海洋灾害及其防治例1

中图分类号：[TE991.5]文献标识码： A 文章编号：

引言

中国有漫长的大陆海岸线,沿海人口众多，伴随沿海社会经济的快速发展，重大海洋自然灾害对社会经济发展和人民生命财产的威胁也日益严重[1]。中国大陆沿海11个省市不同程度地遭受风暴潮、海浪、赤潮、海岸侵蚀、海冰、等海洋自然灾害的影响，其风引起的风暴潮灾害造成的损失最为严重。根据国家海洋局最近十年来的海洋灾害公报资料[2]，本文对近十年来沿海地区的风暴潮灾害进行了初步分析。

1、我国海洋灾害概况

海洋灾害种类繁多，我国沿海是海洋灾害多发的区域，主要包括有风暴潮，海浪，海冰，赤潮。近年来更是增添了新的海洋灾害，包括有浒苔灾害，海岸侵蚀，海水入侵与土壤盐渍化和咸潮入侵等。每年的海洋灾害给我国带来了数以百亿的经济损失，研究海洋灾害的变化可利于我国的海洋灾害监测和预防。

从表一看出，我国主要海洋自然灾害中造成人口损失的是风暴潮灾害和海浪灾害，海浪造成的人口损失比重最大。在经济损失方面，以风暴潮灾害为主，其余海洋灾害的经济损失较小。综合两者得出风暴潮是我国现阶段最主要，破坏力最的海洋自然灾害。

表一 2001—2010年我国海洋自然灾害损失

数据来源：2001年-2010年《中国海洋灾害公报》

2、我国风暴潮灾害的时空变化特征

风暴潮是指由强烈的大气扰动（台风和温带风暴）引起的海面异常升高现象[3]，具体分为由热带气旋引起的风暴潮和由温带气旋引起的风暴潮两种类型。我国地处东亚季风气候区，沿海风暴潮灾害发生多和台风有关。北方海域的风暴潮灾害多与温带气旋引起的寒潮大风有关，主要影响渤海和北黄海沿岸地区，灾害损失较小，南方海域的风暴潮灾害与热带气旋密不可分。有的年份在我国东部沿海，温带气旋和热带气旋一同影响沿岸气流和潮水运动，总体上来看风暴潮灾害带来的损失由东南向北减少。

2.1 风暴潮的时间变化

我国的风暴潮灾害主要由热带气旋和温带气旋两部分引起，有时还会出现叠加现象，在时间上看，春夏季多发生有温带气旋引起的风暴潮，夏秋季多以热带气旋引起的风暴潮为主。由于数据缺失等问题，先根据已有的2003-2010年的风暴潮类型整理出下图（图一）。将我国的风暴潮依照形成原因分为两种类型，一为热带风暴潮，一为温带风暴潮。我国沿海热带风暴潮发生的数次数远远高于温带风暴潮发生的次数，温带风暴潮的发生次数年际间变化不大，而热带风暴潮的发生次数年际变化浮动较大。由于受到热带风暴潮的年际浮动较大的影响，我国2003-2010年风暴潮的总体变化趋势和热带风暴潮的变化趋势较为一致。

结合图一得出我国风暴潮的时间分布特点：纵向看来，我国风暴潮发生次数年际间总体变化浮动较大。其中，热带风暴潮发生次数变化较为剧烈，温带风暴潮发生次数的年际变化较为平缓。横向看来，每年我国的风暴潮发生以热带风暴潮为主，温带风暴潮发生次数一般均低于热带风暴潮的发生次数。时间上看来，夏秋季节发生的热带风暴潮次数较多，冬春季节发生的温带风暴潮次数较少。

不是每一次的风暴潮都会形成风暴潮灾害。自然灾害是指对人类生命财产安全带来损失的。图一所显示的风暴潮发生次数是从风暴潮的发生角度来看的，并没有涉及致灾与否。将八年间致灾的风暴潮次数和总次数进行对比，可以发现不论是热带风暴潮还是温带风暴潮，给人类的生命财产带来损害的仅是一小部分。据统计，温带风暴潮致灾比率仅12%，热带风暴潮致灾比率62%。虽然温带风暴潮的次数远多于热带风暴潮，但是温带风暴潮的致灾可能性而热带风暴潮的破坏力较大。

图一2003-2010年我国风暴潮类型

2.2 风暴潮的空间变化特征

我国受风暴潮灾害影响较为严重的海域主要集中在浙江温州沿海、闽江口、珠江口和海南沿海等地区。根据每次风暴潮灾害发生的地理位置及其造成的直接经济损失，将10年内的年来每次风暴潮灾害定位到图六中不同位置以分析风暴潮灾害的空间分布。

从图二看出我国沿海13个省市自治区中除去香港澳门台湾的数据不全不与统计，河北省和江苏省的风暴潮灾害发生次数为最少，10年间只出现了一次风暴潮灾害；广东省和福建省的风暴潮灾害发生次数在13个省市自治区中风暴潮灾害发生次数最多，十年中风暴潮灾害的发生次数均在10次之上，广东省的风暴潮灾害发生次数甚至达到了20次。按照图二所示，我国沿海各省市自治区的风暴潮发生次数为：广东省＞福建省＞浙江省＞海南省=山东省＞辽宁省＞天津市＞广西区＞河北省=江苏省。其中辽宁省、河北省、天津市、山东省大部分的风暴潮灾害属于温带风暴潮灾害，其余的多为热带风暴潮灾害。

3、风暴潮灾害的监测预警和防护

由上面的分析可以看出，风暴潮灾害对我国经济和民众的人身安全都构成了较大威胁，因此，对风暴潮的监测和预警必不可少。鉴于风暴潮时间和空间布局的特点，加强对气象因子尤其是气旋和台风的监测，及时风暴潮消息是降低风暴潮损失的必要手段。可以采取以下措施应对风暴潮：

（1）加强修建防灾设施，提高海堤建设要求。

（2）建设完善海洋灾害的预报、预警体系。

（3）健全沿海的防风暴潮体系，加强管理，提高防御水平。

（4）加强沿岸生态环境的保护。

（5）严格控制沿海地区地下水开采，控制地面沉降，防止地质灾害。

（6）加大对风暴潮灾害的宣传力度，增强自我保护能力。

（7）制订海洋防灾减灾法规和风暴潮防灾减灾标准体系。

（8）充分利用灾害保险机制，减轻损失。

参考文献

[1].. 国家海洋局.中国海洋灾害与减灾[J].中国减灾,2000,10(4):13-17.

[2]国家海洋局.中国海洋灾害公报2001-2010.

[3]包澄澜.海啸及风暴潮灾害简介[J].东北地震研究.2005,21(02):9-15.

[3]冯士笮,李凤岐,李少菁.海洋科学导论[M].北京:高等教育出版社,1999:228.

海洋灾害及其防治例2

海洋工程与海洋环境相互作用随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征

对各类污染物的作用机理和规律研究以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。

90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。百事通

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。

人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。新晨

海洋灾害及其防治例3

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

海洋灾害及其防治例4

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

海洋灾害及其防治例5

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

海洋灾害及其防治例6

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，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结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

海洋灾害及其防治例7

摘要：海洋生态安全对于海洋经济持续、健康、稳定发展具有重要作用。人类不合理的开发、利用海洋资源，使海洋生态系统不断遭到破坏，制约海洋经济的可持续发展。在海洋经济飞速发展的今天，我国海洋生态安全总体形势严峻，本文在分析影响海洋生态安全因素的基础上，从加强海洋生态道德建设、加强海洋环境监测、建立防灾减灾体系、国际协作等七个方面提出加强海洋生态保护、保障海洋生态系统健康稳定发展的对策。

关键词 ：海洋生态安全；影响因素；对策

1海洋生态安全的内涵及特征

海洋生态安全对于一国国家安全具有十分重要的作用。早在20世纪70年代，美国环保局就在报告中指出，“不管从每年的开支情况来看，还是从海上力量，至少在70年代，美国的海洋规划基本上一直与本国国家利益联系在一起”，“国家安全利益在制定国家海洋政策和规划时发挥了关键性作用”[1]。

1.1海洋生态安全的定义

关于海洋生态安全的研究，我国学者对海洋生态安全的概念给予了不同的表达与理解，但是多集中在狭义概念上。

丁德文从安全角度认为海洋生态安全是与人类的生活及生产活动相关的海洋生态环境及海洋资源处于良好的状况或不遭受不可恢复的破坏[2]。

张素君认为，海洋生态安全是指海洋环境及其海洋生物所组成的海洋生命系统处于不受或少受破坏与威胁的一种状态，海洋生态系统内部及人类与海洋整个生态系统之间保持正常的功能与结构。海洋生态安全包括海洋生物安全、海洋环境安全及海洋生态系统的安全[3]。

张珞平认为，海洋生态安全即“海洋环境安全”，它要求人类更多地关注海洋生态系统将来的健康和风险，在对海洋环境产生负效应之前就制定政策、采取行动，而不是海洋污染或被动的海洋环境保护，它是海洋环境的可持续发展观[4]。

综上所述，笔者认为海洋生态安全是由海洋生物及海洋环境组成的海洋生态系统结构稳定、功能正常的一种健康状态。

1.2海洋生态安全的特征

一个地区海域的整体安全要由海洋经济安全、海洋社会安全、海洋文化安全、海洋政治安全、海洋军事安全、海洋科技安全、海洋生态安全等要素相互联系、相互影响。海洋政治安全、海洋军事安全、海洋科技安全和海洋经济安全、海洋社会安全等是致力于海洋生态安全的良好环境，海洋生态安全是其他方面安全的载体。海洋生态安全与其他方面的安全具有明显的不同特点。第一，全球性。全球海洋总面积为3.6亿平方km2，约占地球总面积的71％。地球从某种意义上来说是一个巨大的水球。因此，海洋生态安全是全球性的问题。第二，长期性。海洋生态安全的维护是一个极其复杂的过程，政府及相关部门、社会公众必须给予长期的关注和重视。第三，代际性。海洋生态安全的“效益”和海洋生态危机或治理海洋生态危机成本会在“代际”间转移[5]。第四，滞后性。海洋灾害不可预测，带来损失巨大，影响了海洋生态安全的及时维护。第五，不可逆性。在生态方面，一个生态系统最大供应能力等于其生态系统承载能力，超过生态系统承载能力可能导致不利的结果，打破生态平衡[6]。一旦海洋生态系统的有序性和稳定性被打破，往往造成不可预料且不可逆的后果。

2海洋生态安全存在的主要问题及影响因素分析

2.1我国海洋生态安全总体形势与存在的主要问题

现代海洋科学开发技术及海洋资源利用技术不断进步，海洋活动迅速壮大，但海洋经济在展现蓬勃发展势头的同时，也带来了一系列的资源与环境问题。就海区而言，渤海沿岸污染较严重，东海和黄海次之，南海污染较轻[7]。总之，中国海洋生态环境状况不容乐观。海洋生态安全存在的问题有：

2.1.1近海生态系统退化海洋生态系统多种多样，典型的海洋生态系统有红树林、滨海湿地、珊瑚礁等，其生态作用巨大，维系着我国海洋经济发展所需的多项资源。我国的滨海湿地和河口面积大约为500万hm2，是极其重要的两大海洋生态系统。20世纪90年代以来，我国滨海湿地每年正在以2万多hm2的速度锐减，潮间带湿地累计丧失57%。目前，黄海南部、东海沿岸湿地生态服务功能已下降30%～90%，主要的河口生态系统大多处于亚健康甚至不健康的状态。

2.1.2海洋沙漠化目前，世界石油消费量的60%是通过海上运输到达消费地的。由于运输不当或油船失事及海上开采石油泄漏等原因，每年流入海洋的石油重达100万吨。此外，还有大量工业生产过程中产生的废油排入海洋。一些科学家估计，每年倾注到海洋的废油达200万～1 000万吨，这些石油和废油在海面上形成一种油膜，产生“海洋沙漠化效应”。

2.1.3海洋生物多样性锐减在海洋经济飞速发展的同时，我国海洋生物多样性保护面临着前所未有的压力。我国海洋生物群落的结构趋于简单，海洋生物多样性指数及海洋生物均一性指数均处于较低水平。近20多年来，渤海潮间带生物、鱼类种类多样性、底栖贝类等明显降低。海洋鱼类种类减少、鱼类产量下降，渔民捕获物正在朝小型化、低值化、低龄化方向发展。中华白海豚、文昌鱼等珍稀濒危生物的数量也急剧下降。

2.1.4海平面上升科学家研究发现，1993年以来，全球海平面平均每年上升3 mm，而且这一趋势还在不断加剧[8]。据《2013年中国海平面公报》显示，近30多年来，我国沿海海平面呈波动上升趋势，年均上升速率为2.9 mm，高于全球平均水平[9]。伴随着海平面的持续上升，海水入侵、风暴潮等海洋生态环境问题越来越突出[10]。

2.2影响海洋生态安全体系的主要因素分析

2.2.1自然因素

2.2.1.1海洋灾害频繁自然灾害具有突发性、不可抗拒性、关联性的特点，目前人类还无法阻止自然灾害的发生。海洋生态环境复杂，给自然灾害的治理更带来了巨大的困难。我国沿海地区风暴潮、海啸、地震、台风等的发生频繁，因此而遭受的经济损失占各类自然灾害总经济损失约10%，可以说海洋灾害在很大程度上影响着我国海洋生态安全。据国家海洋局的《2013年中国海洋灾害公报》报导，2013年，各类海洋灾害造成直接经济损失163.48亿元，死亡（含失踪）121人。从历年的海洋灾害公报和海洋统计年鉴等资料来看，我国主要海洋灾害的主要特征，如下表1所示[11]。

2.2.1.2气候变化全球性海平面升降，主要与气候变化有关。气候变冷，冰盖扩展，液态水较多变为固态水，海水也因受冷而体积缩小，导致海平面下降；气候变暖，冰盖消融，固态水较多变为液态水，海水也因热而体积膨胀，引起海平面上升[12]。

2.2.2人为因素

2.2.2.1海洋环境污染严重据联合国环境规划署调查：海洋环境污染已成为威胁人类生存的十大环境祸患之一。海洋环境污染包括固体垃圾污染、有机物污染、石油污染、放射性污染、有毒化学物质污染等。海洋环境污染造成海洋环境恶化，威胁海洋生物生存，造成海洋生态系统极不稳定。其中，大面积的石油泄漏严重威胁着海洋生物多样性[13]。

2.2.2.2过度捕捞科学技术的飞速发展及人类对海洋科学技术的大量使用，使得渔民捕鱼的速度大大超过海洋的天然补给能力，造成鱼类种群、鱼类数量大量减少，甚至面临灭绝的威胁。目前，我国每年鱼类总量减少1%。

2.2.2.3外来水生生物入侵外来水生生物入侵与土著生物争夺有限的生存繁育空间，不仅影响土著生物的生存，还威胁着海洋环境安全。外来入侵的水生生物往往孤立于新驻地生物链之外，没有竞争天敌，可以迅速发展成为新驻地的优势种群，造成新驻地生态系统不同程度的破坏，如福寿螺、凤眼莲等。同时，外来水生生物入侵还可能造成转基因生物风险，严重影响海洋生物多样性[14]。20世纪90年代年起，我国不慎从台湾等虾病流行海域引进了带病毒的苗种，导致对虾病害大规模流行，造成土著物种遗传污染[15]。

2.2.2.4人口趋海移动人口趋海移动造成海洋环境压力，威胁海洋生态安全。沿海地区优越的自然条件，更适合人类居住生存及发展经济。调查表明：离海岸100公里的沿海区域挤着全球60%的人口。在人口过千万的16个大城市中，有13个是沿海城市，每天大约有3 600人在向沿海地区移动。由此可见，人口趋海移动已经成为一个全球性的问题。大量人口趋海移动必然造成沿海地区生存空间不足、沿海地区海洋环境污染加重及其他海洋生态环境问题[16]。

2.2.3制度因素

2.2.3.1法律制度保障我国海洋生态安全最主要的是《海洋环境保护法》，但是严峻的海洋生态状况表明：《海洋环境保护法》这一基本法在保护海洋环境方面存在诸多不足。如在防治海洋渔业污染方面迟迟未出台具体规定；在法律主体规定方面欠缺科研机构的设置规定，对行政管理协调规定不力；在法律制度方面未建立资源有偿使用制度、循环利用制度、生态恢复制度、许可证制度等共有制度；在法律责任方面未健全责任体系[17]。

2.2.3.2组织管理制度目前我国实行分散型海洋生态管理体制。各部门间职责分散，相互之间难以协调，这给我国海洋生态保护政策执行及实施带来了很大的障碍[18]。

2.2.3.3财政支持当前，我国海洋环境保护和海洋生态治理财政支持不足，缺乏相关资金投入，造成相关海洋生态科技治理技术滞后，严重影响我国海洋环境质量[19]。

2.2.4技术因素改革开放30多年来，我国对海洋环境保护投入基础性研究，取得了初步的科技进步，这对我国保护海洋环境、发展海洋经济起到了巨大的推动作用。海洋水域生态环境是我国发展海洋经济的命脉，但是由于对海洋环境保护的基础性科学研究长期投入不足，使得海洋经济发展与海洋环境保护压力存在相当大的差距，许多问题已严重制约我国海洋经济的持续、稳定发展。我国海洋环境保护技术缺陷主要体现在以下两个方面：第一，海洋环境保护基础性研究薄弱；第二，许多严重制约我国海洋经济发展的关键性环境保护技术问题长期得不到解决。

3加强海洋生态保护的对策建议

针对近年来不合理地开发利用海洋资源，导致的种种海洋生态环境问题，我们应该从以下几个方面对海洋资源进行管理，对海洋环境污染、海洋生态系统退化加以维护及治理，以实现海洋产业结构优化，促进海洋经济可持续发展。

3.1加强海洋生态道德建设

海洋经济的持续、健康发展有赖于协调人与海洋之间的关系。长期以来，人们只重视海洋渔业、海洋油气、海洋交通运输业、滨海旅游业等的发展，不顾海洋天然补给力，将人类与海洋对立起来，严重阻碍了海洋经济的可持续发展。鉴于此，人类必须改变传统的思维模式，淡化人类主体意识，变征服海洋为人与海洋协调共存发展，自觉按照海洋生态规律调整人类开发行为，加强海洋生态道德建设，让人们在尊重海洋、保护海洋的前提下发展海洋经济。

3.2加大海洋环保资金投入

防止海洋环境污染和海洋生态系统破坏是一项公益事业，而海洋环境保护工作也需要大量的资金来支持，因此，各个沿海地区政府应该因地制宜，将海洋环境保护经费纳入政府预算，以政府拨款为主，建立海洋环境保护专项资金，同时建立灵活筹集机制，开辟其他筹资渠道。此外，沿海地区政府还可以积极争取海洋油污染防备基金、全球环境基金、世界银行或亚洲开发银行的援助。

3.3完善海洋资源与海洋环境功能区划

3.3.1加强海洋生态区划为进一步增强沿海地区海洋生态的宏观管理，国家海洋局及各级地方性海洋管理部门应该在主体功能区划及海洋功能区划的基础上划定海洋功能区，在海洋生态保护方面实施分区和分类的调控措施，确定不同海洋生态区域主导作用、海洋环境质量目标及海洋生态保护措施，实现以生态功能和环境容量为基础构建的海洋生态安全新格局。

3.3.2加强海洋生态保护区建设根据海洋调查及海洋生态监测结果，各级海洋管理部门应该有目标、有计划、有重点的选择海洋自然保护区，保护红树林、滨海湿地、珊瑚礁、河口等海洋生态系统，加快构筑管理完善、类型齐全、规模适度的海洋保护区新布局。同时建立总体规划，完善规章制度，做好海洋保护区巡护及执法，规范海洋开发项目，推进海洋保护区的升级。

3.4加强海洋环境监测

各级沿海地区政府应该在提高海洋开发整体效益的前提下，加强海洋管理基础建设及海洋保护区基础建设，特别是建设海洋环境监测系统，建立海洋生态监控区，开展高时空、高频率的海洋生态监测，及时掌控海洋生态环境的变化情况，调整、控制海洋资源开发强度，保证海洋生态系统天然补给力及自然修复功能。严格按照相关技术标准和规范布设站位，适当加密，对入海排污口监测要增加频次，扩大覆盖面；对入海排污口开展普查，对渤海、黄海、东海、南海的入海排污口要有重点监测站，定时定点监测，及早发现海洋灾害，有效做好海洋防灾减灾，积极开展海洋灾害预测、预报工作；对主要河流入海口实施实时在线自动监测。

3.5建立海洋防灾减灾体系

我国海洋灾害具有发生频繁、破坏性大、不可预测等特点，因此加强海洋防灾减灾工作对保护海洋生态安全具有重要作用。国家要加强海洋防灾减灾工作必须加大防灾减灾工程的建设，在整个海洋防灾减灾工作体系中，观测是基础，预报是手段，减灾是目的，是整个工作的落脚点，健全海洋防灾减灾救灾业务体系尤其重要。构建海洋防灾减灾救灾业务体系，具体应该做到以下几点：第一，实施灾前工程防御；第二，强化应灾预警响应；第三，推动灾中调查统计；第四，参与救灾体系建设；第五，开展灾后损失评估[20]。

3.6加强法治建设

3.6.1修订有关法律

3.6.1.1修订宪法将海洋环境保护、海洋资源开发等内容加入《宪法》修订中，充实海洋资源开发利用及海洋环境保护相关内容。

3.6.1.2修订《刑法》加强海洋生态安全犯罪的处罚力度，补充海洋生态安全犯罪的具体内容、量刑标准。

3.6.1.3修订《环境保护基本法》和《海洋环境保护法》明确海洋生态保护的具体概念、目的、方法、原则、制度等相关内容，对海洋生态保护的方针政策、体制、机制、制度提出统一化、规范性的要求[21]。

3.6.2完善各种单项资源与环境保护法第一，通过法律实施细则、法规等形式进一步明确和细分《渔业法》、《海洋法》、《矿产资源法》、《税法》中与海洋生态保护相关的规定；第二，加快海岸带管理立法。明确海岸带的定义、范围、海岸带开发利用及保护的基本原则和制度、海岸带综合管理机制等方面的内容，尽快出台海岸带管理相关的法律；第三，加快我国海洋生物多样性保护方面的立法。生物多样性安全必须被视为一个整体元素的生态安全[22]。我国的海洋生物多样性保护立法，应该对建立海洋生物多样性保护制度、制定中国海洋生物多样性评价标准和保护规范、建立海洋自然保护区、建立海洋自然保留区等方面加以规范。

3.7加强国际协作

开发和保护海洋需要协调各沿海国家关系、加强国际合作，维护海洋生态安全应当从全人类共同安全的高度出发，建立国际间有关海洋生态安全与冲突的预防机制；互相交换有益国家海洋生态安全的情报与信息。加强国际间海洋资源开发利用合作，引进国外先进技术、争取国际资金，防治、监控影响全球海洋生态安全的污染源。在不侵犯国家主权的原则下，协调好各个国家对重要海洋资源开发利用，促进海洋资源利用合理化、有序性及适度性，防止过度开发海洋资源对海洋生态系统造成新的重大破坏。

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海洋灾害及其防治例8

随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国,特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显着的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显着的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模

型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。 能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,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结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超6亿元,1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等)。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。

在我国北方海域(渤海和北黄海),冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物(海洋平台、钻井船、人工>文秘站:

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

海洋灾害及其防治例9

1、引言

热带气旋是发生在热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定气旋性环流的非锋面性涡旋的统称。包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风（强台风和超强台风）的统称。热带气旋灾害主要由热带气旋所带来的狂风、暴雨和风暴潮及其引发的一系列灾害所造成的。

温州处在浙江省的东南沿海地区，东临东海，受季风天气影响强烈，是东南沿海受热带气旋灾害较为严重的地区之一。历年来多次遭受热带气旋的正面袭击或影响，对温州国民经济造成巨大的损失，是我国重要的抗灾减灾地区之一。

2、温州沿海地区受灾情况与分析

温州市地处东南沿海，属亚热季风气候区和东海高潮区，外海缺少岛屿阻挡，西南群山起伏，东北平原流急水高，每年夏秋之间热带气旋影响多，而且影响大，往往热带气旋路径直扑而来，热带气旋夹带暴雨、大潮、洪水经常会给温州市带来严重损失。

张丽佳在《中国东南沿海地区台风危害性评价》中，引入Tzc（台风灾害灾次指数）对中国东南沿海地区台风危险性格局进行了深入地分析，其分析得出，浙江南部沿海、福建、广东大部分地区受台风影响较多。同时，浙江的温州和台州受台风至灾因子影响较大[1]。

据此，我们可知温州地区深受热带气旋及其次生灾害的影响。

2.1、温州沿海地区受灾时空分布特征

据记载，从1949年起至2010年间，共有41次热带气旋在浙江省沿海登陆。而热带气旋在温州沿海登陆的就有17次，平均每年0.3次，其中仅2000年至2010年这10间登陆热带气旋就达7次之多。图1反映了62a温州沿海登陆热带气旋数的年际变化特征。这62a中，48a无热带气旋在温州沿海登陆，14a有1个以上热带气旋登陆，其中1972年、2004年和2007年登陆个数则达2个。

近10a温州沿海热带气旋登陆频次高，共10个，其中有4个在苍南登陆。2007年16号台风“罗莎”于10月7日在浙江省苍南县霞关镇与福建省福鼎市交界处登陆，是当年第二个在苍南登陆的热带气旋，也是近年来在温州登陆最晚的热带气旋。

温州南部的苍南和平阳是温州沿海热带气旋登陆的高频地区，北部以乐清较频繁。每年的6～10月，尤其7～9月更是热带气旋及其引发的灾害最肆虐的时期，也是抗台防灾的关键时期。

2、影响温州的热带气旋特征

2.1、影响类型

直接影响是热带气旋对温州影响的主要形式，影响也最大。这类情况较为复杂，这与热带气旋自身特点及周围环流均有关系。主要影响形式包括：（1）台风登陆温州市，一般把这种影响称为正面袭击。（2）台风沿海北上，或者转向东北方向移动，但经过浙江省沿海时也常出现较强的影响，包括沿海大风、强降水，也有风暴潮发生，与第（1）种情况相比，影响较轻，影响范围也较小。（3）台风在闽中北登陆，有时对温州产生重大影响[2]。

热带气旋对温州的间接影响有两层含义，一是热带气旋在浙江省登陆，除产生大风、暴雨、洪水、风暴潮等影响外，还有如诱发地质灾害、非登陆地大暴雨、台前强对流天气等。

2.2、源地和路径特征

热带气旋登陆地点的变化及危害的范围与热带气旋移动路径有密切的关系。登陆温州的热带气旋发生源地主要为台湾、菲律宾以东的西太平洋海域。由于在太平洋海域生成的热带气旋主要受西太平洋副热带高气压环流引导热带气旋多以偏西路径移动。因此，登陆温州的热带气旋在登陆前有两种情况：1）一次登陆型：自西太平洋海域西北行进入东海后继续西北偏北行，主要登陆温州苍南至乐清的沿海地区。2）一次以上登陆型：自西太平洋海域形成向西北偏西行，岛之后，穿过台湾岛进入台湾海峡继续向西北偏北移动，主要在温州苍南和福建交界处登陆。

温州登陆热带气旋在登陆后表现出不同的情况：1）在当地登陆之后强度逐渐减弱至消失；2）登陆之后以北上为主，最后强度减弱进入海洋并消失；3）继续向西北方向移动进入内陆地区，强度减弱直到消失。

2.3、大风特征

热带气旋是一种气压极低的涡旋，具有强大的气压梯度和旋转力，根据不同的级别会产生大到极大的风速，破坏作用随风速增大而增大。

2.4、降雨特征

热带气旋登陆过程中伴随着强降雨天气。因此热带气旋强降雨是热带气旋一个重要至灾因子。许多极端暴雨记录都与热带气旋活动有关。2006年8号超强台风“桑美”登陆使苍南县平均降雨量达364mm，其中苍南昌禅达到606mm。

3、温州沿海登热带气旋成灾分析

热带气旋本身就是极严重的灾害性天气，热带气旋更是全球发生频率最高、影响最严重的一种灾害。热带气旋灾害在近岸表现为风、浪与风暴潮结合引起的灾害；在内陆则主要表现为风和暴雨灾害以及由暴雨引起的洪水和诱发的滑坡、塌方及泥石流等灾害。

3.1、暴雨灾害

每当西太平洋热带气旋逼近，在副高南侧偏东气流引导下，从洋面上带来充沛的水汽，加之台风剧烈的环流和地形沿坡抬升，加剧形成了温州市以南北雁荡山区的顺溪、桥墩、棣头、曹村和砩头及昌禅等处的特大台风暴雨中心[4]。

热带气旋具有充足的水汽和强烈的空气对流运动，本身就容易形成暴雨。根据国内外学者对暴雨的分析和研究，最强的暴雨常常是由台风或与台风有关的天气系统造成的。据统计，登陆中国的热带气旋几乎都带来了暴雨，60%形成了特大暴雨。台风暴雨的强度主要受台风本身环流、环境条件和下垫面的影响。仅1980～1990年11a间，浙江省发生的较大的洪涝灾害中有19次是由热带气旋引起的。

3.2、狂风灾害

随着经济的发展，台风带来的灾害损失越发严重，而在台风造成的所有灾害之中，风灾的危害仅次于台风暴雨引发的洪涝灾害，诸如船只的翻沉、房屋倒塌等建筑物的毁坏及台风浪、台风潮等灾害均直接取决于台风的大风[5]。

登陆热带气旋风力多达12级或以上，阵风常常达到30m/s，12级及以上的大风在1m2的面积上产生200kg或更大的压力。如此强大的大风造成的破坏性是很大的，它能摧毁房屋，堤岸等建筑物，树木可以被拔去，作物会一扫而空。

在海洋上，热带气旋登陆过程中的强大风力能掀起滔天巨浪，掀翻船只，还往往给海上工程、海上运输、海上军事活动及海洋渔业带来灾害性影响。由于波浪水效应而加大风暴潮侵入陆地的面积，从而给海岸带的种植业、水产养殖业带来巨大损失。这就形成了狂风引起机械性破坏和巨浪的灾害链。

3.3、风暴潮灾害

风暴潮是热带气旋造成重大灾害的又一重要驱动力。如果台风、暴潮与当地天文大潮三者相遇，海面水位将超过当地“警戒水位”，从而酿成巨大的风暴潮灾害。风暴潮能引起海堤决口，造成人员伤亡、田舍淹没；风暴潮引起的增水能引发海水倒灌，导致土地盐碱化等[7]。

1994年8月21日，9417号台风在温州瑞安登陆，登陆时中心附近最大风力超过12级（40m/s）。由于发生风、雨、潮“三碰头”，加之夜间登陆，且登陆地人口稠密，造成全省死亡1126人，直接经济损失177.6亿元。

3.4、人为因素加重灾害

除了由于热带气旋所带来的灾害及次生灾害导致重大人员伤亡和重大经济损失外，人为因素也是重要的因素。比如，民房质量差、抗风力不强；群众防台意识不强，存在麻痹思想； 避风点不规范，安全度不高等等。如0608号超强台风“桑美”登陆期间苍南县全县因灾死亡153人。原因为避难所抗风强度不够，导致群体性伤亡。

4、温州沿海登陆热带气旋灾害预防对策

本文将热带气旋灾害防治对策主要从三个方面出发：完善灾前的预警、预报系统，开展防治措施；加强灾后的重建和修复工作；建立灾害评估系统。

4.1、完善灾前的预警、预报系统，开展防治措施

（1）完善预警预报系统

全面的灾害预警系统能让各部门及民众有充足的时间来防御应对台风灾害，能够大大提高我们预防台风灾害的综合能力；对台风移动方向，登陆地点、时间和暴雨程度，河道、水库水位的预报、预测都起到重要作用。

（2）防灾工程措施

加固房屋，优化结构使房屋能够经受最大的台风等级。开展房屋安全鉴定，为群众提供安全避风场所。就洪水而言，应该要加固堤坝，提高防洪泄洪能力。

（3）加快宣传防灾减灾教育，提高群众防灾意识

利用现有学校教育基地或建立新的教育基地，或者利用电视、网络媒体进行防台抗台知识宣传，加大台风的科普和防台抗台知识的宣传力度，加强全社会尤其是台风多发地、重灾区人民群众的防台抗台宣传教育，提高台风中的自救能力。有关部门要根据法律、法规和规章规定，加强全民防灾减灾意识宣传教育，进一步树立和提高人民群众防灾减灾意识和自救能力。

4.2、加强灾后的重建和修复工作

所有的自然灾害都会或多或少造成一定的经济损失和人员伤亡。我们能做的只能是尽可能将损失减到最低，并且在造成损失后的第一时间就要开始灾后重建。因此在这个方面上应该加强社会保障体系的建设，让每一位受灾群众或受灾地区得到帮助。提高全社会的防灾意识和防灾水平，建立完备的灾害风险转移机制，通过加大灾害的人身财产保险，大力推进灾害保险与再保险事业的发展，加快灾后恢复重建。同时应对超强台风应将“心理干预”和“心理修复”纳入区域救灾体系。

4.3、建立灾害评估系统

建立GIS台风灾害评估系统，进行灾害分级管理。采用遥感、GIS等先进技术建立综合、快速的台风灾害评估系统，采取业务行政部门与地方政府评估相结合的方法，在灾害发生后迅速评估，确定等级。制定分级管理细则，实行分级的抗灾、救灾的科学管理，使我们的救灾管理逐步走向科学化法制化。

参考文献

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[2] 梁必骥，梁经萍，温之平. 中国台风灾害及其影响的研究[J]. 自然灾害学报， 1995， 4（1）： 84-91.

[3] 薛根元，俞善贤. 云娜台风灾害特点与浙江省台风灾害初步研究[J]. 自然灾害学报，2006，8（4）.

[4] 叶复声. 温州地形对台风降水的影响[J]. 浙江气象科技， 1993，14（1）：17-19

海洋灾害及其防治例10

21世纪是海洋的世纪，在享受海洋为我们提供的丰富资源的同时，必须重视海洋灾害对沿海地区社会经济可持续发展的潜在威胁。我国是一个海洋大国，也是世界上受海洋灾害影响比较大的国家之一，每年都会有多种海洋灾害发生，造成了相当严重的人员伤亡和经济损失。随着国家对海洋经济的重视度日益提高，海洋经济发展迅速，但是，海洋灾害已严重的制约了我国海洋经济社会的持续稳定健康发展。因此，我们需要对海洋灾害加强研究，来降低其发生的机率，减少海洋灾害造成的损失。文章以明清时期广东潮阳县为例，对其频发的海洋灾害进行相关研究，以期对当前应对海洋灾害有所启示。

一、海洋灾害及其类型

海洋灾害，是指人类社会发展过程中，发生在海域和滨海地区，由于海洋自然环境异常变化、海水剧烈运动，且变化和运动超过人类适应能力而发生的人员伤亡和财产损失的事件和现象。海洋灾害类型繁多，按照其发生的原因，可分为：海洋环境、海洋地质和海洋生物灾害等。按照其属性，可分为自然海洋灾害和人为海洋灾害。广东是我国的海洋大省和海洋灾害较重的省份之一。海洋灾害对省内经济发展和人民生命财产造成了严重损失。比较频发的海洋灾害有风暴潮、海浪、赤潮、溢油、海水入侵等。本文主要以广东省潮阳县为例，对本地区的海洋灾害以小见大进行相关研究。

潮阳县的海洋灾害自古以来就有资料记载，“元神宗万历四十六年秋八月大飓海啸风中带火。”“熹宗天启十三年秋八月海溢地屡震。”“万历四十六年戊午秋八月初三日午时狂飓海溢大雨倾坏屋舍淹没人物，飓风之害从所未有。” “清圣祖仁皇帝康熙三十五年秋七月十六日飓作海溢禾稼多伤，米贵民饥。”“高宗纯皇帝乾隆二十三年九月二十八日飓风海溢。三十五年秋八月二十八日飓风海溢，沿江稻田淹没。三十八年秋八月二十九日飓风海溢。”“仁宗睿皇帝嘉庆五年秋九月海溢。”由古史资料显示，潮阳县海洋灾害主要以海溢（古史中频繁出现的“海溢”是指海洋灾害中的风暴潮、海啸、巨浪洪灾等）为主。而随着海洋经济的发展，沿海人口大幅增长，人为海洋灾害日益严重，如赤潮、溢油、海水入侵等。下面就潮阳县（今汕头市潮阳区、潮南区）几种常见的海洋灾害加以研究。

（一）风暴潮灾害

风暴潮是发生在海洋沿岸的一种自然灾害，是由于热带气旋、温带气旋以及冷锋的强风作用和气压的骤变引起的水面异常升降现象。风暴潮灾害是古史中记载最多的“海溢”现象。例如，“世祖章皇帝顺治七年秋八月二十五夜飓风，九月十一夜又飓；九年夏五月十四日飓风，九月初二日复飓。”“高宗纯皇帝乾隆二十三年九月二十八日飓风海溢。三十五年秋八月二十八日飓风海溢，沿江稻田淹没。三十八年秋八月二十九日飓风海溢。”风暴潮的破坏作用特别强烈，若与天文大潮同时发生，会挟狂风恶浪，以排山倒海之势猛扑海岸或溯江河而上，使滨海地区潮水暴涨，冲毁海堤，吞噬码头、工厂，淹没耕地、村庄，造成特别严重的人员伤亡和财产损失。广东潮阳县是风暴潮受灾比较严重的地区，其主要是由于强热带气旋的袭击所致，影响时间从五月一直持续到十一月，七月至九月是频发时段。

（二）海啸灾害

海啸，是一种具有强大破坏力的海浪，由于大规模海水水下骚动产生一系列巨大波浪向前推进，将沿海地带淹没的灾害。海啸形成的原因主要有：海底地震、海下山崩或宇宙天体的影响（彗星入海）。其中海底地震最主要的成因，当地震在深海海底或者海洋附近发生时，地壳运动造成海底板块变形，出现滑移，海水大量逆流，开始大规模运动，形成海啸。广东潮阳县发生海啸灾害古史中也有记载：“元神宗万历四十六年秋八月大飓海啸风中带火。”因为古人对海啸成因的认识不足，所以常常将其等同于一般的水溢、水灾。

（三）“洪潮”海溢灾害

除了风暴潮和海啸灾害以外，还有一类就是由于连日大雨引起水位上涨而引发的海溢灾害，这类灾害可称之为“洪潮”海溢灾害。这种灾害成因简单，但由于其易发性和广泛性，常常会引发不止一处的江、河、湖、海群发洪灾，并且相互影响，相互作用，使受灾范围和受灾人数扩大化。洪潮灾害在古史中的数目较多，影响也颇为严重。

二、海洋灾害的特点及影响

广东潮阳县海洋灾害种类多、发生频率高、破坏性大；海洋灾害的年际变化比较小，时间比较集中（主要发生在夏秋季节）；海洋灾害造成的损失急剧增长，严重影响了周边地区经济社会的发展。

（一）海洋灾害对农业的影响

农业活动对自然气象条件具有较强的依赖性。广东省潮阳县位于东南沿海，是海洋灾害频发的区域。当发生海洋灾害时，大量海水会外溢，破坏周围的农田，对农业的生产及发展会造成极大的损害。

海洋灾害对农业的破坏性影响史料有记载：“元神宗万历四十六年戊午秋八月初三日午时狂飓海溢大雨倾坏屋舍淹没人物，飓风之害从所未有。”“清圣祖仁皇帝康熙三十五年秋七月十六日飓作海溢禾稼多伤，米贵民饥。”“高宗纯皇帝乾隆三十五年秋八月二十八日飓风海溢，沿江稻田淹没。”由此可见，海洋灾害对农业的破坏性影响十分巨大。

（二）海洋灾害对渔业的影响

绝大多数的水产养殖都是在露天的自然环境下进行的，海洋渔业是对自然力依赖很强的弱质性产业，极易受到外部环境的影响，对灾害的承受能力很弱，在重大海洋灾害侵袭时，生产很不稳定。

海洋灾害给渔业带来的主要损失有：渔船船员人身伤亡；直接财产损失（一类是渔船在灾害中损毁。另一类养殖设施破坏、水产品流失而形成的经济损失，主要表现在海水网箱养殖和滩涂养殖上。）；后续污染损失，比如灾害造成的水质破坏，造成养殖鱼类、贝类死亡，腐烂后将会造成进一步的水底污染，很难恢复再生产，对周围人民的健康生活也形成一定的威胁。

三、应对海洋灾害的策略

近年来，我国沿海地区海洋灾害爆发的频率逐渐上升，所造成的损失日趋增大。通过对广东潮阳县海洋灾害的研究，使我们意识到防灾减灾工作重要性。应对海洋灾害，我们应以史为鉴，需要从以下几个方面做出努力：

（一）进一步完善海洋灾害的预报系统，扩大海洋灾害监测的范围，运用科学技术（海洋气象科学、计算机科学和电子信息技术），做好海洋灾害各项目的分析和研究，充分做好灾害防御工作。

（二）进一步巩固海岸带防护工程的建设，在海洋灾害贫乏的沿海区域做好分洪分潮工程、护岸工程的建设，修建防潮海堤、海塘等，以避免海洋灾害发生时冲毁堤坝，破坏农业和渔业的发展。

（三）加强和完善海岸带综合管理体制，减少人为海洋灾害的发生。制定海洋总体规划，科学合理地开发利用海洋。加强海洋环境保护工作，减少海洋污染。加强对湿地和滩涂的生态环境保护，培育建设滩涂草场，确保生态平衡。

（四）要做好防灾减灾的宣传工作，多渠道提高人民的防灾减灾意识。利用报刊、电视、网络等媒体，普及海洋灾害知识，让民众了解防灾减灾的一些基本措施，通过培训，掌握防灾减灾的一些基本技能；另外，对于相关部门的领导干部应加强决策训练，提高他们应对海洋灾害的指挥能力和反应调度能力。

四、结语

我国是海洋大国，海洋在带来优越的自然环境和资源条件的同时，也使我国成为世界上受海洋灾害影响最为严重的国家之一。通过对明清时期广东潮阳县海洋灾害的研究，启示我们在应对海洋灾害时应积极地采取措施防灾减灾，减轻海洋灾害给我国造成的损失，共同努力将其变成一片和平宁静希望之海。

参考文献

[1] 赵领娣，王小华.海洋灾害及海洋收入的经济学研究[M].北京：经济科学出版社，2007，31.

[2] 清光绪十年《潮阳县志》卷十三，灾祥第180―186页.

[3] 乾隆《潮州府志》卷十一，灾祥第三九零页.