海洋污染的解决措施范例(3篇)

daniel 0 2024-12-11

海洋污染的解决措施范文篇1

关键词:近海严重污染防止污染恶化

中图分类号:TE991.5文献标识码:A文章编号:

Thecauseofenvironmentpollutionandthepolicyofmanagement

aboutseaalongshoreinourcountry

LiHaixiangLiuXiaoping

(ShandongGeo-engineeryngExplorationInstitute,ShandongJinan250014,China)

Abstract:thedevelopmentofChina'smarineeconomyforinstantsuccess,extensivemanagement,evenattheexpenseoftheenvironment,causingseriouspollutionofcoastalwaters.Inaddition,animportantreasonformarineenvironmentalprotectionlegalsystemisnotperfect,imperfectmanagementsystemandthecurrentsituationofourcountry.Inordertopreventfurtherdeteriorationofenvironmentalpollutionincoastalwaters,shallformulatecorrespondingmanagementcountermeasuresassoonaspossible,establishandperfectthemanagementsystemformarineenvironmentalprotection,strengthenthemechanismofmarineenvironmentalprotectionandlawenforcement.

Keywords:coastalpollutionpreventworseningpollution

引言

我国是海洋大国,海域辽阔,海洋资源种类繁多,储量丰富。合理开发我国的海洋资源可以带来巨大的生态经济效益,然而,在以往海洋资源不被视为商品,使其被无偿或低偿使用,带来了资源浪费、环境污染和生态环境破坏等一系列问题,严重制约了海洋经济的可持续发展。为了摆脱传统发展模式中经济发展与环境恶化的两难困境,真正实现海洋经济的可持续发展,建设海洋经济强国,必须针对我国海洋资源过度利用的现状及其产生原因提出防治办法。

1、中国海洋环境基本状况

1.1中国海域自然状况

中国海域位于亚洲大陆东侧的中纬度和低纬度带,跨越热带、亚热带和温带三个气候带,各海域与大洋之间均有大陆边缘的半岛或群岛断续间隔,基本属封闭性海区。海岸线漫长,长达18000km,分布有6500多个岛屿,沿海滩涂380万公顷,海洋生物物种和生态系统具有丰富的多样性。同时,中国海域拥有丰富的矿产资源、油气资源、滨海旅游资源和可再生能源,开发潜力十分巨大。

1.2我国海水水质情况

近年来,我国近岸海域污染状况严重,2009年,全海域未达到清洁海域水质标准的面积为146980km2,其中较清洁海域面积70920km2,轻度污染海域面积25500km2,中度污染海域面积20840km2,严重污染海域面积29720km2。严重污染海域主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。

1.3中国海洋环境保护工作发展

国家海洋局作为中国海洋工作的主管部门,早在20世纪60年代就开始对中国的海洋环境实施监测,特别是1972年斯德哥尔摩环境大会以后,国家海洋局开始组织对中国沿海的环境污染进行调查。从20世纪70年代起,中国开始逐步建立海洋环境监测业务体系,从国家、区域、沿海地方省市到基层单位的四级海洋环境监测机构逐步建立,并广泛开展了中国海域的环境监测工作。近年来,国家海洋局相继制定了海洋工程和海岸环境影响报告书核准和审核相关管理规定和程序,全面推进了海洋工程和海岸工程环境保护管理工作。此外,对中国海监进行了整编,充实了执法力量,加强了能力建设,指导地方成立了执法队伍,加大了海上执法力度。

2.中国海洋污染现状及特点

2.1中国海洋环境污染的现状

近年我国近岸海域环境质量仍呈继续恶化趋势,特别是经济发达地区的河口、海湾以及大中城市毗邻海域污染最为严重。由于污染严重,导致我国海洋生态环境恶化,赤潮大规模频繁发生,使沿海经济发展和人民身体健康受到危害。

2.1.1近岸海域污染依然严重

截止到2009年,我国全海域受污染面积为76060km2,其中轻度污染海域面积25500km2,中度污染海域面积20840km2,严重污染海域面积29720km2,主要污染物是无机氮、磷酸盐、部分重金属和石油类,污染海域主要分布在近岸、河口、海湾和人口密集、工业发达的大中城市邻近海域以及排污口附近海域。海洋沉积物质量状况总体较好,近岸部分海域沉积物受到DDT、多氯联苯、砷和石油类等的污染。海洋生物质量状况基本良好,但近岸部分监测地点个别贝类体内残留的铅、镉、铜、砷等有害物质的浓度超过一类海洋生物质量标准,粪大肠菌群含量超过二类海洋生物质量标准,少数监测地点个别贝类体内仍然残留有六六六和DDT。

2.1.2陆源排污严重污染近岸海域

中国近海海域的主要污染物80%以上来自陆源排污。每年上百亿吨的工业和生活污水将大量的氮、磷、石油类、重金属类(锌、镉、铅、汞、铜等)和其他有毒有害物质携带排放入海,造成近岸海域水质恶化。2005年,全国陆源入海排污监测结果表示,84%的入海排污口超标排放污染物,主要超标污染物为营养盐、粪大肠菌群和B0D5等。入海污染物的排放严重影响了邻近增养殖区、保护区、滨海风景旅游区等海洋功能区的功能。

2.1.3海水养殖区环境不容乐观

通过对50个海水增养殖区实施监测的结果表明,56%的增养殖区水质状况良好,部分养殖区海水受活性磷酸盐和无机氮的影响,水体呈富营养化状态;48%的增养殖区沉积物质量状况良好,部分养殖区沉积物中粪大肠菌群、有机碳、砷的含量较高;养殖生物总体质量一般,部分养殖区养殖生物体内出现DDT、多氯联苯、粪大肠菌群、镉、砷和铅的超标等现象。

2.1.4赤潮灾害频繁发生

由于含有高浓度营养物质的大量污水排放入海,致使我国近海海域赤潮频繁发生,给养殖业造成巨大经济损失,给海洋生态造成巨大破坏,特别是有毒赤潮的发生,对人体健康和生命安全造成极大危害和威胁。

2.1.5近岸海洋生态环境脆弱

近年来,海洋污染加剧和围填海等人为破坏行为的存在,使我国近岸海域生境恶化,生态系统结构失衡,典型生态系统受损,生物多样性和珍稀濒危物种减少,赤潮等海洋生态灾害频发中国。总体而言,中国近岸海洋生态系统整体处于脆弱状态,生态环境恶化的趋势尚未得到缓解。

2.1.6海岸侵蚀灾害严重

据统计,目前70%左右的沙岸和大部分开敞式淤泥岸遭受侵蚀,沙质海岸侵蚀岸线己逾2500公里,主要是受沿岸挖砂、水库拦砂、河流人工改道等人为活动的影响。

2.2中国海洋环境污染的特点

2.2.1我国近海污染物普遍是以氮、磷、油类为主

①油类污染在各海区均有分布,局部区域严重,其中锦州湾、渤海湾、辽东湾、黄海北部、胶州湾、莱州湾及大连湾油类污染尤其显著;②中国近海水体中营养盐含量普遍偏高,超标严重;③重金属污染严重,各海区河口或港湾的海洋生物体内重金属含量都有不同程度的超标,特别是1998年我国近岸水城持续受到重金属污染,渤海、黄海、东海和南海汞的超标率分别达到42%、19%、22%和29%。

2.2.2污染物的浓度分布为河口高于近岸,近岸高于远岸

污染区城主要集中于近岸,近岸又以河口、港湾污染最为严重。如长江、珠江口等,其中长江口、珠江口、胶州湾、杭州湾、舟山渔场营养盐含量最高。

2.2.3赤潮是中国近海最突出的环境问题

近年来,中国赤潮灾害多发,且普遍具有以下特点:发生次数增多,持续时间延长,大面积赤潮增加、区域集中,有毒有害藻种类增加。上世纪70年代在中国仅发现9次赤潮,80年代75次,90年代猛增到262次,2001-2004年的四年中已发生赤潮371次,总面积超过6.6万km2,其中仅2003年就发生赤潮119次,且近年来不但海河沿岸水域频繁发生赤潮,而且在开阔的近海也时有发生。

3.防治海洋污染的对策

3.1.实施海岸带综合管理,协调沿海经济发展与海洋环境保护

①以科学发展观为指导,完善海岸带综合管理体制,实现临海经济、海洋经济与海洋环境的协调发展;②加大海洋科学研究和海洋高新技术开发投入力度,科学评估海洋资源开发潜力和海洋环境承载力指标,提出海洋资源开发重点领域和海洋环境管理优先顺序,制定科学的海洋资源开发和海洋环境保护规划;③因地制宜地完善海岸带功能区划,严格控制海岸带各种生产性开发活动,加强对海上及海岸工程项目的环境评价及监测管理,优先发展科技含量高、污染轻的高新技术产业和环保产业。

3.2.实施流域环境综合治理,严格控制陆源污染

①完善沿海城市生活污水和工业三废的处理设施建设,提高污染物的处理能力和处理效率,大幅度减少各种污染物的入海量,在有条件的大城市城区,尽快实现污水的三级处理后循环利用,没有条件或基础设施不达标的城区也要尽快实现污水的二级处理或深海集中排放;②严格控制固体污染,采用清洁生产技术或处理设施,有效减少固体垃圾对海洋环境的污染;③开展水上保持及小流域综合整治小范工程,防止大量的有机污染物和有毒废物通过水上流失进入海洋造成污染。

3.3.完善海洋保护区建设,恢复海洋生态环境

①采取积极措施,完善海洋自然保护区建设,在现有的海洋自然保护区基础上,扩大海洋保护区数量,增加海洋保护区面积;②根据近海海洋环境特点和生物地理分布进行典型海区生态环境地理区划,并选择有代表性的岛屿、海域或海岸带区域规划不同形式的海洋保护区,建立海洋保护区代表系统,重点对沿海重要的经济生物资源、珍稀海洋动植物、典型的海岸地质景观和海洋生态系统进行保护,尤其是对重点河口、海湾和湿地生态系统进行综合保护;③推进重要生态功能区保护,对重要的海洋生物繁殖地和栖息地采取必要的保护措施,以恢复海洋生物群落的稳定性和生产力。

3.4.实施生态渔业工程,保护和恢复近海渔业资源

①积极调整海洋渔业产业结构,优化渔业局,推动近海生态渔区建设。完善禁渔区一期、捕捞许可证、渔具限制等管理措施,严格控制近海捕捞强度,保护近海渔业资源;②实施海洋农牧化工程,通过投放人工鱼礁、改造海洋牧场等措施改善近海海洋生态质量,改善海洋生境,扩大人工增殖放流品种和数量,加速恢复近海渔业资源,增加渔业资源量;②建立近海海洋生态补偿机制,推动生态渔业工程,积极恢复近海渔业生物的产卵场和育幼场,保持其栖息地海洋环境条件的稳定和改善。调整捕捞结构,保持海洋生物种群食物链结构的完整性和稳定性,从而最终实现渔业的可持续发展。

3.5.完善海洋环境监测体系,提升海洋监测能力

①围绕重点海域海洋环境承载力和海洋资源可开发量评价进行全面系统的近海综合调查,全面掌握近海海洋物理、化学、生物及社会经济状况指标,为海洋环境监测提供评价基线数据;②加大对海洋环境监测的投入力度,对现有观测台站进行技术改造,提升地方的海洋环境监测能力,在重点排污口、河口湾、港口、养殖区等重点污染控制区建立区域性海洋观测网,为科学保护和利用海洋资源提供全面的数据支持。③建立近海海洋环境信息管理及决策支持系统,将包括海洋综合管理、海洋开发决策、海洋污染源管理、海洋监测、海洋灾害及应急监测系统等内容在内的海洋环境信息和数据纳入统一的信息网络,使政府主管部门、海洋环境管理部门、各涉海用户及公众及时了解和掌握所关心的海域信息,为海洋开发决策、海洋环境管理和碧海行动计划的实施提供科学依据。

3.6.海洋意识普及与公众参与

①加强对公众的海洋意识和海洋法律、法规教育,尤其是针对青少年开展海洋环境知识普及;②鼓励和支持公众和企业参与海洋环境保护行动,组织海洋环境保护和环境监测志愿者队伍,对涉及公众切身利益或公众关注的海域开展志愿监测行动,以弥补专业监测网络的不足;③开展形式多样的海洋环境监测和海洋环境维护公益活动,提高公众的海洋意识和参与度;④采取鼓励政策,推动海洋环境保护民间社团建设,并通过赞助和募捐的方式设立海洋环境保护基金,对有突出贡献的个人和团体进行奖励;⑤建立定期的区域海洋环境质量状况信息制度,为公众和民间团体提供参与和监督海洋环境保护的信息渠道与反馈机制。

4.结语

近岸海域是海洋中和人类社会关系最密切的部分,由于人口向海岸带地区迅速集中,海岸带便遭受了人类过度活动、各类污染物排放、气候变化和生态环境退化等过程的综合影响,给近岸海域环境质量带来巨大的压力。面对日益恶化的海洋环境和逐渐衰退的海洋生物资源,我们必须采取一些切实有效的防治措施,加大宣传力度,提高全社会对海洋环境的重视,控制污染物的排放,防治海洋环境污染,同时加大执法力度,强化监督管理,真正实现海洋经济的可持续发展,建设海洋经济强国。

参考文献

[1]张玉珍,张丽玉,曾悦,洪华生,张珞平,方秦华,我国近岸海域环境现状及保护对策[J]。山东环境,2003,02期

[2]高强,我国海洋经济可持续发展的对策研究[J]。中国海洋大学学报,2004,03期

海洋污染的解决措施范文

国务院发展研究中心指出,未来中国水污染防治形势为:用水总量和废水排放量仍呈现上升的态势;水污染从单一污染向复合型污染转变的态势加剧;非常规水污染物产生量持续上升,控制难度增大……

水环境的改善并非一日之功。

路漫漫兮其修远,吾将上下而求索。“水十条”中诸多关于改善水环境的研究探索性措施或将探明当前症结所在,打破困境,开创我国水污染治理新路。

探索建立环境监察专员制度

2014年11月12日,《国务院办公厅关于加强环境监管执法的通知》提出“研究在环境保护部设立环境监察专员制度”,2015年4月16日,“水十条”再次提出,“加强对地方人民政府和有关部门环保工作的监督,研究建立国家环境监察专员制度。”

记者了解到,设立国家环境监察专员制度,是解决环境监察体制现实问题的迫切需要。近年来,在有关部门大力支持下,初步形成由环境保护部环境监察局和6个区域环保督查派出机构共同组成的国家监察体系。

“现有国家监察体制在实际运行中面临严重挑战,监察制度手段不足,效果不好。”环保业内人士指出,从总体上看,主要问题是地方政府履行对环境质量负责的法律责任不够落实,甚至在环保工作中不作为、乱作为现象屡见不鲜,地方保护主义严重。与企业违法排污对环境的影响相比,一些地方政府在环保上的不作为、不当干预乃至公然违反国家环保法律法规,对当地以及周边广大区域生态环境和人民群众身体健康的危害更大,破坏性更强,影响更深远。“对地方政府履行环境法律法规、政策、规划、标准的情况进行监督检查非常重要,是国家环境监察的重要职能,但现有监察体制难以履行这一职能。”

据了解,1998年之前,对全国环境保护工作实施统一监督管理的职能,是通过国务院环境保护委员会这一机构行使的。1998年机构改革后,撤销了国务院环境保护委员会,环境保护监督职能的行使也因此失去了体制保障。当时,作为国务院直属机构的国家环境保护总局,在新设的环境保护部际会议中与其他成员地位平等,难以对国务院组成部门行使监督职能,作为环境保护部下属司局级参公单位的区域环保督查派出机构,难以对省级政府进行有效监督。

“环境保护不能依靠一级政府、一个部门,而是要调动各个部门、各级政府的积极性。”环境保护部环境与经济政策研究中心高级工程师王彬告诉记者,目前的环境问题都具有区域性,跨地区的协调联动是环境监管的重要内容和任务,而目前的环境监察体制难以适应这一需要。

“设立环境监察专员制度的初衷,是由于新环保法有一个最新要求:赋予环保部门监督下级政府执行环境保护法律法规的职责。”环保部环境监察局局长邹首民表示,此次从国家层面探索国家环境监察专员的制度,目的就是利用国家强化监察的能力,督促地方政府落实对环境质量负责的根本要求,使环保法得到更好的实施。

有研究指出,目前我国大气、水、土壤环境形势严峻,保护工作严重滞后于全面建设小康社会进程,环境质量与人民群众的期待差距较大,环境监管工作的力度不能满足中央对生态文明建设和全面深化改革的总体部署和要求。

“只有通过完善国家监察体制,才能从根本上解决环境监管权威不够、授权不明、力量不足、手段不硬等根本问题,有效克服体制,切实落实地方政府环境责任。”环保业内人士指出,设立国家环境监察专员制度,能够从根本上解决环境监察权威不够、手段不力等问题,强化对地方政府环境行为的监督和跨区环境问题的统筹协调。

谈及如何建立国家环境监察专员制度时,王彬建议,国家环境监察专员制度要与其他制度安排结合,在机构职能和人员精简的前提下,发挥最大的监督作用。“例如,探索如何理顺中央和地方的环保职责,调动地方环保工作的积极性;探索如何理顺部门关系,调动有关部门开展环保工作的积极性;探索环保行政执法如何与司法更紧密衔接,提高环境执法的威慑力;探索环保管理与公众参与、信息公开、公益诉讼的关系,调动社会力量参与环境保护。”

将部分高耗能、高污染产品纳入消费税征收范围

相关调查资料显示,目前我国正在用50%的高耗能产业能源消费与低技术、低附加值代价为世界制造工业产品,能源压力日趋严重。

“如果高耗能产业再向上扩张,那么能源消费速度势必随之向上扩张。”国家能源研究会理事长周大地指出,发达国家已经逐步淘汰了高耗能高污染行业及相关企业的落后产能。而中国一度是这些落后产能的“承接地”,伴随着中国经济的发展与民生需求,目前已经到了必须作出改变的时候了。

记者查阅资料发现,研究将部分高耗能、高污染产品纳入消费税征收范围,不仅是“水十条”规定的内容,也是《能源发展战略行动计划(2014-2022年)》里面的重要内容。早在2009年,国务院办公厅印发的《节能减排工作安排》通知中就强调“从严控制高耗能、高排放行业盲目扩张。”从2009年至今,中央已连续7年给高耗能、高污染行业与企业上“紧箍咒”。

“高耗能、高污染产品纳入消费税范围近两年一直在提,但是没有太大进展,主要原因就是目前很多高耗能、高污染的行业对地方经济拉动作用还比较明显,纳入消费税后肯定会对这些行业产生严重冲击,甚至不少企业可能倒闭或者外迁,因此落实起来可能面临比较大的阻力。”厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强表示,把一些高耗能、高污染的产品纳入消费税范围是一种非常市场化的做法,在国外被普遍采用,通过这种方式可以提高相关产品价格,以达到节能减排的目的。

“按照生产者与使用者共同承担的原则,消费者在使用这些双高产品时,也应该承担一部分税负。”环境保护部环境规划院经济部主任葛察忠告诉记者,制定这种税收政策主要是为了促进企业改进,而不是要把企业一棒打死。

“征收消费税只是一个方向,怎样收税、税的设计才是更重要的问题。”中国人民大学环境学院教授蓝虹表示,费税的重要作用是调节消费行为,通过征税减少高耗能、高污染产品的消费。“我们只是希望有效地控制双高产业的规模,而不是把双高产业干掉。我国目前仍然是处于发展中国家阶段,这些产业都是必不可少的。如何合理分配税收来源,既全成本地将污染成本收回来,又将污染成本分配到全产业链,这是最关键的。”

据介绍,产品消费税征收范围将着重从污染排放贡献的大小、造成环境影响大小、对人体健康的威胁程度以及全球气候变化等方面考虑。“今年已经将电池、涂料纳入消费税征收范围,今后将考虑扩大到含磷洗涤剂、纳入双高名的产品等。纳入消费税范围的还有对大气和土壤造成污染的产品。”葛察忠表示。

十二项研究探索措施保护海洋占三项

此前有报道指出,我国海洋生态系统健康状况整体较差,在全球性的海洋评价结果中,中国海域得分为53分,远低于全球平均水平。据了解,目前我国海洋环境污染主要以陆源污染物为主,即工业废水和固体废物、生活垃圾、生活污水等,占海域污染总量的80%。

“海洋污染的特点是污染源广,有毒有害物质的种类多,扩散范围大,危害深远,控制复杂,治理难度大。因此,海洋污染比起陆上的其它环境污染要严重和复杂。”业内环保人士指出,海洋本身对污染物有着巨大的搬运、稀释、扩散、氧化、还原和降解等净化能力。但这种能力并不是无限的,当局部海域接受的有毒有害物质超过它本身的自净能力时,就会造成海域性的污染。

“这些探索研究措施的出现,将有效制止海洋环境的进一步恶化。”业内环保人士指出,在“水十条”12项研究探索措施里,涉及海洋保护的研究探索措施就有3条。如研究建立海上污染排放许可证制度;研究建立重点海域排污总量控制制度;开展海洋生态补偿及赔偿等研究,实施海洋生态修复等。

在研究建立海上污染排放许可证制度方面。中国环境科学研究院副院长柴发合指出,“对于固定污染源的管理,排污许可证制度是一个非常好的核心制度,有利于排放管理更加法制化、程序化、精细化。”据了解,排污许可证制度起源于欧美国家,指凡是需要向环境排放各种污染物的单位或个人,都必须事先向环境保护部门办理申领排污许可证手续,经环境保护部门批准获得排污许可证后方能向环境排放污染物的制度。

“建立海上污染许可制度可以达到合理布局的目的。”有业内人士指出,环保部门可结合排污许可制度,对各单位排污量等进行变更、调控,重新审核各单位排污总量,同时调整污染物在一定地区的分配,能有效控制陆源污染物的排放。

在研究建立重点海域排污总量控制制度方面。中国海洋大学研究人员罗璇指出,“总量控制制度是被实践证明行之有效的污染防治制度。发达国家也将其运用到治理大气污染以及水域污染等方面并卓有成效。但目前,我国重点海域排污总量制度还不完善,并不能有效的运作于重点海域的排污防治工作。”

“建立我国重点海域排污总量控制制度,首先要在国家法律层面上进行修改和完善。如海洋基本保护法应将重点海域排污总量控制制度具体化。地方配套规范中应当确立重点海域排污总量控制理念等”罗璇说,此外当地政府还要细化各相关部门职能职责;确立海陆制约机制;完善海洋环境监测制度;调整排污收费制度及推广排污权交易制度等。

海洋污染的解决措施范文

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。

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