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導(dǎo)語：在保護海洋環(huán)境的方法的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
海洋污染是指人類改變了海洋原來的狀態(tài),使海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。造成海洋污染的主要原因是:陸地污染源流入海中、石油污染、人類無節(jié)制的捕撈活動等。
海洋污染的特點是:污染源廣,污染物質(zhì)種類多,影響范圍大,危害深遠(yuǎn),控制復(fù)雜,治理難度大。
1.1 陸源污染
陸源污染是指陸地上產(chǎn)生的污染物進入海洋后對海洋環(huán)境造成的污染及其他危害。人類長期以來不可持續(xù)的生產(chǎn)、消費與生活方式使海洋環(huán)境遭受嚴(yán)重污染,其中,陸源污染成為全球海洋環(huán)境持續(xù)惡化的罪魁禍?zhǔn)?。?lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在為蒙特利爾環(huán)境部長會議預(yù)備的一份報告中指出,80%的海洋污染源于陸源污染。
《防止陸源物質(zhì)污染海洋公約》中對陸源污染的界定:陸源污染是:1)通過水道;2)源于海岸,包括通過地下水或其他管道的引入;3)源于公約所適用區(qū)域內(nèi)一締約方管轄內(nèi)所鋪設(shè)的人造設(shè)施對海洋區(qū)域所造成的污染[1]。
隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,工業(yè)污水大量排入近海水域,成為陸源污染的主因;而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,也將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的化肥和農(nóng)藥,通過地表徑流或者河流流入沿海水域;人類生活水平的提高,產(chǎn)生的生活垃圾和生活污水也成為主要的污染物。隨著大量的陸源污染物流入海洋,致使海水中重金屬含量升高,直接導(dǎo)致海產(chǎn)品重金屬超標(biāo)。
1.2 石油污染
隨著我國石油進口量和海上運輸量的逐年增長,我國近海石油污染日益嚴(yán)重,對海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。據(jù)統(tǒng)計,全球每年生產(chǎn)的32×108t石油中,約有320×104t進入海洋環(huán)境[2]。
石油流入海洋的途徑包括:
1)海底油井開采開采過程中溢漏和井噴;
2)油船運輸中泄漏或發(fā)生事故;
3)煉油廠含油的廢水直接流入海洋。
石油污染海洋環(huán)境,危害海洋資源,破壞生態(tài)平衡。通常1t石油可在海上形成覆蓋12km2范圍的油膜,油膜會使透入海水的太陽輻射減弱,從而影響光合作用;油膜影響海水復(fù)氧,石油的分解,會消耗海水中的溶解氧,使海水缺氧,據(jù)研究,1kg石油形成的浮在水面的油膜完全氧化需要消耗40×104L海水中的溶解氧[3],造成海洋中藻類和微生物死亡,破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈,導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)失衡;石油流入海洋后,會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),生產(chǎn)綑、酮、酚、酸、硫的氧化物等,危害海洋生物[4]。
1.3 過度捕撈
過度捕撈是指捕撈超過系統(tǒng)能夠承擔(dān)的數(shù)量的魚,使整個系統(tǒng)退化。捕撈了太多的某種魚類,讓它們的數(shù)量不足以繁殖和補充種群數(shù)量。
據(jù)《中國區(qū)域海洋學(xué)——海洋環(huán)境生態(tài)學(xué)》書中指出:近海的過度捕撈正造成一個惡性循環(huán):生態(tài)系統(tǒng)中價值高、個體大的種類被過度捕撈后,人們的捕撈目標(biāo)必然轉(zhuǎn)向其他一些價值較低的物種,而當(dāng)這些價值較低的物種生物量枯竭后,捕撈目標(biāo)隨之又轉(zhuǎn)向價值更低的種類,這樣依次將使生態(tài)系統(tǒng)的所有物種都被過度利用,造成漁業(yè)資源的系列性枯竭和物種品種的退化[5]。
隨著人們物質(zhì)生活水平的提高,海鮮成為了我國百姓餐桌上常見的美味,為了滿足人們餐桌上的需求,人類大肆從海洋中捕獲漁業(yè)資源,現(xiàn)代漁業(yè)捕獲的海洋生物已經(jīng)超過生態(tài)系統(tǒng)能夠平衡彌補的數(shù)量,導(dǎo)致整個海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。
2海洋環(huán)境保護
治理海洋環(huán)境污染的關(guān)鍵前提是要求我們增強對海洋環(huán)境的保護意識。海洋環(huán)境的污染,制約了人類經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,海洋環(huán)境污染范圍的擴大,已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的嚴(yán)重障礙,如何保護海洋環(huán)境,成為當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展的重中之重。
2.1加強法制建設(shè),完善法制體系,保護海洋環(huán)境
《聯(lián)合國海洋法公約》第207條規(guī)定:各國應(yīng)制定法律和規(guī)章,以防止、減少和控制陸源污染,包括河流、河口灣、管道和排水口結(jié)構(gòu)對海洋環(huán)境的污染,同時考慮到國際上議定的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)和建議的辦法及程序[6]。
在海洋環(huán)境保護法制建設(shè)中,我國先后頒布實施了《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》、《中華人民共和國防治陸源污染物污染損害海洋環(huán)境管理條例》和《中華人民共和國防治海岸工程建設(shè)項目污染損害海洋環(huán)境管理條例》。通過法律的形式,堅持把陸源污染防治放在更加突出的位置,進行重點規(guī)劃。嚴(yán)格海洋環(huán)境的監(jiān)督管理,嚴(yán)厲打擊破壞海洋環(huán)境的違法行為。
2.2 多管齊下防治沿海城市工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污染
隨著沿海城市經(jīng)濟的迅速發(fā)展,對沿岸海域環(huán)境壓力加劇,我們采取一系列措施防治海洋污染:
1)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟;
2)制定排污指標(biāo),嚴(yán)格控制污染源排放總量,實行誰污染,誰治理的原則;
3)加強截污和污水處理廠建設(shè),加強對重點污染源的治理;
4)加強沿海城市防護林建設(shè),保護濱海濕地;
5)強化污染物的資源化再利用,治理工業(yè)廢棄物,減少海洋環(huán)境的污染。
2.3 突出科技手段,加強海洋石油污染的防治
目前對海洋石油污染的處理主要包括:
1)物理方法。包括圍油欄、吸油物質(zhì)(如麥稈、泥炭、聚苯乙烯等)、沉降和磁性分離等;
2)化學(xué)方法。包括投放化學(xué)處理劑(如乳化分散劑、凝油劑、集油劑等)、燃燒處理等;
3)生物方法。通過投放噬油微生物,進行人工石油烴類生物降解。
其中,生物降解是當(dāng)前研究的重點,具有迅速、無殘毒、低成本的優(yōu)點。據(jù)研究,海洋中存在大量能夠降解石油的微生物,目前能夠降解海洋石油污染物的微生物有200多種。
2.4 保護海洋漁業(yè)資源,防止過度捕撈
海洋漁業(yè)資源是可再生資源,但是要科學(xué)利用,如果過度捕撈會導(dǎo)致資源匱乏,最終無魚可捕撈。防止過度捕撈,保護漁業(yè)資源,促使?jié)O業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展。
1)漁業(yè)法規(guī)需要被重視起來,要加大宣傳這方面 教育的工作力度,增強漁民依法興漁的法律意識,提高廣大漁民的自覺性;另外還需要治理水產(chǎn)品的銷售市場,要擴大宣傳面,讓社會廣大群眾都能認(rèn)知到保護漁業(yè)資源的重要意義,并參與保護市場,共同抵制違法水產(chǎn)品的銷售;
2)制定休漁期。我國每年的6至9月,相關(guān)部門會對從事海洋捕撈作業(yè)的漁民實行2到3個月不同的休漁期,以此來保證海洋水產(chǎn)資源正常繁殖、生產(chǎn)與發(fā)育;
3)規(guī)定漁網(wǎng)最小網(wǎng)目尺寸、可捕標(biāo)準(zhǔn)、幼魚比例,限制對幼魚的捕撈是漁業(yè)資源養(yǎng)護與管理的最基本措施[7]。
3 結(jié)論
摘要：指出了我國在海洋經(jīng)濟以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的同時，隨之產(chǎn)生的海洋環(huán)境問題也越來越多，重點分析了近年我國面臨的化肥與農(nóng)藥污染、放射性污染、溢油與泄漏污染等海洋環(huán)境問題，并提出了相應(yīng)的保護對策，以期提供參考。
關(guān)鍵詞：海洋；環(huán)境污染；治理；保護
1引言
我國是一個海洋大國，擁有1．8萬km的大陸海岸線，管轄總面積約300萬km2的海域。在國家政策的有力扶持下，許多的沿海新區(qū)海洋經(jīng)濟迅速發(fā)展。但是，海洋經(jīng)濟以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的同時，隨之產(chǎn)生的海洋環(huán)境問題也越來越多。各種污染物的排放以及海洋資源的過度獲取已經(jīng)對海洋中各種功能的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生了阻礙，海洋環(huán)境岌岌可危，甚至有可能面臨失去作用的威脅。因此，應(yīng)當(dāng)將海洋環(huán)境保護放在重點，從政府、群眾、科學(xué)研究等方面綜合治理海洋環(huán)境，以海洋環(huán)境的基本規(guī)律為基礎(chǔ)，為保證海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提出切實可行的治理海洋環(huán)境問題的方法。
2海洋環(huán)境污染的種類
2．1重金屬
重金屬一般是指密度超過5g／cm3的化學(xué)元素，主要通過天然來源、陸源輸入和大氣沉降三種途徑進入海洋。其中，陸源輸入是最主要的途徑，通過重工業(yè)生產(chǎn)的大量含有重金屬物質(zhì)的廢水大量的排入大海，這些重金屬物質(zhì)入海后會不斷遷移轉(zhuǎn)化，或者隨食物鏈不斷的積累。就拿汞在海洋中的遷移、轉(zhuǎn)化來說，汞經(jīng)過甲基化產(chǎn)生的高神經(jīng)毒劑———甲基汞，便造成了極其惡劣的影響：在20世紀(jì)50年代，日本因甲基汞污染而不同程度受害的居民不在少數(shù)，這便是著名的“水俁病事件”。在我國，海洋重金屬污染問題日益嚴(yán)重。2009年，我國局部海域沉積物受到重金屬污染，江河污染物入海量1367萬t，其中重金屬3．8萬t。2010年，我國江河污染物入海量超過1760萬t，較2009年增加28．7％，其中重金屬4．6萬t，較2009年增加21．1％，除鉛、鎘的入海量有小幅減少外，各主要重金屬入海量均增加。
2．2農(nóng)藥
我國由于人口眾多而耕地有限，為了能夠保證糧食能夠滿足不斷增長的人口需要，除了優(yōu)化農(nóng)作物的產(chǎn)量、改善耕地的條件之外，最直接且最有效的方法就是施用農(nóng)藥與化肥。但是同時，化肥與農(nóng)藥中的部分成分也必定會通過地下水或地表水的形式流向大海，對海洋環(huán)境造成一定的污染。而這樣的后果是嚴(yán)重的，農(nóng)藥、化肥中含有的大量的有機物及營養(yǎng)物質(zhì)流入大海，使得近岸水體中的浮游生物大量繁殖，從而引發(fā)赤潮災(zāi)害。赤潮災(zāi)害的后果十分嚴(yán)重，不但會影響近岸居民獲取水生資源，還會造成大量的生物死亡，直接或間接的經(jīng)濟損失每年達(dá)幾十億元。而受到赤潮影響的生物若是讓人類食用，也會危害人類的健康，產(chǎn)生不利影響。
2．3有機物質(zhì)
由于生活污水（如食品殘渣、排泄物、洗滌劑等）、農(nóng)田化肥、工業(yè)污水（如食品、釀造工業(yè)、造紙工業(yè)、化肥工業(yè)等）以及海水養(yǎng)殖廢水流入海洋，當(dāng)中難降解的有機污染物會導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化，引發(fā)赤潮災(zāi)害，這無論是對水質(zhì)還是生物都將造成無法預(yù)計的災(zāi)難。2．4固體廢棄物影響海洋環(huán)境的固體污染物主要是工業(yè)和城市垃圾、船舶廢棄物、工程渣土和疏浚物等。這些固體廢棄物會影響沿岸景觀的美觀，破壞海洋生態(tài)環(huán)境，不僅對人類造成了經(jīng)濟上的損失，而且對海洋生物也造成了致命的威脅。
3近年中國面臨的主要海洋環(huán)境問題
3．1化肥與農(nóng)藥污染
農(nóng)藥及其降解產(chǎn)物（如DDT的降解產(chǎn)物DDD、DDE）在海洋環(huán)境中所造成的污染，其危害程度因其數(shù)量、毒性及化學(xué)穩(wěn)定性的不同而存在著很大的差異。如有機氯農(nóng)藥（主要是DDT、六六六等），其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，極易在海洋環(huán)境里分解，所以成為了污染海洋環(huán)境的主要農(nóng)藥。即便如此，我國的農(nóng)藥使用也仍舊得不到有效的遏制。比如說在80年代，我國就已經(jīng)頒布了對于禁止使用一些有機氯農(nóng)藥的法令，但至今，在河口與近岸沉積物中仍然可以檢測出這些農(nóng)藥的殘留。這些農(nóng)藥的殘留經(jīng)常不經(jīng)過處理，通過地下水等方式流入海洋，對海洋水質(zhì)及生物都造成了難以估計的傷害。
3．2放射性污染
放射性污染與其他污染相比，其程度不受外在環(huán)境的影響，僅遵循各核素的衰變規(guī)律，可在海洋存留相當(dāng)長的時間，約103～104年。因此，一旦其流入海洋，就將會對其造成難以估計的破壞。目前人工放射性物質(zhì)進入海洋的主要途徑為以下4種：①衛(wèi)星的組件從空間進入海洋；②海上核動力船只；③沿海核動力電廠；④傾倒入海的核廢料。就以核物質(zhì)為例，現(xiàn)在海域中存在的放射性物質(zhì)，幾乎大部分是由核爆炸試驗產(chǎn)生的，而這些放射性核物質(zhì)對于海洋生態(tài)環(huán)境的危害也同樣是不可估量的。根據(jù)馬樹森［4］通過研究魚類受放射性物質(zhì)的影響可知，放射性物質(zhì)會嚴(yán)重影響海洋生物的生存，對海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，同時對人類的健康以及經(jīng)濟的發(fā)展也會產(chǎn)生間接的影響。
3．3溢油與泄漏污染
如果說油庫起火爆炸的發(fā)生極其少見，那么各種船舶失事造成的油料外泄事故就很頻繁了。就像1989年青島市黃島油庫因遭雷擊發(fā)生的油罐爆炸事故，造成近千噸原油外泄，這些原油附著在海灘、礁石上，無論是對海洋環(huán)境還是賴以生存的生物都造成了極大的危害。石油進入海洋后對于海洋環(huán)境的影響是巨大的。對于海洋生態(tài)而言，溢油會阻礙海洋內(nèi)的水氣交換，使太陽光輻射透入海水的能力減弱，海洋當(dāng)中的浮游植物光合作用大大減弱，從而造成海洋浮游植物的死亡，影響到整個生態(tài)環(huán)境的發(fā)展；對于沿?；顒佣?，溢油會嚴(yán)重污染沿岸線資源，影響海洋環(huán)境與觀光旅游業(yè)，同時制約人類社會與海洋環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，造成一系列的經(jīng)濟損失。
3．4養(yǎng)殖廢水污染
現(xiàn)如今，隨著我國對海洋的探索與研究不斷的加深，我國的海水養(yǎng)殖已發(fā)展壯大。但是在養(yǎng)殖過程中，為了能夠提高動植物的抵抗力，某些添加劑（如維生素、殺菌劑等）的添加必不可少，同時投入的大量餌料也不能充分地利用，這些物質(zhì)會沉積在水中，并且經(jīng)常不加處理的直接排入大海，對海洋環(huán)境的破壞很大。而這些廢水中含有的大量有機物質(zhì)會造成海水的富營養(yǎng)化，造成赤潮現(xiàn)象。
4海洋環(huán)境問題的保護對策
4．1政府組織，規(guī)劃管理
對于海洋環(huán)境的治理，政府部門起到了決定性的作用。各地的有關(guān)部門應(yīng)認(rèn)真了解相關(guān)管理海域內(nèi)的環(huán)境情況，清楚了解海域內(nèi)海洋污染物的種類、生態(tài)環(huán)境的變化以及海洋物種的狀況，根據(jù)所了解的情況提出具體的規(guī)劃，及時作出相關(guān)對策，更好地解決相應(yīng)的海洋環(huán)境問題。此外，還要通過立法明確公共財產(chǎn)的所有權(quán)，或者在所有使用者之間達(dá)成限制自己使用公共財產(chǎn)行為的協(xié)議。只有建立資源性資產(chǎn)管理體制，才能確保國家所有權(quán)經(jīng)濟利益得以實現(xiàn)，才能更加有效的進行對海洋環(huán)境的相關(guān)保護工作，更好的保護海洋環(huán)境。
4．2群眾參與，群策群力
作為國家的一員，保護海洋環(huán)境既是責(zé)任，又是義務(wù)，因此應(yīng)該做到以下幾點。（1）大力宣傳和普及海洋生物生態(tài)環(huán)境保護知識，提高公民海洋保護意識，要向自己身邊的人多多宣傳環(huán)保節(jié)約知識，營造一個良好的保護環(huán)境的風(fēng)氣。（2）減少海灘餐飲業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的的污染，嚴(yán)禁將未經(jīng)處理的污水隨意排放至河流、湖泊、海洋中，禁止向海洋及沙灘丟棄垃圾。使用無磷洗衣粉，不要將洗衣等生活廢水排入陽臺雨水管道。（3）不肆意獲取海洋資源，捕殺瀕危海洋生物，同時拒絕購買受保護的海洋生物制品。
4．3強化研究，科學(xué)治理
為了深入解決我國的海洋環(huán)境問題，必須積極開展有關(guān)海洋環(huán)境保護的科學(xué)研究工作，以便為保護海洋環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。目前需深入開展的研究領(lǐng)域有：中國近海自凈能力和納污能力的研究；重點海域污染物總量控制模式研究；中國近海環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)研究；近岸養(yǎng)殖海域污染控制研究機制研究；中國近海污染物生物及生態(tài)效應(yīng)研究；赤潮發(fā)生機理及防治技術(shù)研究；近岸生境保護、整治與恢復(fù)技術(shù)研究。
5總結(jié)和展望
我國是一個海洋大國，管轄面積巨大。因此，保護海洋環(huán)境是大家共同的責(zé)任。由于科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟的發(fā)展，對于海洋的污染也隨之增多，解決海洋問題便擺到了一個更高的層次上，在全世界人民的研究及努力之下，海洋環(huán)境日漸改善。從研究的角度上來看，保護海洋環(huán)境的責(zé)任涉及到了社會的各個層面，因此在研究保護海洋環(huán)境的對策時，應(yīng)當(dāng)把整體性的理念貫徹到底，提出一系列切實可行的制度和方法。相信在不久的未來，一定能面對一個蔚藍(lán)、生機勃勃的大海，為子孫后代留下一個生生不息的海洋環(huán)境。
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【關(guān)鍵詞】海洋環(huán)境；責(zé)任保險；制度設(shè)計
一、開展海洋環(huán)境責(zé)任險具有重要意義
隨著我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，目前我國正處于海洋環(huán)境污染事故的高發(fā)期。一些涉海企業(yè)如康菲公司海洋污染事故頻發(fā)，嚴(yán)重污染海洋環(huán)境，危害漁業(yè)生產(chǎn)、海洋生態(tài)及群眾身體健康和社會穩(wěn)定，特別是一些污染事故受害者如漁民得不到及時賠償，引發(fā)了很多社會矛盾。開展海洋環(huán)境污染責(zé)任保險，利用保險工具來參與海洋環(huán)境污染事故處理，有利于分散涉海企業(yè)經(jīng)營風(fēng)險，促使其快速恢復(fù)正常生產(chǎn)；有利于發(fā)揮保險機制的社會管理功能，利用費率杠桿機制促使企業(yè)加強環(huán)境風(fēng)險管理，提升環(huán)境管理水平；有利于使受害人及時獲得經(jīng)濟補償，穩(wěn)定社會經(jīng)濟秩序，減輕政府負(fù)擔(dān)，促進政府職能轉(zhuǎn)變。國際經(jīng)驗表明，實施海洋環(huán)境污染責(zé)任保險是維護污染受害者合法權(quán)益、提高防范海洋環(huán)境風(fēng)險的有效手段。
二、海洋環(huán)境責(zé)任險的探索
海洋環(huán)境責(zé)任險是環(huán)境責(zé)任保險的重要組成部分，環(huán)境責(zé)任險又有“綠色保險”之稱，其定義各國不盡相同。參照2007年國家環(huán)境保護總局與中國保監(jiān)會聯(lián)合出臺的《關(guān)于環(huán)境污染責(zé)任保險工作的指導(dǎo)意見》中環(huán)境污染責(zé)任保險的概念[1]，海洋環(huán)境責(zé)任險可定義為“以企業(yè)發(fā)生海洋污染事故對第三者造成的損害依法應(yīng)承擔(dān)的賠償責(zé)任為標(biāo)的的保險”。一般認(rèn)為，海洋環(huán)境責(zé)任保險是以被保險人因玷污或污染海洋，依法應(yīng)承擔(dān)的賠償責(zé)任作為保險對象的保險。當(dāng)然，這種玷污和污染是有嚴(yán)格限制的。另外，目前保險公司只對突然的、意外的污染事故承擔(dān)保險責(zé)任，而對故意的、惡意的污染視為除外責(zé)任，也不涉及累積性的環(huán)境影響。
關(guān)于船舶環(huán)境責(zé)任保險的施行情況。我國于1999年成為《〈1969年國際油污損害民事責(zé)任公約〉1992年議定書》的締約國，該議定書于2000年1月5日對我國生效。同時，2010年國家交通運輸部《中華人民共和國船舶油污損害民事責(zé)任保險實施辦法》（2010年10月1日起施行），該實施辦法第二條指出，在中華人民共和國管轄海域內(nèi)航行的載運油類物質(zhì)的船舶和1000總噸以上載運非油類物質(zhì)的船舶，其所有人應(yīng)當(dāng)按照本辦法的規(guī)定投保船舶油污損害民事責(zé)任保險或者取得相應(yīng)的財務(wù)擔(dān)保。 同時要求中國籍船舶應(yīng)當(dāng)向經(jīng)國家海事管理機構(gòu)確定并公布的保險機構(gòu)投保船舶油污損害民事責(zé)任保險，或者取得經(jīng)國家海事管理機構(gòu)確定并公布的保險機構(gòu)以及境內(nèi)銀行等金融機構(gòu)所出具的保函、信用證等其他財務(wù)保證。
關(guān)于海上石油勘探和開采的環(huán)境責(zé)任保險的施行情況。在國外，海上石油勘探和開采的事故保險已經(jīng)有一定的經(jīng)驗。比如，2010年4月20日發(fā)生火災(zāi)的位于墨西哥灣的“深海地平線”這一鉆井平臺發(fā)生爆炸并引發(fā)大火事故。這一平臺屬于瑞士越洋鉆探公司，由英國石油公司租賃。瑞士越洋鉆探公司向英國勞合社和其他一些保險商投保了7億美元的保單。在世界主要石油保險市場，英國勞合社占據(jù)了市場份額60%～65%[2]。中國人民保險公司從1980年開始開辦石油保險業(yè)務(wù)，第一張石油保險單承保了法國道達(dá)爾石油公司在南中國海進行的鉆井作業(yè)風(fēng)險。但總體而言發(fā)展遠(yuǎn)未達(dá)到期望的程度。
此外，關(guān)于陸上企業(yè)的環(huán)境責(zé)任險。2008年以來，我國江蘇、湖南、云南、深圳等一些省市試點開辦環(huán)境責(zé)任保險，然而實際情況是企業(yè)參保意愿薄弱、保險受益覆蓋面小、賠償金額不足以彌補污染侵害后果。
從我國實踐看，目前海洋環(huán)境責(zé)任險僅在船舶油污責(zé)任、海上石油勘探和開采責(zé)任保險方面，其涉及面十分狹窄，深度也很不夠，海洋遭受的損害并不僅僅限于油污染，還有諸如工業(yè)污水排放、海洋工程、固體廢物污染等，急需健全完善海洋環(huán)境責(zé)任保險制度。
三、拓展海洋環(huán)境責(zé)任險的建議
1.推動海洋環(huán)境責(zé)任險的立法
海洋環(huán)境污染責(zé)任保險盡管在《海洋環(huán)境保護法》、《海洋石油勘探開發(fā)環(huán)境保護管理條例》、《1969年國際油污損害民事責(zé)任公約》等法律或參加的國際公約中有所涉及，但是一部法律的個別條文顯然不能支撐整個海洋環(huán)境污染責(zé)任保險制度。另外，2007年12月，國家環(huán)保總局與中國保監(jiān)會聯(lián)合出臺的《關(guān)于環(huán)境污染責(zé)任保險工作的指導(dǎo)意見》也僅是一個政策性的“指導(dǎo)意見”。因此，應(yīng)當(dāng)在《海洋環(huán)境保護法》、《環(huán)境保護法》、《保險法》中加入海洋環(huán)境責(zé)任保險的條款，并進一步進行包括海洋環(huán)境在內(nèi)的環(huán)境責(zé)任保險的專門立法。
2.運用行政手段，完善海洋環(huán)境責(zé)任險制度
政府在建立環(huán)境責(zé)任保險制度中，應(yīng)當(dāng)明確各個主體的權(quán)利與義務(wù)，以政策文件或法規(guī)的形式予以確定。同時，政府在環(huán)境責(zé)任保險制度中，對企業(yè)污染情況進行監(jiān)督，監(jiān)管保險公司對污染事件的賠付情況。要加緊出臺有關(guān)技術(shù)指南，國家海洋局于2007年出臺了《海洋溢油生態(tài)損害評估技術(shù)導(dǎo)則》，但這些尚不足以支撐環(huán)境損害的評估和鑒定，需要加緊出臺相關(guān)的技術(shù)評定細(xì)則；要盡快出臺《第三方環(huán)境風(fēng)險等級評估機構(gòu)管理辦法》和《第三方環(huán)境損害評估機構(gòu)管理辦法》，規(guī)范第三方服務(wù)機構(gòu)的職責(zé)；要提供專項資金支持，專家的引進、第三方海洋環(huán)境風(fēng)險等級評估機構(gòu)、海洋環(huán)境損害評估機構(gòu)的建立以及專業(yè)技術(shù)人員的定期或不定期培訓(xùn)等都需要專項資金作保障，政府應(yīng)當(dāng)安排一定的專項資金予以支持。
3.引導(dǎo)建立第三方服務(wù)機構(gòu)
海洋環(huán)境風(fēng)險等級的劃分、海洋環(huán)境事故中損害的評估，需要專家的指導(dǎo)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支持。因此，一要建立第三方服務(wù)機構(gòu)，包括：引進專業(yè)技術(shù)人員，組建專家團隊，為環(huán)境風(fēng)險等級劃分、環(huán)境損害評估以及環(huán)境污染責(zé)任保險推行提供技術(shù)咨詢和指導(dǎo)。
4.保險企業(yè)要拓展保險范圍與項目，實行差別保險費率
從我國率先展開環(huán)境責(zé)任保險試點工作的幾個城市來看，企業(yè)參保積極性不高。由于環(huán)境責(zé)任保險的賠付率普遍較低，不僅低于國內(nèi)其他一般的商業(yè)保險，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外的高達(dá)70%―80%的賠付率。與賠付率低不相適應(yīng)的是保險費率較高，我國目前實行的環(huán)境責(zé)任保險費率最低為2.2%，最高為8.0%，而其他險種的保險費率都在千分之幾[2]。市場經(jīng)濟條件下，賠付率過低和保險費率高的矛盾必然造成企業(yè)參保積極性不高；另外，保險公司積極性不高，試點企業(yè)普遍經(jīng)營污染危險性較大的業(yè)務(wù)，容易對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重環(huán)境污染，這對保險公司來說風(fēng)險太大。
由此，保險企業(yè)：一要拓展保險范圍與項目。海洋環(huán)境污染事故可以分為突發(fā)性的環(huán)境污染事故和累積性的環(huán)境污染事故，相應(yīng)的責(zé)任保險的保險范圍也應(yīng)包括這兩個方面，當(dāng)然，這方面可以采取“分步走”的戰(zhàn)略。另外，海洋環(huán)境責(zé)任保險項目應(yīng)該有：油污責(zé)任保險、流域環(huán)境責(zé)任保險、海洋工程責(zé)任保險、海洋傾廢責(zé)任保險四大塊；二要實行差別保險費率，避免逆選擇和道德風(fēng)險的發(fā)生。由于所屬行業(yè)的不同，企業(yè)對環(huán)境造成污染的可能性和污染的程度都是不同的。比如石油、化工等行業(yè)就比港口行業(yè)更可能對海洋環(huán)境造成污染，而且一旦造成污染，其危害程度都比較嚴(yán)重。因此，我國海洋環(huán)境責(zé)任保險制度應(yīng)確立“高風(fēng)險、高保費、高賠付；低風(fēng)險、低保費、低賠付”的原則，要運用科學(xué)的方法，對不同行業(yè)的風(fēng)險進行評估，在此基礎(chǔ)上，實行有差別的保險費率；三要要避免道德風(fēng)險問題的發(fā)生，可實行“優(yōu)惠費率”政策，對那些在保險期限內(nèi)發(fā)生保險事故較少的被保險人，在續(xù)保時可享受相對較低的優(yōu)惠費率；對于那些在保險期限內(nèi)發(fā)生保險事故較多的被保險人，在續(xù)保時需要承擔(dān)相對較高的保險費率。此外，保險公司還可以通過突擊檢查來監(jiān)測被保險人安全防護設(shè)施的可靠性，及時警示被保險人的安全隱患。保險公司還可以通過對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的由于故意或重大疏忽引起的保險事故拒賠保險金，以及對有此情況發(fā)生的企業(yè)拒絕承保等方式來避免逆選擇和道德風(fēng)險的發(fā)生。
5.建立巨災(zāi)共保機制
鑒于海洋環(huán)境責(zé)任保險的高賠付率、損害后果的巨大性、保險人利益的風(fēng)險性等特殊性，政府可以出面促使我國海洋環(huán)境責(zé)任保險建立承保主體的共保機制。該機制要由保監(jiān)會聯(lián)合推動，設(shè)立由多家公司組成的共保體，通過分擔(dān)風(fēng)險，可以提高整體賠付能力。共保體按照約定的比例分?jǐn)偙ＹM、承擔(dān)風(fēng)險、享受政策，實施對海洋環(huán)境責(zé)任險的承保、理賠、結(jié)算等，共同提供服務(wù)。
6.規(guī)范海洋環(huán)境責(zé)任險的模式
目前，發(fā)達(dá)國家環(huán)境責(zé)任險主要有三種模式：一是以美國和瑞典為代表的強制保險的制度；二是以德國為代表的強制責(zé)任保險與財務(wù)保證或擔(dān)保相結(jié)合的制度；三是以英國和法國為代表的自愿保險為主、強制責(zé)任保險為輔的制度[3]?？紤]我國海洋污染狀況，可針對不同行業(yè)、不同企業(yè)層次性地操作。首先是污染嚴(yán)重、生態(tài)損害風(fēng)險較大的企業(yè)適用強制責(zé)任保險，如濱?；?、石油、印染、核燃料生產(chǎn)、有毒危險廢棄物的處理、大規(guī)模的海岸工程等。而對環(huán)境的危害呈現(xiàn)出漸進的、持續(xù)危害的企業(yè)的承保機構(gòu)，可采取美國式的專門保險機構(gòu)，由國家財政予以支持。其次是污染嚴(yán)重、規(guī)模不大的企業(yè)適用強制責(zé)任保險。因為這些企業(yè)規(guī)模不大，技術(shù)和設(shè)備方面又缺乏足夠的安全保障，很容易造成疏忽和意外，而一旦發(fā)生事故，囿于其財力，無法獨自承擔(dān)損害后果。第三是其他污染較輕的企業(yè)適用任意責(zé)任保險，如餐飲、娛樂、商業(yè)等行業(yè)。任意責(zé)任保險模式在對受害第三人的保障力度上明顯地弱于強制責(zé)任保險模式，但是，這種模式比較自由和寬松，對國家的依靠力也比較小，可以由商業(yè)性保險公司承保，由其自由決定一些除外責(zé)任和保險費率，體現(xiàn)一種市場化運作。
四、結(jié)語
作為海洋環(huán)境損害賠償?shù)摹暗诙乐匾葷谰€”的海洋環(huán)境責(zé)任保險制度有其獨特的優(yōu)勢，雖然我國的海洋環(huán)境責(zé)任保險制度走過一些歷程，總體水平不高，但我們已經(jīng)看到了一些積極的有益嘗試。我國應(yīng)當(dāng)在綜合國內(nèi)外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，盡快健全完善我國的海洋環(huán)境責(zé)任保險制度。
參考文獻(xiàn)：
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[2]鄭冬梅,海洋環(huán)境責(zé)任保險制度邊界與運行機制，保險研究，2007(9)：22-25
關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境監(jiān)測；實驗室污染；防治
1引言
海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室的樣品包含海水、生物體、沉積物等，組成復(fù)雜，檢測項目多。在樣品的分析檢測過程中，會大量使用化學(xué)藥品，實驗過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生廢水、廢氣、固體廢物，對環(huán)境造成污染，其在監(jiān)測海洋環(huán)境狀況的同時，本身也成為了一個典型的污染源。隨著人們環(huán)保意識和法律意識的增強，實驗室的污染問題備受關(guān)注。本文分析了海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室的主要污染來源，并提出了相應(yīng)的防治措施。
2污染來源及危害
2.1廢液污染
海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室產(chǎn)生的廢液分為三類，即實驗原廢液、一般實驗廢水、生活廢水，來源于多余的樣品、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量的洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項目都不同程度存在著廢液污染問題。這些廢液成分復(fù)雜，包括最常見的有機物、強酸堿廢液、重金屬離子和有害微生物及相對少見的氰化物、細(xì)菌、藥殘等[1]。目前，我國部分海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室未具備良好的廢液處理條件，甚至有直接排放的現(xiàn)象，對環(huán)境造成污染。
2.2廢氣污染
海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室產(chǎn)生的廢氣主要集中在樣品試劑、分析過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物、有機溶劑的揮發(fā)及標(biāo)氣的泄漏等。室內(nèi)空氣污染物的種類較多，成分復(fù)雜，排放具間歇性，主要有有機氣體和無機氣體兩大類，如酸霧、甲烷、正己烷、乙醚、鹵化氫等有害氣體。這些氣體若直接排放到大氣當(dāng)中，會對人體健康和環(huán)境質(zhì)量造成危害。
2.3固體廢棄物污染
海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室產(chǎn)生的固體廢物主要來自多余樣品、分析產(chǎn)物、殘留失效的化學(xué)試劑、消耗或破損的實驗用品等。這些固體廢物成分復(fù)雜，涵蓋各類化學(xué)、生物污染物，尤其是不少過期失效的化學(xué)試劑，處理稍有不慎，即容易危害土壤以及地下水環(huán)境，導(dǎo)致較嚴(yán)重的污染事故。
3防治措施
3.1建設(shè)污染防治設(shè)施
《環(huán)境保護法》規(guī)定：“建設(shè)項目中防治污染的設(shè)施，應(yīng)當(dāng)與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用?！睘榱私档蛯嶒炇覍Νh(huán)境的污染，應(yīng)把實驗室環(huán)境保護系統(tǒng)納入實驗室設(shè)計與建設(shè)中，使之成為實驗室建設(shè)必不可少的一部分，從而有利于貫徹落實各項實驗室環(huán)境污染的防治措施[2]。建設(shè)廢水處理系統(tǒng)，一般實驗廢水和生活廢水應(yīng)綜合運用物理、化學(xué)、生物等方法，通過酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理、生物接觸氧化等工藝措施處理后達(dá)標(biāo)排放。建設(shè)實驗室廢氣處理系統(tǒng)，具體根據(jù)實驗室廢氣的特點來選擇處理方法，如建設(shè)酸霧凈化塔，采用濕法處理實驗過程中產(chǎn)生的酸性廢氣，建設(shè)活性炭吸附裝置，采用干法處理實驗過程中產(chǎn)生的有機氣體。建設(shè)專門分類存放點，用于貯存、管理固體廢棄物。
3.2妥善收集、貯存、處置實驗室廢棄化學(xué)品
實驗過程中產(chǎn)生的原廢液、固體及可收集的氣體等廢棄化學(xué)品應(yīng)遵循科學(xué)的收集技術(shù)規(guī)范[3]。實驗過程中產(chǎn)生的廢棄化學(xué)品分為無機濃酸溶液及其相關(guān)化合物、有機酸、有機堿、自燃物質(zhì)、遇水反應(yīng)的物質(zhì)等19類。執(zhí)行廢棄化學(xué)品分類的人員應(yīng)熟悉其物理、化學(xué)、毒害等特性，并做好分類。實驗室應(yīng)在合適位置明示《實驗室廢棄化學(xué)品分類表》，以方便相關(guān)操作人員正確分類識別和棄置廢棄化學(xué)品，并做好標(biāo)識。如需對廢棄化學(xué)品進行混合收集，收集前應(yīng)明確其成分，以確保它們之間的相容性，使當(dāng)兩種以上廢棄化學(xué)品混合，或與收集容器、材料接觸時不會發(fā)生放熱、著火、爆炸、有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生等反應(yīng)。在進行相關(guān)操作時，應(yīng)做好個體防護。盛裝廢棄化學(xué)品的包裝容器應(yīng)張貼規(guī)范的標(biāo)簽，貯存設(shè)施或區(qū)域應(yīng)設(shè)立醒目的警告標(biāo)志。若無妥善處理的技術(shù)設(shè)施，應(yīng)將廢棄化學(xué)品收集交給具有相應(yīng)處理資質(zhì)的經(jīng)營者進行轉(zhuǎn)運、處理處置，對不明廢棄化學(xué)品不得擅自處理，嚴(yán)禁擅自傾倒、排放或交未取得經(jīng)營資格的單位進行處理處置。
3.3推行清潔實驗
將清潔生產(chǎn)的先進理念引入實驗室檢驗檢測過程中，以綜合預(yù)防的環(huán)境保護策略，實現(xiàn)實驗室廢棄物減量化，以期減少對環(huán)境的風(fēng)險。一般一個項目的檢測方法有多種，在保證監(jiān)測質(zhì)量的前提下，適當(dāng)減少和調(diào)整化學(xué)藥品的用量，選擇污染較小的分析方法，優(yōu)先選擇無毒害、無污染或低毒害、低污染的試劑，保證好用藥的順序，對于其中即將過期的一些化學(xué)試劑，必須優(yōu)先使用。積極采用先進的檢驗檢測技術(shù)和儀器設(shè)備，替代傳統(tǒng)的化學(xué)試劑法，減少化學(xué)試劑的用量[4]。在滿足檢測需求的前提下，合理安排采樣，控制多余樣品的廢棄量。
3.4強化監(jiān)管力度
將實驗室的污染防治工作納入實驗室管體體系，形成《環(huán)境保護管理程序文件》和制度，將該項工作貫穿實驗室整個管理過程，以對檢測活動中產(chǎn)生的廢棄物處理進行控制，保障實驗室安全、衛(wèi)生、整潔有序，保證廢棄物處理符合環(huán)保和安全要求。對實驗室廢棄物的處理情況要詳細(xì)記錄，廢棄物處理過程要填寫設(shè)計好的《實驗室廢棄物處理記錄表》，做好臺賬，使每批廢棄物從產(chǎn)生、收集、轉(zhuǎn)運、處置情況可追溯。
3.5提高環(huán)保意識，培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣
應(yīng)使實驗室全體工作人員牢固樹立自己是環(huán)境保護工作的踐行者，不是環(huán)境的破壞者的意識，在工作中自覺地按相關(guān)規(guī)定適量取用藥品和試劑，規(guī)范操作，不隨意傾倒實驗廢液，不隨意丟棄固體廢棄物，及時妥善的處置好實驗廢棄物，養(yǎng)成良好的實驗作風(fēng)和工作習(xí)慣。充分考慮實驗室工作中的各個環(huán)節(jié)是否實現(xiàn)了資源的合理利用，是否對環(huán)境的危害降到最低，杜絕對環(huán)境造成二次污染。
4結(jié)語
海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室作為保護海洋環(huán)境的重要技術(shù)支撐機構(gòu)，其不應(yīng)該反而成為一個典型的環(huán)境污染源。采取積極措施，妥善處理好實驗過程中產(chǎn)生的“三廢”污染，減排控污，最大限度的減小對環(huán)境的破壞，是其貫穿海洋環(huán)境監(jiān)測工作的基本要求。
參考文獻(xiàn)：
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海洋生物活性物質(zhì)獲取用海
從國內(nèi)幾家從事海洋生物醫(yī)藥研究的科研院所了解到，所涉及的海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)幾乎都以養(yǎng)殖、捕撈作為產(chǎn)品原料來源，而且原料多數(shù)為常見、成本低廉的海洋生物及衍生物。例如，中科院海洋所以蝦、蟹殼為原料提取殼聚糖，制成海洋生物保健品，主要用來提高機體免疫力；提取水母毒素用以研究水母蜇傷；從海帶、紅藻、綠藻、褐藻中提取藻類多糖用來治療慢性腎衰；從卡拉膠藻中提取卡拉膠，主要功效是抗腫瘤。而單獨申請某一片海域作為原料供給的案例很少，從調(diào)研情況來看，只了解到中科院南海海洋研究所為提取海馬體內(nèi)生物活性物質(zhì)和養(yǎng)殖螺旋藻而申請海域。
由于海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的原料來源幾乎都取自海水養(yǎng)殖和捕撈，備擇性相對較大，對用海要求也就相對較低。從某種意義上說，能夠進行海水養(yǎng)殖和捕撈的海域也就都能夠滿足相關(guān)海洋生物醫(yī)藥的原料供給。海洋環(huán)境因素對海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)影響主要是水體中重金屬的含量對生物資源的影響。海洋水體中重金屬含量超標(biāo)，會影響海洋生物個體生長，從而影響到體內(nèi)生物活性物質(zhì)的生成。例如，卡拉膠藻的生長會受重金屬影響，但可以在富含氮和磷的水環(huán)境中生長，和魚類、貝類混養(yǎng)會吸收水體中的氮、磷元素，防止水體富營養(yǎng)化，而且釋放能夠殺死致病弧菌的物質(zhì)。但通過一定的化學(xué)方法可以將重金屬從活性物質(zhì)中分離，從而得到含量較純的活性物質(zhì)。
海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)用海應(yīng)參考海水養(yǎng)殖、捕撈用海的管理政策，保證該海域的海洋環(huán)境質(zhì)量，要禁止圍填海等嚴(yán)重影響海洋生態(tài)環(huán)境的開發(fā)活動，濱海城鎮(zhèn)的生活污水、垃圾處理和工業(yè)廢水處理設(shè)施建設(shè)，污水排放口位置要嚴(yán)格論證，保持海洋生物物種豐富，生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
此外，也要加強養(yǎng)殖用海自身廢水排放的監(jiān)督、控制和管理。某些海洋生物活性物質(zhì)在提取、合成和制備過程中會對附近海域環(huán)境造成一定程度的影響。例如，從蝦、蟹殼中提取甲殼素，其生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生污染物排入海洋。
針對此類情況，應(yīng)該要求這種生產(chǎn)過程嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)排放，做到對海域環(huán)境影響最小。在開發(fā)和利用海洋生物資源時，要充分考慮海洋環(huán)境的承載能力，堅持海洋生物資源可持續(xù)利用的理念。海洋生物活性物質(zhì)大多含量甚微，如果大規(guī)模提取、純化進行商品化生產(chǎn)，有可能破壞海洋生物資源的生態(tài)平衡，以至于對環(huán)境造成不可逆的惡性影響。
罕見基因種質(zhì)資源獲取用海
某些海洋生物活性物質(zhì)的提取和研發(fā)要應(yīng)用一些特定海洋生物的基因資源和特殊活性物質(zhì)，而這些海洋生物只生存在某一特定環(huán)境下的海域，這些海域往往是海洋自然保護區(qū)或特殊海洋環(huán)境類型的海域。對于這種用海，除了應(yīng)考慮保證周邊海域海洋環(huán)境質(zhì)量，還應(yīng)該考慮與省級海洋功能區(qū)劃的結(jié)合，將該海域設(shè)定為海洋保護區(qū)或保留區(qū)，海洋保護區(qū)需嚴(yán)格執(zhí)行保護區(qū)的相關(guān)管理規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行Ⅰ類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
有計劃地對重要經(jīng)濟魚蝦越冬、產(chǎn)卵場投放人工魚礁，嚴(yán)格控制陸源污染物超標(biāo)向近海水域排放，對重要魚蝦產(chǎn)卵場的水質(zhì)要嚴(yán)格檢測，保護魚蝦類的正常繁殖生長，保護該海域的特殊基因種質(zhì)資源。
海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)用海應(yīng)全面規(guī)劃、合理布局
關(guān)鍵詞:海洋經(jīng)濟 海洋環(huán)境 環(huán)境保護 海洋災(zāi)害
前言
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴(yán)重的污染,使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降,生態(tài)環(huán)境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世 界各國,特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境,海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施,也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源,需要在海上進行各類工程建設(shè),在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究,第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究,第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ),考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學(xué)因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運動及演變規(guī)律,并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此,除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外,也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型,這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數(shù)學(xué)模型;波浪數(shù)學(xué)模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面,對于較大范圍的海域,通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(xué)模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域,如排污口近區(qū),則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外,采用坐標(biāo)變換,可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型,這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數(shù)學(xué)模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎(chǔ),針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面,可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系,可使雙曲型緩坡方程能
夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合,可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來,建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法,用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型,可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo),在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發(fā),在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型,它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù);同時對確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出,在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面,數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學(xué)模型,其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵,直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的,有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備,現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng),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結(jié)構(gòu),獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間,現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程,估計到21世紀(jì),可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用,各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大,保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū),但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū),海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用,海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù),感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等,都將是需要認(rèn)真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設(shè)施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題,也是非常迫切需要研究的課題。此外,長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策,也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經(jīng)濟發(fā)達(dá)的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景,建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)一樣,將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合,建立模型,通過多媒體技術(shù),形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,預(yù)測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)境水污染的惡化、海洋自然災(zāi)害(臺風(fēng)、巨浪、風(fēng)暴潮、地震、冰害、地質(zhì)災(zāi)害)頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設(shè)所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變,以及它們之間的相互作用,用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理,建立智能化的決策支持系統(tǒng),以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展,將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有
效的手段。
三、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣,是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高,一旦發(fā)生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風(fēng)暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等)。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%,其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮,形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象,結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù),至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式,冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中,除進行理論分析和數(shù)值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行,它們各有其優(yōu)缺點,發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物(海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等)發(fā)生破壞,除其直接經(jīng)濟損失極大外,其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升,造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內(nèi)外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(nèi)容將是為解決海洋工程設(shè)施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的,如近海環(huán)境地震危險性分析,設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性;海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設(shè)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低,施工質(zhì)量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
關(guān)鍵詞海洋環(huán)境污染海洋災(zāi)害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(yán)重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境，海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施，也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源，需要在海上進行各類工程建設(shè)，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學(xué)因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學(xué)模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風(fēng)暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等）。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(nèi)容將是為解決海洋工程設(shè)施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。
關(guān)鍵詞海洋環(huán)境污染海洋災(zāi)害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(yán)重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境，海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施，也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源，需要在海上進行各類工程建設(shè)，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學(xué)因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學(xué)模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風(fēng)暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風(fēng)翻沉等）。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
以下的一些研究內(nèi)容將是為解決海洋工程設(shè)施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設(shè)計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學(xué)因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學(xué)模型可以以N－S方程和通用的k－單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。
在我國北方海域，冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設(shè)施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題，也是非常迫切需要研究的課題。此外，長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策，也是需要重點研究的課題。
以主要經(jīng)濟發(fā)達(dá)的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景，建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)一樣，將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)境水污染的惡化、海洋自然災(zāi)害（臺風(fēng)、巨浪、風(fēng)暴潮、地震、冰害、地質(zhì)災(zāi)害）頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設(shè)所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理，建立智能化的決策支持系統(tǒng)，以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有效的手段。