海洋环境和保护措施
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海洋环境和保护措施范文第1篇
检查内容
海洋环境质量及环境保护；沿海城镇污水和垃圾处理设施的建设运行；沿海企业超标排放、倾倒垃圾等违法排污；入海排污口设立及污染物排放；海岸和海洋工程等海洋环境保护；沿海开发带（区）环境保护；沿海渔业污染防治与环境保护；海上石油开采、码头与船舶污染防治等情况。
任务分工
县环保局：作为海洋环境保护执法检查工作的牵头部门，负责海洋环境保护执法检查工作的组织协调，制定工作方案、分解任务、组织实施；负责海洋海岸工程及陆源污染防治工作情况的检查，汇总分析自查结果，起草全县的自查报告，及时向县政府汇报执法检查工作情况。
县发改局：负责涉海工程及沿海开发带（区）项目立项、建设情况的检查。
县财政局：负责海洋污染防治投资情况的检查。
县农牧水产局：负责入海农业面源污染情况、沿海渔业污染防治及环境保护情况的检查。
县国土局：负责海洋环境质量状况、海岸开发利用及人工海岸状况的调查，海洋工程环境保护等情况的检查。
县交通局：负责码头污染防治情况的检查。
南戴河管委：负责沿海城镇污水、垃圾处理设施运行情况及生活污水、垃圾向海域排放情况的检查。
县监察局：负责执法检查工作的监督，对不作为、监管不到位的单位及人员进行责任追究。
县旅游局：负责船舶污染及防治情况的检查。
时间安排
（一）自查阶段（2009年8月底前）。县政府成立领导小组，组织相关部门制定自查工作方案，分解任务，按照检查的主要内容，组织各部门认真开展海洋环境保护执法检查自查工作，参照《海洋环境保护自查报告提纲》，形成自查报告。
（二）接受省复查阶段（2009年9月1日至30日）。各相关部门按照职责，对自查中发现的海洋环境保护工作中存在的问题和不足进行认真整改，做好准备工作，接受省检查组的检查。
（三）接受国家核查阶段（2009年10月1日至31日）。在做好自查和省复查的基础上，进一步完善各项海洋环境保护措施，做好各项准备工作，接受国家对我县海洋环境保护执法检查的核查。
工作要求
（一）加强组织领导。县政府成立以主管县长为组长、县政府相关部门负责同志为成员的县海洋环境保护执法检查工作领导小组，领导小组办公室设在县环保局。各相关部门都要将任务分解落实到相关科室，负责承办具体工作。
（二）认真组织实施。各部门要根据职责分工，做好海洋环境保护执法检查的各项工作，并对“十一五”以来本部门开展海洋环境保护的对策、措施及成果进行总结。总结及本次执法检查的结果和相关资料及时报送县领导小组办公室。
（三）整治环境违法行为。按照《环保法》、《海洋环境保护法》及相关法律法规要求，对发现的环境违法行为要严肃查处，尤其是群众反映强烈的海洋环境污染和生态破坏问题，要作为重点予以查处，切实维护群众权益。
（四）强化责任追究。对包庇袒护环境违法行为，在海洋环境保护方面行政不作为和监管不到位的单位及有关人员，要严格追究责任。
海洋环境和保护措施范文第2篇
造成海洋旅游资源污染损害因素分析
虽然在海洋旅游资源的污染损害过程中它们产生影响的程度不尽相同，但都使海洋旅游资源的美观度和可再生性受到破坏，不利于海洋旅游的持续发展．在海洋旅游研究中，有学者采用两层次定量评价法［4］对海洋旅游资源污染损害情况进行评价，发现产生污染损害的原因既有自然因素引起的，更多是人为造成的．新罕布什尔大学的自然资源教授安德鲁•罗森堡(2008)表示，人类不能再独立看待捕捞、沿海湿地流失或污染问题，在很多情况下，人为影响在时间和空间上相互重叠，需要全面控制人为因素的影响来保护海洋环境．由此可见，在海洋旅游资源污染损害的控制过程中，应该重视人为破坏方面的重点治理和预防［5］．海洋旅游资源污染损害影响因素，从自然和人为两大因素剖析了造成海洋旅游资源污染损害的主要原因，自然因素在海洋旅游资源污染损害产生过程中有一定的影响，大多属于不可抗力因素，不能阻止或控制其发生，但人为因素方面可以通过海洋旅游及相关海洋行业采取措施减少对海洋旅游资源产生的破坏，合理科学地利用海洋旅游资源．
海洋旅游资源污染损害控制的相关研究
海水污染、海滩萎缩的现象明显加强．基于当前海洋资源的污染损害情况，学者专家在各自领域内提出角度不同的控制海洋资源污染损害的方法．针对海洋污染损害控制及预防评价的最新研究，主要从以下几个视角进行．从海洋环境评价指体系的角度，王勇智(2010)提出海洋工程海洋环境后评价，开展一次系统的海洋工程海洋环境实际影响评价从而更有针对性提出海洋环境保护措施．在海洋环境承载力的基础上［6］，谭映宇(2010)建立了以系统动力学模型、状态评价模型为主的海洋资源－生态－环境承载力复合系统研究方法，实现了区域海洋资源、生态和环境承载力的分析、模拟、预测，对比和决策支持［7］．Kuji等人(1999)分析了造成海洋海水污染的原因，包括粪池、污染处理系统泄漏、陆源污染物、邮轮等．Campbell、Ritter和Marsh等人就游船活动对不同地区及海域的环境影响情况作了研究，丰富了人们对游船活动的环境污染和生态影响的认识．Monika等(2005)在从事整合海岸带管理可持续性研究项目(ICMS)时，以菲律宾中部米沙郡群岛为例，详细探讨了旅游业的成功与该项目进程可持续性之间的关系，研究结果表明，海洋旅游业水平与地区的遵从性和可进入性指标成正相关关系，而与生活质量指标和活动可持续性指标成负相关关系．［1］基于上述研究发现目前国内学者对海洋污染损害的控制研究集中在环境工程、生态、法律制度等方面，对海洋旅游资源污染损害控制研究很少关注，国外学者虽有涉及海洋旅游环境评价和管理方面，但仍缺乏科学理论的指导和有效的解决措施．
海洋环境和保护措施范文第3篇
21世纪是人类挑战海洋的世纪。在人口增长、陆地资源利用空间日渐消减、经济发展受自然资源约束越来越大的情况下,人类社会把目光投向占地球表面积71%的海洋是不足为奇的。海洋里已经探明的占世界总量45%的石油、天然气资源也成为能源资源日趋紧张的人类分外眼红的肥肉,何况浩瀚海洋里还储藏着多少可供人类利用的资源人们都还不得而知,人们称之为人类生存与发展的资源宝库和地球上的最后空间。海洋经济发展潜力巨大,90%以上的国际贸易货运量靠海洋运输来完成,世界海洋经济产值平均每年以11%的速度增长,预计到2020年全球海洋经济产值将达30000亿美元。[1]世界正在形成一个向海洋要空间、要资源、要财富、要发展的激烈竞争格局。可以预见,21世纪,世界性的海洋开发和海洋经济发展将会大大提速,海洋对人类发展的作用也会越来越重要。谁在21世纪的海洋开发和发展中取得先机和优势,谁就能够在世界经济社会的发展中占据制高点。正因为海洋经济发展的作用越来越大,世界沿海各国都在充分利用自己的领海,大力进行开发。各国都针对海洋经济开发制定了自己的宏大的规划。日本、美国、英国等都有自己雄心勃勃的规划。海上城市、海底城市等词汇见诸各国的规划之中。我国的海岸线居世界第四,海域面积辽阔,是一个海洋资源非常丰富的国家。虽然我国海洋经济发展起步较迟,但是从20世纪90年代开始发展的速度也非常快。在2010年成为世界经济第二大国后,大力开拓新的发展空间,加快向海域进军的速度就不可避免了,这不仅是向大海要土地、要资源、要能源,缓解经济发展面临的资源环境要素制约,更重要的是通过海洋资源开发和港航物流建设,集聚全球生产要素,开拓世界新兴市场,拓宽新的发展空间,培育新的经济增长极。
这样才能保证我国的经济能够持续发展。特别是由于沿海地区是我国经济发展的主战场,随着沿海地区经济发展导致的资源约束更加严重。土地资源的紧张和昂贵,给沿海地区的经济发展造成了相当大的影响。如何保证中国沿海地区的发展势头,不仅成为中央政府必须考虑的战略问题,也是沿海地方政府必须充分考虑的事情。2011年被称为中国的海洋经济元年,因为中央政府在“十二五规划”中把海洋经济的发展作为我国产业发展的一个部分单独提出来了。国家“十二五规划”指出:“科学规划海洋经济发展,发展海洋油气、运输、渔业等产业,合理开发利用海洋资源,加强渔港建设,保护海岛、海岸带和海洋生态环境。”这是中国在五年规划中首次把“海洋经济”作为产业体系中的一个单独的组成部分提出来。根据国家正在征求意见的《全国海洋经济发展规划》,“到2020年海洋产业增加值占国内生产总值的20%以上,并逐步形成六个到八个海洋主体功能区域板块。”[2]现在已经获批的海洋经济发展区有福建海峡西岸经济区、山东半岛蓝色经济区、浙江海洋经济发展示范区,相继还会有广东、广西的开发区的获批。各个省都已经或正在制定自己的海洋经济发展的宏大规划。在“十二五规划”的目标驱动下,新一轮的海洋开发大幕已经拉开,海洋经济发展会成为我国经济发展的另外一个重要的战场。与此同时,沿海各省也已经制定或正在制定自己的海洋经济发展规划。浙江省的《浙江省海洋经济示范区规划》2011年2月获得国务院的批复,浙江省的“十二五规划”纲要也把“充分发挥海洋资源优势,实施海洋开发战略,统筹海洋经济与陆域经济发展,构建现代海洋产业体系,加快建设全国海洋经济发展示范区”写入了规划中。福建省则借助于之前的海峡西岸经济区建设,把海洋经济发展作为自己的发展战略和重点。山东、辽宁、广东等省也在眼光向海,规划着海洋经济发展的问题。2011年,沿海各省大大加快海洋经济发展,推进海洋开发已是大势所趋。
二、海洋经济的大发展将伴生海洋环境保护的严重问题
发展海洋经济是国际发展的趋势,中国也不例外。对于中国这样的后发国家来说,在发展资源约束越来越严峻的情况下,向海洋要资源、要空间似乎也是必然的选择。但是,“海岛的生态环境往往独特而脆弱。如何在开发与保护之间寻找平衡?这是海岛经济发展面临的重大挑战。”[3]今年以来的康菲公司渤海污染事件使人们对海洋经济开发带来的环境破坏问题更加忧虑。对海洋的开发,我国其实在20世纪80年代就已经开始,只不过是非常低层次的开发,主要是港口建设、海上运输业、海洋渔业等。到90年代,海洋旅游业、海洋化工业。海洋建筑业、海洋油气业也发展起来。到2010年,“我国海洋生产总值已经达到3.8万亿元,占GDP比重达9.7%”[4]虽然海洋开发成绩很大,但是带来的海洋环境问题也是不可小觑的。据国家海洋局的《中国海洋发展报告(2011)》指出,在我国海洋产业大发展的同时,由于大型围填海、过度捕捞与海水养殖和陆源排污等造成海洋生态环境风险增加。“中国海洋生态环境面临的严峻形势主要包括:近岸海洋环境污染呈立体、复合污染新趋势,对生态系统安全、食品安全、经济社会发展产生威胁;陆源污染物排海对海洋生态环境的影响严重,个别排污口及河口邻近海域出现‘荒漠化’现象。近岸海域营养盐结构失衡,直接影响中国海洋渔业可持续发展;近岸海域污染严重地区主要分布在大中城市和中国主要经济区域邻近海域,沿海地区经济可持续发展受到制约。”[5]
90年代的海洋开发就带来了海洋环境问题,新一轮的海洋经济发展,能否走出一条科学开发和产业转型升级的路子来,成为许多专家和学者关注的要点。因为80年代的海洋开发规划“无一不强调科学有序开发,但最后都是雷声大雨点小,除了依旧在传统产业上低层次无序竞争外,还令海洋生态受到了日益严重的威胁”。[2]在传统的海洋经济发展模式下,产生了严重的海洋环境污染问题,使得人们不得不重视新一轮海洋经济发展中的环境保护问题。“日益严重的海洋环境污染让人类面临两种选择:一是继续无限制地以消耗海洋环境、破坏环境为代价来发展海洋经济;二是在保护海洋环境、科学使用资源下实现人类和自然的协调和可持续发展。显然人类只能选择后者。因此保护海洋环境、实施海洋经济可持续发展战略已成为全球性的重大问题。”[6]海洋开发势不可挡,但是如何防止海洋开发带来的海洋污染确实一个必须充分关注的问题。人们经常会说,开发与保护并重,在文件里面,这个问题很好解决,在实际的工作中,开发容易开展,保护则很难真正落实。因为从短期来看,开发是可以赚钱的,可以增加GDP和财政收入的,而环境保护则是不能赚钱的,甚至是赔本的,也不能增加财政收入。所以,在加大海洋开发的力度的同时,必须把海洋保护的问题提出来,通过真正有效的措施保证切实做到开发与保护并重,使海洋经济真正的实现科学发展,能够造福于社会和人民。
三、加强对海洋经济发展过程中的环境监管
促进海洋资源的开发和利用,加强海洋经济发展的可持续性,必须防止造成对海洋环境的破坏,特别是海洋污染。而海洋开发必然会带来某种污染,开发和保护并重这两手,开发应该让位于市场调节,让企业按照市场规律进行开发。但是由于海洋开发具有较强的外部效应,完全依靠企业来实现开发与保护并重是不可能的,也是不现实的。保护的责任就不可避免的落到了政府的肩上,也落到了社会多元治理主体的身上。要有效的保护海洋环境,必须加强对海洋环境的科学有效的监管。世界和中国治理环境污染的实践证明,只有严密科学的监管才能实现真正的有效保护,也才能达到开发与保护并重,实现海洋经济的科学发展。有效的海洋监管必须要做好以下方面的工作。
(一)加强对海洋经济发展的科学规划
新一轮的海洋经济开发应该摆脱传统海洋开发和利用的路径,走出一条科技支撑的、品质优良的、新兴海洋产业的“蓝色经济的”路子来。要保证海洋经济发展走蓝色经济的道路,保证做好海洋开发中的保护工作,首先必须把好海洋经济规划关。即沿海各省在制定海洋经济发展规划的时候,必须突出科技领先、低耗能、高效益、低污染的特色。国务院在批准各省海洋经济发展规划的时候也必须把好这个关。只有这样才能把新一轮海洋经济开发纳入新兴海洋产业领域发展的道路。海洋经济长期以来都过于注重海洋渔业、海洋油气业、滨海旅游和海洋交通运输业,造成海洋产业结构性矛盾突出。同时,海洋经济在过去不是真正的海洋经济,而是临港产业的发展,特别是重化工业2003年后加快向沿海布局。这些产业向沿海发展是需要的,但是如果各省的规划都如此,则会加大产业结构性矛盾,同时也会加大环境污染的可能性。专家指出:“综观各省的产业规划,虽挂名‘海洋’,实为临港、临海产业集群。从产业构成看,各省均以大钢铁、大化工等高耗能、高投入、高污染的重型产业为主。”[2]因此各省在编制海洋经济发展规划的时候必须坚持科技支撑的蓝色经济的要求,坚持保护海洋环境的要求,对于那些高污染、高耗能的产业发展在规划中要予以禁止或者限制。如果必须要发展这些产业,就必须把有效的保护海洋环境的措施也列入规划之中。否则,新一轮的海洋经济发展又会加大对海洋环境的污染,破坏了海洋环境。
(二)加大对海洋经济发展项目的环保审核
海洋经济发展规划是海洋经济发展的总纲,需要在规划中贯彻海洋环境保护的原则。但是,海洋经济发展规划的具体实施是要通过诸多的海洋产业发展的项目来实现的。所以,加强海洋经济发展各个项目的环境保护措施的审核则是海洋环境保护的最重要的环节。海洋经济发展项目的海洋环境评估工作直接关系到海洋环境是否能够得到有效的保护。要严格根据《中华人民共和国海洋环境保护法》的要求进行开发项目的海洋环境影响评估。环境影响评价要克服“自做、自审、自批”的封闭式评估方法,评估过程要公开透明,评估过程要吸收相关的专家、公众和环保组织成员参与。参加评估的项目的所有材料要公开,接受新闻媒体和人民群众的监督。由于在海洋产业项目环境评估中地方政府的影响力比较大,只有依靠公开透明的、多主体参与的评估方式,才能比较有效的遏制地方政府以权力压服环保部门通过有环境保护缺陷的环境评估报告的状况,保证海洋产业发展的项目能够坚守住海洋环境保护法要求的标准。当前,海洋环境影响评估审核中需要加强的是海洋环境影响评估标准的建设。要对人类活动对海洋环境影响的途径、机制和规律进行深入细致的研究,找到各种影响因子及其相互关系,为评价海洋开发活动对环境的影响提供科学依据。
海洋环境和保护措施范文第4篇
目前，在国际层面，得到较广泛认知的是世界自然保护联盟(IUCN)于1988年就海洋保护区给出的较为广泛的定义:“通过法律或其他有效的方法予以部分或全部保护的潮间带或潮下带的任何海区，包括其上覆水体及相关的植物、动物、历史和文化特征”。
对于世界自然保护联盟的定义，可以从保护方法、保护范围、保护对象这三个维度进行解读:
首先，在保护的方法上，世界自然保护联盟强调法律方法或其他有效方法，对法律方法做了特别提示。在世界自然保护联盟看来，通过法律手段建立海洋保护区是值得鼓励的，可以为海洋保护区制度的发展提供合法性基础。同时，法律方法不仅仅指国内立法，还应该包括国际法，这就是在国家管辖范围以外建立海洋保护区需要与现行国际法协调的应有之义。世界自然保护联盟的定义对法律方法的强调得到了国际社会的积极回应。世界可持续发展峰会(the WorldSummit on SustainableDevelopment，简称WSSD) 2002年在约翰内斯堡(Johannesburg)召开时提出“约翰内斯堡行动计划”(the Johannesburg Plan of工mplementation)，在鼓励国家发展海洋保护区同时强调要遵守国际法，与现行国际法一致;《保护东北大西洋海洋环境公约》(OSPAR Convention)建立的OSPAR委员会在建立包括公海水域的海洋保护区决议别指出海洋保护区与国际法的协调一致(consistent withinternational law)。
其次，在保护的范围上，世界自然保护联盟的概念是可以立体适用的。世界自然保护联盟所用的语词“任何海区”(any括潮间带或潮下带范围内的海岸、水面、area)说明其构建的海洋保护区概念不仅包浅水层，世界自然保护联盟在界定海洋保护区概念的时候，还包括这个范围以内的海底环境。主要目的是促进各国在国家管辖范围以内建立和发展海洋保护区。潮间带或潮下带在水平范围上的延展性，使得国家在建立海洋保护区时可以基于海洋科学的考量在海区范围的选择上具有较大的选择权。但与此同时，潮间带或潮下带也具有一定程度的模糊性，导致在公海建立海洋保护区时会存在争议，成为世界自然保护联盟海洋保护区定义的瑕疵。
最后，在保护的对象上，世界自然保护联盟的界定是非常广泛的。鉴于海洋环境和海洋生物多样性危机得到国际社会的广泛关注，海洋保护区的主要目标在于保护海洋环境和海洋生物，即生物指向型海洋保护区。但在实践中，为了保护特殊的海洋地貌、历史和文化特征等，各国也通过建立海洋保护区的方式进行保护，称之为非生物指向型海洋保护区。例如，为了保护泰坦尼克号沉船遗址，美国和英国蕉北大西洋建立了沉船遗址保护区。
世界自然保护联盟在世界自然环境保护领域享有重要地位，政府、政府间国际组织及非政府组织均能通过该组织进行合作，专家、科学家、学者和志愿者均可以个人名义加入该组织。世界自然保护联盟在国际上具有广泛的代表性，能吸纳官方层面和民间层面的不同观点;加上其给出的定义比较宽泛，在实践中可以通过对概念的解释将各国、国际组织建立的不同类型的海洋保护区均囊括在内，使得世界自然保护联盟对海洋保护区的概念界定得到了国际社会较为广泛的接受。依据世界自然保护联盟的宽泛定义，海洋保护区不仅具有生物及生态学属性，同样具有历史文化属性以及相关联的经济学属性，只要是符合其保护目标的各种类型和规模的海洋保护区都可以归入给定义的范畴，在某种程度上可以作为一项国际标准。
(二)海洋保护区与公海保护区
在海洋法上，海洋保护区是正在发展着的新概念，与海洋保护区相关的法律制度尚处在谨慎构建中。不同国家、国际组织在实践中建立了各种不同类型的海洋保护区，发展了多种不同的海洋保护区定义。这些数量众多的海洋保护区位于不同的海洋区域，或是国家管辖范围内，或是公海;适用不同的标准，或严格，或有名无实;采用不同的管理方式，或是单独管理，或是联合管理等。
毫无疑问，建立海洋保护区的国际实践是纷繁复杂的，由此可以认为，过于严格和狭窄的界定将满足不了实践的需要，而过于宽泛的界定则不能很好地指导国际实践。也就是说，一定程度的宽泛界定有其合理性，可以使实践中己经产生的各种不同类型的保护区能够被纳入国际海洋保护区网络，同时排除那些有名无实的保护区。鉴于此，笔者认为应当对海洋保护区进行广义的界定，而国际自然保护联盟的宽泛定义则具有参考性，即海洋保护区的定义应当包括保护方法、保护范围和保护对象这三个要素。
首先，海洋保护区保护方法的基础是法律手段或其他手段，而不论采取何种保护方法，都需要有国际法基础，在公海建立海洋保护区更是如此;可以称之为海洋保护区的合法性。其次，在保护范围上，海洋保护区应当突破近海或者孤立海洋片区的限制，在宏观上将各个海洋区域作为整体考虑;可以称之为海洋保护区的整体性。最后，海洋保护区的保护对象是多元化的，既保护海洋环境和海洋生物多样性，也保护在科学、美学、文化、教育等方面具有特殊利益的对象;可以称之为海洋保护区的系统性。
基于以上分析，综合考量海洋保护区的合法性、整体性和系统性特征，本文对海洋保护区的定义如下:
“海洋保护区是在符合国际法的基础上，为保护海洋环境、生物多样性、历史和文化特征等，在特定海域施行某些保护性措施，以实现海洋生态环境可持续发展的目标”。
海洋环境和保护措施范文第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,对于紊动影响不显着的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显着的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模 型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超6亿元,1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等)。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。
在我国北方海域(渤海和北黄海),冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物(海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等)发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
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。
