海洋經(jīng)濟(jì)生長與海洋情況掩護(hù)題目

1、海洋經(jīng)濟(jì)生長與海洋情況掩護(hù)題目     摘 要 隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛生長，近海海域遭到越來越緊張的污染，使海域情況質(zhì)量顯著降落，生態(tài)情況日趨惡化，并對生物資源和人體健康孕育發(fā)生有害影響。海洋經(jīng)濟(jì)的生長還面臨嚴(yán)酷的海洋自然情況，準(zhǔn)確預(yù)報海洋災(zāi)害的孕育發(fā)生、生長和應(yīng)該接納何種防災(zāi)減災(zāi)工程措施，也成為緊張關(guān)注的情況題目。為了開發(fā)海洋資源，需要在海上舉行種種工程配置，大規(guī)模的工程配置和海洋情況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)注的重要題目。為了順應(yīng)我國海洋經(jīng)濟(jì)的快速生長，針對我國重大的海洋情況與掩護(hù)題目，重點(diǎn)開展研究方面的課題大要上有三類。第一類課題

2、是海洋情況特性對種種污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程措施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋情況工程與海洋情況的相互作用及防治措施與對策。要害詞 海洋情況污染 海洋災(zāi)害 海洋工程與海洋情況相互作用隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛生長，近海海域遭到越來越緊張的污染，使海域情況質(zhì)量顯著降落，生態(tài)情況日趨惡化，并對生物資源和人體健康孕育發(fā)生有害影響。近海水域的污染已成為世界列國，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配合體貼的情況題目。海洋經(jīng)濟(jì)的生長還面臨嚴(yán)酷的海洋自然情況，海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟(jì)的生長規(guī)模、速率和效益，準(zhǔn)確預(yù)報海洋災(zāi)害的孕育發(fā)生、生長和應(yīng)該接納何種防

3、災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施，也成為緊張關(guān)注的情況題目。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，需要在海上舉行種種工程配置，在現(xiàn)在科技日益生長的情況下，工程配置的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程配置和海洋情況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)注的重要題目。為了順應(yīng)我國海洋經(jīng)濟(jì)的快速生長，海洋情況的日益惡化，海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化生長，近海煤油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)歷程中的后效題目的研究需要，針對我國重大海洋情況與掩護(hù)題目開展研究黑白常須要和迫切的。在這方面，重點(diǎn)需要開展的研究課題大要上有三類。第一類課題是海洋情況特性對種種污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海

4、洋工程措施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋情況工程與海洋情況的相互作用吸防治措施與對策。一、海洋情況特性對種種污染物的作用機(jī)理和規(guī)律研究以海洋流體動力對種種污染物遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，思量種種自然情況因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴(kuò)散、揮發(fā)、沉降、吸附、開釋）、化學(xué)因素、生物因素的作用，展現(xiàn)污染物在海洋龐大條件下的活動及演變規(guī)律，并創(chuàng)建海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子。另外，連年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)緊張。因此，除了增強(qiáng)赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)增強(qiáng)在創(chuàng)建赤潮生長機(jī)理和生長規(guī)律方面的研究事情。此項研究應(yīng)議決現(xiàn)場視察、物理模子實驗和數(shù)學(xué)模仿研究相團(tuán)結(jié)的要領(lǐng)來舉

5、行。由于現(xiàn)場視察事情耗資巨大，且受到許多客觀條件的限定，所得到的數(shù)據(jù)通常有許多綜合因素的配合作用，很難將其中的單因素影響疏散出來，因此，通常只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子舉行檢驗其可行性和精度的一個實例。用數(shù)學(xué)模仿要領(lǐng)來創(chuàng)建海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子是一個較為有用的要領(lǐng)?，F(xiàn)在，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子大要上都基于以下幾方面的模子：水流數(shù)學(xué)模子；海浪數(shù)學(xué)模子；液流相互作用模子；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模子。在水流數(shù)學(xué)模子研究方面，搪塞較大領(lǐng)域的海域，通?？刹捎蒙疃染鶆虻某彼虒W(xué)模子，搪塞紊動影響不顯著的海域，可不思量湍流影響，而搪塞湍流效應(yīng)顯著的地域，如排污

6、口近區(qū)，則應(yīng)思量湍流效應(yīng)。另外，采用坐標(biāo)變更，可創(chuàng)建一種能夠思量龐大地形和套流效應(yīng)的三維潮水?dāng)?shù)學(xué)模子，這樣才氣夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮水特性。在較小領(lǐng)域的水域，水流數(shù)學(xué)模子可以以NS方程和通用的k（湍流模子為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的活動特性，思量浮力對紊動的影響，創(chuàng)建用于模仿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)模子。也可以基于多流體模子的基本看法，分別對兩相自己的湍流輸運(yùn)規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律舉行模仿，創(chuàng)建兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模子。在海浪數(shù)學(xué)模子研究方面，可應(yīng)用BICGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程疏散得到的代數(shù)方程組，以前進(jìn)求解屈從。從水波生長方程出發(fā)，可

7、導(dǎo)出一種用于大地域海浪變形題目的數(shù)學(xué)模子。議決引入弱非線性波色散關(guān)連，可使雙曲型緩坡方程能夠有用地思量海浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進(jìn)一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都到達(dá)很高精度，并前進(jìn)方程的非線性精度，可以更準(zhǔn)確的盤算較深水域海浪的非線性特性。針對帶自由外貌的海浪場題目，議決把能有用模仿自由面形態(tài)的N S方程和波能平衡方程的團(tuán)結(jié)，可導(dǎo)出一個能思量破波能量喪失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模仿規(guī)矩波和不規(guī)矩波破碎引起的波高厘革。創(chuàng)建沿岸流數(shù)學(xué)模子，可模仿海岸上波高厘革和破碎波波高、海浪增減水和沿岸流。在波流相互作用模子的研究方面，搪塞弱流情形，可采用一種思量流影響的

8、修正的合流緩坡模子；搪塞強(qiáng)流情形，可采用在Botssinesq方程中思量流影響的模子?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的盤算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量討論起來，創(chuàng)建一種輻射應(yīng)力盤算的新要領(lǐng)，用該要領(lǐng)可對較大地域均勻斜坡地形上的海浪輻射應(yīng)力舉行數(shù)值模仿。在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模子研究方面，基于N一S方程所創(chuàng)建的深度均勻的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模子，可對非對稱潮水作用下的側(cè)向岸邊排放題目太甚數(shù)值模仿。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報體系作為目的，在闡發(fā)近海情況中種種物理、化學(xué)和生物征象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點(diǎn)，從三維湍流模子出發(fā)，在動量方程中引入外貌風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在

9、輸運(yùn)方程中引入反應(yīng)物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可創(chuàng)建一個統(tǒng)一思量物理、化學(xué)和生物等歷程綜相助用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模子，它可為情況評價、水質(zhì)計劃、污染控制以及水域排污工程計劃等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域情況容量，從而擬訂水域情況掩護(hù)戰(zhàn)略，也具有非常重要的理論價錢和應(yīng)用遠(yuǎn)景。應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模子研究方面，數(shù)學(xué)模仿無疑是一種非常有用的手段，但豈論是何種數(shù)學(xué)模子，其模子中所需的須要參數(shù)和界限條件的處理是研究水質(zhì)模子的技能要害，直接影響到水質(zhì)模子的科學(xué)性和預(yù)測本事。而這些須要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模子自己來取得的，有些可以議決現(xiàn)場視察來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是

10、要議決基本機(jī)理的研究才氣得到，在這方面物理模子實驗研究將是一個有用的手段。能模仿海洋動力因素的先進(jìn)實驗配置，今世化的量測儀器和測試體系是開展物理模子實驗研究的必備條件。進(jìn)一步完滿PIV和LIF的濃度場、速率場同步丈量體系，可研究非破碎海浪、破碎海浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，得到流場中水質(zhì)點(diǎn)速率的空間散布和時間歷程；并同步得到海浪及波流相互作用下濃度場的空間實時間厘革歷程，可用以闡發(fā)定量污染物團(tuán)在海浪及波流相互作用下擴(kuò)散的基本特性和擴(kuò)散系數(shù)。二、海洋災(zāi)害的準(zhǔn)確預(yù)報及海洋工程措施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究海洋災(zāi)害重要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸腐蝕等。90年月以來，我國海洋災(zāi)害所造成

11、的喪失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最緊張的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資用度很高，一旦孕育發(fā)生破壞，將會造成重大的職員傷亡和巨額產(chǎn)業(yè)喪失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風(fēng)暴潮喪失超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)與海洋空間使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制作的工程措施能夠清靜服役免遭破壞，面臨的主要題目是弄清這一海域中嚴(yán)酷和龐大多變的情況因素。我國東臨西北清靜洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占舉世的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有78個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或靠近我國沿海議決期，都市在沿岸局部地域孕育

12、發(fā)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，沿岸地域每年都有結(jié)冰征象，結(jié)冰緊張的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害預(yù)計不夠?qū)砭薮蟮膯适?。渤海重疊冰與聚集冰的形成，不光可給結(jié)構(gòu)物以壯大的冰壓力，而且由于冰激引起的振行動用，也會給海洋平臺的使用和清靜帶來巨大的侵害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和整理技能，至今尚未舉行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在海浪、潮汐作用下都市引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域制作的海洋平臺，為了抵抗冰害，通常建成正、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，也是現(xiàn)在尚未

13、解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除舉行理論闡發(fā)和數(shù)值模仿外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模子冰可采用凍結(jié)模子冰和非凍結(jié)模子冰來舉行，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，生長這兩種技能是海冰力學(xué)研究中的一個課題。我國事一個多地震的國家，海域中時有地震孕育發(fā)生。猛烈的地震將有可能是海上工程措施的重要破壞荷載。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）孕育發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟(jì)喪失極大外，其次生災(zāi)害火災(zāi)、情況污染等的效果也不勝假想。連年環(huán)清靜洋地域地震的頻度和強(qiáng)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清靜性，特別是抗震防災(zāi)的基源頭根基理和減震技能措施需要認(rèn)真研究。海

14、域中的大型海上水工修建物在地震作用下的相應(yīng)和振動破壞機(jī)理更有待深入研究。日本阪神地震紀(jì)錄資料評釋，地震及由此引發(fā)的巨浪配合作用對水中和岸邊修建物造成的破壞非常緊張。水工修建物的這類破壞機(jī)理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限定，國內(nèi)外對此方面的試驗研究事情開展少少。這是海上水工修建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措施抗震措施中的要害技能所必須思量的，如近海情況地震傷害性闡發(fā)，計劃地震蕩參數(shù)和頻譜特性，強(qiáng)震海底多維地震蕩及其空間散布規(guī)律，地震波流傳特性及地震蕩輸入機(jī)理；海域中大型海上水工修建物在地震作用下，思量周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機(jī)理、振動控制、地

15、震蕩時頗團(tuán)結(jié)闡發(fā)模子和輸入機(jī)制、非線性動力闡發(fā)和動力破壞試驗；核電站海域工程修建物抗地震性能，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(hù)岸修建物地震穩(wěn)固性；海域中水工修建物的性能計劃和地震設(shè)防尺度等。海上水工修建物在恒久運(yùn)行歷程中健康狀態(tài)逐漸惡化，其毀傷重要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、委頓、超載、內(nèi)部毀傷（毛?。⒌鼗两底冃我约扒闆r的物理化學(xué)毀傷（低溫、凍融、大氣腐蝕）等；其二是計劃不周或計劃尺度偏低，施工質(zhì)量差，原質(zhì)料不及格，管理維護(hù)不善等。大型海上水工修建物的毀傷和事故都將對黎民經(jīng)濟(jì)的生長造成重大的影響。因此，生長以下的一些技能和要領(lǐng)將黑白常重要的。如在思量海洋情況荷載

16、在幅值。時間及偏向上的隨機(jī)性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)清靜的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)舉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)及毀傷檢測的新技能和新要領(lǐng)；結(jié)構(gòu)病害治理用的新質(zhì)料、新技能和新要領(lǐng)；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種龐大海洋情況條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，計劃與制作新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和計劃使海洋工程結(jié)構(gòu)物在計劃使用期限內(nèi)有富足的清靜度，而在退役之后又便于拆除的種種工程措施。為了實時掌握海洋情況的風(fēng)云幻化和災(zāi)害的可能來臨，生長海洋情況及災(zāi)害的預(yù)報技能黑白常須要的。為此需要創(chuàng)建以下一些體系，如創(chuàng)建由近海到遠(yuǎn)海的海洋情況及災(zāi)害視察網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警體系、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和種種應(yīng)

17、急處理體系；以重要海域和海岸帶地域經(jīng)濟(jì)生長為配景，舉行重點(diǎn)研究，創(chuàng)建數(shù)字化的海洋情況信息體系模子與結(jié)構(gòu)；以及創(chuàng)建海岸和近海工程措施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息體系，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技能人算機(jī)技能、遙感技能、地理信息體系、舉世定位體系相團(tuán)結(jié)，創(chuàng)建數(shù)學(xué)物理模子，議決多媒體技能，形象化地形貌災(zāi)害成因、孕育發(fā)生機(jī)理、流傳規(guī)律、模仿災(zāi)害破壞的歷程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持體系。三、海洋工程及海洋情況工程與海洋情況的相互作用及防治措施與對策為了充實使用海洋空間，今世海洋空間使用除傳統(tǒng)的口岸和海洋運(yùn)輸外，正在向海上人造都市、發(fā)電站、海洋公園、海上機(jī)場、海底隧道和海底倉儲的偏向生長。人們現(xiàn)已在制作或計劃

18、海上生產(chǎn)、事情、生存用的種種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)談判海底工程，預(yù)計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造都市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機(jī)場。為緩解緊急的陸地資源及淘汰都市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂泊鋼板拼裝海上漂泊機(jī)場。由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)使用，種種海上工程修建物數(shù)目不停增多、規(guī)模日益龐大和巨大，保證這些海上工程措施的清靜運(yùn)行及接納海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是種種動力因素最龐大的地域，但同時又是經(jīng)濟(jì)活動最為發(fā)達(dá)的地域，海上工程配置如果思量不妥將會在肯定水平上引發(fā)情況災(zāi)害。工程措施可能

19、破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤厘革。海上回填和疏通會轉(zhuǎn)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通污泥傾拋處理不妥則會造成二次污染。海上煤油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋情況造成極其緊張的污染。日益增多的海上退役工程措施如果不實時處理也將會逐漸成為海上停滯物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的使命是一方面要保證最大限度地淘汰自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要制止人為造成的海洋情況災(zāi)害。隨著人類對海洋資源的不停開發(fā)和使用，海洋情況掩護(hù)與人類生產(chǎn)實踐活動和諧生永日顯重要。如口岸開發(fā)中的情況題目，重要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏通引起的泥沙輸運(yùn)及其疏通物拋放對海洋情況的影響，深水口岸水工修建物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的情況和生態(tài)影響；破波帶及其相近水域沿岸流對物質(zhì)輸運(yùn)擴(kuò)散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘掩護(hù)和整治工程引起的海域情