拟试验，揭示其极端条件下的动力失效、破坏和倒塌机理；研究大型结构及与周边介质相互作用的材料、几何及其耦合非线性灾害响应分析和计算理论；研究新型高性能的抗灾结构体系。
．1．3结构灾害性态设计与控制研究结构多级灾害设防水准、性态水准和性态目标，建立结构灾害响应与性态的关系、以及结构灾害性态设计和控制设计的理论和方法；研究新型减振控制装置以及高性能、大出力、低能耗的智能驱动减振装万方数据 置；研究大型结构灾害响应控制的有效措施和技术、以及智能控制集成系统。
．1．4生命线工程空间灾害响应与性态优化生命线工程是维系城市与区域经济功能的基础工程设施系统(如城市供水、供气系统、道路交通系统、区域电力系统等)，其灾害破坏可导致城市和区域经济与社会功能的瘫痪。此领域重点研究城市生命线工程系统的空间地震响应分析；大规模工程网络抗震可靠性的高效分析方法；区域电力工程系统的风灾易损性分析；城市生命线工程和大型工程网络的灾害性态优化与设计。
．2岩土工程灾害与环境损伤防治针对岩土体介质的多相、非均质、各向异性的复杂环境特点以及大规模地下开挖工程和今后大规模地下空间利用的诱变灾害和环境损伤，重点研究工程与灾害的相互作用、灾变行为以及防灾减灾方法和新技术。
．2．1 囫-气一液多相介质耦合作用与灾变动力学研究天然岩(土)体孔隙裂隙介质中液气多相流的耦合作用下，稳定与非稳定变形、破坏与状态变化及转化机理、条件与规律；固一液一气耦合作用及致灾的突变动力学数学模型，为工程灾害的控制提供有效路径与方法。
．2．2高应力深部地下工程的诱变灾害与防治高应力大采深条件下开挖岩体动力学特征及与围岩变形破坏、顶板灾害、瓦斯突出、岩爆的关系；采动岩体结构与地下承压水运移关系及深部开采的突水机理。
．2．3大型地下工程的环境损伤与控制重点研究大型地下开挖工程和城市地下空间利用所引起的地表沉陷和控制，地下含水层和地表水的破坏机理及保护措施。
．2．4重大工程的边坡灾害防治与预警结合重大工程研究水位大幅度变化条件下的边坡稳定性、灾变机理、风险评估与防治决策支持体系，基于3S技术的边坡灾害预报系统及综合防治技术。
．2．5重大工程地基失效与防治针对岩、土等天然材料的特点，研究岩体和原位土的静、动力学性能；土体的液化和液化后大变形；建立岩体构造面的连续～非连续介质数值模拟模型，研究地基在地震等灾害作用下的失稳、残余变形及其与结构的相互作用，以及各种地基加固措施的机理与加固效果的定量评价。
．3重大工程灾变行为与健康诊断针对复杂灾变因素的耦合作用，研究重大工程的损伤积累和灾变行为的演化规律及其检测、监测与防治的先讲技术。
．3．1 重大工程损伤积累与灾变行为考虑疲劳效应、环境腐蚀和材料老化等灾变因素的耦合作用。研究重大工程损伤积累与灾变行为的演化规律及其与抗灾能力衰减的关系，受损结构随机建模与分析及灾变预测。
．3．2重大工程检测与健康诊断研究重大工程检测与探测的先进技术及损伤评定与健康诊断方法；大型结构动力模态指纹分析；复杂结构系统动力复合反演理论；非线性损伤变量及其识别；损伤尺度谱与损伤定位；受损结构的健康诊断与性态分析。
。3．3重大工程的智能监测研究大型结构、生命线工程与岩土灾变体系的智能传感元件优化设置及粘贴与埋设技术，信号转换接口、海量数据的远距离传输技术和智能处理方法，研究在线损伤识另叭模型修正、健康诊断、安全评定与预警系统。
．3．4重大工程的安全评定与灾变防治研究重大工程安全评定的灾害风险分析、确定性的体系安全评定方法和体系可靠度评定方法及其目标水平，研究重大工程灾变控制的方法与技术以及抗灾加固的先进材料、装置与技术。
．4数字减灾工程与系统针对城市和重大工程灾害的复杂性和大规模分布性，利用现代的数字模拟和虚拟现实技术，研究再现灾害过程、破坏特征、灾害分布和虚拟减灾策略与减灾效果的数字减灾系统。
．4．1 灾害基础数据与管理系统科学划分灾害种类和级别，系统收集和整理重大灾害成因、传播和破坏特征的历史资料，开发多媒体的灾害空间数据管理系统。
。4．2数字减灾系统集成技术研究复杂结构灾害破坏和城市灾害数字建模、数字灾害试验过程模拟、仿真和虚拟现实系统的集成技术，为数字减灾系统的建设和应用提供基础。
．4．3重大工程的数字灾害仿真系统基于重大工程灾害分析的精细模型和方法，研究模拟灾害工程、再现灾害破坏的数字试验装备，重点研究数字风灾试验和数字地震灾害试验的装备，研究数字灾害试验再现灾害过程和分布的方法、技术和示范系统。
．4．4城市数字减灾系统基于城市灾害评价的宏观模型，研究城市数字灾害过程、灾害分布、减灾效果的模拟试验装备，针对典型城市的历史灾害，建立城市数字减灾示范系统。
结语当今世界已进入一个科学技术飞速发展的时期，不同学科的相互交叉、不同领域的相互渗透是现代基础科学研究的显著特征之一。土木基础设施减灾是一个跨学科的前沿研究领域，不仅涉及土木与防灾等工程学科以及材料、信息、地学等自然科学的众多学科，还涉及社会科学、经济学的多个方面。特别是高新技术的飞速发展，为土木基础设施减灾提供了新的方法和手段，同时也不断开拓出新的研究方向和新的课题。
我国在减灾研究方面有长期的工作积累和一支颇有实力的研究队伍。今后的研究应注重相关学科的交叉与融合，加强减灾基础研究与重大工程的结合，促进国际间的交流与合作。在国家自然科学基金委员会和国家有关部门的共同支持下，使土木工程减灾基础研究走在世界前列，在国家建设和经济发展中发挥更加积极的作用。
海洋灾害及其防治范文第3篇
郑丙辉，中国环境科学研究院副院长、研究员、博士生导师。主要从事流域水环境管理理论与技术方法研究。负责编制“地表水环境质量评价技术规范”、“全国湖泊水库富营养化标准”等环境保护标准专项，负责“长江口及毗邻海域环境状况调查”和“长江口及毗邻海域碧海行动计划”等环境保护部专项项目(课题)。
他认为，从本质上看，人类应该减少能源消耗，降低石油资源的开采、加工和使用量，这样既节约了资源，又能起到保护环境的作用。在海域进行石油开采应考虑开采活动对海洋生物、海洋水体、大气和地质等各方面的影响。同时，应进一步完善海上油气开发工程环境影响评价制度，切实加强污染事故或自然灾害造成的生态环境风险评价。
石油泄漏污染频发的原因
航运、开采过程、自然因素等造成石油泄漏污染频发
石油污染海洋的重大事件在以前也曾发生过，那么，造成海上石油泄漏污染事件频发的原因是什么?通常如何处置?这次墨西哥湾重大石油泄漏污染事件又有哪些不同?
郑丙辉：目前，海上石油开采活动日益频繁，海上石油运输也日趋活跃，世界上曾多次发生石油泄漏污染海洋的事件，对地区海洋生态环境造成了严重的影响。造成海上石油泄漏污染事件频发的原因有多种：
一是海上航运因素导致海上石油泄漏。主要是船舶与石油设施相互撞击，包括船与海洋石油设施相撞，或油轮与海洋其他船舶、海洋设施相撞所造成的海上溢油。如1989年3月24且在美国阿拉斯加州附近海域触礁的油轮“埃克森・瓦尔迪茨”号，造成3.4万吨原油流入威廉王子湾。我国渤海海域2005年发生了两起石油泄漏事故。2005年底发生的长岛溢油事故，是“大庆91”号油轮运载珠江口番禺油田石油至锦州途中因舱裂导致溢油，溢油主要影响到长岛及秦皇岛附近海域。
二是海上石油开采过程中钻塔或者油井因爆炸或其他原因沉入海底，造成大量石油泄漏。如1977年挪威北海油田突发爆炸，导致油井保险设施沉入海底，而此次墨西哥湾的“深水地平线”石油平台爆炸事故也属于此类事件。
三是自然因素造成的海上石油溢油事故。如1974年密西西比河口附近的两座石油钻塔颠覆造成的石油溢油事故，起因是由于飓风导致海底滑坡，进而导致钻塔颠覆，石油外溢。
此外，还有其他因素导致的是有泄漏污染。如2005年发生的渤海埕岛溢油事故是中石化埕岛油田因盗窃分子打孔盗油导致输油管道溢油。
海上发生石油泄漏事故后，应及时采取必要措施进行污染防治。首先，各部门应紧密配合，及时响应，快速、及时地对泄漏点进行堵漏处理，防止石油继续泄漏。针对泄漏的石油主要采取以下几种治理措施：一是使用石油扩散剂使石油迅速向海水扩散，减少石油的聚集；二是利用吸油物质和设施吸收泄漏的石油；三是利用围栏将污染区域与其他海区隔离，防止污染带继续扩大；四是当海面上石油层较厚时，采用引燃的方式将海面石油燃烧去除，但由于燃烧石油会造成大气污染，许多专家不建议用此办法。针对此次墨西哥湾的石油泄漏事件，一些专家也指出，通过在墨西哥湾水域打一口减压井也是能够遏制原油泄漏的一项可行措施，但这将需要较长的时间才能实现。
此次墨西哥湾“深水地平线”石油平台的爆炸泄漏情况现在还未得到完全遏制，原油泄漏的速度远远超过美国政府最初的预期，造成的灾情比当初预计的要严重得多。目前此次石油泄漏事件已经演变成了美国历史上最严重的石油污染大灾难。
首先是漏油点接连出现，大量石油从裂缝处涌出，堵漏工作难度加大。当局称要想顺利彻底封堵石油泄漏点，需要3～4周的时间。其次是石油泄漏点靠近海岸，距离美国路易斯安那州威尼斯东南仅约82公里，沿岸生态破坏严重。泄漏的石油污染了墨西哥湾内的自然保护区和野生动物栖息地，目前已出现大量的海洋生物死亡，现场惨不忍睹。第三，石油泄漏速度非常快。如果漏油不能得到有效缓解，几周内泄漏的石油将超过美国油轮“埃克森・瓦尔迪茨”号事件的泄漏量。如果能够在短期内堵住泄漏点，彻底清理也需要数年才能完成，造成的经济、生态损失难以计数。因此，此次事件已成为美国海洋污染的巨大灾难。
如何减少石油开发可能带来的环境污染问题
加大监督力度、落实安全生产、做好应急预案
此次泄油事件仍在继续恶化，以致美国渔业部门担心海洋生物会因污染大面积死亡，渔民生计可能毁于一旦；商务和交通部门担心，石油泄漏事件可能会影响商业交通；旅游部门担心，旅游者不会光顾受到石油污染的海滩；环境保护组织则担心，石油泄漏可能影响墨西哥湾地区数目众多的鸟类、珊瑚和哺乳动物等。美国总统奥巴马说：“我们面临巨大并可能是前所未有的环境灾害。”由此可见，此次污染事件可能带来巨大的环境和经济损失。您认为，应该如何减少石油开发可能带来的环境污染问题?
郑丙辉：要减少石油开发可能带来的环境污染问题，应从以下几方面人手：
首先，加大海洋石油开发的主管部门以及当地政府对石油开采公司的监督力度，确保各项安全生产措施能够严格落实到位，消除能够诱发突发污染灾害事件的隐患。
其次，石油开采公司应大力加强安全生产措施的落实，通过自检、自查，减少正常生产造成的石油泄漏，排除安全隐患，严防突发石油泄漏污染事故的发生。
第三，做好污染事故应对的应急预案，并开展全面演练。一旦安全事故发生，各单位、各部门必须密切配合、及时应对，采取一切必要措施，严防石油泄漏污染区域扩大，消除污染海域的石油污染，将突发石油泄漏污染事件对海洋环境的破坏降到最低。
此次事件带给石油企业的警示
石油企业应在保障安全生产的环节上敲响警钟
英国石油公司将承担全部污染带来的损失费用。据分析，总共至少要花费140亿美元。对于BP公司来说，这无疑是一笔巨大的损失。这次事件将带给全世界包括中国在内的石油企业怎样的警示?
郑丙辉：大家知道，石油本身具有易燃、易爆、有毒、有害的特点，石油开发和石油加工行业更是高环境风险的行业。
因此，全世界的石油企业应在保障安全生产的环节上敲响警钟，尤其是技术水平相对落后的发展中国家，安全事故的发生率更是居高不下，更应该在生产的各环节杜绝危险情况发生，防患于未然，减少突发事件的发生。政府更应该引以为戒，加大监督管理力度，保障石油
企业的安全运行。各单位、各部门在事故发生后更应该及时、迅速做出响应，采取一切必要的措施进行防治，把石油泄漏造成的损失减小到最低。
海域开采石油应该考虑的环境因素
考虑开采活动对海洋生物、海洋水体、大气、地质等各方面因素的影响，完善海上油气开发工程环境影响评价制度，切实加强污染事故或自然灾害造成的生态环境风险评价
这一事故让美国一些重要人士重新思考环保与能源的平衡关系。5月3日，加利福尼亚州州长施瓦辛格就突然改变其政治立场，他表示英国石油公司的漏油事故让他转向反对扩张在加州沿岸开采石油的计划。白宫方面也已经承认这个事故可能会迫使奥巴马总统重新考虑是否要开放更多海域开采石油的计划。海域开采石油应该考虑哪些环境因素?
郑丙辉：从本质上看，人类应该减少能源消耗，降低石油资源开采、加工和使用量，实现既节约资源，又保护环境的目标。
如果必须在海域进行石油开采，则应考虑开采活动对海洋生物、海洋水体、大气、地质等各方面因素的影响。从管理政策上进一步完善海上油气开发工程环境影响评价制度，切实加强污染事故或自然灾害造成的生态环境风险评价。
正常的石油开采业也会造成部分石油及油气泄漏，会对开采平台周围的生态环境造成危害，泄漏的油气还会污染石油平台周围的大气环境。如果石油平台处于洋流区，泄漏的石油还会随着海流漂移到其他海域。因此，海域石油开采应该综合权衡各种环境因素，确保安全生产，严防石油泄漏事故发生，减轻对石油平台周围生态环境的破坏，将海上石油开采活动对生态环境的影响降到最低。从管理政策上，要进一步完善国家污染物排放标准体系，提高海域油气开采的环境管理能力，对于正常生产排放的油气也应该实施严格的总量控制管理。
政府和企业应当担负怎样的责任
政府和企业应该扮演好自己的角色，相互配合，协同作战
由于此次漏油事件发生早期，美国联邦政府同意让英国石油公司着手处理漏油问题，坐视其自行善后，导致舆论对美国政府的这种监督方式产生质疑。对于突发的海洋污染事件，政府和企业应当担负怎样的责任?
郑丙辉：美国墨西哥湾发生如此严重的石油泄漏事件，而且至今不能有效地遏制石油的泄漏和浮油的扩散，更加表明美国政府对此类行业缺乏有效监控及其治理措施的不足。另外，美国政府迟迟未参与石油泄漏事件的防治，直至爆炸发生一周后才全面介入，也表现出政府在此次重大突发海洋污染事件中反应的滞后。
对于此类突发的海洋污染事件，政府和企业应该扮演好自己的角色，相互配合，协同作战，共同应对此类污染事件。对于发生海洋污染事件的企业，应该迅速调查海洋污染事件发生的原因，及时通报事件进展，给其他协同防治单位提供救援所需的一切资料和信息，确保迅速、及时、有效地开展救援和防治工作。对于政府当局，制订防治此类突发事件的应急预案，应本着先救灾、后追责的原则，一旦发生，迅速响应，及时制订防治方案，调动一切力量，全力投入抢险救灾，确保将突发海洋污染事件的影响降到最低，而不能先追究责任，后开展救灾工作，本末倒羞，不但耽误了抢险救灾的最佳时机，而且也加重了不必要的环境污染。
许多环境突发事故由安全生产事故引发
应将环境安全作为安全生产的重要组成部分，减少环境突发事件的发生
海洋灾害及其防治范文第4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。 转贴于
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。
海洋灾害及其防治范文第5篇
海洋环境科研要为提高海洋环境管理和宏观决策、实现碧海行动计划目标和实现经济、社会可持续发展服务。其任务是：进行基础理论研究，探索污染物在海洋环境中迁移转化的规律，为制定海洋环境保护法规、标准和控制海洋污染提供科学依据，为应用技术开发提出理论依据和方法；进行应用技术研究，在改善经济结构过程中，寻求对污染实行源头和全过程控制的最佳模式和高效、低耗污染防治方法；开展海洋环境综合性、预测性研究，从发展战略上，进行人口、资源、发展与环境的关系研究，为制定海洋环境保护规划和海洋经济和海洋环境的宏观决策，提供科学依据。
实施碧海行动计划的技术支持涉及的内容包括环境监控的软件建设、污染治理及生态恢复工程的实用技术和设备的筛选、重大环境问题的研究等。其核心是利用高新技术的力量使碧海行动计划顺利实施，采取科学有效的措施改善及恢复海域的生态环境。
第一节*-*年的技术支持行动计划
一、海洋环境监测能力建设计划
（一）监测站位方案
根据国家海洋监测规范（GB17378-1998）和《*省近岸海域监测站位布设原则》的要求，*省沿海7市地共设立101个监测点位，覆盖各个环境功能区，基本能够控制和反应*近海环境质量状况。*省环境监测中心站将着眼于*近海环境质量监测，结合近岸海域环境功能区划和确定的污染治理重点区、生态保护区和敏感区，本着内密外疏的原则，合理布设和优化*近岸海域环境监测点位。
（二）监测能力建设
1．不断完善沿海市、县两级海域监测体系，全面开展全省近岸海域水质、沉积物和海洋生物等有关项目的监测分析工作。
2．随着海水水质监测工作的开展，有计划地培养海洋环境监测专业人员，及具备相应技术指导和技术监督能力的人员。
二、建立*近岸海域环境管理信息系统
为了合理利用海洋资源，保护海洋环境质量，提高海岸和海洋工程环境影响评价的质量和工作效率，*省环保局于1997年1月下达了《*近岸海域环境管理信息系统》课题，由*省环保局和*海洋大学共同承担，建立了《*省近岸海域环境管理信息系统》。“信息系统”作为一种现代化手段，将使环境管理部门及时了解*近岸海域环境质量状况、变化趋势、现存和潜在的环境问题等，有助于科学管理和正确决策。“*近岸海域环境管理信息系统”包括环境基础信息数据库系统、环境基础信息空间数据库系统和数值模型库系统，有助于*海洋环保工作总体工作水平的提高。应进一步完善改进“信息系统”，使其更便于操作，更具实用性。
三、筛选支持示范工程的实用技术和设备
以推广啤酒废水处理技术为重点，筛选并推广化工、制药、染料等行业废水处理技术和设备。
由于海洋污染主要是T-N、T-P污染，*省拟推广以下实用技术和设备。
（一）氮肥企业的稀氨水回收
1、生产尿素但无碳氨生产装置的企业
采用深度水解技术，将尿素解吸残液水解为NH3和CO2，与稀氨水一起经解吸塔解吸出NH3和CO2，用于尿素生产。
2、具有碳氨生产装置的企业
将各车间、工段产生的稀氨水（含氨2-3%），集中于氨回收罐，经处理，塔顶气冷凝后得到含氨>20%的浓氨水，用于生产碳酸氢铵。
3、硝酸铵及硫酸铵生产企业
采用膜分离技术，将NH3从稀氨水中分离出来，用稀硝酸或稀硫酸吸收后，用于生产。NH3脱出率可达99%。
（二）推广磷肥行业清洁生产技术，废水不外排
（三）城市污水处理厂采用高效脱氮、脱磷工艺技术
四、建设海洋环境自动监测系统与赤潮灾害监测系统
充分利用“十五”期间的海洋环境保护科研成果，以环保和海洋部门为主，基本建成海上溢油与赤潮灾害监测系统。
在莱州湾、胶州湾等赤潮高发地区设置海洋水质与赤潮观测站，增加监视次数，在赤潮发生期间，进行赤潮跟踪监测。建立环境要素数据库，建立赤潮发生次数、赤潮生物种类、赤潮发生面积和持续时间、藻毒素分布等数据库。适时开展赤潮预测预报研究，建立环境状况与赤潮灾害发生模型，进行环境状况与赤潮灾害发生变化趋势的预报预测。
五、建立包含氮、磷等非保守物质的水质预测模型，开展水质预测(氮、磷)和估算容量总量
建立海域水质模型是一项研究污染物迁移、转化规律和进行污染物控制以及保护海域水质的重要手段。通过水质模型，定量计算水体的负荷量与水质的关系，可以对污染源进行有效的控制。“十五”期间，水质模型的研究要在保守物质的输运扩散模型研究的基础上，以氮、磷等非保守物质为研究对象，在胶州湾、莱州湾等重点海域开展生态动力学模型（富营养化模型）研究；开展非点源污染物通量研究，建立入海污染物与海域水质的输入响应模型，为实现氮、磷的容量总量控制提供科学依据。
六、面源(地表、地下径流)和河口污染控制技术研究
面源污染控制由农业部门和环保科研部门共同承担，主要研究农业中使用的化肥、农药等未利用部分在地表水、地下水中的迁移转化规律及最终入海量，为海域环境管理提供依据。
入海河口污染控制技术由水利部门和环境科研、设计部门共同承担，主要研究在保证河口的水利作用条件下，河水及底泥的入海污染控制技术。
七、养殖自身污染控制技术研究
建立完善养殖系统自身污染的监测体系。重点开展自养（贝藻）与异养（鱼虾）复合养殖系统的研究，水产废弃物的综合利用研究（包括水产废弃物在养殖动物饲料中的应用及水产废弃物中生物活性物质的提取等），养殖饵料改良、提高饵料利用率研究，养殖废水处理、养殖场底泥消化处理研究等。
第二节*-2015年的技术支持行动计划
一、海域受损生态系统恢复工程研究
建立近海海域环境污染损失估算与分配模型，进行地区环境污染、生态系统恢复研究。在已有研究成果及其应用效果总结的基础上，通过实验室内模拟试验和海域小规模试验研究，提出并研究设计受损生态系统恢复工程建设体系，工程建设内容，工程投资及工程建成后效益评估预测方法。
二、大气沉降控制工程研究
在已有研究成果基础上，研究大气沉降污染发生、迁移、沉降、污染机理和规律，通过对国内外已有大气沉降污染研究成果的收集与分析，筛选控制大气沉降污染的技术和方法。通过对这些技术、方法的试验研究及结果分析，提出并设计控制海域大气沉降污染的工程。研究陆源污染产生的SO2、NOx、TSP等的污染防治和及其在大气中的迁移、转化、沉降规律，以及最终入海量，找出大气沉降与海水污染的相关性，提供大气污染沉降入海的防治措施、投资估算和预测评估工程建成的环境效益及经济效益分析。
三、面源和河口污染控制工程研究
在*省近岸海域几条主要入海河流的入海口之前建立城市污水处理厂，并进行提高氮、磷去除效果的工艺和管理技术的研究，有效削减市政污水中氮和磷对海域的污染影响，对近岸海域水质的改善将发挥重要作用。
