海洋經濟發展與海洋環境保護問題
隨著沿海(hai)(hai)(hai)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)迅猛(meng)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，近海(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)域遭到越來越嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)，使海(hai)(hai)(hai)域環(huan)(huan)境(jing)(jing)質(zhi)量明(ming)顯下降，生態環(huan)(huan)境(jing)(jing)日趨惡化，并(bing)對生物(wu)資源和(he)(he)人體(ti)健康產生有害影響(xiang)。近海(hai)(hai)(hai)水域的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)已成為(wei)世(shi)界各國(guo)(guo)(guo)，特(te)別是(shi)象(xiang)我國(guo)(guo)(guo)這樣具有相當長的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)岸線(xian)和(he)(he)眾多海(hai)(hai)(hai)灣(wan)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)所(suo)共(gong)同關(guan)心的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)(jing)問(wen)(wen)題。海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)還面臨(lin)嚴(yan)酷(ku)的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)自(zi)然(ran)環(huan)(huan)境(jing)(jing)，海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)災(zai)害直接影響(xiang)著海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)規(gui)(gui)模、速度(du)和(he)(he)效益，精確預報(bao)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)災(zai)害的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)生、發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)和(he)(he)應(ying)(ying)該采取何(he)種防(fang)災(zai)、抗災(zai)和(he)(he)減災(zai)工(gong)程(cheng)措(cuo)施，也(ye)成為(wei)嚴(yan)重(zhong)關(guan)注的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)(jing)問(wen)(wen)題。為(wei)了開(kai)發(fa)(fa)(fa)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)中的(de)(de)(de)空間、礦產、漁(yu)業(ye)、能源等物(wu)質(zhi)資源，需(xu)要(yao)在(zai)海(hai)(hai)(hai)上進行各類(lei)工(gong)程(cheng)建設，在(zai)目前科技日益發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)情(qing)況下，工(gong)程(cheng)建設的(de)(de)(de)規(gui)(gui)模日益巨大，這些大規(gui)(gui)模的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)建設和(he)(he)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)環(huan)(huan)境(jing)(jing)之間的(de)(de)(de)相互作用也(ye)將是(shi)開(kai)發(fa)(fa)(fa)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)中的(de)(de)(de)一個應(ying)(ying)引(yin)起特(te)別關(guan)注的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)問(wen)(wen)題。為(wei)了適應(ying)(ying)我國(guo)(guo)(guo)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)快速發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)日益惡化，海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)災(zai)害的(de)(de)(de)頻發(fa)(fa)(fa)和(he)(he)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)工(gong)程(cheng)向大型化發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，近海(hai)(hai)(hai)石油氣田的(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)(fa)，以及(ji)海(hai)(hai)(hai)岸帶開(kai)發(fa)(fa)(fa)過程(cheng)中的(de)(de)(de)后效問(wen)(wen)題的(de)(de)(de)研究需(xu)要(yao)，針(zhen)對我國(guo)(guo)(guo)重(zhong)大海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)環(huan)(huan)境(jing)(jing)與保(bao)護(hu)問(wen)(wen)題開(kai)展(zhan)(zhan)研究是(shi)十分(fen)必(bi)要(yao)和(he)(he)迫切的(de)(de)(de)。
在這方面，重點需要開展(zhan)的(de)(de)研究(jiu)課(ke)題大體上有(you)三(san)類(lei)。第一類(lei)課(ke)題是海(hai)(hai)洋(yang)(yang)環(huan)境(jing)特征對各類(lei)污染(ran)物作用的(de)(de)機理(li)和規律研究(jiu)，第二類(lei)課(ke)題是海(hai)(hai)洋(yang)(yang)工(gong)程(cheng)設施(shi)防(fang)災(zai)、抗災(zai)和減(jian)災(zai)研究(jiu)，第三(san)類(lei)課(ke)題是海(hai)(hai)洋(yang)(yang)工(gong)程(cheng)及海(hai)(hai)洋(yang)(yang)環(huan)境(jing)工(gong)程(cheng)與海(hai)(hai)洋(yang)(yang)環(huan)境(jing)的(de)(de)相互作用吸(xi)防(fang)治措施(shi)與對策。
一、海洋環境(jing)特(te)征對各類(lei)污(wu)染物的(de)作(zuo)用(yong)機理和規律(lv)研(yan)究(jiu)
以海(hai)洋(yang)流體動力(li)對各(ge)類污染(ran)物遷移、擴散(san)、轉化規(gui)律的研究為基(ji)礎，考慮各(ge)種自然環境因(yin)素(su)（浪、流、風、光、溫度(du)(du)、濕度(du)(du)）、物理因(yin)素(su)（擴散(san)、揮發、沉降、吸附、釋放）、化學(xue)因(yin)素(su)、生(sheng)物因(yin)素(su)的作用，揭示污染(ran)物在(zai)海(hai)洋(yang)復(fu)雜(za)條件下的運動及演變規(gui)律，并建立海(hai)洋(yang)水質預測(ce)預報模(mo)型。此外，近年來(lai)，在(zai)我國沿海(hai)海(hai)域，赤(chi)潮頻(pin)發嚴重。因(yin)此，除(chu)了加(jia)強赤(chi)潮的監(jian)測(ce)和預報外，也應加(jia)強在(zai)建立赤(chi)潮生(sheng)長機理和發展規(gui)律方(fang)面(mian)的研究工作。
此項研(yan)究應通過現(xian)場(chang)觀測(ce)、物理模型實驗(yan)和數學模擬研(yan)究相結合(he)的方法(fa)來進(jin)行。由(you)于現(xian)場(chang)觀測(ce)工(gong)作耗(hao)資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數據往往有(you)許多綜合(he)因(yin)素的共(gong)同(tong)作用，很(hen)難將其中(zhong)的單因(yin)素影響分離出來，因(yin)此，往往只能用它來作為對某一水質(zhi)預(yu)測(ce)預(yu)報模型進(jin)行檢(jian)驗(yan)其可行性(xing)和精(jing)度(du)的一個實例。
用數學(xue)模(mo)擬方(fang)法來建立(li)海洋水(shui)質(zhi)預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)模(mo)型(xing)(xing)是一個較為(wei)有效的(de)方(fang)法。目前，在這方(fang)面國內外已有不少(shao)水(shui)質(zhi)預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)模(mo)型(xing)(xing)，這些水(shui)質(zhi)預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)模(mo)型(xing)(xing)大(da)體上都(dou)基于以下幾(ji)方(fang)面的(de)模(mo)型(xing)(xing)：水(shui)流數學(xue)模(mo)型(xing)(xing)；波浪數學(xue)模(mo)型(xing)(xing)；液(ye)流相互作(zuo)用模(mo)型(xing)(xing)；近海海域污染物遷移轉化數學(xue)模(mo)型(xing)(xing)。
在水流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型研究(jiu)方面(mian)，對(dui)(dui)于(yu)較大(da)范(fan)圍的(de)(de)海域，通常可(ke)采用深度(du)(du)(du)(du)平(ping)均(jun)的(de)(de)潮(chao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)教學模(mo)(mo)(mo)(mo)型，對(dui)(dui)于(yu)紊動影(ying)響(xiang)不顯著的(de)(de)海域，可(ke)不考(kao)(kao)(kao)慮湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)影(ying)響(xiang)，而對(dui)(dui)于(yu)湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)效應顯著的(de)(de)區域，如排污(wu)口近(jin)區，則應考(kao)(kao)(kao)慮湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)效應。此外，采用坐標變換，可(ke)建立一種能(neng)夠考(kao)(kao)(kao)慮復雜地形(xing)和套流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)效應的(de)(de)三(san)維(wei)潮(chao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型，這樣才能(neng)夠較好地重現實際海域的(de)(de)三(san)維(wei)潮(chao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)特征。在較小范(fan)圍的(de)(de)水域，水流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型可(ke)以以N－S方程和通用的(de)(de)k－（湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)模(mo)(mo)(mo)(mo)型為(wei)基(ji)礎，針對(dui)(dui)水溫(wen)和鹽(yan)度(du)(du)(du)(du)分(fen)層(ceng)(ceng)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)動特性，考(kao)(kao)(kao)慮浮(fu)力對(dui)(dui)紊動的(de)(de)影(ying)響(xiang)，建立用于(yu)模(mo)(mo)(mo)(mo)擬同時存在溫(wen)度(du)(du)(du)(du)和鹽(yan)度(du)(du)(du)(du)梯度(du)(du)(du)(du)這一類密(mi)度(du)(du)(du)(du)分(fen)層(ceng)(ceng)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)k－（單流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型。也可(ke)以基(ji)于(yu)多(duo)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體模(mo)(mo)(mo)(mo)型的(de)(de)基(ji)本(ben)概念，分(fen)別對(dui)(dui)兩相本(ben)身的(de)(de)湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)輸(shu)運規(gui)律(lv)以及相間相互作用規(gui)律(lv)進行模(mo)(mo)(mo)(mo)擬，建立兩相湍(tuan)浮(fu)力分(fen)層(ceng)(ceng)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)雙流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型。
在波(bo)浪(lang)數學模型研(yan)究方面，可(ke)(ke)應用(yong)BI—CGSTAB法求(qiu)解(jie)由橢圓型緩坡方程(cheng)(cheng)(cheng)離(li)散得(de)到的(de)代數方程(cheng)(cheng)(cheng)組，以(yi)提(ti)高(gao)求(qiu)解(jie)效(xiao)率(lv)。從(cong)(cong)水(shui)波(bo)發(fa)(fa)展方程(cheng)(cheng)(cheng)出發(fa)(fa)，可(ke)(ke)導出一種用(yong)于大區域(yu)波(bo)浪(lang)變形(xing)問題的(de)數學模型。通過引入弱非(fei)線性波(bo)色散關系，可(ke)(ke)使(shi)(shi)雙曲型緩坡方程(cheng)(cheng)(cheng)能夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)考慮波(bo)浪(lang)的(de)非(fei)線性效(xiao)應。對(dui)高(gao)階(jie)Boussinesq方程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)進一步研(yan)究，可(ke)(ke)使(shi)(shi)方程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)色激性從(cong)(cong)入水(shui)到深水(shui)都(dou)達到很(hen)高(gao)精(jing)度，并提(ti)高(gao)方程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)非(fei)線性精(jing)度，可(ke)(ke)以(yi)更精(jing)確的(de)計算較深水(shui)域(yu)波(bo)浪(lang)的(de)非(fei)線性特(te)征。
針對帶自由表(biao)面的波(bo)(bo)浪(lang)場(chang)問題(ti)，通過把(ba)能(neng)有效(xiao)模(mo)(mo)擬(ni)自由面形態的N— S方(fang)程(cheng)(cheng)和(he)(he)(he)波(bo)(bo)能(neng)平衡方(fang)程(cheng)(cheng)的結合，可導出一(yi)個(ge)能(neng)考慮(lv)破波(bo)(bo)能(neng)量(liang)損失的拋物型(xing)緩坡療(liao)程(cheng)(cheng)，用(yong)這個(ge)方(fang)程(cheng)(cheng)可模(mo)(mo)擬(ni)規(gui)則波(bo)(bo)和(he)(he)(he)不規(gui)則波(bo)(bo)破碎引起的波(bo)(bo)高變(bian)(bian)化。建立沿岸流(liu)數學模(mo)(mo)型(xing)，可模(mo)(mo)擬(ni)海(hai)岸上波(bo)(bo)高變(bian)(bian)化和(he)(he)(he)破碎波(bo)(bo)波(bo)(bo)高、波(bo)(bo)浪(lang)增(zeng)減水和(he)(he)(he)沿岸流(liu)。
在波流相(xiang)互(hu)作用(yong)模(mo)型(xing)(xing)的研究(jiu)方面(mian)，對于弱(ruo)流情形(xing)(xing)，可采用(yong)一(yi)種考慮流影(ying)響的修正的合流緩坡模(mo)型(xing)(xing)；對于強流情形(xing)(xing)，可采用(yong)在Botssinesq方程(cheng)中考慮流影(ying)響的模(mo)型(xing)(xing)。可以將輻射(she)(she)應(ying)力的計(ji)算(suan)公式與(yu)拋(pao)物型(xing)(xing)緩坡方程(cheng)中的待求(qiu)變量聯(lian)系起(qi)來，建立一(yi)種輻射(she)(she)應(ying)力計(ji)算(suan)的新方法(fa)，用(yong)該方法(fa)可對較大(da)區域均勻斜(xie)坡地形(xing)(xing)上的波浪輻射(she)(she)應(ying)力進行數值模(mo)擬。
在近(jin)海(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)域(yu)(yu)(yu)污(wu)染(ran)物遷(qian)移(yi)轉化數學(xue)模(mo)型(xing)研究方(fang)面，基于N一(yi)S方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)所建立的(de)深(shen)度平均的(de)二維(wei)(wei)應(ying)力(li)一(yi)通量代數全場模(mo)型(xing)，可對非對稱(cheng)潮流作用下(xia)的(de)側向岸邊排(pai)放問題過(guo)分數值(zhi)模(mo)擬。以研究近(jin)海(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)域(yu)(yu)(yu)污(wu)染(ran)物遷(qian)移(yi)轉化的(de)三(san)維(wei)(wei)預報(bao)系統(tong)作為(wei)目標(biao)，在分析近(jin)海(hai)(hai)(hai)環境(jing)中(zhong)各種物理(li)(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)物現象(xiang)的(de)基礎上，針對近(jin)海(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)域(yu)(yu)(yu)水污(wu)染(ran)的(de)特(te)點，從(cong)三(san)維(wei)(wei)湍流模(mo)型(xing)出發，在動量方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)引(yin)入表面風應(ying)力(li)、底部(bu)切應(ying)力(li)以及(ji)柯氏力(li)的(de)作用；在輸運方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)引(yin)入反(fan)映物理(li)(li)、化學(xue)、生(sheng)物等作用的(de)源、匯項(xiang)，可建立一(yi)個統(tong)一(yi)考慮(lv)物理(li)(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)物等過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)綜合作用的(de)近(jin)海(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)域(yu)(yu)(yu)污(wu)染(ran)物遷(qian)移(yi)轉化的(de)三(san)維(wei)(wei)預報(bao)模(mo)型(xing)，它可為(wei)環境(jing)評價、水質規劃、污(wu)染(ran)控制(zhi)以及(ji)水域(yu)(yu)(yu)排(pai)污(wu)工程(cheng)(cheng)(cheng)設計(ji)等提供重要的(de)科學(xue)依據(ju)；同時對確(que)定水域(yu)(yu)(yu)環境(jing)容量，從(cong)而制(zhi)定水域(yu)(yu)(yu)環境(jing)保護策略，也(ye)具(ju)有十分重要的(de)理(li)(li)論價值(zhi)和(he)應(ying)用前景。
應(ying)該指出，在(zai)海洋水質預(yu)測(ce)預(yu)報模型(xing)(xing)研(yan)究方面(mian)，數(shu)(shu)學(xue)模擬無疑是一(yi)種(zhong)十分有效的(de)(de)手段，但(dan)不論是何種(zhong)數(shu)(shu)學(xue)模型(xing)(xing)，其(qi)模型(xing)(xing)中所需的(de)(de)必要參數(shu)(shu)和(he)邊(bian)界條件的(de)(de)處理是研(yan)究水質模型(xing)(xing)的(de)(de)技術關鍵，直接影響到水質模型(xing)(xing)的(de)(de)科學(xue)性和(he)預(yu)測(ce)能力。而這些(xie)必要的(de)(de)數(shu)(shu)據是無法從數(shu)(shu)學(xue)模型(xing)(xing)本(ben)身來取得的(de)(de)，有些(xie)可(ke)以通(tong)過現場觀測(ce)來得到，但(dan)其(qi)中一(yi)些(xie)最基本(ben)的(de)(de)卷數(shu)(shu)是要通(tong)過基本(ben)機(ji)理的(de)(de)研(yan)究才能得到，在(zai)這方面(mian)物理模型(xing)(xing)實(shi)驗研(yan)究將是一(yi)個(ge)有效的(de)(de)手段。
能(neng)模(mo)擬(ni)海洋(yang)動力因素(su)的(de)(de)先進(jin)實驗設備(bei)，現(xian)代化(hua)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)測儀器(qi)和(he)(he)測試系(xi)(xi)統是(shi)開展物(wu)理模(mo)型實驗研究的(de)(de)必備(bei)條(tiao)件(jian)。進(jin)一步(bu)完善PIV和(he)(he)LIF的(de)(de)濃(nong)度場、速(su)度場同(tong)步(bu)測量(liang)(liang)(liang)系(xi)(xi)統，可研究非破碎波(bo)浪、破碎波(bo)浪及波(bo)流(liu)相互作(zuo)(zuo)用下水流(liu)的(de)(de)垂直結構，獲得(de)流(liu)場中水質(zhi)點速(su)度的(de)(de)空間(jian)(jian)分布和(he)(he)時間(jian)(jian)過程；并同(tong)步(bu)獲得(de)波(bo)浪及波(bo)流(liu)相互作(zuo)(zuo)用下濃(nong)度場的(de)(de)空間(jian)(jian)及時間(jian)(jian)變化(hua)過程，可用以分析定量(liang)(liang)(liang)污染物(wu)團在波(bo)浪及波(bo)流(liu)相互作(zuo)(zuo)用下擴散(san)的(de)(de)基本特征(zheng)和(he)(he)擴散(san)系(xi)(xi)數。
二、海(hai)洋災害的(de)精確預(yu)報及海(hai)洋工程設(she)施(shi)防災、抗(kang)災和(he)減災的(de)研究
海(hai)(hai)洋(yang)災(zai)害(hai)主(zhu)要包(bao)括風(feng)暴(bao)潮、海(hai)(hai)浪(lang)、海(hai)(hai)冰、海(hai)(hai)嘯、赤(chi)潮及海(hai)(hai)岸侵蝕等。90年(nian)代以來，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)海(hai)(hai)洋(yang)災(zai)害(hai)所造(zao)(zao)(zao)成的(de)(de)(de)損(sun)(sun)失每年(nian)達上(shang)百億元人民幣，是(shi)世(shi)界上(shang)海(hai)(hai)洋(yang)災(zai)害(hai)最嚴重的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家之(zhi)一。海(hai)(hai)洋(yang)工(gong)(gong)程結構的(de)(de)(de)投資費用很高(gao)，一旦發生破(po)壞，將會造(zao)(zao)(zao)成重大的(de)(de)(de)人員傷(shang)亡和巨額(e)財產損(sun)(sun)失（如1969年(nian)渤海(hai)(hai)冰推倒(dao)“海(hai)(hai)二(er)井”平臺(tai)(tai)(tai)，1989年(nian)風(feng)暴(bao)潮損(sun)(sun)失超(chao)6億元，1991年(nian)DB29銷管船在南(nan)海(hai)(hai)通(tong)臺(tai)(tai)(tai)風(feng)翻沉等）。當前我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)海(hai)(hai)洋(yang)能源開發與海(hai)(hai)洋(yang)空間利用的(de)(de)(de)絕大部(bu)分活動是(shi)在近(jin)海(hai)(hai)和極淺海(hai)(hai)海(hai)(hai)域。為了(le)保證(zheng)在這些海(hai)(hai)域所建造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)程設施能夠安(an)全服役免(mian)遭破(po)壞，面臨(lin)的(de)(de)(de)首(shou)要問題是(shi)弄清這一海(hai)(hai)域中嚴酷和復(fu)雜(za)多變的(de)(de)(de)環境因(yin)素。我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)東臨(lin)西北太平洋(yang)，每年(nian)出現(xian)的(de)(de)(de)臺(tai)(tai)(tai)風(feng)數目(mu)占全球的(de)(de)(de)38%，其(qi)中對我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)可能造(zao)(zao)(zao)成災(zai)害(hai)的(de)(de)(de)臺(tai)(tai)(tai)風(feng)每年(nian)有7—8個。每當臺(tai)(tai)(tai)風(feng)在我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)登陸或接(jie)近(jin)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)沿海(hai)(hai)通(tong)過時，都會在沿岸局部(bu)地區產生風(feng)暴(bao)潮，形成風(feng)暴(bao)潮災(zai)害(hai)。
在(zai)(zai)我國北(bei)方海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域（渤(bo)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)和(he)北(bei)黃海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)），冬(dong)季由(you)(you)于(yu)受寒潮影響(xiang)，沿岸(an)地區(qu)每年都有(you)(you)結(jie)(jie)冰(bing)(bing)現象(xiang)，結(jie)(jie)冰(bing)(bing)嚴重的(de)(de)年份則(ze)出現冰(bing)(bing)害。若對(dui)這(zhe)些海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災害估計不足將會帶來(lai)(lai)巨(ju)大的(de)(de)損失。渤(bo)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)重疊冰(bing)(bing)與堆積冰(bing)(bing)的(de)(de)形成，不但可給結(jie)(jie)構物以強(qiang)大的(de)(de)冰(bing)(bing)壓(ya)力，而且由(you)(you)于(yu)冰(bing)(bing)激引起(qi)的(de)(de)振動作(zuo)(zuo)用(yong)，也會給海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)平臺的(de)(de)使用(yong)和(he)安全帶來(lai)(lai)巨(ju)大的(de)(de)損害。而冰(bing)(bing)區(qu)溢(yi)油的(de)(de)遷移規律及(ji)預防和(he)清理(li)技術，至今尚未(wei)進(jin)行過深入(ru)的(de)(de)研(yan)(yan)究。對(dui)近岸(an)大面積冰(bing)(bing)排和(he)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上浮(fu)冰(bing)(bing)，在(zai)(zai)波浪、潮汐作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)都會引起(qi)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)冰(bing)(bing)的(de)(de)斷(duan)裂，斷(duan)裂后冰(bing)(bing)塊(kuai)的(de)(de)尺度直接影響(xiang)其(qi)對(dui)結(jie)(jie)構物的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)渤(bo)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域建(jian)造的(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)平臺，為了抵抗冰(bing)(bing)害，往(wang)往(wang)建(jian)成正、倒(dao)錐體的(de)(de)結(jie)(jie)構型式，冰(bing)(bing)排對(dui)錐體結(jie)(jie)構的(de)(de)冰(bing)(bing)荷載及(ji)與其(qi)的(de)(de)動力相互作(zuo)(zuo)用(yong)，也是目前尚未(wei)解決的(de)(de)課題。在(zai)(zai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)冰(bing)(bing)力學的(de)(de)研(yan)(yan)究中(zhong)，除進(jin)行理(li)論分析和(he)數(shu)值模擬外，實(shi)驗研(yan)(yan)究也是一個(ge)(ge)重要的(de)(de)手段(duan)。在(zai)(zai)實(shi)驗研(yan)(yan)究中(zhong)，模型冰(bing)(bing)可采用(yong)凍結(jie)(jie)模型冰(bing)(bing)和(he)非凍結(jie)(jie)模型冰(bing)(bing)來(lai)(lai)進(jin)行，它們(men)各有(you)(you)其(qi)優缺點，發(fa)展這(zhe)兩種技術是海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)冰(bing)(bing)力學研(yan)(yan)究中(zhong)的(de)(de)一個(ge)(ge)課題。
我國是一(yi)個多(duo)地震的國家，海域(yu)中時有地震發生。強(qiang)烈的地震將有可能是海上工程設施的主要(yao)破壞荷(he)載(zai)。如果一(yi)旦在地震中結構物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等(deng)）發生破壞，除其(qi)直接(jie)經濟損失極大外，其(qi)次(ci)生災(zai)(zai)害——火災(zai)(zai)、環境污(wu)染等(deng)的后果也(ye)不堪(kan)設想(xiang)。
近年(nian)環太平洋地(di)區地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)頻度和強度都在(zai)上升，造成重大(da)災害。大(da)型(xing)海(hai)上工(gong)程在(zai)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作用下的(de)(de)安全性，特別是(shi)抗震(zhen)(zhen)(zhen)防災的(de)(de)基本(ben)(ben)原理(li)(li)和減震(zhen)(zhen)(zhen)技術措施需要認真(zhen)研(yan)究(jiu)。海(hai)域(yu)中(zhong)的(de)(de)大(da)型(xing)海(hai)上水工(gong)建筑物(wu)在(zai)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作用下的(de)(de)響應(ying)和振動破壞機(ji)(ji)理(li)(li)更有(you)待深入研(yan)究(jiu)。日本(ben)(ben)阪神(shen)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)記錄資料表明，地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)及由此(ci)(ci)引發的(de)(de)巨浪共同作用對(dui)水中(zhong)和岸邊建筑物(wu)造成的(de)(de)破壞十分嚴重。水工(gong)建筑物(wu)的(de)(de)這(zhe)類破壞機(ji)(ji)理(li)(li)，至今國內(nei)外對(dui)此(ci)(ci)都很少(shao)研(yan)究(jiu)，且(qie)由于試驗條件的(de)(de)限制，國內(nei)外對(dui)此(ci)(ci)方面(mian)的(de)(de)試驗研(yan)究(jiu)工(gong)作開(kai)展極少(shao)。這(zhe)是(shi)海(hai)上水工(gong)建筑物(wu)抗震(zhen)(zhen)(zhen)研(yan)究(jiu)中(zhong)的(de)(de)一個(ge)新領域(yu)。
以下(xia)(xia)的(de)一些研(yan)究內容將是為解決海(hai)(hai)洋工(gong)(gong)程設(she)施抗(kang)(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)措施中(zhong)的(de)關鍵技術所必需(xu)考(kao)慮的(de)，如近海(hai)(hai)環境地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)危(wei)險(xian)性(xing)(xing)分(fen)析，設(she)計地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)參數和(he)頻(pin)譜特性(xing)(xing)，強震(zhen)(zhen)(zhen)海(hai)(hai)底多維地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)及(ji)其空間分(fen)布規律，地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)波傳播(bo)特性(xing)(xing)及(ji)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)輸(shu)入機理(li)；海(hai)(hai)域中(zhong)大型海(hai)(hai)上水工(gong)(gong)建(jian)筑(zhu)物在地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作用下(xia)(xia)，考(kao)慮周(zhou)圍水介質影響的(de)結(jie)構(gou)振(zhen)動(dong)破壞機理(li)、振(zhen)動(dong)控制、地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)時頗聯合分(fen)析模(mo)型和(he)輸(shu)入機制、非(fei)線性(xing)(xing)動(dong)力分(fen)析和(he)動(dong)力破壞試驗；核電站海(hai)(hai)域工(gong)(gong)程建(jian)筑(zhu)物抗(kang)(kang)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)性(xing)(xing)能，海(hai)(hai)洋采(cai)油(you)平臺及(ji)地(di)(di)下(xia)(xia)輸(shu)油(you)管線與地(di)(di)基土動(dong)力相互作用，碼頭及(ji)護岸建(jian)筑(zhu)物地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)穩定性(xing)(xing)；海(hai)(hai)域中(zhong)水工(gong)(gong)建(jian)筑(zhu)物的(de)性(xing)(xing)能設(she)計和(he)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)設(she)防標(biao)準(zhun)等。
海上(shang)水工建筑物(wu)在(zai)長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其(qi)損傷主要來自兩(liang)個方面：其(qi)一是(shi)結構的(de)(de)老化、疲(pi)勞、超載、內部損傷（裂(lie)縫）、地基沉降變形以及環境(jing)的(de)(de)物(wu)理化學損傷（低(di)溫、凍融、大(da)(da)氣侵(qin)蝕）等；其(qi)二是(shi)設(she)計不(bu)周或設(she)計標準偏低(di)，施工質(zhi)量差(cha)，原材(cai)料不(bu)合格，管理維護不(bu)善等。大(da)(da)型海上(shang)水工建筑物(wu)的(de)(de)損傷和事(shi)故(gu)都將對國民經(jing)濟的(de)(de)發(fa)展造成重大(da)(da)的(de)(de)影響(xiang)。
因此(ci)，發展(zhan)以下(xia)的(de)(de)(de)一些(xie)技(ji)術(shu)和(he)(he)(he)(he)方(fang)(fang)法(fa)(fa)將是十分(fen)重要的(de)(de)(de)。如在(zai)考慮(lv)海洋環境(jing)荷(he)載在(zai)幅值。時(shi)間及方(fang)(fang)向上的(de)(de)(de)隨(sui)機性(xing)所導(dao)致結(jie)(jie)構(gou)(gou)安全的(de)(de)(de)不確定性(xing)情況下(xia)，對現役(yi)海洋工(gong)(gong)程(cheng)結(jie)(jie)構(gou)(gou)進行健康診(zhen)斷和(he)(he)(he)(he)評(ping)估剩余(yu)可(ke)靠度(du)的(de)(de)(de)理論；結(jie)(jie)構(gou)(gou)健康狀態及損(sun)傷(shang)檢測的(de)(de)(de)新技(ji)術(shu)和(he)(he)(he)(he)新方(fang)(fang)法(fa)(fa)；結(jie)(jie)構(gou)(gou)病(bing)害治(zhi)理用(yong)的(de)(de)(de)新材料(liao)、新技(ji)術(shu)和(he)(he)(he)(he)新方(fang)(fang)法(fa)(fa)；海洋工(gong)(gong)程(cheng)結(jie)(jie)構(gou)(gou)在(zai)多種復雜海洋環境(jing)條(tiao)件(jian)下(xia)（風、浪、流、冰、地(di)震等）的(de)(de)(de)可(ke)靠度(du)和(he)(he)(he)(he)優化(hua)理論研究(jiu)，設計(ji)(ji)(ji)與建造新型抗災工(gong)(gong)程(cheng)結(jie)(jie)構(gou)(gou)；研究(jiu)和(he)(he)(he)(he)設計(ji)(ji)(ji)使海洋工(gong)(gong)程(cheng)結(jie)(jie)構(gou)(gou)物在(zai)設計(ji)(ji)(ji)使用(yong)期限(xian)內有(you)足(zu)夠的(de)(de)(de)安全度(du)，而在(zai)退(tui)役(yi)之(zhi)后又便于拆除的(de)(de)(de)各種工(gong)(gong)程(cheng)措(cuo)施。
為了及(ji)時掌握海(hai)洋環境(jing)的(de)風云變幻和災(zai)害(hai)的(de)可(ke)能(neng)來臨，發(fa)展海(hai)洋環境(jing)及(ji)災(zai)害(hai)的(de)預報技(ji)術(shu)(shu)是非常必要(yao)的(de)。為此需要(yao)建(jian)立(li)以(yi)下一些(xie)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，如建(jian)立(li)由近海(hai)到遠海(hai)的(de)海(hai)洋環境(jing)及(ji)災(zai)害(hai)觀測網絡(luo)、預報與(yu)(yu)預警(jing)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、沿(yan)岸防災(zai)準備和各類應急處理(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)；以(yi)主要(yao)海(hai)域和海(hai)岸帶區域經濟發(fa)展為背景，進(jin)行重點研究(jiu)，建(jian)立(li)數(shu)字(zi)化的(de)海(hai)洋環境(jing)信息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)模型(xing)與(yu)(yu)結構(gou)；以(yi)及(ji)建(jian)立(li)海(hai)岸和近海(hai)工程設施(shi)防災(zai)減災(zai)數(shu)字(zi)信息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，將海(hai)岸和近海(hai)工程與(yu)(yu)網絡(luo)技(ji)術(shu)(shu)人算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)(shu)、遙感技(ji)術(shu)(shu)、地(di)理(li)信息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、全球(qiu)定位系(xi)(xi)統(tong)(tong)相結合，建(jian)立(li)數(shu)學物理(li)模型(xing)，通過多媒體(ti)技(ji)術(shu)(shu)，形象(xiang)化地(di)描(miao)述(shu)災(zai)害(hai)成因、發(fa)生機(ji)理(li)、傳播(bo)規律、模擬(ni)災(zai)害(hai)破壞的(de)過程，建(jian)成智(zhi)能(neng)化的(de)防災(zai)、抗災(zai)和減災(zai)決策支持系(xi)(xi)統(tong)(tong)。
三(san)、海洋(yang)工程(cheng)及海洋(yang)環境工程(cheng)與(yu)海洋(yang)環境的相互作用(yong)及防治措施與(yu)對(dui)策
為了(le)充(chong)分利用(yong)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)空間，現代(dai)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)空間利用(yong)除傳(chuan)統的(de)港口(kou)和(he)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)運輸外，正在向海(hai)(hai)(hai)上(shang)人(ren)(ren)造(zao)城市(shi)、發(fa)電站、海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)公(gong)園、海(hai)(hai)(hai)上(shang)機場(chang)、海(hai)(hai)(hai)底(di)(di)隧(sui)道(dao)和(he)海(hai)(hai)(hai)底(di)(di)倉儲的(de)方(fang)向發(fa)展。人(ren)(ren)們(men)現已(yi)在建造(zao)或設計海(hai)(hai)(hai)上(shang)生(sheng)產、工(gong)(gong)作、生(sheng)活用(yong)的(de)各種大(da)型人(ren)(ren)工(gong)(gong)島(dao)、超(chao)大(da)型浮(fu)式海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)結構和(he)海(hai)(hai)(hai)底(di)(di)工(gong)(gong)程，估(gu)計到21世紀，可能(neng)出現能(neng)容納10萬人(ren)(ren)的(de)海(hai)(hai)(hai)上(shang)人(ren)(ren)造(zao)城市(shi)。我國澳門和(he)日本已(yi)經在海(hai)(hai)(hai)上(shang)建成了(le)人(ren)(ren)工(gong)(gong)島(dao)海(hai)(hai)(hai)上(shang)機場(chang)。為緩解緊張的(de)陸地資源(yuan)及減少城市(shi)噪(zao)音等，日本已(yi)經于99年8月在東京灣(wan)用(yong)6塊(kuai)380米(mi)長，60米(mi)寬的(de)矩形(xing)漂(piao)浮(fu)鋼板拼(pin)裝海(hai)(hai)(hai)上(shang)漂(piao)浮(fu)機場(chang)。
由此可(ke)見，隨著海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)資(zi)源與空間的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發利用，各(ge)類海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)工程(cheng)建筑物(wu)數量不斷增多、規(gui)模日(ri)益復(fu)雜和(he)龐大(da)(da)，保(bao)證這些海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)工程(cheng)設施(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)安全運行及(ji)采取海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)工程(cheng)防災減(jian)災措施(shi)(shi)將(jiang)越(yue)來越(yue)重要。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)帶(dai)和(he)近(jin)岸(an)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域是各(ge)種動(dong)力因素最復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)地區(qu)，但同時(shi)又(you)是經濟活(huo)動(dong)最為(wei)發達的(de)(de)(de)(de)(de)地區(qu)，海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)工程(cheng)建設如果(guo)考慮不當(dang)將(jiang)會(hui)(hui)在一定程(cheng)度上(shang)(shang)引(yin)(yin)發環境(jing)(jing)災害。工程(cheng)設施(shi)(shi)可(ke)能破壞原(yuan)有(you)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)態(tai)平衡，影(ying)響岸(an)灘(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)沖淤變化。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)回填和(he)疏浚會(hui)(hui)改變海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)的(de)(de)(de)(de)(de)形態(tai)，破壞某(mou)些海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)生(sheng)物(wu)賴以生(sheng)存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)棲息地，若(ruo)對含有(you)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)疏浚污(wu)(wu)泥傾拋處(chu)理不當(dang)則(ze)會(hui)(hui)造成二次污(wu)(wu)染(ran)。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)石油生(sheng)產中的(de)(de)(de)(de)(de)溢油事故將(jiang)對海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環境(jing)(jing)造成極其嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)。日(ri)益增多的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)退(tui)役工程(cheng)設施(shi)(shi)如果(guo)不及(ji)時(shi)處(chu)理也將(jiang)會(hui)(hui)逐漸成為(wei)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)障(zhang)礙物(wu)以致引(yin)(yin)起公(gong)害。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)工程(cheng)抗災減(jian)災的(de)(de)(de)(de)(de)任務(wu)是一方面要保(bao)證最大(da)(da)限(xian)度地減(jian)少自(zi)然界海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災害帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)失，另一方面又(you)要避(bi)免(mian)人為(wei)造成的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環境(jing)(jing)災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題，主要內容包括：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境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發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、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海(hai)大、中(zhong)型(xing)城(cheng)市(shi)經濟建設的(de)(de)快速發展，城(cheng)平建設中(zhong)的(de)(de)污水深(shen)海(hai)排(pai)放技術(shu)，感潮水域(yu)污水多點排(pai)放漂(piao)移擴散研究，天然(ran)海(hai)灣、人工湖及(ji)人工運河的(de)(de)水質交換能力(li)，人工沙灘(tan)的(de)(de)保護(hu)措施，灘(tan)涂圍墾對水域(yu)環境的(de)(de)影響等，都(dou)將是需要(yao)認(ren)真解決的(de)(de)問題。
鑒于黃河(he)三(san)角洲(zhou)海岸(an)(an)線不斷依退所帶來的(de)國土面積(ji)減少、陸上設施受到威脅甚至破壞、對(dui)(dui)黃河(he)三(san)角洲(zhou)濕(shi)地自(zi)然(ran)條(tiao)件的(de)毀滅性破壞等(deng)一系(xi)列問題，也是非常迫切(qie)需(xu)要研究(jiu)的(de)課(ke)題。此外(wai)，長江(jiang)(jiang)三(san)角洲(zhou)、珠(zhu)江(jiang)(jiang)口及(ji)珠(zhu)江(jiang)(jiang)三(san)角洲(zhou)的(de)海岸(an)(an)開發、灘(tan)涂圍墾和岸(an)(an)灘(tan)保護(hu)及(ji)整治工程對(dui)(dui)水域影響所引起的(de)環(huan)境問題及(ji)其對(dui)(dui)策，也是需(xu)要重點研究(jiu)的(de)課(ke)題。
以主要經濟發達的河口和海岸帶地區以及主要海域的經濟發展為背景，建立一個數字化的區域經濟發展模擬系統。與防災、抗災和減災決策支持系統一樣，將環境工程、水利工程、土木工程與網絡技術、計算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合，建立模型，通過多媒體技術，形象化地針對經濟發展規劃，預測由于發展經濟帶來的海域環境水污染的惡化、海洋自然災害（臺風、巨浪、風暴潮、地震、冰害、地質災害）頻發的情況。人類活動特別是大規模工程建設所引起的海洋環境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數字手段統一地加以處理，建立智能化的決策支持系統，以促進國民經濟持續、健康地發展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規劃時的一個十分有效的手段。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
