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短波天线是无线电通信系统的重要组成部分,它的作用是有效的发射或接收电磁波。随着人们对电离层传播特性的了解和设计出高增益天线,短波通讯应用范围也越来越广[1]。海洋环境是极为苛刻的腐蚀环境,空气湿度大、紫外线强、干湿交替、含盐量高,对天线造成的腐蚀很强烈。海洋环境一般分为大气区、飞溅区、潮差区和全浸区,尤以飞溅区腐蚀最为严重。在海洋环境下,对短波天线的防潮湿、防霉菌、防盐雾的三防设计提出了更高的要求。短波天线一般架设于室外近海环境,直接面对严峻的海洋腐蚀环境。短波天线的三防设计主要涉及材料选择、结构和工艺三防设计、以及包装、运输和架设的三防保护措施等。
1 材料选择
由于短波天线产品的特殊性(对材料导电性、绝缘性有特殊要求),在选择材料时有一定的局限性。材料本身的特性直接决定三防性能的好坏。所以,在选材上,需要选择具有良好的耐候性,耐腐蚀、抗老化性能的材料。
短波天线常用的耐腐蚀金属材料为不锈钢、铜材和铝材。不锈钢材料常用于短波天线的振子线、拉线、索具等部位。在海洋环境下,不锈钢的防腐性能相对来说是比较好的,常用不锈钢在海洋环境下的腐蚀数据如表1所示。
在短波天线中应用最广泛的不锈钢材料是304和1Cr18Ni9Ti,它们在干燥清洁大气环境下,有优良的耐蚀性能,还具有良好的综合力学性能、工艺性能和焊接性能[2]。
铜材由于其优良的导电性能,常用于短波天线振子、反射网、和小型结构件等部位。在海洋环境下铜及铜合金表面会有一层均匀的绿绣,主要是均匀腐蚀形态,对点蚀、缝隙腐蚀不敏感,有良好的耐蚀性[3]。铜及铜合金在海洋环境下的平均腐蚀率都是比较低的(如表2所示),可根据实际的需要选用。
铝材常用于制作硬结构短波天线振子和小型结构零件。由于铝及铝合金在大气中可以生成一层惰性的钝化膜,在干燥大气环境中很稳定。在海洋环境中,钝化膜易被氯离子刺破,耐蚀性也明显下降。在海洋大气环境下,铝材的耐均匀腐蚀性能比较好,但是铝及铝合金的主要破坏形式不是均匀腐蚀而是点蚀、缝隙腐蚀、剥离腐蚀等多种腐蚀形式。铝及铝合金在飞溅区的腐蚀数据如表3所示。因为铝材的腐蚀形式种类比较多,而且腐蚀程度也比较严重,所以短波天线在海洋环境下尽量不要选用铝材。
短波天线常用的绝缘材料为高频陶瓷和聚四氟乙烯。高频陶瓷绝缘子组织致密,太阳紫外线对陶瓷也不起破坏作用,耐候性非常好。另外陶瓷釉有非常好的抗渗透性,又有很好的耐自然界酸碱盐水溶液性能,因此,其三防性能非常好。
2 三防结构设计
结构三防设计指在结构形式设计时将三防问题作为一个因素考虑进去,所设计的结构表面不易进水、积水、不易进潮气、有潮气能及时散出,耐日晒等。以下通过几个具体结构说明下短波天线在海洋环境下的三防设计考虑。
硬结构短波天线振子线大部分都设计成管状结构,头部有密封措施,使整个零部件成为一个密封的结构,表面不会积水,管内也不会进水,从根本上保证了天线幕的三防性能。
为防止电偶腐蚀,相互接触的表面尽量选用同一种金属材料。如果必须选用不同金属,需要选择接触腐蚀等级低的材料,或者在其中一种金属上镀覆上允许与第二种金属相接触的金属层。
3 三防工艺
合理选择三防工艺可以在材料选择和结构设计的基础上进一步的提高短波天线在海洋环境下的三防性能。常用的三防工艺技术包括材料改性处理工艺、表面镀涂处理工艺和灌封和绝缘处理工艺技术。
3.1 材料改性处理工艺
焊接时通过合理选择焊接方式、焊接工装、焊接次序等工艺,减小焊接应力引起的结构件变形,焊后采用去应力方法消除残余应力,从而减少由残余应力造成的晶间腐蚀倾向。
3.2 表面镀涂处理工艺
铜及铜合金结构件如果没有导电性要求可以进行钝化处理,从而提高其耐蚀性。有导电要求的结构件可以在保证电连接的前提下采用涂漆的方式保护。
3.3 灌封和绝缘处理工艺技术
阻抗变换器是短波天线的重要部件,对天线的性能影响很大,其内部元器件的三防保护至关重要。常规的处理方式是线路表面涂覆三防绝缘清漆,并将树脂(或泡沫)填入盒体内部线路的空隙,对其进行整体灌封。通过绝缘处理和灌封处理可以提高产品的防潮、防霉、防盐雾的能力,保证电子器件在恶劣的海洋环境下也可以长时间正常使用。
4 包装、运输和架设过程的三防保护措施
原材料、外购件、加工件等的外层保护的好坏,直接影响到天线的整体“三防”性能。从采购、运输到天线架设施工的一系列环节中,应严格保护各种器材的表面。例如:包装时尽量选用软质的包装材料(如厚海绵、海绵纸等)进行包装,吊装时尽量使用吊装带而不要用钢丝绳,以免刮伤天线面表面涂层,天线架设完成后进行局部补漆等。
5 结语
该文提出一种适用于短波天线在海洋环境下的三防设计方案。该方案通过材料选择、三防结构设计、三防工艺和包装、运输和架设过程的三防保护措施4个方面进行三防处理。该方法在实际短波天线工程中应用效果良好,可以满足短波天线在海洋环境下的三防要求,有良好的工程应用价值。
关键词:海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国,特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显著的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显著的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超6亿元,1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等)。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。
在我国北方海域(渤海和北黄海),冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物(海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等)发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认真解决的问题。
关键词:海洋环境污染海洋灾害
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。
第二条在中华人民共和国内水、领海、毗连区、专属经济区、大陆架及中华人民共和国管辖的其他海域从事与倾倒区选划、使用、监测、管理有关活动的单位和个人应遵守本规定。
第三条本规定所指的倾倒区包括海洋倾倒区和临时性海洋倾倒区。
海洋倾倒区是指由国务院批准的、供某一区域在海上倾倒日常生产建设活动产生的废弃物而划定的长期使用的倾倒区。
临时性海洋倾倒区是指为满足海岸和海洋工程等建设项目的需要而划定的限期、限量倾倒废弃物的倾倒区。
第四条国家海洋局及其海区分局是实施本规定的主管部门。
第五条选划倾倒区应当符合全国海洋功能区划和全国海洋环境保护规划的要求。
第六条国家海洋局根据全国海洋功能区划、全国海洋环境保护规划及沿海经济发展需要制定倾倒区规划。
第七条临时性海洋倾倒区由国家海洋局负责审批。
国家海洋局受理和组织选划下列临时性海洋倾倒区:
(一)疏浚物或惰性无机地质废料总倾倒量在500万立方米(含500万立方米)以上的临时性海洋倾倒区;
(二)倾倒除疏浚物、惰性无机地质废料和人体骨灰以外的其它废弃物的临时性海洋倾倒区;
(三)倾倒作业活动涉及两个海区的临时性海洋倾倒区;
(四)军事工程、绝密工程等特殊性质工程使用的临时性海洋倾倒区;
(五)香港、澳门特别行政区的废弃物在内地管理海域倾倒的临时性海洋倾倒区;
(六)国家海洋局认为对海洋环境可能产生较大影响的其它临时性海洋倾倒区。
国家海洋局海区分局受理和组织选划前款规定以外的临时性海洋倾倒区。
第八条海洋倾倒区由国家海洋局根据倾倒区规划提出并组织选划,也可由需要倾倒废弃物的单位提出选划申请,经国家海洋局同意后开展选划工作。
临时性海洋倾倒区由需要倾倒废弃物的单位在工程可行性研究阶段向具有受理权限的主管部门提出书面申请,经同意后开展选划工作。
申请报告的主要内容包括:申请理由、拟倾倒废弃物的名称、数量、作业时限、废弃物特性以及其它有关材料。
第九条主管部门在接到需要倾倒废弃物的单位书面申请之日起10个工作日内做出是否同意选划倾倒区的答复。
第十条倾倒区选划程序如下:
(一)由申请单位委托主管部门认可的选划技术单位编制倾倒区选划大纲。
(二)主管部门自收到申请单位提交的倾倒区选划大纲送审稿之日起15个工作日内组织评审。
(三)主管部门自收到申请单位提交的倾倒区选划大纲报批稿之日起15个工作日内提出审查意见回复申请单位。
(四)申请单位根据主管部门对选划大纲的审查意见开展倾倒区选划工作并编制倾倒区选划报告。
(五)主管部门自收到申请单位提交的倾倒区选划报告送审稿之日起15个工作日内组织评审。
(六)申请单位将倾倒区选划报告报批稿报送主管部门,并抄送海事、渔业行政主管部门和所在海域的省级海洋行政主管部门。由国家海洋局组织选划的,申请单位应将倾倒区选划报告报批稿同时报送国家海洋局海区分局。
(七)国家海洋局海区分局应在收到倾倒区选划报告报批稿之日起10个工作日内提出初审意见报国家海洋局。
(八)国家海洋局自收到海洋倾倒区选划报告报批稿之日起15个工作日内送国务院环境保护行政主管部门审核。国务院环境保护行政主管部门应在15个工作日内提出审核意见并回复国家海洋局,逾期未回复审核意见则视为同意。国家海洋局在收到国务院环境保护行政主管部门的审核意见之日起15个工作日内将海洋倾倒区选划报告报国务院审批。
国家海洋局自收到临时性海洋倾倒区选划报告报批稿之日起30个工作日内予以审批。
第十一条国家海洋局组织倾倒区选划大纲和选划报告评审时,征求国家海事、渔业行政主管部门的意见。
国家海洋局海区分局组?愕骨蟾俸脱ǜ嫫郎笫保髑笏诤G液J隆⒂嬉敌姓鞴懿棵胖笔艋沟囊饧?
国家海事、渔业行政主管部门或其直属机构应在倾倒区选划大纲和选划报告评审后10个工作日内向国家海洋局或海区分局提交书面意见,逾期则视为同意。
主管部门在组织选划倾倒区时应征求所在海域省级海洋行政主管部门意见。
第十二条在编制倾倒区选划报告时,应对废弃物的特性、成分、倾倒的方式、数量、强度、频率、倾倒物质的扩散方式、倾倒物质对海洋生态环境、通航安全、海洋开发利用活动的影响等因素进行分析并做出相应的结论,同时要提出防止倾倒污染的管理措施、对策和建议。
第十三条在已有倾倒区的附近海域,原则上不再设立新的倾倒区。但是已有的倾倒区由于其容量、环境因素以及经济和社会条件等原因不宜使用或不能满足倾倒作业需要时,可选划新的倾倒区。
第十四条两项以上工程同时使用一个临时性海洋倾倒区时,可按照总倾倒量将选划论证工作予以合并,提交一份选划报告。
一项工程使用另一项工程已选划或正在使用的临时性海洋倾倒区时,应在原选划工作的基础上对倾倒增量的可行性进行论证,并提交论证报告,报国家海洋局批准。
第十五条疏浚物倾倒总量在50万立方米以下的工程项目需要使用临时性海洋倾倒区时,可由选划技术单位在收集倾倒区及其附近海域现有自然环境和社会经济资料的基础上开展专题论证,直接编制选划报告。倾倒申请单位将选划报告报送国家海洋局海区分局,海区分局在组织专家审查并征求有关部门意见后提出初审意见,报国家海洋局审批。
疏浚物倾倒总量在5万立方米以下且对海洋环境影响很小的工程项目需要使用临时性海洋倾倒区时,由国家海洋局海区分局在征求有关部门意见后确定临时性海洋倾倒区的位置和范围,报国家海洋局审批。
人体骨灰所需的倾倒区由国家海洋局海区分局根据需要指定倾倒区域。
第十六条国家海洋局负责海洋倾倒区公告。公告内容包括海洋倾倒区的位置、倾倒废弃物的种类和数量、使用期限等。
国家海洋局海区分局负责临时性海洋倾倒区公告。公告内容包括临时性海洋倾倒区的位置、倾倒单位、工程名称、倾倒数量、作业时间和倾倒区使用期限等。
第十七条当海洋倾倒区不宜使用或暂时不宜使用时,由国家海洋局予以封闭或暂停使用,并公告。
当临时性海洋倾倒区不宜使用或暂时不宜使用时,由国家海洋局海区分局予以封闭或暂停使用,并公告。
对使用期限已满或倾倒活动已结束的临时性海洋倾倒区,国家海洋局海区分局应在期满或倾倒作业结束后立即予以封闭,并于封闭后20个工作日内报国家海洋局备案。
废弃物倾倒单位应自倾倒区暂停使用或封闭之日起终止在该倾倒区的倾倒作业。
第十八条临时性海洋倾倒区的有效期一般不超过3年。在临时性海洋倾倒区3年期满时,倾倒作业尚未完成的,废弃物倾倒单位必须向主管部门提出延期申请,并提交环境监测报告。
主管部门根据倾倒作业状况和环境监测结论做出是否延期的决定,并将延期使用情况通告国家海事、渔业行政主管部门或其直属机构。临时性海洋倾倒区的延长期限不得超过1年。
第十九条废弃物倾倒单位在实施倾倒作业过程中应当接受中国海监机构的监督检查,并为执法人员执行公务提供方便。
第二十条在产业活动密集区域或倾倒作业活动与其他产业活动容易发生冲突的?蚧ǖ那愕骨凳┣愕棺饕凳保掀锴愕沟ノ挥Φ狈⒉记愕棺饕倒妗?
第二十一条国家海洋局海区分局应当根据倾倒区使用的状况适时组织环境监测工作,并根据监测结果制定相应的管理措施,包括封闭或暂停使用倾倒区,调整倾倒的方式、数量、强度、使用年限等。
废弃物倾倒单位应当委托主管部门认可的机构承担倾倒区进行监测与评价工作,监测评价方案应当报国家海洋局海区分局核准。
第二十二条国家海洋局海区分局应将海洋倾倒区的监测结果定期报送国家海洋局备案。
在临时性海洋倾倒区倾倒作业结束后90日内,废弃物倾倒单位应向国家海洋局海区分局提交环境监测评价报告。主管部门可根据临时性海洋倾倒区的使用状况和倾倒作业强度,要求废弃物倾倒单位提交阶段性监测结果。
第二十三条倾倒区的选划和监测工作应当符合倾倒区选划和监测技术规范。
第二十四条承担倾倒区选划和环境监测的单位对选划结论和监测结论负责,并严格按照国家有关规定收取倾倒区选划费用和海洋环境监测费用。
第二十五条违反本规定,未开展倾倒区选划工作擅自实施倾倒作业的,主管部门按《中华人民共和国海洋环境保护法》第七十三条之规定予以处罚。
第二十六条违反本规定,向已封闭的倾倒区倾倒废弃物的,主管部门按《中华人民共和国海洋环境保护法》第八十六条之规定予以处罚。
第二十七条废弃物倾倒单位违反本规定,在倾倒区选划工作中弄虚作假的,由主管部门给予警告;情节严重的,主管部门可责令其停止倾倒作业,吊销倾倒许可证。
第二十八条从事倾倒区选划和监测的单位,在倾倒区选划和监测工作中弄虚作假的,由主管部门予以警告;情节严重的,在5年之内不得从事倾倒区选划和监测工作。
第二十九条废弃物倾倒单位不按规定向主管部门提供倾倒情况记录、拒绝接受中国海监机构的现场检查、或者在检查中弄虚作假的,主管部门按《中华人民共和国海洋环境保护法》第七十四条第三项、第七十五条之规定予以处罚。
相关概念、评价模型构建与数据来源
1海洋资源、海洋环境、海洋资源环境
海洋资源是蕴藏在海洋,能够作为空间、物质、能量被直接、间接利用的总和,分为海洋生物资源、化学资源、矿产资源、能量资源及空间资源。而海洋环境,在广义上也是一种特殊形式的资源,可理解为海洋资源的重要组成部分。因此,狭义海洋资源、广义海洋环境两部分共同组成了海洋资源环境,其中狭义海洋资源包括①海域资源,即承载着各种海洋经济活动海洋空间资源,②海洋生物资源,即全部海洋生物,③海洋矿产资源,如海底煤炭、石油、天然气、可燃冰及金属结核等;而广义海洋环境包括①海洋水质环境是海洋自身具备的一定自净能力所能达到的一种水质状态,②海洋自然环境,如气候、地质等与岸线、岛屿、生物等自然要素,相互作用所形成的。海洋环境是海洋资源的一种抽象形式,如湿地、珊瑚礁、红树林等海洋自然环境在游客可以远观或游憩时便成为海洋旅游资源。
2海洋资源环境基础评价模型
海洋资源环境基础评价目的在于了解某地的海洋资源环境基础对当地海洋经济发展的支撑状况,进而指导当地海洋产业选择与空间组织优化,实现海洋经济良性循环。由于海洋资源环境基础涉及指标众多,在评价时要注意:①如何确定科学的指标权重以解决各具体指标影响评价总目标的重要性程度差异,②如何将属性、统计标准各异的指标转化为可比的、可综合计算的评价值,③选用何种综合测度方法能科学衡量区域海洋资源环境禀赋及区际差异。由此构建了评价指标、评价指标度量方法、评价指标体系集成测度方法组成的海洋资源环境基础评价模型。
2.1指标遴选与指标体系构建
评价指标的遴选,既受评价目的、评价对象的制约,又受评价操作主体的知识程度、经验水平与价值观念的影响。根据指标体系遴选基本原则、海洋资源环境的构成要素特性,构建了以海洋资源环境基础为目标层、海洋资源与海洋环境准则层、18个指标构成的指标体系(表1)。其中指标层C1-C7、C10-C12代表区域海洋资源的岸线与港口、岛屿、海岸带、海水养殖与海洋能源等资源,C8、C9用以刻画沿海城市海洋旅游资源开发利用状态;C13-C18用以刻画区域海洋水质的背景值、排放值和人类处理状态。表1中准则层和指标层的权重均采用层次分析法(AHP)获得,这可避免损失各指标的重要性、属性差异及可靠程度。
2.2综合测度方法的选取
基于对常用综合测评方法优缺点比较,采用基于层次分析法的综合评分法。即首先将C1-C18各评价指标的权重值和得分值代入加权求和计算数学模型:式中:C为区域海洋资源环境基础综合评价结果,Bi为准则层标准化后的数值,Wi为权重值;Cj为指标层标准化后的数值,Wij为相应权重。
3数据来源与数据处理
文中数据源自《中国海洋统计年鉴2011》、《浙江省海岸带和滩涂资源综合调查报告》、《浙江省海洋环境质量公报2011》、《浙江省统计年鉴2011》以及浙江沿海各市海洋与渔业局网站的相关资料数据,并筛选整理。由于浙江沿海各市未建立系统海洋数据库,各市海洋资源环境数据统计口径不一、不齐,导致所构建的指标体系中的部分指标缺失某些沿海城市的相关数据。鉴于缺失部分为效益型指标,因此,可令缺失数据为0,标准化结果也为0,确保评价结果的科学性和一般性。
浙江省沿海市域海洋资源环境基础评价
1综合评价结果
利用前述海洋资源环境基础评价模型,代入嘉兴、杭州、绍兴、宁波、舟山、台州、温州七市海洋资源环境基础数据,得到浙江省沿海市域海洋资源环境基础综合评价(表2):一是浙江省的海洋资源环境优势主要分布在舟山、宁波、温州、台州这四大沿海城市,嘉兴也有一定的海洋资源环境优势,而杭州、绍兴的海洋资源环境基础则相对较差;二是表2中海洋资源得分排名结果,与综合得分排名基本一致;而海洋环境得分排名结果,与综合得分排名出入较大,海洋资源优势城市得分相对较低,海洋资源劣势城市得分相对较高;三是整体而言浙江省沿海市域海洋资源环境基础的丰度与质量,处在以宁波舟山为显著优势区域,温州、台州处于第二梯队,嘉兴、杭州、绍兴处于第三梯队,呈现浙江省沿海中部、南部海洋资源环境基础优势度明显,具有较高的海洋经济发展基础。
2浙江省沿海市域海洋资源环境基础空间分异
2.1浙江沿海各市海洋资源基础差异
(1)地理位置:舟山、宁波、温州、台州、嘉兴属于滨海城市,拥有漫长的海岸线、广大的海岸带陆地面积、管辖海域和优良的海港等。其中,舟山为岛屿城市,海岸线最长;但就大陆海岸线而言,宁波最长;潮间带土地资源以宁波、台州和温州最为丰富。而杭州、绍兴无直接临海地带,其濒临杭州湾、钱塘江入海口,间接沟通海洋,无海岸线、管辖海域、海港等,但属于沿海城市,拥有一定的海岸带陆地面积。
(2)渔港养殖区资源:杭州、绍兴既无渔港资源,也无养殖区资源。嘉兴虽无渔港资源,但有海盐歌山养殖区,适宜滩涂养殖。国家级渔港主要分布在舟山、台州、温州和宁波,其中国家一级渔港舟山10个、台州5个、温州4个、宁波3个;养殖区也主要分布于上述4个城市,台州5个,舟山、温州分别4个,宁波3个,其中,宁波只适宜滩涂、浅海养殖,而台州、舟山、温州还有网箱养殖。
(3)港口资源:杭州、绍兴没有海港,杭州港和绍兴港都属于内河港口。舟山、宁波、嘉兴、温州海港资源优良,多深水良港,尤以舟山、宁波为优。宁波-舟山港作为长三角仅次于上海港的综合大港和国际集装箱中转枢纽港,以水水中转为特色;嘉兴港主要服务地域为杭嘉湖地区,是杭州湾北岸与太平洋沟通的唯一通道,对当地海洋经济的发展起有力支撑作用;温州港连通了浙西南、闽北、皖南、赣东,居于我国承北起南的海运心脏地位,兼具远洋运输的优越地理区位。
(4)盐田资源:浙江沿海各市中,只有舟山、宁波和台州有规模较大的盐田区,如舟山中南部岛屿盐田区、宁波象山港北部盐田区、台州南部盐田区。
(5)海洋能资源:浙江潮汐能主要分布在宁波和台州。已开发潮汐发电的有温岭江厦、玉环海山,可开发潮汐发电的如象山南田岛、三门湾。潮流能则集中分布在舟山,其岱山县龟山水道潮流能区在建潮流能实验电站。海风能资源区则包括舟山海上海岛风能区、宁波沿海海岛风能区、温州台州海岛风能区。
(6)海洋旅游资源:舟山、宁波、温州和台州海洋旅游资源条件优越,居浙江沿海各市前列。其中,较为著名有宁波的杭州湾、象山港,舟山的普陀山、嵊泗列岛,台州的大陈岛森林公园、大鹿岛及三门湾,温州的南北麂岛、洞头列岛及乐清湾等。此外,杭州的钱塘江观潮旅游也极富盛名。
2.2浙江沿海各市海洋环境基础空间分异
如图1所示2010年东海区环境质量显示出:浙江沿海各市均有不同程度的海洋环境问题,尤其是社会经济发达的杭州湾、各沿海城市港口地区。海洋资源条件优越的宁波、温州、台州,由于粗放地发展海洋经济,导致其附近海域海洋环境严重恶化;杭州虽不直接濒临海洋,但由于其人口稠密、工农业发达,通过杭州湾、钱塘江间接导致连通海域海洋环境恶化严重。而舟山、嘉兴、绍兴,由于其社会经济发展相对较滞后,对其海域环境破坏作用相对较小。
3浙江省沿海市域海洋资源环境基础与海洋经济关联度
受数据限制,分析浙江沿海市域海洋资源环境基础与海洋经济关联度时,暂不考虑杭州、绍兴两市。将宁波、舟山、嘉兴、温州、台州市域海洋经济总产值标准化后与表2的海洋资源、海洋环境、海洋资源环境的综合评价得分利用SPSS19.0进行相关分析,得出相关系数R海经-海洋资源环境=0.9103、R海经-海洋资源=0.9001、R海经-海洋环境=-0.6045,可见海洋资源环境基础与海洋经济呈显著正相关,即海洋资源环境基础越好,海洋经济越发达,这也初步显示出浙江海洋经济对于海洋科技的依赖度较低;然海洋环境则与海洋经济呈负相关,这表明浙江海洋经济增长同时,无疑加重了海域环境污染。
海洋资源环境约束与浙江沿海市域海洋产业优化对策
浙江海洋经济正处起步发展阶段,要实现持续良性发展,需统筹考虑沿海市海洋资源环境基础优势与海洋产业发展相结合,形成各具特色的市域海洋经济。因此,凾待从海洋资源环境约束探索性提出浙江沿海各市海洋产业结构调整战略及布局优化策略。
1宁波、舟山海洋产业结构与布局优化策略
地处浙东北的宁波、舟山,海洋资源环境基础为浙江最优,又是浙江海洋经济发展示范区的核心区,应依托优势,发挥宁波—舟山港口的规模效应,实现宁波、舟山两市的海洋产业的岛陆统筹发展与一体化发展。(1)宁波海洋经济位居浙江之首,然海洋产业结构不合理,严重阻碍了海洋资源环境基础开发利用的潜力,应大力发展以港口航运为核心的现代海洋服务业、滨海旅游业等第三产业,逐步淘汰高污染、高能耗的海洋产业,实现产业转型升级。(2)舟山海洋资源环境基础虽位列浙江第一,但海洋经济发展程度相对滞后,应转变思想观念、改善基础设施,吸引外界资金、技术、人才,以其特殊的海岛资源环境优势,大力推进港口大产业发展,努力打造海上花园名城。
2温州、台州海洋产业结构与布局优化策略
地处浙东南的温州、台州,与台湾经济区隔海相望,其海洋资源环境基础虽次于舟山、宁波,但仍可打造成浙江海洋经济发展的南翼核心区,且应主攻滨海新城、沿海民营海洋产业集聚区。(1)温州应加强政策扶植并积极加以引导民营资本注入海洋经济发展,培育海洋科技力量,推进“一港三城”建设,加大港口物流业、现代海洋渔业等,着力发展海水利用、海风发电产业等。(2)台州渔业资源居浙江首位,但过度开发造成严重衰退,应实行海洋循环经济模式,对包括渔业资源在内的各种海洋资源集约利用。此外,应加大资金、科技投入推进水产品加工业、现代远洋渔业、船舶修造业等优势产业发展。
3嘉兴、杭州、绍兴海洋产业发展优化策略