亚博直播官网|海洋经济发展与海洋环境保护问题-环境工程

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亚博直播-摘要:随着沿海经济的快速发展,近海水域受到严重污染,海域环境质量显著提高,生态环境日益改善,对生物资源和人类健康产生了有害影响。海洋经济的发展仍然面临着严峻的海洋自然环境。

准确预测海洋灾害的复发和发展,采取什么工程措施进行防灾减灾,已经成为相当严重的环境问题。为了研究和开发海洋资源,各种工程建设必须在海上进行,大型工程建设与海洋环境的相互作用将是海洋资源研究和开发中不应该特别关注的重要问题之一。为了适应中国海洋经济的缓慢发展,主要有三种类型的研究课题,重点是中国的基础海洋环境与维护。

第一个课题是海洋环境特征对各种污染物的作用机理和规律的研究,第二个课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究,第三个课题是海洋工程与海洋环境工程的相互作用及其预防措施和对策。关键词:海洋环境污染、海洋灾害、海洋工程与海洋环境的相互作用随着沿海经济的快速发展,近海水域受到严重污染,导致海域环境质量显著提高,生态环境日益改善,对生物资源和人类健康产生了有害影响。近海水域的污染已经成为世界各国共同关注的环境问题,特别是像中国这样拥有很宽海岸线和众多海湾的国家。海洋经济的发展仍然面临着严峻的海洋自然环境。

海洋灾害直接影响海洋经济发展的规模、速度和效率。准确预测海洋灾害的复发和发展以及应采取什么工程措施来预防、抵御和减少灾害已经成为相当严重的环境问题。

为了研究和开发海洋中的空间、矿产、渔业和能源等物质资源,有必要在海上进行各种工程建设。随着科学技术的发展,工程建设的规模越来越大,这些大型工程建设与海洋环境的相互作用也将是海洋研究和开发中不应该特别关注的重要问题之一。为了适应我国海洋经济发展缓慢、海洋环境改善、海洋灾害频繁发生和海洋工程大规模发展的需要,有必要研究海洋油气田和海岸带研发中的后效问题,积极开展我国海洋环境基础和维护问题的研究是必要和迫切的。在这方面,主要有三种类型的研究课题必须积极开展。

第一个课题是海洋环境特征对各种污染物的作用机理和规律,第二个课题是海洋工程设施防灾、抗灾、减灾研究,第三个课题是海洋工程的预防措施和对策以及海洋环境工程与海洋环境的相互作用。1.海洋环境特征影响各种污染物的机理和规律研究。在研究海洋水动力作用下各种污染物的迁移、扩散和转化规律的基础上,考虑各种自然环境因素(波、流、风、光、温、湿度)、物理因素(扩散、溶解、沉降、传导和释放)、化学因素和生物因素的影响,解释了简单海洋条件下污染物的运动规律。

此外,近年来,我国沿海水域赤潮发生相当严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,建立赤潮的生长机制和发展规律的研究工作不应加强。本研究不应采用野外观测、物理模型实验和数学模拟相结合的方式进行。

由于野外观测的巨大成本
目前,国内外水质预测模型很多,一般基于以下模型:(1)水流数学模型;波浪的数学模型;流体流动相互作用模型;污染物在近海水域迁移转化为数学模型。在水流数学模型的研究中,一般情况下,深度平均的潮流教学模型可以在小范围的海域使用。湍流效应不明显的海域可以不考虑湍流效应,湍流效应明显的区域,如排污口附近,不考虑湍流效应。

此外,利用坐标变换,可以创建三维潮流数学模型,需要考虑简单地形和诱捕效应,以便更好地再现实际海域的三维潮流特征。在小范围水域,水流的数学模型可以基于N-S方程和标准化的K-(湍流模型),针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对湍流的影响,创建一个K-(单流体数学模型,模拟一个没有温度和盐度梯度的密度分层流。同时,基于多流体模型的基本概念,可以模拟两种湍流输运规律和相互作用规律,建立湍流浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型的研究中,可以应用BICGSTAB方法求解由椭圆斜率方程线性得到的代数方程,从而提高求解效率。从水波发展方程出发,可以给出大面积波浪变形的数学模型。通过引入弱非线性波频散关系,双曲斜率方程需要有效地考虑波的非线性效应。

对高阶Boussinesq方程的进一步研究,可以使方程的颜色激发从入水到深水都超过高精度,提高方程的非线性精度,更准确地计算深水中波浪的非线性特性。为了解决带加权面的波场问题,融合NS方程和波能平衡方程,可以给出一个抛物线斜率,可以有效地模拟自由面的形状。

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该方程可用于模拟规则波和点波破碎引起的波高变化。建立了沿岸流数学模型,可以模拟波高、低破碎波、波动波和沿岸流在海岸上的变化。在波流相互作用模型的研究中,弱流情况下可采用考虑水流影响的修正汇流坡模型,强流情况下可采用考虑波辛涅斯克方程中水流影响的模型。

将电磁辐射变形的计算公式与抛物线斜率方程中的待求解变量联系起来,可以建立一种计算电磁辐射变形的新方法。利用该方法,可以对小区域均匀分布的斜坡地形上的电磁波辐射变形进行数值模拟。

在将污染物在近海水域的迁移转化为数学模型的研究中,由N-S方程建立的基于深度平均的二维形变-通量代数全场模型可以对不对称潮流作用下的侧向海岸废气问题进行过数值模拟。以近海水域污染物迁移转化三维预测系统的研究为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,根据近海水域水污染的特点,从三维湍流模型出发,将表面风变形、底部支撑变形和科里奥利力引入动量方程。

在输运方程中引入物理、化学和生物的源项和汇项,可以建立近海水域污染物迁移转化的三维预测模型,为环境评价、水质规划、污染控制和污水处理工程设计提供最重要的科学依据。同时,它对于确定水环境容量和制定水环境保护战略也具有重要的理论价值和应用前景。
需要考虑的是,数学模拟在海洋水质预测模型的研究中无疑是一种非常有效的手段,但无论是哪种数学模型,模型中所需的合适参数和边界条件的处理都是研究水质模型的关键技术,直接影响水质模型的科学性和预测能力。

但这些合适的数据不是从数学模型本身就能得到的,有的是通过野外观察就能得到的,但有的最基础的体积只有通过基础机理的研究才能得到,物理模型实验研究将是这方面的有效手段。能够模拟海洋动力因素的先进设备和实验设备、现代化的测量仪器和测试系统是积极开展物理模型实验研究的必要条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场和速度场实时测量系统,可以研究非破碎波、破碎波和波流相互作用下的水流横向结构,获得流场中水质点速度的空间生成和时间过程;可以实时获取波流相互作用下浓度场的时空变化过程,用于分析波流相互作用下污染物质量扩散的基本特征和扩散系数。

2.海洋灾害精确预测与海洋工程设施防灾、抗灾、减灾研究海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮和海岸风化等。自20世纪90年代以来,中国每年因海洋灾害造成的损失约为数百亿元人民币,成为世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资成本很高,一旦再次破坏,不会造成根本性的人员伤亡和巨大的财产损失(如1969年渤海海冰拆除海尔井平台,1989年风暴潮损失6亿多元,1991年DB29售管船南海沉没、台风等。

)。目前,我国绝大多数海洋能源开发和海洋空间利用活动都在近海和近浅海地区。

为了保证在这些海域修建的工程设施需要安全服役,避免损坏,首先要解决的问题是找出该海域恶劣复杂的环境因素。中国东临西北太平洋,每年频繁发生的台风数量占世界的38%,其中每年可能对中国造成灾害的台风有78个。

每当台风在我国登陆或经过我国类似海岸时,都会在当地沿海地区产生风暴潮,构成风暴潮灾害。在我国北方海域(渤海、北黄海),沿海地区由于冬季不受寒潮影响,每年都会结冰,严重结冰的年份往往会发生冰害。

如果低估了这些海洋灾害,就不会带来很大的损失。渤海重叠冰和冲刷冰的组成不仅会给结构带来很大的冰压力,而且冰冲击引起的振动会给海洋平台的使用和安全带来很大的危害。到目前为止,对冰区溢油的迁移规律、预防和清除技术还没有深入的研究。对于海岸附近的大型浮冰和海冰,在波浪和潮汐的作用下会引起海冰的脱落,脱落后冰块的大小将直接影响建筑物的升降。

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为了抵御冰害,渤海建造的海洋平台往往以锥体结构的形式完成。锥体结构上的冰荷载及其动力相互作用仍是悬而未决的问题。

在海冰力学的研究中,除了理论分析和数值模拟外,实验研究也是最重要的手段。在实验研究中,模型冰可以用失效模型冰和非失效模型冰来开发,两者各有优缺点。

发展这两项技术是海冰力学研究中的一个课题。中国是一个地震多发的国家,海域经常再次发生地震。令人厌恶的地震很可能是近海工程设施的主要破坏性负荷。

如果构筑物(海上平台、钻井船、人工岛、油气管道等。)在
大型海洋工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原则和隔热技术措施,必须认真研究。

地震作用下海域大型海洋水工建筑物的调用和振动破坏机理有待进一步研究。根据日本阪神地震的记录,地震和巨浪造成的破坏非常严重。

到目前为止,国内外对水工建筑物这种破坏机理的响应研究还很少,并且由于试验条件的允许,国内外在响应方面的试验研究工作也在积极开展。这是海洋水工结构抗震研究的一个新领域。

为了解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术,如海洋环境地震风险分析、设计地震动参数和频谱特性、强地震海底多维地震动及其空间产生规律、地震波传播特性和地震动输出机理等,必须考虑以下研究内容;地震作用下海域大中型海洋水工建筑物的振动破坏机理、振动控制、地震动超前分析模型及输出机理、非线性动力分析及动力破坏试验;核电站海域工程建筑物的外部抗震性能,海上采煤平台与地下输油管道和地基土的动力相互作用,码头和护岸建筑物的抗震稳定性;海域水工建筑物性能设计及抗震标准。海洋水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐改善,其损伤主要来自两个方面:一是老化、疲劳、失效、内部损伤(裂缝)、基础沉降变形、环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气风化)等。二是设计差或设计标准高,施工质量差,原材料不合格,管理保证差。

大型海洋水工建筑物的损坏和事故将对国民经济的发展产生根本性的影响。因此,开发以下技术和方法非常重要。

比如考虑海洋环境负荷的大小。在时间和方向的随机性导致的结构安全性的不确定性下,开展物理健康临床和评估现役海洋工程结构剩余可靠性的理论;结构健康状态和损伤检测的新技术和新方法;结构性病害治理的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在各种简单海洋环境条件(风、浪、流、冰、地震等)下的可靠性和优化理论研究。),并设计和建造新的抗灾工程结构;研究设计各种工程措施,使海洋工程结构在设计期间具有足够的安全性,退役后便于拆除。

为了及时控制海洋环境的变化和灾害的可能性,发展海洋环境和灾害预测技术是非常合适的。为此,必须建立以下系统,如建立从近海到近海的海洋环境和灾害观测网络、预报和预警系统、沿海灾害预防计划和各种应急系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为基础,重点研究创建数字化海洋环境信息系统模型和结构;创建沿海和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将沿海和近海工程与网络技术、计算机技术、遥感技术、地理信息系统和全球定位系统相结合,建立数学和物理模型,通过多媒体技术直观描述灾害成因、复发机制、传播规律和模拟灾害破坏过程,完成防灾、抗灾和减灾智能决策支持系统。三.海洋工程与海洋环境工程和海洋环境的相互作用及预防措施和对策为了充分利用海洋空间,发展现代海洋空间利用
中国澳门和日本已经完成了海上人工岛离岸机场。为了减少紧张的土地资源,增加城市噪音,日本已经于1999年8月在东京湾用6块宽380米、长60米的矩形浮动钢板组装了海上浮动机场。

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可以看出,随着海洋资源和空间的开发利用,各种海洋工程建筑的数量大大增加,规模也越来越简单和可观。更重要的是确保这些海洋工程设施的安全运行,采取海洋工程防灾减灾措施。

海岸带和沿海水域是动力因素最简单的地区,但同时也是经济活动特别繁荣的地区。如果考虑海上工程建设不当,一定程度上不会造成环境灾害。

工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响海滩冲淤变化。离岸挖掘和筑堤不会改变海岸的形状,也不会破坏一些海洋生物赖以生存的栖息地。

如果含有污染物的路堤淤泥抛掷不当,不会造成二次污染。海洋石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成非常严重的污染。日益增多的海上退役工程设施,如果不及时处理,不会逐渐成为海上障碍,造成公害。

海洋工程防灾减灾的任务一方面是确保最大限度地增加海洋自然灾害造成的损失,另一方面是防止人为的海洋环境灾害。随着人类对海洋资源的大力开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践和谐发展至关重要。

如港口研发中的环境问题还包括:航道、港池开挖、筑堤、倾倒筑堤物等引起的泥沙输运对海洋环境的影响,深水港水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构物的环境和生态影响;劈砍带及其邻近水域沿岸流物质输运扩散规律研究:大型海岸工程、海滩维护和修复工程引起的海洋环境变化和海岸演变;海岸演变、防水和开发利用新概念的原理和理论,如海岸动力学、生态学、社会经济和工程措施引起的环境关系系统综合分析协商。随着大中型沿海城市经济建设的缓慢发展,城市建设中污水的深海废气技术,潮汐水域多点废气迁移扩散的研究,天然海湾、人工湖泊和人工运河之间的水质交换能力,人工海滩的保护措施,海滩围垦对水环境的影响等都将是亟待解决的严重问题。

鉴于黄河三角洲海岸线大撤退所带来的土地面积增加、土地设施受到威胁甚至破坏、黄河三角洲湿地自然条件遭到毁灭性破坏等一系列问题,也是一个亟待研究的课题。此外,沿海R&D、滩涂围垦、滩涂维护和整治工程对长江三角洲、珠江口和珠江三角洲水域造成的环境问题及其对策也是需要研究的重要课题。区域经济发展数字仿真系统是以经济繁荣的主要河口、海岸带和主要海域的经济发展为背景建立的。

像防灾减灾决策支持系统一样,它将环境工程、水利工程、土木工程与网络技术、计算机技术、遥感技术、地理信息系统和全球定位系统相结合,创建了一个模型。通过多媒体技术,以经济发展规划为视觉目标,预测经济发展带来的海域环境水污染和海洋自然灾害(台风、巨浪、风暴潮、地震、冰灾、地质灾害)的改善。

人类活动,特别是大型工程建设引起的海洋环境和海岸演变的变化,以及它们之间的相互作用,将通过数字手段统一处理,建立一个智能决策支持系统,促进国民经济持续健康发展,将不是决策部门进行宏观决策和明确规划的非常有效的手段。。

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