隨(sui)著沿海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)經(jing)濟(ji)的(de)迅猛(meng)發(fa)展(zhan)(zhan)，近(jin)(jin)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域(yu)遭到越來越嚴重的(de)污(wu)染，使海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域(yu)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)質量明顯下(xia)降(jiang)，生(sheng)態(tai)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)日(ri)趨(qu)惡化(hua)，并對生(sheng)物資源(yuan)和(he)人體健康產生(sheng)有(you)害影響。近(jin)(jin)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)域(yu)的(de)污(wu)染已成(cheng)為(wei)(wei)世界各(ge)國(guo)，特別是象我(wo)(wo)國(guo)這(zhe)樣具有(you)相當長的(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)(an)線和(he)眾(zhong)多海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)灣的(de)國(guo)家所共同(tong)關心的(de)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)問題(ti)。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)經(jing)濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)還面臨嚴酷的(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)自然環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)，海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災(zai)(zai)害直接影響著海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)經(jing)濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)規(gui)模、速(su)度和(he)效益(yi)，精確預(yu)報海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災(zai)(zai)害的(de)發(fa)生(sheng)、發(fa)展(zhan)(zhan)和(he)應該采取何種防(fang)災(zai)(zai)、抗(kang)災(zai)(zai)和(he)減災(zai)(zai)工程(cheng)措施(shi)，也(ye)成(cheng)為(wei)(wei)嚴重關注的(de)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)問題(ti)。為(wei)(wei)了開(kai)發(fa)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)中的(de)空(kong)間、礦產、漁業、能源(yuan)等物質資源(yuan)，需要在(zai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上進(jin)行各(ge)類工程(cheng)建(jian)(jian)設，在(zai)目前科(ke)技(ji)日(ri)益(yi)發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)情況(kuang)下(xia)，工程(cheng)建(jian)(jian)設的(de)規(gui)模日(ri)益(yi)巨大(da)(da)，這(zhe)些大(da)(da)規(gui)模的(de)工程(cheng)建(jian)(jian)設和(he)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)之間的(de)相互作用也(ye)將(jiang)是開(kai)發(fa)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)中的(de)一(yi)個應引起特別關注的(de)重要問題(ti)。為(wei)(wei)了適應我(wo)(wo)國(guo)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)經(jing)濟(ji)的(de)快速(su)發(fa)展(zhan)(zhan)，海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的(de)日(ri)益(yi)惡化(hua)，海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災(zai)(zai)害的(de)頻(pin)發(fa)和(he)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)工程(cheng)向大(da)(da)型化(hua)發(fa)展(zhan)(zhan)，近(jin)(jin)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)石(shi)油氣(qi)田(tian)的(de)開(kai)發(fa)，以及(ji)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)(an)帶開(kai)發(fa)過程(cheng)中的(de)后效問題(ti)的(de)研究需要，針對我(wo)(wo)國(guo)重大(da)(da)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)與保護問題(ti)開(kai)展(zhan)(zhan)研究是十分必要和(he)迫(po)切的(de)。 

在這方面，重點需要開(kai)展(zhan)的(de)研究課題(ti)(ti)大體上有三類(lei)。第一類(lei)課題(ti)(ti)是(shi)海洋(yang)(yang)環境(jing)特征對各類(lei)污染(ran)物作(zuo)用(yong)的(de)機理和規律(lv)研究，第二類(lei)課題(ti)(ti)是(shi)海洋(yang)(yang)工程(cheng)設施防(fang)災(zai)、抗災(zai)和減災(zai)研究，第三類(lei)課題(ti)(ti)是(shi)海洋(yang)(yang)工程(cheng)及(ji)海洋(yang)(yang)環境(jing)工程(cheng)與(yu)海洋(yang)(yang)環境(jing)的(de)相互作(zuo)用(yong)吸防(fang)治措施與(yu)對策。 

一、海(hai)洋(yang)環(huan)境特(te)征 

對各類污染物的(de)(de)作(zuo)用機(ji)理(li)(li)和(he)規律研(yan)究以海(hai)洋(yang)流體(ti)動力(li)對各類污染物遷移、擴散(san)(san)、轉(zhuan)化(hua)規律的(de)(de)研(yan)究為基礎，考(kao)慮各種自然(ran)環境因(yin)(yin)(yin)素(su)（浪、流、風、光、溫度(du)、濕(shi)度(du)）、物理(li)(li)因(yin)(yin)(yin)素(su)（擴散(san)(san)、揮發、沉降(jiang)、吸(xi)附、釋放）、化(hua)學(xue)因(yin)(yin)(yin)素(su)、生(sheng)物因(yin)(yin)(yin)素(su)的(de)(de)作(zuo)用，揭示污染物在(zai)海(hai)洋(yang)復(fu)雜條件下的(de)(de)運動及(ji)演(yan)變規律，并建立(li)(li)海(hai)洋(yang)水質預(yu)(yu)測預(yu)(yu)報模型。此(ci)(ci)外，近年(nian)來(lai)，在(zai)我(wo)國沿海(hai)海(hai)域，赤(chi)潮頻發嚴重。因(yin)(yin)(yin)此(ci)(ci)，除(chu)了加(jia)強赤(chi)潮的(de)(de)監測和(he)預(yu)(yu)報外，也應加(jia)強在(zai)建立(li)(li)赤(chi)潮生(sheng)長機(ji)理(li)(li)和(he)發展規律方面(mian)的(de)(de)研(yan)究工作(zuo)。 

此(ci)項研究應通過現(xian)場觀測、物理模(mo)型實(shi)驗和數學模(mo)擬研究相結合的方(fang)法來(lai)(lai)進行(xing)。由于(yu)現(xian)場觀測工作(zuo)耗(hao)資巨大，且受到許多客觀條件(jian)的限制(zhi)，所(suo)獲得的數據往往有(you)許多綜合因(yin)素(su)的共(gong)同作(zuo)用，很(hen)難(nan)將其中的單因(yin)素(su)影響分(fen)離出來(lai)(lai)，因(yin)此(ci)，往往只能用它來(lai)(lai)作(zuo)為對(dui)某(mou)一(yi)水質預(yu)測預(yu)報(bao)模(mo)型進行(xing)檢驗其可行(xing)性和精度的一(yi)個實(shi)例。 

用(yong)數(shu)學模(mo)擬方法來(lai)建立海洋水質(zhi)預(yu)(yu)(yu)測預(yu)(yu)(yu)報模(mo)型是一個較為有效的方法。目前，在(zai)這方面國內外已有不少水質(zhi)預(yu)(yu)(yu)測預(yu)(yu)(yu)報模(mo)型，這些水質(zhi)預(yu)(yu)(yu)測預(yu)(yu)(yu)報模(mo)型大體上都基(ji)于以下幾方面的模(mo)型：水流(liu)數(shu)學模(mo)型；波浪數(shu)學模(mo)型；液流(liu)相互(hu)作用(yong)模(mo)型；近海海域(yu)污染物(wu)遷移(yi)轉化數(shu)學模(mo)型。 

在水(shui)(shui)流(liu)(liu)數(shu)(shu)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)研究(jiu)方面，對于較大范圍的(de)(de)(de)海域(yu)(yu)，通常可(ke)采用深(shen)度平均的(de)(de)(de)潮(chao)流(liu)(liu)教(jiao)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)，對于紊動影響(xiang)不顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)海域(yu)(yu)，可(ke)不考(kao)慮(lv)(lv)湍(tuan)流(liu)(liu)影響(xiang)，而對于湍(tuan)流(liu)(liu)效應顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)區域(yu)(yu)，如(ru)排污口近區，則應考(kao)慮(lv)(lv)湍(tuan)流(liu)(liu)效應。此外(wai)，采用坐標變換，可(ke)建(jian)立一(yi)種能(neng)夠考(kao)慮(lv)(lv)復(fu)雜地形和(he)套(tao)流(liu)(liu)效應的(de)(de)(de)三(san)維(wei)潮(chao)流(liu)(liu)數(shu)(shu)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)，這樣才能(neng)夠較好地重現實際海域(yu)(yu)的(de)(de)(de)三(san)維(wei)潮(chao)流(liu)(liu)特征。在較小范圍的(de)(de)(de)水(shui)(shui)域(yu)(yu)，水(shui)(shui)流(liu)(liu)數(shu)(shu)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)N－S方程和(he)通用的(de)(de)(de)k－單(dan)流(liu)(liu)體數(shu)(shu)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)。也可(ke)以(yi)(yi)基于多流(liu)(liu)體模(mo)型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)基本(ben)概念，分別對兩相(xiang)本(ben)身的(de)(de)(de)湍(tuan)流(liu)(liu)輸運規律(lv)以(yi)(yi)及相(xiang)間相(xiang)互(hu)作用規律(lv)進行(xing)模(mo)擬，建(jian)立兩相(xiang)湍(tuan)浮力分層流(liu)(liu)的(de)(de)(de)雙流(liu)(liu)體數(shu)(shu)學(xue)(xue)模(mo)型(xing)(xing)(xing)。 

在波(bo)浪(lang)數學模型(xing)研究(jiu)方(fang)面，可(ke)(ke)應(ying)用BI—CGSTAB法求(qiu)解由(you)橢圓型(xing)緩(huan)坡方(fang)程(cheng)離散得(de)到的(de)代數方(fang)程(cheng)組(zu)，以提(ti)高(gao)求(qiu)解效(xiao)率。從水(shui)(shui)波(bo)發(fa)展方(fang)程(cheng)出發(fa)，可(ke)(ke)導出一(yi)種(zhong)用于大區域(yu)波(bo)浪(lang)變形(xing)問題的(de)數學模型(xing)。通(tong)過引入弱非線(xian)性(xing)波(bo)色散關系，可(ke)(ke)使雙曲型(xing)緩(huan)坡方(fang)程(cheng)能夠有效(xiao)地考慮波(bo)浪(lang)的(de)非線(xian)性(xing)效(xiao)應(ying)。對高(gao)階(jie)Boussinesq方(fang)程(cheng)的(de)進一(yi)步研究(jiu)，可(ke)(ke)使方(fang)程(cheng)的(de)色激(ji)性(xing)從入水(shui)(shui)到深水(shui)(shui)都達到很(hen)高(gao)精度，并提(ti)高(gao)方(fang)程(cheng)的(de)非線(xian)性(xing)精度，可(ke)(ke)以更(geng)精確(que)的(de)計算較深水(shui)(shui)域(yu)波(bo)浪(lang)的(de)非線(xian)性(xing)特征(zheng)。 

針對(dui)帶自由表(biao)面(mian)的波(bo)(bo)浪場問題(ti)，通過把能(neng)有效模(mo)(mo)(mo)(mo)擬自由面(mian)形(xing)態的N— S方(fang)(fang)(fang)程和波(bo)(bo)能(neng)平(ping)衡(heng)方(fang)(fang)(fang)程的結合，可(ke)(ke)導出一個(ge)能(neng)考慮破波(bo)(bo)能(neng)量損失的拋物型緩坡療(liao)程，用(yong)這個(ge)方(fang)(fang)(fang)程可(ke)(ke)模(mo)(mo)(mo)(mo)擬規則(ze)波(bo)(bo)和不規則(ze)波(bo)(bo)破碎引起的波(bo)(bo)高變化。建立沿(yan)岸(an)(an)流數學模(mo)(mo)(mo)(mo)型，可(ke)(ke)模(mo)(mo)(mo)(mo)擬海(hai)岸(an)(an)上波(bo)(bo)高變化和破碎波(bo)(bo)波(bo)(bo)高、波(bo)(bo)浪增減(jian)水和沿(yan)岸(an)(an)流。 

在波流(liu)(liu)(liu)相互作用(yong)(yong)(yong)模型的(de)(de)(de)研究方(fang)面，對于弱流(liu)(liu)(liu)情(qing)形(xing)，可(ke)采(cai)用(yong)(yong)(yong)一種(zhong)考慮(lv)流(liu)(liu)(liu)影(ying)響的(de)(de)(de)修(xiu)正的(de)(de)(de)合(he)流(liu)(liu)(liu)緩坡模型；對于強(qiang)流(liu)(liu)(liu)情(qing)形(xing)，可(ke)采(cai)用(yong)(yong)(yong)在Botssinesq方(fang)程中考慮(lv)流(liu)(liu)(liu)影(ying)響的(de)(de)(de)模型。可(ke)以將輻(fu)射(she)應(ying)力(li)的(de)(de)(de)計(ji)算(suan)公式與拋物型緩坡方(fang)程中的(de)(de)(de)待(dai)求(qiu)變(bian)量聯系起來，建(jian)立(li)一種(zhong)輻(fu)射(she)應(ying)力(li)計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)新方(fang)法，用(yong)(yong)(yong)該方(fang)法可(ke)對較大區(qu)域(yu)均(jun)勻斜坡地形(xing)上的(de)(de)(de)波浪輻(fu)射(she)應(ying)力(li)進行數值模擬。 

在近(jin)(jin)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)遷(qian)移(yi)(yi)轉化數(shu)(shu)學(xue)模(mo)型研究方面，基于N一(yi)S方程(cheng)所建(jian)立的(de)(de)(de)(de)深度(du)平均的(de)(de)(de)(de)二維(wei)應(ying)(ying)力一(yi)通量(liang)代數(shu)(shu)全場模(mo)型，可(ke)對(dui)(dui)(dui)非對(dui)(dui)(dui)稱潮流(liu)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)(de)側向岸邊(bian)排放問題(ti)過分(fen)數(shu)(shu)值模(mo)擬。以(yi)研究近(jin)(jin)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)遷(qian)移(yi)(yi)轉化的(de)(de)(de)(de)三(san)維(wei)預報系統作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)目(mu)標，在分(fen)析近(jin)(jin)海(hai)(hai)環境(jing)中各種物(wu)(wu)理(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)物(wu)(wu)現象的(de)(de)(de)(de)基礎上(shang)，針對(dui)(dui)(dui)近(jin)(jin)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域水(shui)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)特(te)點，從三(san)維(wei)湍流(liu)模(mo)型出發，在動量(liang)方程(cheng)中引(yin)入表面風應(ying)(ying)力、底部切應(ying)(ying)力以(yi)及(ji)柯(ke)氏力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)；在輸運方程(cheng)中引(yin)入反(fan)映物(wu)(wu)理(li)、化學(xue)、生(sheng)物(wu)(wu)等(deng)(deng)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)源、匯項，可(ke)建(jian)立一(yi)個統一(yi)考慮物(wu)(wu)理(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)物(wu)(wu)等(deng)(deng)過程(cheng)綜合作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)近(jin)(jin)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)遷(qian)移(yi)(yi)轉化的(de)(de)(de)(de)三(san)維(wei)預報模(mo)型，它可(ke)為(wei)環境(jing)評(ping)價(jia)、水(shui)質規劃、污(wu)(wu)染(ran)控制以(yi)及(ji)水(shui)域排污(wu)(wu)工(gong)程(cheng)設計等(deng)(deng)提供重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)科學(xue)依據；同時(shi)對(dui)(dui)(dui)確定(ding)水(shui)域環境(jing)容量(liang)，從而(er)制定(ding)水(shui)域環境(jing)保護(hu)策略，也具(ju)有十分(fen)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)理(li)論價(jia)值和(he)應(ying)(ying)用(yong)前景。 

應該指出，在海洋水(shui)(shui)質(zhi)預(yu)測預(yu)報模型(xing)(xing)研究(jiu)方(fang)面，數(shu)學(xue)模擬(ni)無疑是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)十分有(you)(you)效的(de)手(shou)段(duan)，但不論是(shi)何種(zhong)(zhong)數(shu)學(xue)模型(xing)(xing)，其模型(xing)(xing)中所需的(de)必要(yao)參數(shu)和邊界(jie)條(tiao)件的(de)處理是(shi)研究(jiu)水(shui)(shui)質(zhi)模型(xing)(xing)的(de)技術關鍵，直接影響到(dao)水(shui)(shui)質(zhi)模型(xing)(xing)的(de)科學(xue)性和預(yu)測能力。而這(zhe)些必要(yao)的(de)數(shu)據是(shi)無法從數(shu)學(xue)模型(xing)(xing)本(ben)身來(lai)取(qu)得(de)的(de)，有(you)(you)些可以通(tong)過(guo)現場(chang)觀(guan)測來(lai)得(de)到(dao)，但其中一(yi)些最基(ji)本(ben)的(de)卷數(shu)是(shi)要(yao)通(tong)過(guo)基(ji)本(ben)機理的(de)研究(jiu)才(cai)能得(de)到(dao)，在這(zhe)方(fang)面物理模型(xing)(xing)實(shi)驗研究(jiu)將是(shi)一(yi)個有(you)(you)效的(de)手(shou)段(duan)。 

能模擬海洋動力因素的(de)先進實(shi)驗(yan)設備(bei)，現(xian)代化的(de)量測(ce)(ce)儀(yi)器和(he)測(ce)(ce)試系統是開展物(wu)(wu)理模型(xing)實(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)的(de)必備(bei)條件。進一步(bu)完善PIV和(he)LIF的(de)濃(nong)度場、速度場同(tong)步(bu)測(ce)(ce)量系統，可研(yan)究(jiu)非破(po)碎(sui)波浪(lang)(lang)(lang)、破(po)碎(sui)波浪(lang)(lang)(lang)及波流相(xiang)(xiang)互作用下(xia)(xia)水流的(de)垂直結構，獲得流場中(zhong)水質點速度的(de)空(kong)間分布和(he)時間過(guo)程；并同(tong)步(bu)獲得波浪(lang)(lang)(lang)及波流相(xiang)(xiang)互作用下(xia)(xia)濃(nong)度場的(de)空(kong)間及時間變化過(guo)程，可用以分析定量污染物(wu)(wu)團在波浪(lang)(lang)(lang)及波流相(xiang)(xiang)互作用下(xia)(xia)擴散(san)的(de)基本特征和(he)擴散(san)系數。 

二(er)、海(hai)洋災(zai)(zai)(zai)害的精確(que)預報及海(hai)洋工程設(she)施防災(zai)(zai)(zai)、抗災(zai)(zai)(zai)和減災(zai)(zai)(zai)的研究 

海(hai)洋災害(hai)主要包括風暴潮、海(hai)浪、海(hai)冰、海(hai)嘯(xiao)、赤潮及海(hai)岸侵蝕等。 

90年代以來，我(wo)國(guo)(guo)海(hai)洋(yang)災(zai)害(hai)(hai)所造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)損失每年達上百(bai)億元人民幣，是(shi)世界上海(hai)洋(yang)災(zai)害(hai)(hai)最嚴重的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)之一。海(hai)洋(yang)工程(cheng)結構(gou)的(de)(de)投資費(fei)用很高(gao)，一旦發生破(po)壞(huai)，將會(hui)造(zao)(zao)成(cheng)重大的(de)(de)人員(yuan)傷(shang)亡(wang)和(he)巨額財產損失。當前我(wo)國(guo)(guo)海(hai)洋(yang)能源開發與海(hai)洋(yang)空間利(li)用的(de)(de)絕大部分活動是(shi)在近海(hai)和(he)極淺海(hai)海(hai)域(yu)。為了保證(zheng)在這些海(hai)域(yu)所建(jian)造(zao)(zao)的(de)(de)工程(cheng)設(she)施能夠安全(quan)服(fu)役免(mian)遭(zao)破(po)壞(huai)，面臨(lin)(lin)的(de)(de)首要問題是(shi)弄清這一海(hai)域(yu)中嚴酷和(he)復雜(za)多(duo)變的(de)(de)環境因素。我(wo)國(guo)(guo)東(dong)臨(lin)(lin)西北太平洋(yang)，每年出(chu)現的(de)(de)臺風(feng)數目占全(quan)球(qiu)的(de)(de)38%，其中對我(wo)國(guo)(guo)可(ke)能造(zao)(zao)成(cheng)災(zai)害(hai)(hai)的(de)(de)臺風(feng)每年有7—8個。每當臺風(feng)在我(wo)國(guo)(guo)登陸或接近我(wo)國(guo)(guo)沿海(hai)通過時，都會(hui)在沿岸局(ju)部地(di)區(qu)產生風(feng)暴潮，形(xing)成(cheng)風(feng)暴潮災(zai)害(hai)(hai)。 

在(zai)我國北(bei)方海(hai)(hai)域(yu)，冬季(ji)由(you)于(yu)受寒潮(chao)影(ying)響(xiang)(xiang)，沿岸地區(qu)每年都(dou)有結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)(bing)(bing)現象，結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)(bing)(bing)嚴重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)年份則出(chu)現冰(bing)(bing)(bing)(bing)害(hai)(hai)。若對(dui)這些海(hai)(hai)洋災害(hai)(hai)估(gu)計不足將(jiang)會帶(dai)來(lai)(lai)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)失。渤(bo)海(hai)(hai)重(zhong)(zhong)疊冰(bing)(bing)(bing)(bing)與堆積冰(bing)(bing)(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，不但可給結(jie)(jie)(jie)構物以強大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)壓力(li)，而且(qie)由(you)于(yu)冰(bing)(bing)(bing)(bing)激引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振動作(zuo)用(yong)，也(ye)會給海(hai)(hai)洋平(ping)臺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)和安全帶(dai)來(lai)(lai)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)害(hai)(hai)。而冰(bing)(bing)(bing)(bing)區(qu)溢(yi)油(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)遷移規律及(ji)(ji)預防和清理技術(shu)，至(zhi)今尚(shang)未(wei)進(jin)行過深入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究。對(dui)近(jin)岸大面(mian)積冰(bing)(bing)(bing)(bing)排(pai)和海(hai)(hai)上浮(fu)冰(bing)(bing)(bing)(bing)，在(zai)波浪(lang)、潮(chao)汐作(zuo)用(yong)下都(dou)會引起(qi)(qi)海(hai)(hai)冰(bing)(bing)(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷裂，斷裂后冰(bing)(bing)(bing)(bing)塊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尺度直接(jie)影(ying)響(xiang)(xiang)其對(dui)結(jie)(jie)(jie)構物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。在(zai)渤(bo)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域(yu)建(jian)造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)洋平(ping)臺，為了抵(di)抗(kang)冰(bing)(bing)(bing)(bing)害(hai)(hai)，往往建(jian)成(cheng)正(zheng)、倒(dao)錐體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構型式(shi)，冰(bing)(bing)(bing)(bing)排(pai)對(dui)錐體結(jie)(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)荷載及(ji)(ji)與其的(de)(de)(de)(de)(de)(de)動力(li)相互作(zuo)用(yong)，也(ye)是(shi)目前尚(shang)未(wei)解決的(de)(de)(de)(de)(de)(de)課題。在(zai)海(hai)(hai)冰(bing)(bing)(bing)(bing)力(li)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究中(zhong)，除進(jin)行理論分析和數(shu)值(zhi)模擬外(wai)，實驗研(yan)(yan)(yan)究也(ye)是(shi)一個(ge)重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)手(shou)段(duan)。在(zai)實驗研(yan)(yan)(yan)究中(zhong)，模型冰(bing)(bing)(bing)(bing)可采用(yong)凍結(jie)(jie)(jie)模型冰(bing)(bing)(bing)(bing)和非凍結(jie)(jie)(jie)模型冰(bing)(bing)(bing)(bing)來(lai)(lai)進(jin)行，它們(men)各有其優缺點，發展這兩種技術(shu)是(shi)海(hai)(hai)冰(bing)(bing)(bing)(bing)力(li)學研(yan)(yan)(yan)究中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)課題。 

我(wo)國是一個多地(di)震的國家，海(hai)域(yu)中時(shi)有(you)地(di)震發生。強烈的地(di)震將有(you)可能是海(hai)上工(gong)程設施的主要破(po)壞荷載。如果一旦在地(di)震中結(jie)構物發生破(po)壞，除其直接經濟損(sun)失極大外，其次(ci)生災(zai)害——火(huo)災(zai)、環境(jing)污染等(deng)的后果也不(bu)堪設想。 

近年環太(tai)平洋地(di)區(qu)地(di)震(zhen)(zhen)的(de)(de)頻度和強度都在上升，造(zao)成重大災(zai)害。大型海(hai)上工(gong)程在地(di)震(zhen)(zhen)作用下的(de)(de)安(an)全性，特別是抗(kang)震(zhen)(zhen)防災(zai)的(de)(de)基本原理和減震(zhen)(zhen)技術措(cuo)施需(xu)要認真研(yan)究(jiu)。海(hai)域(yu)中的(de)(de)大型海(hai)上水工(gong)建筑物(wu)(wu)(wu)在地(di)震(zhen)(zhen)作用下的(de)(de)響應和振動破(po)壞(huai)機理更有(you)待深入(ru)研(yan)究(jiu)。日本阪神地(di)震(zhen)(zhen)記錄資(zi)料表明，地(di)震(zhen)(zhen)及(ji)由(you)此(ci)引發的(de)(de)巨浪共同作用對(dui)水中和岸邊(bian)建筑物(wu)(wu)(wu)造(zao)成的(de)(de)破(po)壞(huai)十分嚴重。水工(gong)建筑物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)這(zhe)類破(po)壞(huai)機理，至今國(guo)內外對(dui)此(ci)都很少研(yan)究(jiu)，且由(you)于試驗條件的(de)(de)限制，國(guo)內外對(dui)此(ci)方(fang)面的(de)(de)試驗研(yan)究(jiu)工(gong)作開展極少。這(zhe)是海(hai)上水工(gong)建筑物(wu)(wu)(wu)抗(kang)震(zhen)(zhen)研(yan)究(jiu)中的(de)(de)一個新領域(yu)。 

海上水工(gong)建筑物(wu)在(zai)長期運行過程中(zhong)健康狀況(kuang)逐漸惡化(hua)，其(qi)損(sun)傷主要來自兩個方(fang)面：其(qi)一是(shi)結構的(de)(de)老化(hua)、疲勞、超載、內部(bu)損(sun)傷（裂縫）、地基沉降變形以及環境的(de)(de)物(wu)理化(hua)學(xue)損(sun)傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其(qi)二(er)是(shi)設(she)(she)計不(bu)周或設(she)(she)計標準偏低，施工(gong)質量(liang)差，原材料不(bu)合格，管理維護不(bu)善等。大型海上水工(gong)建筑物(wu)的(de)(de)損(sun)傷和事故都將對國民經濟(ji)的(de)(de)發展造(zao)成重(zhong)大的(de)(de)影(ying)響。 

因此，發展(zhan)以下的(de)一些技(ji)術(shu)和(he)方(fang)法(fa)將是十(shi)分(fen)重要的(de)。如(ru)在(zai)考慮海洋環境荷載在(zai)幅(fu)值。時(shi)間及方(fang)向上的(de)隨(sui)機(ji)性所(suo)導(dao)致結構(gou)(gou)(gou)安(an)全的(de)不確定(ding)性情況下，對現役海洋工(gong)(gong)程(cheng)結構(gou)(gou)(gou)進行健康(kang)診斷和(he)評估剩余可靠度(du)(du)(du)的(de)理論；結構(gou)(gou)(gou)健康(kang)狀態及損(sun)傷檢(jian)測的(de)新技(ji)術(shu)和(he)新方(fang)法(fa)；結構(gou)(gou)(gou)病害治理用的(de)新材料(liao)、新技(ji)術(shu)和(he)新方(fang)法(fa)；海洋工(gong)(gong)程(cheng)結構(gou)(gou)(gou)在(zai)多(duo)種復雜(za)海洋環境條(tiao)件下（風、浪、流、冰(bing)、地震等）的(de)可靠度(du)(du)(du)和(he)優化(hua)理論研究，設(she)(she)計與建造新型(xing)抗災工(gong)(gong)程(cheng)結構(gou)(gou)(gou)；研究和(he)設(she)(she)計使(shi)海洋工(gong)(gong)程(cheng)結構(gou)(gou)(gou)物在(zai)設(she)(she)計使(shi)用期(qi)限內有足夠的(de)安(an)全度(du)(du)(du)，而在(zai)退役之后又便于拆除的(de)各種工(gong)(gong)程(cheng)措施。 

為了及時掌握海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)環(huan)境的(de)(de)風云變幻和(he)(he)災(zai)(zai)(zai)(zai)害(hai)的(de)(de)可能(neng)來臨，發(fa)(fa)展海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)環(huan)境及災(zai)(zai)(zai)(zai)害(hai)的(de)(de)預報技(ji)(ji)術是非常(chang)必(bi)要的(de)(de)。為此需要建立(li)以(yi)(yi)下一些系(xi)統，如(ru)建立(li)由近(jin)海(hai)(hai)到遠(yuan)海(hai)(hai)的(de)(de)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)環(huan)境及災(zai)(zai)(zai)(zai)害(hai)觀測網(wang)絡、預報與預警系(xi)統、沿岸防(fang)災(zai)(zai)(zai)(zai)準備(bei)和(he)(he)各類(lei)應急處理(li)系(xi)統；以(yi)(yi)主要海(hai)(hai)域(yu)和(he)(he)海(hai)(hai)岸帶區域(yu)經濟發(fa)(fa)展為背景，進(jin)行重(zhong)點研究，建立(li)數(shu)字化的(de)(de)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)環(huan)境信(xin)息系(xi)統模(mo)型與結構；以(yi)(yi)及建立(li)海(hai)(hai)岸和(he)(he)近(jin)海(hai)(hai)工程(cheng)設施防(fang)災(zai)(zai)(zai)(zai)減(jian)災(zai)(zai)(zai)(zai)數(shu)字信(xin)息系(xi)統，將(jiang)海(hai)(hai)岸和(he)(he)近(jin)海(hai)(hai)工程(cheng)與網(wang)絡技(ji)(ji)術人(ren)算(suan)機技(ji)(ji)術、遙感技(ji)(ji)術、地理(li)信(xin)息系(xi)統、全球定位系(xi)統相結合，建立(li)數(shu)學(xue)物理(li)模(mo)型，通(tong)過多媒體技(ji)(ji)術，形(xing)象化地描述災(zai)(zai)(zai)(zai)害(hai)成因(yin)、發(fa)(fa)生機理(li)、傳播規律、模(mo)擬災(zai)(zai)(zai)(zai)害(hai)破壞的(de)(de)過程(cheng)，建成智能(neng)化的(de)(de)防(fang)災(zai)(zai)(zai)(zai)、抗(kang)災(zai)(zai)(zai)(zai)和(he)(he)減(jian)災(zai)(zai)(zai)(zai)決策支持系(xi)統。 

三(san)、海洋工(gong)程(cheng)及海洋環(huan)境工(gong)程(cheng)與海洋環(huan)境的相互作用及防治措施 

為了充分利用海(hai)(hai)洋(yang)空(kong)間(jian)，現代海(hai)(hai)洋(yang)空(kong)間(jian)利用除(chu)傳統的港(gang)口和(he)海(hai)(hai)洋(yang)運輸(shu)外，正(zheng)在(zai)向海(hai)(hai)上(shang)人造城市、發(fa)電站(zhan)、海(hai)(hai)洋(yang)公園、海(hai)(hai)上(shang)機場、海(hai)(hai)底隧道和(he)海(hai)(hai)底倉儲(chu)的方向發(fa)展(zhan)。 

人(ren)(ren)們現已(yi)(yi)在(zai)建造(zao)或設(she)計海(hai)上(shang)(shang)生產、工(gong)作、生活用的(de)各種大型人(ren)(ren)工(gong)島、超大型浮式(shi)海(hai)洋結構和海(hai)底工(gong)程，估計到21世紀(ji)，可能出現能容納(na)10萬(wan)人(ren)(ren)的(de)海(hai)上(shang)(shang)人(ren)(ren)造(zao)城市。我國澳門和日(ri)本已(yi)(yi)經(jing)在(zai)海(hai)上(shang)(shang)建成(cheng)了人(ren)(ren)工(gong)島海(hai)上(shang)(shang)機場。為緩(huan)解緊張的(de)陸地資源及減少(shao)城市噪音等(deng)，日(ri)本已(yi)(yi)經(jing)于99年8月在(zai)東京(jing)灣用6塊380米長，60米寬的(de)矩形漂浮鋼板拼裝海(hai)上(shang)(shang)漂浮機場。 

由此可見(jian)，隨著海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)資源(yuan)與空間的(de)(de)(de)開發利用，各類海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上工程(cheng)(cheng)(cheng)建(jian)筑物(wu)數量不斷增多、規模日益復(fu)雜和(he)(he)龐(pang)大，保(bao)證這些(xie)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上工程(cheng)(cheng)(cheng)設施的(de)(de)(de)安全運(yun)行及采取海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)工程(cheng)(cheng)(cheng)防災(zai)(zai)減災(zai)(zai)措(cuo)施將越(yue)來越(yue)重要。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)(an)帶(dai)和(he)(he)近岸(an)(an)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域是(shi)各種動(dong)(dong)力因素最復(fu)雜的(de)(de)(de)地區，但同時又是(shi)經濟(ji)活動(dong)(dong)最為(wei)發達的(de)(de)(de)地區，海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上工程(cheng)(cheng)(cheng)建(jian)設如(ru)(ru)果考慮不當將會在一定程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)上引發環(huan)境(jing)災(zai)(zai)害(hai)(hai)。工程(cheng)(cheng)(cheng)設施可能(neng)破(po)壞原有海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)(an)帶(dai)的(de)(de)(de)動(dong)(dong)態(tai)平衡(heng)，影響岸(an)(an)灘的(de)(de)(de)沖淤變化。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上回(hui)填和(he)(he)疏(shu)浚會改變海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)(an)的(de)(de)(de)形態(tai)，破(po)壞某些(xie)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)生物(wu)賴以生存的(de)(de)(de)棲息地，若對含有污染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)疏(shu)浚污泥傾(qing)拋(pao)處(chu)理不當則會造成(cheng)二次污染(ran)。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上石油(you)生產中的(de)(de)(de)溢油(you)事故將對海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環(huan)境(jing)造成(cheng)極其(qi)嚴重的(de)(de)(de)污染(ran)。日益增多的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上退役工程(cheng)(cheng)(cheng)設施如(ru)(ru)果不及時處(chu)理也(ye)將會逐漸成(cheng)為(wei)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上障礙物(wu)以致引起(qi)公(gong)害(hai)(hai)。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)工程(cheng)(cheng)(cheng)抗災(zai)(zai)減災(zai)(zai)的(de)(de)(de)任務(wu)是(shi)一方面要保(bao)證最大限度(du)地減少(shao)自然界海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)災(zai)(zai)害(hai)(hai)帶(dai)來的(de)(de)(de)報失，另一方面又要避免人(ren)為(wei)造成(cheng)的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)環(huan)境(jing)災(zai)(zai)害(hai)(hai)。 

隨著人類對海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)資源的(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)開(kai)發和(he)利(li)用，海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)環(huan)(huan)境(jing)保護(hu)與人類生(sheng)產實踐(jian)活動協(xie)調發展日顯重要(yao)。如港(gang)口(kou)開(kai)發中的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)問題，主(zhu)要(yao)內容包括：航道、港(gang)池(chi)開(kai)挖、疏(shu)浚引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)泥(ni)沙輸運(yun)及(ji)(ji)其疏(shu)浚物(wu)拋放對海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)影響，深水港(gang)口(kou)水工(gong)建筑物(wu)、大(da)型(xing)人工(gong)島、超大(da)型(xing)浮式結構的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)和(he)生(sheng)態影響；破波帶及(ji)(ji)其附近水域沿岸(an)流(liu)對物(wu)質輸運(yun)擴散規(gui)律研究；大(da)型(xing)海(hai)(hai)(hai)岸(an)工(gong)程(cheng)、岸(an)灘保護(hu)和(he)整治工(gong)程(cheng)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)域環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)變(bian)遷(qian)和(he)海(hai)(hai)(hai)岸(an)演(yan)變(bian)；海(hai)(hai)(hai)岸(an)演(yan)變(bian)、防護(hu)及(ji)(ji)開(kai)發利(li)用新概念的(de)(de)(de)原則與理論，如由于工(gong)程(cheng)措施所引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)岸(an)動力學(xue)、生(sheng)態學(xue)、社會經濟學(xue)及(ji)(ji)與環(huan)(huan)境(jing)關系的(de)(de)(de)綜合分析與協(xie)調。 

隨著沿海大(da)、中(zhong)型城市經濟建(jian)設的(de)快速發展，城平(ping)建(jian)設中(zhong)的(de)污水(shui)(shui)(shui)深海排放(fang)技(ji)術(shu)，感潮水(shui)(shui)(shui)域(yu)污水(shui)(shui)(shui)多(duo)點排放(fang)漂移(yi)擴散研(yan)究，天然海灣(wan)、人工(gong)湖及人工(gong)運河的(de)水(shui)(shui)(shui)質交換能力(li)，人工(gong)沙灘(tan)的(de)保護措施，灘(tan)涂圍墾對水(shui)(shui)(shui)域(yu)環(huan)境的(de)影(ying)響等，都將是需要(yao)認真(zhen)解決的(de)問題。 

鑒于黃(huang)河(he)三(san)(san)(san)角(jiao)洲(zhou)(zhou)海岸(an)線不斷(duan)依退所(suo)帶來(lai)的國(guo)土(tu)面積減(jian)少、陸上設施受到威脅甚(shen)至破(po)壞、對黃(huang)河(he)三(san)(san)(san)角(jiao)洲(zhou)(zhou)濕(shi)地(di)自然條件的毀滅性破(po)壞等一系列問題(ti)(ti)(ti)，也(ye)是非常迫切需(xu)要(yao)研(yan)究的課(ke)題(ti)(ti)(ti)。此外，長江三(san)(san)(san)角(jiao)洲(zhou)(zhou)、珠江口(kou)及(ji)珠江三(san)(san)(san)角(jiao)洲(zhou)(zhou)的海岸(an)開(kai)發、灘涂圍墾(ken)和(he)岸(an)灘保護及(ji)整治工(gong)程對水域(yu)影響所(suo)引(yin)起的環境問題(ti)(ti)(ti)及(ji)其(qi)對策，也(ye)是需(xu)要(yao)重點研(yan)究的課(ke)題(ti)(ti)(ti)。 

以(yi)(yi)主(zhu)要經(jing)(jing)(jing)濟(ji)發(fa)達的(de)(de)(de)(de)河(he)口和海岸(an)帶地區以(yi)(yi)及(ji)主(zhu)要海域(yu)的(de)(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)發(fa)展為背景，建(jian)(jian)立(li)一(yi)個數字化的(de)(de)(de)(de)區域(yu)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)發(fa)展模擬系統(tong)(tong)。與(yu)防災、抗災和減(jian)災決(jue)(jue)策支持系統(tong)(tong)一(yi)樣(yang)，將環(huan)境工程、水利工程、土木工程與(yu)網絡技(ji)術(shu)、計(ji)算機技(ji)術(shu)、遙感(gan)技(ji)術(shu)、地理(li)信息系統(tong)(tong)、全球(qiu)定位系統(tong)(tong)相結合，建(jian)(jian)立(li)模型，通(tong)過(guo)多媒(mei)體(ti)技(ji)術(shu)，形象化地針對經(jing)(jing)(jing)濟(ji)發(fa)展規劃(hua)，預測由于發(fa)展經(jing)(jing)(jing)濟(ji)帶來的(de)(de)(de)(de)海域(yu)環(huan)境水污染的(de)(de)(de)(de)惡(e)化、海洋自然(ran)災害(hai)（臺(tai)風、巨浪、風暴(bao)潮、地震(zhen)、冰害(hai)、地質災害(hai)）頻發(fa)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況。人類活(huo)動特別是(shi)大(da)規模工程建(jian)(jian)設所引(yin)起的(de)(de)(de)(de)海洋環(huan)境的(de)(de)(de)(de)變遷和海岸(an)演變，以(yi)(yi)及(ji)它(ta)們之間的(de)(de)(de)(de)相互作用，用數字手段統(tong)(tong)一(yi)地加以(yi)(yi)處理(li)，建(jian)(jian)立(li)智(zhi)能化的(de)(de)(de)(de)決(jue)(jue)策支持系統(tong)(tong)，以(yi)(yi)促(cu)進國(guo)民經(jing)(jing)(jing)濟(ji)持續、健(jian)康地發(fa)展，將會是(shi)決(jue)(jue)策部門進行(xing)宏觀決(jue)(jue)策和具體(ti)規劃(hua)時的(de)(de)(de)(de)一(yi)個十(shi)分有效的(de)(de)(de)(de)手段。

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