【正文】 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(duì)某一水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型進(jìn)行檢驗(yàn)其可行性和精度的一個(gè)實(shí)例。第一篇：海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋環(huán)境保護(hù)問題摘 要 隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(yán)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(duì)生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。此項(xiàng)研究應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、物理模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進(jìn)行。在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)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(yīng)力一通量代數(shù)全場(chǎng)模型，可對(duì)非對(duì)稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。近海水域的污染已成為世界各國(guó)，特別是象我國(guó)這樣具有相當(dāng)長(zhǎng)的海岸線和眾多海灣的國(guó)家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對(duì)兩相本身的湍流輸運(yùn)規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進(jìn)行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。90年代以來，我國(guó)海洋災(zāi)害所造成的損失每年達(dá)上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺(tái)、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(jì)損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計(jì)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(jì)到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬(wàn)人的海上人造城市。與防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)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(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測(cè)由于發(fā)展經(jīng)濟(jì)帶來的海域環(huán)境水污染的惡化、海洋自然災(zāi)害（臺(tái)風(fēng)、巨浪、風(fēng)暴潮、地震、冰害、地質(zhì)災(zāi)害）頻發(fā)的情況。因此，除了加強(qiáng)赤潮的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)外，也應(yīng)加強(qiáng)在建立赤潮生長(zhǎng)機(jī)理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作?？梢詫⑤椛鋺?yīng)力的計(jì)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(yīng)力計(jì)算的新方法，用該方法可對(duì)較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強(qiáng)大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動(dòng)作用，也會(huì)給海洋平臺(tái)的使用和安全帶來巨大的損害。海上水工建筑物在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個(gè)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(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計(jì)不周或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護(hù)不善等。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時(shí)處理也將會(huì)逐漸成為海上障礙物以致引起公害。因此，除了加強(qiáng)赤潮的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)外，也應(yīng)加強(qiáng)在建立赤潮生長(zhǎng)機(jī)理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。對(duì)近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會(huì)引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動(dòng)態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。但是我們也要清醒地看到所存在的隱憂，近年來，海洋資源逐年枯竭，漁業(yè)資源已經(jīng)面臨著衰退的威脅，同時(shí)在海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)發(fā)展的同時(shí)帶來的海洋污染也日益嚴(yán)重。部分區(qū)域養(yǎng)殖布局不合理，養(yǎng)殖密度較高，養(yǎng)殖水域環(huán)境缺乏有效監(jiān)控，也給養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境造成了污染。中國(guó)的海洋環(huán)境保護(hù)法律體系還只是初步形成，大量的法律法規(guī)還需要在實(shí)踐中不斷完善。第二，充分利用海洋微生物多樣性調(diào)控赤潮災(zāi)害以及對(duì)海洋石油污染進(jìn)行修復(fù)?？傊?，在舟山發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，建立生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，實(shí)施海洋“綠化工程”，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，充分利用經(jīng)濟(jì)，政治法律以及科學(xué)技術(shù)手段吧海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展納入海洋生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的領(lǐng)域，把海洋污染控制在最小程度，促進(jìn)海洋漁業(yè)資源的有效恢復(fù)。另外還可以建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。用生活垃圾填海、農(nóng)業(yè)用藥的不合理處置等使許多魚類、貝類產(chǎn)卵場(chǎng)、棲息地被破壞。舟山海洋產(chǎn)業(yè)粗放的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式, 造成了對(duì)資源的高消耗, 大大加劇人與資源的矛盾,影響海洋產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。事實(shí)證明，“向海則興 ,背海則衰”,一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的興衰榮敗,與海洋經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)弱休戚相關(guān)。我國(guó)澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機(jī)場(chǎng)。在我國(guó)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(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，針對(duì)我國(guó)重大的海洋環(huán)境與保護(hù)問題，重點(diǎn)開展研究方面的課題大體上有三類。海岸帶和近岸海域是各種動(dòng)力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時(shí)又是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會(huì)在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。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(duì)水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。我國(guó)東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對(duì)我國(guó)可能造成災(zāi)害的臺(tái)風(fēng)每年有7—8個(gè)。對(duì)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達(dá)到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計(jì)算較深水域波浪的非線性特征。在這方面，重點(diǎn)需要開展的研究課題大體上有三類。隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點(diǎn)排放漂移擴(kuò)散研究，天然海灣、人工湖及人工運(yùn)河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護(hù)措施，灘涂圍墾對(duì)水域環(huán)境的影響等，都將是需要認(rèn)真解決的問題。時(shí)間及方向上的隨機(jī)性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對(duì)現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康診斷和評(píng)估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測(cè)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(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計(jì)與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計(jì)使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計(jì)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。在海冰力學(xué)的研究中，除進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬外，實(shí)驗(yàn)研究也是一個(gè)重要的手段。而這些必要的數(shù)據(jù)是無(wú)法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機(jī)理的研究才能得到，在這方面物理模型實(shí)驗(yàn)研究將是一個(gè)有效的手段。目前，在這方面國(guó)內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型，這些水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)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(xué)模型。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸或接近我國(guó)沿海通過時(shí)，都會(huì)在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。針對(duì)帶自由表面的波浪場(chǎng)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(dǎo)出一個(gè)能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個(gè)方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。第一類課題是海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)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環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對(duì)策。第一類課題是海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)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環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對(duì)策。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實(shí)際海域的三維潮流特征。進(jìn)一步完善pIV和LIF的濃度場(chǎng)、速度場(chǎng)同步測(cè)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(chǎng)中水質(zhì)點(diǎn)速度的空間分布和時(shí)間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場(chǎng)的空間及時(shí)間變化過程，可用以分析定量污染物團(tuán)在波浪及波流相互作用下擴(kuò)散的基本特征和擴(kuò)散系數(shù)。第一類課題是海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物作用的機(jī)理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)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環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對(duì)策。針對(duì)帶自由表面的波浪場(chǎng)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(dǎo)出一個(gè)能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個(gè)方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸或接近我國(guó)沿海通過時(shí)，都會(huì)在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。水工建筑物的這類破壞機(jī)理，至今國(guó)內(nèi)外對(duì)此都很少研究，且由于試驗(yàn)條件的限制，國(guó)內(nèi)外對(duì)此方面的試驗(yàn)研究工作開展極少。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動(dòng)態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，針對(duì)我國(guó)重大的海洋環(huán)境與保護(hù)問題，重點(diǎn)開展研究方面的課題大體上有三類。在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對(duì)于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學(xué)模型，對(duì)于紊動(dòng)影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對(duì)于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。能模擬海洋動(dòng)力因素的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，現(xiàn)代化的量測(cè)儀器和測(cè)試系統(tǒng)是開展物理模型實(shí)驗(yàn)研究的必備條件。在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個(gè)課題。為了及時(shí)掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報(bào)技術(shù)是非常必要的。鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國(guó)土面積減少、陸上設(shè)施受到威脅甚至破壞、對(duì)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。二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報(bào)及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。強(qiáng)烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。隨著人類對(duì)海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護(hù)與人類生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。全市港口物流業(yè)面臨著“ 百億項(xiàng)目”、“ 提量沖億”、“ 兩港一體”三大任務(wù)。對(duì)于一些高能耗，高污染企業(yè)的門檻準(zhǔn)入沒有到位，政府部門為了能夠從此類企業(yè)中撈得稅收以及高額的賄賂，放低這些高污染企業(yè)的門檻標(biāo)準(zhǔn)，甚至視若無(wú)睹。從海洋第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)到第三產(chǎn)業(yè)對(duì)海洋資源的依賴程度和對(duì)環(huán)境的影響程度逐漸減弱。建設(shè)海洋牧場(chǎng)既不同于海水養(yǎng)殖，也有別于單純的人工放流，更不是兩者的簡(jiǎn)單組合。因此，建設(shè)海洋牧場(chǎng)對(duì)于海洋環(huán)境保護(hù)具有重大的意義。第二，實(shí)行排污權(quán)交易。如修訂后的《海洋環(huán)境保護(hù)法》對(duì)解決海洋環(huán)境保護(hù)中出現(xiàn)的新問題、新情況，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，有著十分深遠(yuǎn)的意義。然而在舟山港口物流業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，船舶在運(yùn)輸中及生活中的一些污染無(wú)疑對(duì)舟山海域環(huán)境帶來了重大威脅。人類活動(dòng)特別是大規(guī)模工程建設(shè)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(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康地發(fā)展，將會(huì)是決策部門進(jìn)行宏觀決策和具體規(guī)劃時(shí)的一個(gè)十分有效的手段。以下的一些研究?jī)?nèi)容將是為解決海洋工程設(shè)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(xiǎn)性分析，設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)和頻譜特性，強(qiáng)震海底多維地震動(dòng)及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動(dòng)輸入機(jī)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(dòng)破壞機(jī)理、振動(dòng)控制、地震動(dòng)時(shí)頗聯(lián)合分析模型和輸入機(jī)制、非線性動(dòng)力分析和動(dòng)力破壞試驗(yàn)；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺(tái)及地下輸油管線與地基土動(dòng)力相互作用，碼頭及護(hù)岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設(shè)計(jì)和地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費(fèi)用很高，一旦發(fā)生破壞，將會(huì)造成重大的人員傷亡和巨額財(cái)產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺(tái)，1989年風(fēng)暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺(tái)風(fēng)翻沉等）。以主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展為背景，建立一個(gè)數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模擬系統(tǒng)。