海洋災害及其防治大全11篇
時間：2023-08-16 17:13:06緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇海洋災害及其防治范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
篇（1）
基于遼寧沿海經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略背景的大連市漁港發(fā)展對策
湛江海洋經(jīng)濟發(fā)展研究
我國黃海海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)
河蟹產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展實證研究——基于“中國河蟹之鄉(xiāng)”江蘇興化永豐鎮(zhèn)的調(diào)查
水產(chǎn)科研機構(gòu)管理人員績效考評體系研究
我國水產(chǎn)加工企業(yè)創(chuàng)業(yè)歷程及成長動力的扎根理論研究
標準化在促進漁業(yè)發(fā)展中的作用及其實踐
基于信息不對稱理論的水產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管
完善我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測體系建設的研究與思考
撬動羅非魚國內(nèi)銷售市場的幾點思考
網(wǎng)箱魚類排泄物收集碳匯系統(tǒng)與生態(tài)效能研究
推進淡水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的思考
我國漁業(yè)水域突發(fā)污染事件分析
我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染防治研究
南非發(fā)展淡水養(yǎng)殖業(yè)需要關(guān)注的幾個問題
國際海洋生態(tài)安全存在的問題及其原因分析
風暴潮災害損失和經(jīng)濟增長的耦合關(guān)系研究
山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟的耦合關(guān)系研究
廣東海洋大學海洋經(jīng)濟與管理研究中心揭牌
大連水產(chǎn)學院參加中國航海日各種活動
2009年海峽兩岸青年海洋教育文化交流活動在臺舉行——中國海洋大學、上海海洋大學、浙江海洋學院師生代表參會
我國漁業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題及出路
現(xiàn)代漁業(yè)公共政策研究的若干思考
農(nóng)村小額信貸發(fā)展的國際經(jīng)驗與中國實踐
《環(huán)境污染損害責任保險法》之法律構(gòu)架
我國政策性漁業(yè)保險發(fā)展探析
我國漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
試論基于社區(qū)的漁業(yè)管理
從海洋綜合管理的視角完善海域使用管理——基于舟山海域的實證考察
IUU捕撈問題之經(jīng)濟學透視
漁業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化中存在的問題及其對策
常見水產(chǎn)品安全指標在相關(guān)標準間的矛盾分析
我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全SWOT分析及戰(zhàn)略選擇
上海市水域水生生物增殖放流現(xiàn)狀和存在問題
水生生物資源增殖的服務功能分析和品種選擇
農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中價值標準設定與量化的探討——以日本水產(chǎn)品進口情況為案例
海洋災害經(jīng)濟損失的模糊測定——以風暴潮為例
美國青蛙成蛙健康養(yǎng)殖技術(shù)經(jīng)濟評價
以科學發(fā)展觀為指導努力使?jié)O業(yè)發(fā)展成為國家生態(tài)文明的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)
關(guān)于建立海洋生態(tài)補償機制的探討
關(guān)于開展水域荒漠化防治工作的幾點思考
淺談漁業(yè)水域污染與漁業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)
工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水處理系統(tǒng)的建造技術(shù)及其市場前景
中國漁業(yè)生產(chǎn):計量經(jīng)濟模型的構(gòu)建與應用
基于需求主體的漁業(yè)金融供給路徑探討
稅費在東山縣單拖漁業(yè)捕撈能力控制中作用的實證分析
新漁村建設面臨的問題及化解思路
上海市漁民權(quán)益保護機制研究
關(guān)于轉(zhuǎn)變漁業(yè)增長方式促進社會主義新漁區(qū)建設的思考
我國遠洋漁業(yè)亟待國家重點扶持以加快發(fā)展
改革開放以來我國海水養(yǎng)殖政策的演變與發(fā)展
關(guān)于千島湖發(fā)展休閑漁業(yè)的思考
新疆漁業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及展望
中國蝦產(chǎn)品出口競爭力分析
基于比較優(yōu)勢的中歐貿(mào)易產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實證分析
篇（2）
海洋工程與海洋環(huán)境相互作用隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境，海洋災害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關(guān)注的環(huán)境問題。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，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進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)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu)；研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)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(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
篇（3）
海洋工程與海洋環(huán)境相互作用隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境，海洋災害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關(guān)注的環(huán)境問題。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，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。百事通
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進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)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu)；研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)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(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。新晨
篇（4）
前言
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世 界各國，特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境，海洋災害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關(guān)注的環(huán)境問題。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，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能
夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)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(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城平建設中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題，也是非常迫切需要研究的課題。此外，長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策，也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經(jīng)濟發(fā)達的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景，建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)一樣，將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，預測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)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(zhì)災害）頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理，建立智能化的決策支持系統(tǒng)，以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有
效的手段。
三、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
篇（5）
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降,生態(tài)環(huán)境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國,特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境,海洋災害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施,也成為嚴重關(guān)注的環(huán)境問題。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,需要在海上進行各類工程建設,在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究,第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究,第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ),考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律,并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴重。因此,除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外,也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型,這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數(shù)學模型;波浪數(shù)學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面,對于較大范圍的海域,通常可采用深度平均的潮流教學模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應顯著的區(qū)域,如排污口近區(qū),則應考慮湍流效應。此外,采用坐標變換,可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型,這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數(shù)學模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎(chǔ),針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面,可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系,可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合,可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來,建立一種輻射應力計算的新方法,用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型,可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標,在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發(fā),在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型,它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù);同時對確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出,在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面,數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學模型,其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵,直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模 型本身來取得的,有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備,現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng),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結(jié)構(gòu),獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣,是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高,一旦發(fā)生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%,其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮,形成風暴潮災害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象,結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù),至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、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,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中,除進行理論分析和數(shù)值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行,它們各有其優(yōu)缺點,發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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)發(fā)生破壞,除其直接經(jīng)濟損失極大外,其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升,造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內(nèi)外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的,如近海環(huán)境地震危險性分析,設計地震動參數(shù)和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性;海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設計不周或設計標準偏低,施工質(zhì)量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此,發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下,對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進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)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法;結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法;海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下(風、浪、流、冰、地震等)的可靠度和優(yōu)化理論研究,設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu);研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度,而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨,發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng),如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng);以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景,進行重點研究,建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu);以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng),將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合,建立數(shù)學物理模型,通過多媒體技術(shù),形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程,建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間,現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程,估計到21世紀,可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用,各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大,保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū),但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū),海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用,海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題,主要內(nèi)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(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
篇（6）
1、概述
海洋管理也可稱為海洋綜合管理，是各級海洋行政主管部門代表政府履行的一項基本職責。它的核心內(nèi)容包括：海域使用管理、海洋環(huán)境管理以及海洋權(quán)益管理，協(xié)調(diào)機制?！吨袊Ｑ?1世紀議程》關(guān)于海洋綜合管理問題的定義是：“海洋綜合管理應從國家的海洋權(quán)益、海洋資源、海洋環(huán)境的整體利益出發(fā)，通過方針、政策、法規(guī)、區(qū)劃、規(guī)劃的制定和實施，以及組織協(xié)調(diào)、綜合平衡有關(guān)產(chǎn)業(yè)部門和沿海地區(qū)在開發(fā)利用海洋中的關(guān)系，以達到維護海洋權(quán)益，合理開發(fā)海洋資源，保護海洋環(huán)境，促進海洋經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。
當前我國海洋管理的業(yè)務化工作中海洋災害應急監(jiān)測、海域使用測量、入海排污口監(jiān)測、海岸帶調(diào)查等工作仍然以人工現(xiàn)場采樣、調(diào)查船走航監(jiān)測為主。這就造成了日常管理效率低、管理滯后、災害發(fā)現(xiàn)不及時、應急反應速度慢等問題。
隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的日益成熟以及衛(wèi)星海洋學的發(fā)展，遙感中的大量高新技術(shù)被應用到海洋日常管理中來，成為獲取和更新空間數(shù)據(jù)的強有力手段。不僅可進行一次性的資料調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測，通過多時相信息的綜合開發(fā)與利用，將遙感系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)有機整合，能夠?qū)崿F(xiàn)資源與環(huán)境的快速檢測和預報。
2、遙感在海洋管理的應用
2.1 海洋災害預警
我國大陸海岸線長，海岸帶人口眾多，經(jīng)濟發(fā)達，發(fā)生海洋災害時往往損失巨大。我國沿海常見的海洋災害包括：赤潮、臺風、風暴潮、海岸侵蝕、海洋溢油和海水污染等。當災害發(fā)生時，常規(guī)監(jiān)測方法無法給出全面的災情評估。
在赤潮監(jiān)測中，應用最為廣泛的衛(wèi)星數(shù)據(jù)為美國的SeaWiFS資料，其空間分辨率為1Km，時間分辨率為1-2天。SeaWiFS被稱為第二代水色傳感器，擁有比前代傳感器更多的波段、更高的信噪比（SNR）與更好的大氣校正算法，在計算生物量、葉綠素a濃度和水體透明度等方面有更可靠的生物光學算法。如果采用補償懸浮物散射的大氣校正算法和適合當?shù)氐娜~綠素算法，SeaWiFS能很好的估算葉綠素濃度數(shù)據(jù)，進而預測赤潮的發(fā)生。雷達是近年來溢油探測中十分重要的傳感器，用于溢油探測的雷達主要有兩種，即合成孔徑雷達（SAR） 和側(cè)視機載雷（ SLAR）。通過氣象衛(wèi)星也可以對臺風的風速、氣壓、影響范圍和移動路徑等情況有比較準確的了解。通過陸地衛(wèi)星如我國發(fā)射的HJ-1A/B以及資源三號衛(wèi)星，可以對海岸帶環(huán)境變化情況給出比較可靠的分析.
遙感技術(shù)是獲得海洋信息的重要手段。由于衛(wèi)星遙感技術(shù)具有實效性、大尺度、成本低、快速和長時間連續(xù)監(jiān)測等其他方法不能比擬的優(yōu)點，利用遙感技術(shù)建立全天候多層次立體海洋環(huán)境監(jiān)測是海洋災害監(jiān)測、預警工作開展的基礎(chǔ)，它也能夠?qū)ξ覈匕逗^(qū)的異常和災害的發(fā)生提供足夠多的基礎(chǔ)觀測資料，對改善我國現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水準，減輕海洋災害，促進我國海洋經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。
2.2 海域使用動態(tài)監(jiān)管
當前我國海域管理自動化程度低，管理和各種業(yè)務數(shù)據(jù)分散，如何將復雜多樣的海洋數(shù)據(jù)如功能區(qū)劃、基礎(chǔ)地理、海域使用、資源、環(huán)境、規(guī)劃以及其它專題數(shù)據(jù)有機的管理起來，是海洋管理部門最關(guān)心的問題。
在海域使用管理系統(tǒng)中，利用遙感影像作為背景資料，疊加上海域使用數(shù)據(jù)，可以更加直觀的顯示和反映信息。如在遙感影像上疊加不同時期的海岸線，可以明顯地看出海岸線的沖瘀變化情況，對岸線進行監(jiān)測。通過遙感影像，可以確定新審批的填海面積，并根據(jù)該面積進行有計劃的填?；顒?。同時還可以監(jiān)測岸邊的圍墾活動以及河口地區(qū)沖瘀的變化情況。
目前，衛(wèi)星數(shù)據(jù)被廣泛應用在海域使用管理領(lǐng)域，如SPOT、LandSAT、我國資源三號衛(wèi)星等。LandSAT衛(wèi)星屬于美國NASA的陸地衛(wèi)星（Landsat）計劃（1975年前稱為地球資源技術(shù)衛(wèi)星 ― ERTS ），從1972年7月23日以來， 已發(fā)射8顆（第6顆發(fā)射失敗）。目前Landsat1―4均相繼失效，Landsat 5仍在超期運行（從1984年3月1日發(fā)射至今）。 Landsat 7于1999年4月15日發(fā)射升空。Landsat8于2013年2月11日發(fā)射升空，經(jīng)過100天測試運行后開始獲取影像。
2.3 海洋環(huán)境參數(shù)反演
海洋環(huán)境參數(shù)包括：海表面溫度，海流、海面風場、波浪、海面高度等.利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以對這些海洋環(huán)境參數(shù)進行反演，提高對海洋環(huán)境現(xiàn)狀的認識，同時可以對海洋災害如臺風、海嘯等進行預警.
目前最廣泛使用的傳感器包括：AVHRR、JASON-1、TOPEX/POSEIDON以及QickSCAT等。
AVHRR原本是為氣象研究設計的，但其第3、4、5通道用于探測亮溫數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)經(jīng)反演可得到海表溫度。由于其具有重訪周期短、可靠性高、成本低并有長時間序列的存檔數(shù)據(jù)等特點，在氣象之外的環(huán)境遙感應用領(lǐng)域中得到了很大的發(fā)展。由于NOAA衛(wèi)星不斷有后續(xù)衛(wèi)星發(fā)射，因此用AVHRR進行海溫反演的研究從未間斷，并建立了豐富的模型與算法。1992年8月10日發(fā)射的TOPEX/ Poseidon衛(wèi)星是NASA、美國航天局、法國國家空間研究中心以及法國航天局聯(lián)合完成的衛(wèi)星任務，其目的是用于地圖海洋表面地形。
3、總結(jié)
海洋遙感技術(shù)對海洋資源管理和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的影響日益增強，為研究、開發(fā)、利用和保護海洋提供了豐富的資料，成為人類認識海洋的關(guān)鍵技術(shù)。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其與GIS技術(shù)結(jié)合的日臻緊密，遙感技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應用必將更加廣泛。2I世紀是海洋的世紀，將遙感技術(shù)中的科技生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為海洋管理部門的現(xiàn)實生產(chǎn)力，提高涉海部門的管理水平，增強辦事效率，滿足社會需求，是全體海洋工作者的責任和義務。相信通過海洋部門和其它部門的共同努力，我國海洋管理的科學化、信息化和網(wǎng)絡化指日可待。
參考文獻
篇（7）
1、引言
熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上，具有有組織的對流和確定氣旋性環(huán)流的非鋒面性渦旋的統(tǒng)稱。包括熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風（強臺風和超強臺風）的統(tǒng)稱。熱帶氣旋災害主要由熱帶氣旋所帶來的狂風、暴雨和風暴潮及其引發(fā)的一系列災害所造成的。
溫州處在浙江省的東南沿海地區(qū)，東臨東海，受季風天氣影響強烈，是東南沿海受熱帶氣旋災害較為嚴重的地區(qū)之一。歷年來多次遭受熱帶氣旋的正面襲擊或影響，對溫州國民經(jīng)濟造成巨大的損失，是我國重要的抗災減災地區(qū)之一。
2、溫州沿海地區(qū)受災情況與分析
溫州市地處東南沿海，屬亞熱季風氣候區(qū)和東海區(qū)，外海缺少島嶼阻擋，西南群山起伏，東北平原流急水高，每年夏秋之間熱帶氣旋影響多，而且影響大，往往熱帶氣旋路徑直撲而來，熱帶氣旋夾帶暴雨、大潮、洪水經(jīng)常會給溫州市帶來嚴重損失。
張麗佳在《中國東南沿海地區(qū)臺風危害性評價》中，引入Tzc（臺風災害災次指數(shù)）對中國東南沿海地區(qū)臺風危險性格局進行了深入地分析，其分析得出，浙江南部沿海、福建、廣東大部分地區(qū)受臺風影響較多。同時，浙江的溫州和臺州受臺風至災因子影響較大[1]。
據(jù)此，我們可知溫州地區(qū)深受熱帶氣旋及其次生災害的影響。
2.1、溫州沿海地區(qū)受災時空分布特征
據(jù)記載，從1949年起至2010年間，共有41次熱帶氣旋在浙江省沿海登陸。而熱帶氣旋在溫州沿海登陸的就有17次，平均每年0.3次，其中僅2000年至2010年這10間登陸熱帶氣旋就達7次之多。圖1反映了62a溫州沿海登陸熱帶氣旋數(shù)的年際變化特征。這62a中，48a無熱帶氣旋在溫州沿海登陸，14a有1個以上熱帶氣旋登陸，其中1972年、2004年和2007年登陸個數(shù)則達2個。
近10a溫州沿海熱帶氣旋登陸頻次高，共10個，其中有4個在蒼南登陸。2007年16號臺風“羅莎”于10月7日在浙江省蒼南縣霞關(guān)鎮(zhèn)與福建省福鼎市交界處登陸，是當年第二個在蒼南登陸的熱帶氣旋，也是近年來在溫州登陸最晚的熱帶氣旋。
溫州南部的蒼南和平陽是溫州沿海熱帶氣旋登陸的高頻地區(qū)，北部以樂清較頻繁。每年的6～10月，尤其7～9月更是熱帶氣旋及其引發(fā)的災害最肆虐的時期，也是抗臺防災的關(guān)鍵時期。
2、影響溫州的熱帶氣旋特征
2.1、影響類型
直接影響是熱帶氣旋對溫州影響的主要形式，影響也最大。這類情況較為復雜，這與熱帶氣旋自身特點及周圍環(huán)流均有關(guān)系。主要影響形式包括：（1）臺風登陸溫州市，一般把這種影響稱為正面襲擊。（2）臺風沿海北上，或者轉(zhuǎn)向東北方向移動，但經(jīng)過浙江省沿海時也常出現(xiàn)較強的影響，包括沿海大風、強降水，也有風暴潮發(fā)生，與第（1）種情況相比，影響較輕，影響范圍也較小。（3）臺風在閩中北登陸，有時對溫州產(chǎn)生重大影響[2]。
熱帶氣旋對溫州的間接影響有兩層含義，一是熱帶氣旋在浙江省登陸，除產(chǎn)生大風、暴雨、洪水、風暴潮等影響外，還有如誘發(fā)地質(zhì)災害、非登陸地大暴雨、臺前強對流天氣等。
2.2、源地和路徑特征
熱帶氣旋登陸地點的變化及危害的范圍與熱帶氣旋移動路徑有密切的關(guān)系。登陸溫州的熱帶氣旋發(fā)生源地主要為臺灣、菲律賓以東的西太平洋海域。由于在太平洋海域生成的熱帶氣旋主要受西太平洋副熱帶高氣壓環(huán)流引導熱帶氣旋多以偏西路徑移動。因此，登陸溫州的熱帶氣旋在登陸前有兩種情況：1）一次登陸型：自西太平洋海域西北行進入東海后繼續(xù)西北偏北行，主要登陸溫州蒼南至樂清的沿海地區(qū)。2）一次以上登陸型：自西太平洋海域形成向西北偏西行，島之后，穿過臺灣島進入臺灣海峽繼續(xù)向西北偏北移動，主要在溫州蒼南和福建交界處登陸。
溫州登陸熱帶氣旋在登陸后表現(xiàn)出不同的情況：1）在當?shù)氐顷懼髲姸戎饾u減弱至消失；2）登陸之后以北上為主，最后強度減弱進入海洋并消失；3）繼續(xù)向西北方向移動進入內(nèi)陸地區(qū)，強度減弱直到消失。
2.3、大風特征
熱帶氣旋是一種氣壓極低的渦旋，具有強大的氣壓梯度和旋轉(zhuǎn)力，根據(jù)不同的級別會產(chǎn)生大到極大的風速，破壞作用隨風速增大而增大。
2.4、降雨特征
熱帶氣旋登陸過程中伴隨著強降雨天氣。因此熱帶氣旋強降雨是熱帶氣旋一個重要至災因子。許多極端暴雨記錄都與熱帶氣旋活動有關(guān)。2006年8號超強臺風“桑美”登陸使蒼南縣平均降雨量達364mm，其中蒼南昌禪達到606mm。
3、溫州沿海登熱帶氣旋成災分析
熱帶氣旋本身就是極嚴重的災害性天氣，熱帶氣旋更是全球發(fā)生頻率最高、影響最嚴重的一種災害。熱帶氣旋災害在近岸表現(xiàn)為風、浪與風暴潮結(jié)合引起的災害；在內(nèi)陸則主要表現(xiàn)為風和暴雨災害以及由暴雨引起的洪水和誘發(fā)的滑坡、塌方及泥石流等災害。
3.1、暴雨災害
每當西太平洋熱帶氣旋逼近，在副高南側(cè)偏東氣流引導下，從洋面上帶來充沛的水汽，加之臺風劇烈的環(huán)流和地形沿坡抬升，加劇形成了溫州市以南北雁蕩山區(qū)的順溪、橋墩、棣頭、曹村和砩頭及昌禪等處的特大臺風暴雨中心[4]。
熱帶氣旋具有充足的水汽和強烈的空氣對流運動，本身就容易形成暴雨。根據(jù)國內(nèi)外學者對暴雨的分析和研究，最強的暴雨常常是由臺風或與臺風有關(guān)的天氣系統(tǒng)造成的。據(jù)統(tǒng)計，登陸中國的熱帶氣旋幾乎都帶來了暴雨，60%形成了特大暴雨。臺風暴雨的強度主要受臺風本身環(huán)流、環(huán)境條件和下墊面的影響。僅1980～1990年11a間，浙江省發(fā)生的較大的洪澇災害中有19次是由熱帶氣旋引起的。
3.2、狂風災害
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，臺風帶來的災害損失越發(fā)嚴重，而在臺風造成的所有災害之中，風災的危害僅次于臺風暴雨引發(fā)的洪澇災害，諸如船只的翻沉、房屋倒塌等建筑物的毀壞及臺風浪、臺風潮等災害均直接取決于臺風的大風[5]。
登陸熱帶氣旋風力多達12級或以上，陣風常常達到30m/s，12級及以上的大風在1m2的面積上產(chǎn)生200kg或更大的壓力。如此強大的大風造成的破壞性是很大的，它能摧毀房屋，堤岸等建筑物，樹木可以被拔去，作物會一掃而空。
在海洋上，熱帶氣旋登陸過程中的強大風力能掀起滔天巨浪，掀翻船只，還往往給海上工程、海上運輸、海上軍事活動及海洋漁業(yè)帶來災害性影響。由于波浪水效應而加大風暴潮侵入陸地的面積，從而給海岸帶的種植業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大損失。這就形成了狂風引起機械性破壞和巨浪的災害鏈。
3.3、風暴潮災害
風暴潮是熱帶氣旋造成重大災害的又一重要驅(qū)動力。如果臺風、暴潮與當?shù)靥煳拇蟪比呦嘤?，海面水位將超過當?shù)亍熬渌弧?，從而釀成巨大的風暴潮災害。風暴潮能引起海堤決口，造成人員傷亡、田舍淹沒；風暴潮引起的增水能引發(fā)海水倒灌，導致土地鹽堿化等[7]。
1994年8月21日，9417號臺風在溫州瑞安登陸，登陸時中心附近最大風力超過12級（40m/s）。由于發(fā)生風、雨、潮“三碰頭”，加之夜間登陸，且登陸地人口稠密，造成全省死亡1126人，直接經(jīng)濟損失177.6億元。
3.4、人為因素加重災害
除了由于熱帶氣旋所帶來的災害及次生災害導致重大人員傷亡和重大經(jīng)濟損失外，人為因素也是重要的因素。比如，民房質(zhì)量差、抗風力不強；群眾防臺意識不強，存在麻痹思想； 避風點不規(guī)范，安全度不高等等。如0608號超強臺風“桑美”登陸期間蒼南縣全縣因災死亡153人。原因為避難所抗風強度不夠，導致群體性傷亡。
4、溫州沿海登陸熱帶氣旋災害預防對策
本文將熱帶氣旋災害防治對策主要從三個方面出發(fā)：完善災前的預警、預報系統(tǒng)，開展防治措施；加強災后的重建和修復工作；建立災害評估系統(tǒng)。
4.1、完善災前的預警、預報系統(tǒng)，開展防治措施
（1）完善預警預報系統(tǒng)
全面的災害預警系統(tǒng)能讓各部門及民眾有充足的時間來防御應對臺風災害，能夠大大提高我們預防臺風災害的綜合能力；對臺風移動方向，登陸地點、時間和暴雨程度，河道、水庫水位的預報、預測都起到重要作用。
（2）防災工程措施
加固房屋，優(yōu)化結(jié)構(gòu)使房屋能夠經(jīng)受最大的臺風等級。開展房屋安全鑒定，為群眾提供安全避風場所。就洪水而言，應該要加固堤壩，提高防洪泄洪能力。
（3）加快宣傳防災減災教育，提高群眾防災意識
利用現(xiàn)有學校教育基地或建立新的教育基地，或者利用電視、網(wǎng)絡媒體進行防臺抗臺知識宣傳，加大臺風的科普和防臺抗臺知識的宣傳力度，加強全社會尤其是臺風多發(fā)地、重災區(qū)人民群眾的防臺抗臺宣傳教育，提高臺風中的自救能力。有關(guān)部門要根據(jù)法律、法規(guī)和規(guī)章規(guī)定，加強全民防災減災意識宣傳教育，進一步樹立和提高人民群眾防災減災意識和自救能力。
4.2、加強災后的重建和修復工作
所有的自然災害都會或多或少造成一定的經(jīng)濟損失和人員傷亡。我們能做的只能是盡可能將損失減到最低，并且在造成損失后的第一時間就要開始災后重建。因此在這個方面上應該加強社會保障體系的建設，讓每一位受災群眾或受災地區(qū)得到幫助。提高全社會的防災意識和防災水平，建立完備的災害風險轉(zhuǎn)移機制，通過加大災害的人身財產(chǎn)保險，大力推進災害保險與再保險事業(yè)的發(fā)展，加快災后恢復重建。同時應對超強臺風應將“心理干預”和“心理修復”納入?yún)^(qū)域救災體系。
4.3、建立災害評估系統(tǒng)
建立GIS臺風災害評估系統(tǒng)，進行災害分級管理。采用遙感、GIS等先進技術(shù)建立綜合、快速的臺風災害評估系統(tǒng)，采取業(yè)務行政部門與地方政府評估相結(jié)合的方法，在災害發(fā)生后迅速評估，確定等級。制定分級管理細則，實行分級的抗災、救災的科學管理，使我們的救災管理逐步走向科學化法制化。
參考文獻
[1] 張麗佳，劉敏，陸敏. 中國東南沿海地區(qū)臺風危險性評價[J]. 人民長江，2010，3（3）.
[2] 梁必驥，梁經(jīng)萍，溫之平. 中國臺風災害及其影響的研究[J]. 自然災害學報， 1995， 4（1）： 84-91.
[3] 薛根元，俞善賢. 云娜臺風災害特點與浙江省臺風災害初步研究[J]. 自然災害學報，2006，8（4）.
[4] 葉復聲. 溫州地形對臺風降水的影響[J]. 浙江氣象科技， 1993，14（1）：17-19
篇（8）
中圖分類號： P62 文獻標識碼： A
1. 引言
我國地域遼闊，地質(zhì)、地貌條件復雜，地質(zhì)災害的種類眾多、發(fā)生頻繁。隨著建設事業(yè)的發(fā)展，地質(zhì)災害對城市、廠礦、交通和能源等重大工程建設及其正常運行的危害日益嚴重；隨著人類工程活動的加劇，同時也誘發(fā)和加劇了多種地質(zhì)災害，并引起了災害的連鎖反應。這些災害已經(jīng)危及人類的生存環(huán)境，制約了經(jīng)濟建設的發(fā)展速度。各種地質(zhì)災害均屬不同的地質(zhì)事件。它們是在地殼運動、地面發(fā)展演變，以及人類活動過程中，發(fā)生的災害性地質(zhì)事件。其發(fā)生發(fā)展分別受到各種地質(zhì)作用的控制和制約，在地殼運動和地面演化的發(fā)展進程里，分別具有各自的時序和空間展布規(guī)律。顯示出地殼表層不同地區(qū)的活動程度（強弱）不同，地質(zhì)災害的嚴重程度也有差異。
2．地質(zhì)災害的分類及活動特征
地質(zhì)災害是由內(nèi)、外動力地質(zhì)作用和人類工程活動及其相互作用下，在地殼運動和地質(zhì)、地貌發(fā)展演化過程中出現(xiàn)的災害性地質(zhì)事件，它直接危害著工程建設與人類生命財產(chǎn)的安全。我國地質(zhì)災害可以分為4個大的類型（表1～4），即內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災害；外動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災害；不良介質(zhì)條件造成的工程病害；人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災害等。
（1）內(nèi)動力地質(zhì)作用形成地質(zhì)災害
內(nèi)動力地質(zhì)作用由于地球內(nèi)部能而產(chǎn)生，主要在地球的深部圈層進行，包括使巖石圈變形變位的構(gòu)造運動、變質(zhì)作用和巖漿作用。各種內(nèi)動力地質(zhì)災害實質(zhì)都是現(xiàn)今地殼運動直接或間接表現(xiàn)形式之一。盡管它們都具有各自的運動形式和表現(xiàn)特征，可以呈塊體的升降、帶狀的錯位、緩慢的形變、突發(fā)的沖擊和驟然的爆發(fā)等多種形式，但它們大都是在地應力作用下的表現(xiàn)。
（2）外動力地質(zhì)作用形成地質(zhì)災害
外動力地質(zhì)作用起源于太陽能為主的地球外部能，表現(xiàn)為巖石圈表層和其外包圈層―大氣圈、水圈、生物圈的相互作用。地面的運動和地形、地貌的變遷具有長期性和普遍性，這是自然發(fā)展變化的規(guī)律。不能把上述的運動和變遷都簡單的列為地質(zhì)災害范疇以內(nèi)，關(guān)鍵在于區(qū)別運動量和變遷速度是否達到形成災害的程度，是否達到影響和損壞工程建筑的程度，或者將要達到災害的臨界程度。
表1 內(nèi)動力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)災害
內(nèi)動力地質(zhì)作用
形成的地質(zhì)災害類型 災害發(fā)生與地殼運動的關(guān)系 防治能力
與情況
主要動力原因 地殼運動特征
地面升降或掀斜 地應力 緩慢 避讓
活動斷裂的位移
地裂縫活動 地應力
地應力 緩慢
緩慢 避讓
避讓
高
應
力及能量集中 坑道變形及高邊坡失穩(wěn)
坑道部分突水、突泥
坑道煤、瓦斯突出
巖爆
地震
海嘯（地震誘發(fā)的）
地下熱害 地應力
地應力
地應力
地應力
地應力
地應力是部分原因 緩慢
突發(fā)
突發(fā)
突發(fā)
突發(fā)
突發(fā)
緩慢 可部分治理
可部分治理
可部分治理
可部分治理
避讓
避讓
避讓
火山活動 巖漿活動 突發(fā) 避讓
表2外動力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)災害
外動力地質(zhì)作用
形成的地質(zhì)災害類型 災害與主要的外動力地質(zhì)作用 防治能力
與情況
主要作用過程 主要營力
土石的斜坡運移
（崩塌、滑坡、泥石流） 搬運作用 重力與水 避讓與可部分治理
水土流失 搬運作用 重力與水 可部分治理和制止發(fā)生
沖刷和堆積 侵蝕與沉積作用 流水
風沙與沙漠化 風化剝蝕作用 風與干旱
土地鹽漬化、沼澤化、冷浸田、管涌、浸沒、滲漏 潛水面升降作用為主 地下水
地面沉降 人類工程活動為主 地下水
地下海水入侵 人類工程活動為主 地下水
巖溶與塌陷 侵蝕作用與人類工程活動 地下水 避讓與部治理
地下水污染 搬運作用與人類工程活動 地下水 制止發(fā)生與治理
海岸變遷 侵蝕、搬運、沉積 海水 較難治理
海洋地質(zhì)災害 侵蝕、搬運、沉積 海水 較難治理
其它（如煤炭地下燃燒） 風化作用 氧化 較難治理
（3）不良介質(zhì)條件（巖體、土體）造成的工程病害
介質(zhì)條件具體指巖體、土體條件，以及其中夾有破裂面、軟弱面、不均勻?qū)?、脹縮層、可變層、振動液化層等。這些條件都可以導致工程病害。如果沒有可靠的現(xiàn)場定量化的測試數(shù)據(jù)作為地基承載能力的計算依據(jù)，就不能滿足重大工程和高層建筑設計的需要。
（4）由于人類活動對地質(zhì)災害的影響
人類在創(chuàng)造財富，建設和改造環(huán)境的過程中，必然從事大量的工程活動。過量的和不合理的人類工程活動，往往是誘發(fā)和導致有關(guān)地質(zhì)災害加劇的重要原因之一，有時甚至成為災害的直接肇事者。應該著重指出：我國地質(zhì)災害損失總值的65%左右，均與人類活動的影響和參與有關(guān)。目前，這種損失仍有上升趨勢。因此，及時控制人類工程的不合理活動，已經(jīng)具有明顯的迫切性。
表3由于不良介質(zhì)條件造成的工程病害
工程中的不良介質(zhì)條件造成的病害 工程病害的特征和原因 防治能力
與情況
工程地質(zhì)特征 力學特征 地基承載力
巖體 軟弱夾層 容易形成滑脫面 軟弱 弱 可以有效的查清和防治，防治效益是很大的
破裂面 容易發(fā)生位移 不連續(xù)面 不穩(wěn)
破碎帶中的破裂物質(zhì) 強度低不均勻 弱、不均勻 不均勻
洞穴及不均勻塊體 承載力弱不均勻 弱、不均勻 不均勻
不良工程的巖石 具有脹縮性等 變化 變化不定
土體 淤泥類軟土 疏松軟弱 軟弱 不穩(wěn) 可以有效的查清和防治，防治效益是很大的
黃土類土（部分） 濕陷性 濕陷 不穩(wěn)
紅粘土 收縮性、不均勻 收縮 較不穩(wěn)
膨脹土 膨脹性 脹縮 不穩(wěn)
鹽漬土 可變形 變化 不穩(wěn)
凍土 可變形 變化 不穩(wěn)
飽和粉土（部分）
飽和粉細砂 液化性 震動液化 震動失穩(wěn)
表4 人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災害
地質(zhì)災害類型 人類活動的主導原因 災害的特征 防治能力
與情況
地下水污染 人類排污 緩慢 可以有效制止
水土流失 人類破壞植被 緩慢
風沙及沙漠化 人類破壞植被 緩慢
沖刷和淤積 人類不合理工程 緩慢
人工填土 人工堆積 緩慢
地面沉降 人類過量開采地下水 緩慢 進行合理的工程活動可以減輕災害損失
土石的斜坡運移
（崩塌、滑坡、泥石流） 人類工程活動 緩慢
塌陷 礦產(chǎn)開采，抽水振動 緩慢
地裂縫 過量開采地下流體 緩慢
工程活動誘發(fā)的高應力及能量集中 高應力及能量集中 人類工程活動 突發(fā)
坑道變形及高邊坡失穩(wěn) 人類工程活動 緩慢
坑道突水、突泥 人類工程活動 突發(fā)
坑道煤、瓦斯突出 人類工程活動 突發(fā)
巖爆 人類工程活動 突發(fā)
礦爆 人類工程活動 突發(fā)
誘發(fā)地震（水庫、注水等） 人類工程活動 突發(fā)
地下熱害 人類工程活動 緩慢
3．地質(zhì)減災對策
目前，對它們的各自研究水平和防治能力各不相同，防治難度也相差很大，因此，需要分別采取不同的對策。
（1）對內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的地質(zhì)災害，目前的研究和預測的水平相對較低，治理能力也很差，主要采取避讓的辦法，少數(shù)可以部分超前避讓減輕災害的嚴重程度。例如地震災害，目前雖進行了不少工作，但實現(xiàn)地震預報還是未來的長遠目標，即使能準確進行地震短臨預報，也難以阻止地震發(fā)生，只能減少生命的傷亡和部分財產(chǎn)的損失，房屋和其他建筑物還可能照樣倒塌。從工程建設角度考慮問題，就產(chǎn)生了要求研究減輕地震災害的對策問題。以內(nèi)動力地質(zhì)作用為主的各種地質(zhì)災害，均與地震災害有類似特點，現(xiàn)在對其危險區(qū)段圈定的可靠性，比起中近期預報和短臨預報的成功率要高。因此，超前研究區(qū)域地殼穩(wěn)定性，覓找相對穩(wěn)定地段，即地質(zhì)災害相對較輕的地段，開展安全建設，并對建筑物提出合理加固和預防措施，是減輕損失的可靠辦法；其次才是對災害危險區(qū)的前兆臺網(wǎng)監(jiān)測和有關(guān)基礎(chǔ)研究工作的部署。所以，適當加強構(gòu)造穩(wěn)定性評價研究，增加其災前經(jīng)費投入，可以避免更大損失，已成為當前減災的戰(zhàn)略指導方針之一。
（2）外動力地質(zhì)作用為主的各種地質(zhì)災害，雖然對少數(shù)具有一定的治理能力，但花費巨大，現(xiàn)在絕大部分的災害仍以避讓為主。目前的研究水平已經(jīng)能夠可靠的或者較為可靠的圈定它們的危險區(qū)段，因此，加強地面穩(wěn)定性評估工作，在經(jīng)費上超前投入，是提高減災效益的最好辦法之一。同時也要加強系統(tǒng)地動態(tài)監(jiān)測，對災害的臨界程度進行分析和判斷，預報災害的發(fā)生和對災害作防治處理等。
（3）不良介質(zhì)條件（巖體、土體）造成的工程病害損失，在我國許多地區(qū)多起因于宏觀決策失誤。例如，由于工程選址前期缺少必要的工程地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)勘察，以致造成不合理的工程選址，往往會大大增加工程地基的建設投資，因而浪費了建設資金。如果按照常規(guī)地質(zhì)工作程序，超前進行介質(zhì)條件的穩(wěn)定性勘查評價研究，獲得可靠的現(xiàn)場定量化的測試數(shù)據(jù)為工程設計提供依據(jù)，這部分損失大都可以避免或減少。
（4）人類活動對地質(zhì)災害的影響日益增大，我國每年平均由地質(zhì)災害造成的直接損失估計可達200億元以上，其中130億元均與人類活動具有一定的聯(lián)系。因此，了解人類工程的合理指標，制止人類不合理的工程活動，合理規(guī)劃開發(fā)和整治土地，對減輕地質(zhì)災害的損失，具有重要意義。
4．結(jié)語
為了避讓地質(zhì)災害的侵擾，合理規(guī)劃、整治和開發(fā)利用土地，覓找相對安全、經(jīng)濟的建設場區(qū)，確定合理的工程加固措施，以保證工程建筑場地的安全和最大的經(jīng)濟效益，從而達到綜合防災、減災的目標。
參考文獻：
〔1〕高慶華等,1996,地殼運動問題,見:地質(zhì)力學的方法與實踐(第四版)(上),北京:地質(zhì)出版社.
〔2〕谷德振,1963,地質(zhì)構(gòu)造與工程建設,科學通報,(10).
〔3〕郭希哲,1991,中國地質(zhì)災害與防治,北京:地質(zhì)出版社.
〔4〕郭希哲等,1990,我國地質(zhì)災害評估和防治對策建議.地質(zhì)災害與防治,Vol.1,No.1.
〔5〕蔣溥等,1991,中國地質(zhì)災害及其宏觀成因環(huán)境,地質(zhì)災害與防治,Vol.2,No,1.
〔6〕孫葉,1998,區(qū)域地殼穩(wěn)定性地質(zhì)力學,地質(zhì)力學.
〔7〕李興唐等,1987,區(qū)域地殼穩(wěn)定性研究理論及方法,地質(zhì)出版社.
〔8〕劉國昌,1979,區(qū)域穩(wěn)定性與地震,水文地質(zhì)工程地質(zhì), Vol.46,No,2.
〔9〕劉國昌,1993,區(qū)域穩(wěn)定工程地質(zhì), 長春:吉林大學出版社.
篇（9）
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進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)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu)；研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)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(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
篇（10）
此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。
在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬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)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。
在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能
夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，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結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(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浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。轉(zhuǎn)隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)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(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)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(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城平建設中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題，也是非常迫切需要研究的課題。此外，長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策，也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經(jīng)濟發(fā)達的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景，建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)一樣，將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，預測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)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(zhì)災害）頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理，建立智能化的決策支持系統(tǒng)，以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有
效的手段。
三、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利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建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。
在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、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，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。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）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑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設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
篇（11）
中圖分類號：P331 文獻標識碼： A
1 我國地質(zhì)環(huán)境和災害突出和嚴重性
我國環(huán)境地質(zhì)和災害地質(zhì)極為突出和嚴重，而且有日益惡化之勢。例如我國在經(jīng)濟調(diào)整增長的同時，災害的損失也日漸增大。1989年，災害損失525億元，1990年為616億元，1991年達1050億元，占國民生產(chǎn)總值的1/6。如不考慮物價上漲因素，災害所造成的經(jīng)濟損失增長1990為17．33％，1991年高達70．45％，問題嚴重，不容忽視。
要把保護地質(zhì)環(huán)境，減輕地質(zhì)災害工作看作是創(chuàng)造財富的工作，其在社會發(fā)展中的作用與地礦勘查工作相同。
水資源的開發(fā)利用和合理調(diào)配是今后我國值得注意的重大問題。此外，地下水日益短缺，水質(zhì)不斷下降，過量開采還引起地面沉降、海水入侵等一系列地質(zhì)災害。一些跨世紀的重大工程，對區(qū)域的生態(tài)平衡和環(huán)境也存在著巨大的影響。因此，開展地下水資源和地質(zhì)環(huán)境研究對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定具有重大意義。
2 我國地質(zhì)環(huán)境和災害問題研究分析
由于我國地質(zhì)環(huán)境和災害問題突出，除繼續(xù)密切結(jié)合國土開發(fā)整治和國民經(jīng)濟建設需要，進行完善地質(zhì)環(huán)境區(qū)劃和區(qū)域評價，加強發(fā)展地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災害監(jiān)控—預報—減輕系統(tǒng)以外，要重點開展以下幾個領(lǐng)域的工作：
2.1 干旱地區(qū)水資源的調(diào)查開發(fā)利用與保護研究 我國干旱區(qū)面積占全國面積1/4以上，主要包括新疆大部，內(nèi)蒙古、甘肅、青海西部、寧夏等，降水量不足200毫米。這里，土地資源、礦產(chǎn)資源飛能源和氣候資源都比較豐富，農(nóng)業(yè)、工礦業(yè)發(fā)展?jié)摿Ρ容^大，但發(fā)展中的最大制約因素就是水資源問題。因此，加強西北干旱地區(qū)水資源的開發(fā)利用與保護研究，具有開發(fā)西北超前的戰(zhàn)略研究意義。
2.2 我國西南巖溶石山生態(tài)環(huán)境治理與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展試驗基地研究 我國西南六省巖溶區(qū)是世界上最大的聯(lián)片巖溶區(qū)，是我國重要能源和有色金屬基地。西南巖溶地區(qū)又是我國四大生態(tài)脆弱帶（黃土、沙漠、紅壤土、巖溶）之一，過去國家對其它三個類型的研究，已有較大持續(xù)的科技投入，有力地推動了對它們的治理。但對巖溶區(qū)，僅“六五”期間組織過一次以治水為主題的攻關(guān)，而在基礎(chǔ)問題上無重大投入。
為了盡快改變巖溶山區(qū)落后面貌，要在這一地區(qū)選出的基礎(chǔ)問題和應用問題開展多學科、多部門的綜合治理試驗基地研究，為巖溶石山治理、資源的合理評價開發(fā)、促進西南地區(qū)持續(xù)發(fā)展提供可靠的科學基礎(chǔ)，對全區(qū)乃至全球巖溶石山治理都可起示范作用。
①巖溶地區(qū)四層圈之間相互作用規(guī)律（碳、水、鈣及其它元素環(huán)）。②西南巖溶石山的形成演化與人地協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系研究。③巖溶地區(qū)資源形成機理和分布規(guī)律。④巖溶生態(tài)系統(tǒng)的類型、展布規(guī)律與經(jīng)濟開發(fā)關(guān)系。⑤巖溶地區(qū)石漠化的形成條件飛機理和演變過程。⑥巖溶石山區(qū)人口、糧食、環(huán)境、經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。
2.3 東部沿海地區(qū)環(huán)境與災害監(jiān)測、預報和防治系統(tǒng)研究 東部沿海地區(qū)作為我國經(jīng)濟改革的窗口，近十幾年來獲得了迅速的發(fā)展，成為我國一個重要而又獨特的經(jīng)濟區(qū)域。但是，不能不看到，隨著沿海經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展和對海洋資源的大規(guī)模開發(fā)，也帶來了日益嚴重的環(huán)境問題和災害的激發(fā)，自然環(huán)境正在進一步惡化。
20世紀70年代以前，我國只有零星的地區(qū)發(fā)生海水入侵。隨著沿海開發(fā)，大量超采地下水、海水入侵范圍不斷擴大，遼寧、河北、山東、江蘇、廣東等省的沿海城市均出現(xiàn)了不同程度的海水入侵。海水入侵使陸地上的淡水資源遭到破壞，更加劇了水荒。同時，使大片土地變成鹽荒地，僅山東萊州地區(qū)因海水入侵造成的工農(nóng)業(yè)損失累計就高達50億元。
過量開采地下水造成的另一災害是地面沉降。我國東部沿海地區(qū)已近20座城市出現(xiàn)地面沉降，上海、天津兩城市最大累計沉降量達到263厘米左右，位于長江三角洲的蘇州、無錫、常州、嘉興、肖山地區(qū)已發(fā)展成數(shù)千平方公里的沉降帶，滄州、保定等地的城市地面沉降達2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破壞，地下管道斷裂，加大了海水入侵和內(nèi)澇積水的危害。
人工采砂、淡水截流、亂采亂挖珊瑚礁和砍伐紅樹林造成海岸的侵蝕，如海南清蘭港沿岸，近十年來海岸線后退了150～200米。海岸侵蝕使海岸建筑、土地資源、旅游資源遭到破壞，威脅到港口、碼頭的安全。
在我國海岸帶上的一些城市、港口、海灣出現(xiàn)了不同程度的環(huán)境污染，有的地區(qū)甚至相當嚴重，大大超過了國家標準。污染不僅給漁業(yè)、鹽業(yè)、旅游業(yè)造成損失，而且誘發(fā)赤潮災害的發(fā)生。近年來，我國赤潮發(fā)生頻率增高，每年數(shù)十次，給生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)生產(chǎn)帶來破壞，也威脅到人民身體健康。 特別需要指出的是，沿海地區(qū)災害造成的損失有日益增長的勢頭。據(jù)統(tǒng)計，由海洋災害造成的損失，20世紀50年代平均每年不足1億元，80年代初期平均每年5億元，1992年則高達100多億元。在某種程度上，海洋災害已成為制約沿海經(jīng)濟發(fā)展的因素之一。
沿海地區(qū)在國民經(jīng)濟建設中占有舉足輕重的地位，沿海開發(fā)正顯加速發(fā)展態(tài)勢。而我國海岸帶從北向南跨越了不同的古板塊，地質(zhì)環(huán)境相當脆弱復雜，一旦遭到破壞，要花很大財力和物力才能恢復。面對這種情況，除了加強對沿海地區(qū)開發(fā)的綜合管理，建立健全資源、環(huán)境合理開發(fā)、綜合利用和保護的法規(guī)體系，處理好資源、環(huán)境和建設的關(guān)系以外，要加強對該區(qū)環(huán)境與災害監(jiān)測、預報和防治系統(tǒng)的研究程度，力求控制重大地質(zhì)災害的突然發(fā)生和嚴重危害，減輕地質(zhì)災害造成的損失；另一方面，深入研究各類地質(zhì)災害的形成機制和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，研制和推廣主要地質(zhì)災害的調(diào)查方面的監(jiān)測、防治技術(shù)。通過這一地區(qū)的研究，為全國各地區(qū)環(huán)境、災害監(jiān)測、預報和防治，為減輕地質(zhì)災害積累經(jīng)驗提供依據(jù)。
2.4 地表過程與土地的可持續(xù)利用研究 最近國際地科聯(lián)為了參與并推進《21世紀議程》的開展，成立了環(huán)境規(guī)劃和管理地質(zhì)學專門委員會（COGEOENNIRONMENT），以便更充分地發(fā)揮地質(zhì)學在環(huán)境保護中的重要作用，提高公眾和決策者對地學在有效地管理和保護環(huán)境及其資源的重要性認識。最近，該委員會向環(huán)境問題科學委員會（SCOPE）提出開展《地表過程與土地持續(xù)利用》研究的建議，作為地科聯(lián)參加持續(xù)發(fā)展工作的一個項目，以便在國土利用和規(guī)劃中發(fā)揮地質(zhì)學家的作用。
最近一系列研究表明，地表過程對土地狀況有著極大的影響，它們可以限制或增強土地利用變化和工程建設的可能性。據(jù)國際地科聯(lián)主席W．S·法伊夫（1993）研究，全球表層土壤的年損失率達0．7％，水土流失產(chǎn)生嚴重地質(zhì)生態(tài)后果甚至已超出糧食供應本身的問題。我國不少地區(qū)水土流失的情況日趨嚴重，不僅使土壤厚度變化劇烈，而且造成土壤養(yǎng)分降低，土質(zhì)變差。為了協(xié)調(diào)和持續(xù)發(fā)展，我們應從對各種地表過程研究入手，并定量評價水土流失現(xiàn)狀，進而提出地質(zhì)上的治理措施和方案，以便探索不同類型地區(qū)的地表過程與生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，使土地能為人類的繁榮和社會發(fā)展而得到持續(xù)的發(fā)展。
2.5 城市廢物的地質(zhì)安全處置研究 目前，城市規(guī)模不斷擴大，人口集居密度不斷提高，從20世紀50年代到20世紀80年代，城市人口由0．6億增加到2．2億，城市廢物迅速增長。據(jù)1985年粗略統(tǒng)計，僅我國城市垃圾量年產(chǎn)已達5188萬噸，其增長率超過10％，預計現(xiàn)在年產(chǎn)量已達到1億多噸。我國城市廢物排放量大，而且集中，不但至今基本上未得到妥善處置，而且其數(shù)量有大幅度增長趨勢，對大氣、地表水和地下水的污染非常嚴重。此外，我國核廢料的安全地質(zhì)處置，特別是高放射性核廢物的安全隔離還是一項艱巨的任務。為此，地質(zhì)學家要與其它自然科學家一起，研究城市廢物的地質(zhì)安全處置技術(shù)和方法，實現(xiàn)廢物的安全處置。
2.6 化學定時炸彈與人類的生存和健康 人類活動對地球環(huán)境的影響日益加劇。因此，協(xié)調(diào)人地關(guān)系，探討人地作用機理，揭示人類生存與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，已成為維護人類繼續(xù)繁榮和不斷發(fā)展的關(guān)鍵，并開始成為人類認識地球新的出發(fā)點和突破口。
