海洋环境特征范文

关键词：粒度参数沉积作用沉积环境萨哈-兰判别

中图分类号：TV148文献标识码：A

研究区位于北部湾的顶部，北边与大风江口与廉江湾相连接，南面与涠洲岛隔海相望。注入区内的主要河流有南流江、那彭江等9条，其中南流江是广西沿海最大的入海河流，年平均入海水量达51.5亿m3。周边海岸类型较为复杂：南流江口为三角洲型海岸，洲岛密布，并有水下沙洲发育；大风江口为典型的溺谷海岸，海水可深入离海滨数十公里的谷地中；北海市冠头岭一带的海岸属台地型海岸，台地逼近海岸，海岸线比较平直，因台地受海水侵蚀成为海崖，崖前有沙堤和海滩。水下地貌类型主要为水下三角洲及潮成深槽，其中南流江口为水下三角洲，三角洲向外堆积旺盛，形成广西最大的三角洲；北海市地角嘴至冠头岭一带为弧形分布的潮成深槽。

对本区及周边水域的研究，前人做过大量的工作，尤其对动力、地貌和泥沙运动等方面都做过深入的探讨[1-3]。本文在已有成果基础上，以该区表层沉积物样品的粒度分析资料为主，结合本区域的地形、水动力条件和泥沙特征，尝试分析该区域的沉积作用特征。

一、资料来源及研究区位置

为了配合中国西部大开发战略的实施，解决广西沿岸地区经济发展过程中存在的环境地质问题，中国地质调查局支持在北部湾广西沿海地区开展近岸海洋地质环境与地质灾害调查，并把该项目纳入国土资源大调查“十一五”计划。2006年6月，广州海洋地质调查局开展北部湾广西近岸海洋地质环境与地质灾害调查的地质调查项目，采用了多学科、多手段综合调查研究的技术路线，取得了大量的实测资料。本文选取了其中的35个地质取样站位的粒度分析资料结果，对该区域的沉积作用特征进行分析研究。研究区位置及取样站位布设见图1，取样时间为2007年4月。

二、研究方法

表层沉积物的分类标准采用《海洋调查规范海洋地质地球物理调查》(GB/T13909―92)，其分类命名原则如下：

（1）粒级标准采用尤登―温德华氏等比制φ值粒级标准；

（2）粒度分析采用沉析法，粒级间隔为1φ；

（3）沉积粒度分类与命名采用谢帕德三角图分类法；

（4）粒度参数计算采用福克和沃德公式计算。

由于沉积物的结构参数包含丰富的环境信息，萨哈-兰迪姆（Shakha-Landim）曾建立起一系列的结构参数与沉积环境间的关系式，人称萨哈-兰判别式，一共有6个判别式[4-5]，其中前四式见表1，后两式研究对象为冰碛物和冰水沉积，这里没有列出。

应用萨哈-兰判别式对本区域表层沉积物的粒度参数进行计算，判别分析该区域的沉积作用特征。

表1：萨哈-兰判别式

图1：研究区位置及站位布设图

三、结果与讨论

（一）表层沉积物类型及其分布特征

根据表层沉积物粒度分析结果，表层沉积物类型有：砾砂（GS）、砂（S）、粉砂质砂（TS）、粘土质砂（YS）、砂―粉砂―粘土（STY）、粉砂质粘土（TY）共6种类型（图2）。

各类沉积物特征如下：

（1）砾砂（GS）：砾石含量在15%左右，砂含量60.10-70.10%，粉砂含量5.81-14.72%，粘土含量0-16.14%。中值粒径0.17-1.07φ，分选很差。零星分布在调查区中部和冠头岭西南方对开的水域。

（2）砂（S）：砾石含量0-15%，砂含量79.41-99.87%，粉砂含量0.06-8.52%，几乎不含粘土。中值粒径0.22-3.44φ，分选大致为好或中等。分布于调查区的中部和东南部的广阔水域。

（3）粉砂质砂（TS）：含少量的砾石，砂含量约45%，粉砂含量约30%，粘土含量约20%。中值粒径4.53-4.91φ，分选极差。主要分布在冠头岭西侧的外滨海8-10米等深线内，呈条形状展布。

（4）粘土质砂（YS）：砂含量约45%，粉砂含量约20%，粘土含量约30%。中值粒径2.49-5.24φ，分选极差。分布在调查区的南部，另一处分布在大风江口外端，形成河口拦门浅滩。

（5）砂―粉砂―粘土（STY）：砂含量25.98-34.27%，粉砂含量28.8-38.84%，粘土含量31.01-45.23%，中值粒径5.46-7.63φ，本类底质是在沉积物源丰富和水动力作用较复杂的环境下形成的，样品分选性极差。零星分布在调查区的南部。

（6）粉砂质粘土（TY）：以粘土为主，含量53.25-60.48%，粉砂31.71-39.21%，砂7.55-7.82%，不含砾石，中值粒径8.72-9.08φ，分选差。分布在三娘湾外西南方的水域。

图2：研究区表层沉积物类型分布图

中值粒径（φ50）：沉积物粒度累积含量50%时的粒径，反映沉积物粗、细组分分布的总趋势。本区表层沉积物中值粒径在0.17-9.08φ之间（图3），小于4φ的粗物质主要分布在调查区的中部和东南部。由北西往东南方向，表层沉积物变化趋势大致为细粗细粗细。

（二）表层沉积物粒度参数的萨哈-兰判别结果

对本区35个表层沉积物的粒度参数进行萨哈-兰判别，使用萨哈-兰判别式的前四式：S1、S2、S3和S4，其结果见表2。

经判别，本区沉积环境比较复杂，有以下几类：

（1）风海滩环境，如78号站位，该站位水深3m左右，离大风江口较近，受风的影响较大。

（2）动荡海滩、浅海冲积环境，如76、77、80、81、82、84、85、86、98站位，沉积物以砂为主。

（3）动荡海滩、河口冲积环境，如89、94站位，沉积物以砂为主。

（4）冲积环境，出现的站位较多，有73、74、79、83、91、92、93、95、96、97、101、102、103、104、105、106、107站位，是本区最主要的沉积环境。

（5）浊积环境，如90、99站位，沉积物呈黄色，夹大量贝壳碎片，砾砂颗粒呈次圆状，推测其为南流江水下古滨海平原残留下来的物质。

（6）其它沉积环境，如87、88、100站位。其中88、100站位已处于南流江水下前三角洲范围，沉积环境为冲积扇。87站位底质类型为STY，本类底质是在沉积物源丰富和水动力作用较复杂的环境下形成的，样品分选性极差（来不及簸选或水流分选作用弱）[6]。

图3：研究区表层沉积物中值粒径（φ50）等值线图

表2：研究区表层沉积物粒度分析结果表

四、结论

1.研究区表层沉积物类型有：砾砂（GS）、砂（S）、粉砂质砂（TS）、粘土质砂（YS）、砂―粉砂―粘土（STY）、粉砂质粘土（TY）共6种类型，以砂质沉积物为主，泥质沉积物较少。

2.沉积环境复杂多样，有风海滩环境、动荡海滩、浅海冲积环境、河口冲积环境、冲积环境、浊积环境和其它沉积环境，沉积物大多数为冲积形成，分选性普遍较差。

3.使用萨哈-兰判别式进行沉积环境分析，其结果虽然比较简单粗糙，但与传统的一些分析方法得出的结果是吻合的，另外在一些沉积作用复杂的区域则无法进行判别，具有一定的局限性。

[参考文献]

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〔2〕谷东起，吴桑云，廉州湾南部海域泥沙来源及运移趋势分析，黄渤海海洋，2001年3月，（1），25-31页

〔3〕黎广钊，梁文，廉州湾重矿物组合区与泥沙来源，广西科学，2002年5月，（2），119-123页

〔4〕徐开志，忠实，粒度分析的电算处理及其应用，长春地质学院学报，1983年2月，101-108页

〔5〕何良彪，李宗霖，台湾岛西南部近岸区沉积作用的特征，黄渤海海洋，1999年，（4），30-35页

海洋环境特征范文篇2

[关键词]海洋波浪理论；沉积环境；判别

中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）15-0114-02

引言

S着时代的发展，特别是随着陆地上人口的不断增加，资源及环境的压力不断增大，人类活动的领域不断扩展，借助于技术的发展，人们对于海洋资源的利用效率也在不断地提升，在这样的情况下，就需要对于海洋资源进行相应的判定，才能尽可能满足人们对于海洋资源的需求。就目前的情况来看，人们对于浅海、海岸以及河口开发利用的范围相对集中，利用水平相对较高。最为主要的原因在于这些区域的水深较浅，更容易进行相应的人类活动。不仅如此，这些区域的海床中也蕴含较多的资源，对于人类的进一步发展具有重要意义。

一、海洋波浪理论概述

1.海洋波浪理论的内涵

所谓海洋波浪理论，是指在海水受到外力的作用表现出来的一种波浪运动的状态。在自然界中常常是可以观察到海洋水面或者是其他水面中的各种波动，这就是所谓的波浪运动。波浪运动是在海洋中最为常见的现象之一，对于海岸工程、海港建设以及岸滩的演变具有重要的意义。外力对于海洋运动的影响因素较多，像是常见的大气压、风、海洋中不同水层密度的不同，甚至是天体的运动都是会对海洋的波浪运动产生一定的影响。海洋波浪运动在日常的情况下表现出一种较为稳定的状态，但是由于外界变化具有不确定性，所以在波浪运动的过程中也是会随着环境的变化而有所变化。

2.海洋波浪理论的作用

随着人类海洋工程的不断深入，海洋波浪理论的实践意义不断提升。尤其是对于一些海上大型钻井平台周围海洋环境的好坏，以及由于风暴等因素的影响，对于这些海洋工程建筑的影响水平也是在不断提升。在这样的背景下，借助于海洋波浪理论，人们能够应用相应的数学方法推测出相应波高以及对于建筑物的影响程度。

对于一些海工建筑来说，多数是采用风暴潮等极限波高模型进行波浪力的计算，这些波浪力与实测的结果之间有着较大的差距，在实际过程中仅仅是能够达到其中三分之一的波高，或者是能够达到十分之一的有效波高，但是这并不是极限波高的存在意义无用，而是通过这种极限波高的计算保证海工建筑的稳定性，对于在海上建筑的应用和操作的安全性具有重要意义。在计算波高与结构物之间作用时，通常是采用规则波假定的范式，这种方法的前提假设是入射波浪能够在水面上或者是海面上沿着同一方向均匀的传播，并且这些波浪在传播的过程中方向不会发生变化，由于这些假设与实际之间存在加大的区别，所以在实际的海洋波浪中代表性相对较低。另外，可以借助于海洋波浪理论确定出海洋沉积环境的现状，对于后期的开采和利用的意义都是较为重大。值得注意的一点是，在自然界中海洋波浪呈现出一种随机的非线性过程，所以与海洋波浪理论之间还是存在一定的差别。现在使用的波浪理论是一种来源于真实的波浪，并进行过抽象处理的理论。对于其中的随机性多数是采用波浪振幅谱进行表示。

二、应用海洋波浪理论判别沉积环境概述

1.沉积环境的内涵

所谓沉积环境，是指在沉积物（岩）在形成的过程中，由于受到外界环境的影响形成的具有特定的化学、物理以及生物条件的区域。当前对于沉积环境的判别主要是从这三个角度出发进行判别和鉴定。尤其是岩石在沉积的过程中，或者是在成岩的过程中，由于外界的地理条件、生物条件以及气候和沉积介质的条件影响，形成的最终结果有着巨大的差别。目前，人们多数会将沉积相遇沉积环境结合使用，或者是认为沉积相就是沉积环境，相对来说，这两个词语之间还是存在一定的区别，沉积环境是对沉积相和沉积质的一种综合，沉积相是人们研究油气藏开采勘探中具有重要意义的概念，人们是采用分析沉积相中的取芯资料、古生物标志以及相应的岩性标志来进行沉积环境的分析。

2.判别沉积环境的原理

在地质数学中应用较多的一种多变量分析方法就是判别分析的方法，所谓的判别分析实际上是一种对于样品的分类与预测的过程，并且将取样未知的部分经过判别，将其划分到已知的部分或者是所谓的母体中去。相较于传统的地质分类方法，应用判别分析的方法能够实现从定量的角度进行问题的研究，不仅是涉及到的变量较多，还能够保证分类的准确程度的提升。在传统的沉积环境判别的过程中，仅仅是采用一个或者是较少的变量类型进行研究，虽然得出的结论在一定程度上具有较高的准确性，但是就整个的判别结果对照来看，其准确性程度相对较低，难以满足沉积环境判别的社会要求。因此，借助于科学技术的进步，以及计算机分析技术的有效发展，在对于沉积环境判别的过程中，能够将较多的变量类型纳入其中，并可以在分析的过程中以定量的形式获得相应的结果。在实际中，具体需要解决的问题主要是两个方面，首先是要对于已知的分类情况有所了解，也就是对于现有的沉积环境的类型进行分类，保证每一种类型的沉积环境具有自身的特色，又区别于其他类型，在对于这些沉积环境类型了解清楚地基础上，对于选择的样品的特征进行函数设定。另一方面，是在第一步操作的基础上，对于位置归属的样品的进行归属化操作。值得注意的是，判别工作应该尽可能在满足多种判定指标的基础上进行操作，这样才能保证整个判别过程的准确性程度的提升。

3.海洋波浪理论在沉积环境判别中的应用

在对沉积环境进行判别的过程中，需要根据海洋波浪理论建立起相应的判别函数。具体来说，首先应该建立起相应的判别函数。在借助于海洋波浪理论对于沉积环境判别之前，应该对于现有的沉积环境的类别进行相应的规定，并建立起相应的判别函数，在对沉积环境进行判别的过程中，多数是采用贝叶斯准则先进行概率计算。如果是计算波浪力的话，需要采用半经验公式莫里森方程进行相应的计算，主要的原因是采用这种方法较为简单，在计算的过程中，不会出现较多的影响因子，但是同样地，在阻力系数以及惯性力系数的选取中时候受到的影响因素较多，所以选取过程的困难程度会在一定程度上有所提升。

其次，是对经过概率计算的总体进行判别函数效果的确定。尤其是在实际操作中，沉积环境的类别是能够确定的，所以在进行判定的过程中，对于获得结果还需要借助于公式进行回判，如果在这个过程中不能满足75%以上的判对率，那么最终获得结果是不存在借鉴意义，需要重新开始判定过程，并检查在判定过程中出现问题的环节，针对具体环节的具体问题，采取相应的解决措施，实现判对率的有效提升。具体的判别公式为，在计算的过程中要保证计算的准确性。另外，除了采用这种判别函数确定判对率之外，对于判别函数的效果进行检验还可以采用相关的统计方法，确保判别函数的准确率。

最后，是对通过判别函数，并且在总体判别函数检验中具有较高显著性的样本进行归类。根据现有的标准确定的类别，符合其中的条件就可以将沉积环境的样本归入其中。在具体的操作过程中，需要将样品的数据代入到相应的判别方程中，会获得相关的特征值，将所获得特征值与已经划分过的类型进行对比，接近于某一个重心的，也就是属于该种判别环境。值得注意的是，在得出沉积环境的类型之后，需要将判别方程对于该研究区块的研究结果进行分类，并且以平面的形式标出相应的个结果，只有这样才能做出相应的沉积岩相图。

4.应用研究

在际沉积环境判别的过程中，应该根据相似性特征对沉积环境进行划分，具体来说，可以将八个微相划分成四大类。分别是Ⅰ类，这种主要包括水下分流河道或者是一些河口沙坝微相；其次是Ⅱ类，在这种类别中，沉积环境主要是包括前缘席状砂以及一些浅湖滩砂；再次是Ⅲ类，这类沉积环境主要是一些水下分流沉积；最后是Ⅳ类是湖湾微相。在采样的过程中需要对于根据选取区域的砂层厚度以及渗透率等因素进行确定，借助于相应的计算公式计算出采样样品的特征变量数。根据相应的判别公式确定出沉积环境的类别。值得注意的是，在实际的判别过程中，将沉积取样的过程中，需要将具体的渗透率以及砂层厚度给与明确，之后在根据已经确定的类别进行归类。最后不仅是要在平面图中给出相应的结果，还要结合具体的结果做出相应的沉积岩相图。不仅如此，也可以根据本地区的实际情况，借助于海洋波浪理论将沉积环境划分成更多的类型，以确保对于沉积环境更为细致的划分。

四、结论

海洋波浪运动的过程中存在较多的能量，与自然界中存在较多的波动类似，这些波浪运动具有一定的规律和特性。在对沉积环境判别的过程中，借助于海洋波浪理论，应该对于现有的沉积环境类型给与相应的规定，在准确的了解各种沉积环境类型的基础上，使用贝叶斯准则建立起相应的计算公式，之后在将获得的沉积环境样品的实际情况进行分析，运用多种指标进行沉积环境的判定。不仅是有利于提高沉积环境的准确率，还能够提升人们对于沉积环境的认识程度，对于后续的利用开发具有重要的意义。借助于沉积环境的判别，人们对于自然环境的演化认识程度也是在不断地提升，对于后续的科研活动、生产活动的开展具有重要的意义。

参考文献

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海洋环境特征范文

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。