大規模海水運動【五篇】

針對潮流具有順岸往復流特征的海灣，以某核電廠為例，采用小變態物理模型開展了溫排水輸運特性的模擬研究。通過分析工程海域岸線、地形及潮流特點，結合設計與環保要求，依據差位式理論提出“近岸明渠分散取水、離岸下面是小編為大家整理的大規模海水運動【五篇】,供大家參考。

大規模的海水運動范文第1篇

摘要：

針對潮流具有順岸往復流特征的海灣，以某核電廠為例，采用小變態物理模型開展了溫排水輸運特性的模擬研究。通過分析工程海域岸線、地形及潮流特點，結合設計與環保要求，依據差位式理論提出“近岸明渠分散取水、離岸明渠集中排水”的取排水總體布局。采用全潮水文測驗資料進行了定點潮位及潮流流速、流向的驗證，在此基礎上深入研究了溫排水的隨潮演變過程、溫升分布特點及電廠取水溫升變化規律。研究結果表明，溫排水在順岸往復潮流作用下熱水帶呈伴岸窄帶型分布，采用差位式取排水布置對有效降低電廠取水溫升、減小溫排水對環境的影響具有明顯效果。研究成果可為工程設計與環境影響評價提供科學依據。

關鍵詞：

差位式取排水布置；
濱海核電；
潮流；
溫排水；
物理模型試驗

近10a我國核電建設進入快車道。截至2014－12，全國已建和在建核電廠17個，其中投入商運機組22臺、在建機組25臺［1］，核電分布呈濱海式布局。濱海核電絕大多數采用直流冷卻方式，以海水作為冷卻水源。核電運行時，取水口源源不斷吸取較低溫度的海水進入循環水管路，低溫水經凝汽器熱交換后水溫升高6～11℃，最終從排水口排入環境海域。每單臺百萬千瓦核電機組的循環水流量大約50～60m3／s，伴隨核電站溫排水排出的還有余氯與放射性液態流出物。大量的含熱廢水排入海域隨潮輸運，一方面造成核電自身取水溫升增高，降低電廠運行經濟效益；
另一方面長期作用于海洋生態環境，還會改變水體理化特性、加重富營養化、引發赤潮，甚至損害生態結構和功能。取排水口工程布置是決定溫排水水力、熱力特性的關鍵因素，也是核電規劃設計中必須解決的首要技術問題?；?、核電廠常用的取排水布置有3種類型：分隔式、重疊式與差位式［2］。其中，差位式取排水布置在潮汐水域核電工程中應用最為廣泛。因此，開展濱海核電差位式取排水布置下溫排水的隨潮輸移擴散規律研究，對保障電廠取水安全、提高運行經濟效益、減小環境影響具有重要的現實意義。對于感潮河段和以順岸往復流為主的海灣，溫排水從排口流出后隨潮輸運，熱水帶呈伴岸窄帶型分布，順潮流方向擴展較長，垂直于潮流方向較短。利用潮汐水域熱水運動的上述特點，中國水科院在上世紀80年代進行感潮河段諫壁電廠冷卻水研究時，提出差位式取排水布置，即同一過水斷面上在取水口（或者排水口）前緣離岸一定距離設置排水口（或取水口），使得取水口避開熱水通道［2］。隨著沿?；?、核電廠的快速發展，差位式取排水布置下溫排水的輸運特性受到許多學者的關注。物理模型與數學模型是進行溫排水模擬預報的主要手段。岳鈞堂利用大亞灣核電工程海域潮流具有輻合輻散流的特征，依據差位式理論提出南取東排的取排水布置，通過物理模型試驗研究了溫排水隨潮運動規律，發現漲、落潮過程中熱水與冷水均可各行其道［3］。華祖林采用二維水動力數學模型和物理模型對比研究了感潮河段電廠采用分隔式與差位式取排水布置時溫排水擴散的差異，結果表明后者更優［4］。陳惠泉采用全潮水力、熱力模型開展了臺山火電廠溫排水隨潮輸移擴散研究，利用廠址海域地形與潮流特點提出將取水口設在處于冷水通道的港池內，而將排水口設置防波堤外側，模擬結果表明無論漲潮或落潮，熱水均受防波堤阻擋而無法直接進入取水港池口門［5］。徐世凱等通過局部正態模型研究諫壁電廠“淺取深排”近區的溫差異重流運動特性［6］。郝青哲等選擇k－ε紊流模型對比研究了概化水槽中差位式與重疊式取排水的擴散規律［7］。張曉艷等針對潮流為往復流動的海灣，采用二維數學模型模擬了不同布置方案下溫升分布特點，結果顯示溫升場呈帶狀分布、差位式布置具有明顯優勢［8］。

1工程概況

某濱海核電廠，規劃總容量為8000MW，由1臺高溫氣冷堆、4臺AP1000壓水堆、2臺CAP1400壓水堆組成。核電采用直流供水系統，以海水作為冷卻水源。規劃容量下循環水流量為435m3／s，取排水溫差為8．3℃。廠址附近海灣岸線呈“W”型，核電廠位于海灣中間岬角位置，東、北、南三面環海，東側瀕臨開闊大海，北側與南側各有一小淺灣（圖1）。近岸水域等深線與岸線大致平行，－5m等深線離岸300～500m，－10m等深線離岸1500～2500m。工程海域屬不正規半日潮，平均漲潮歷時與平均落潮歷時比較接近。潮差較小，典型大潮、中潮與小潮的最大潮差分別為1．86，1．44與1．03m。全潮水文測驗資料顯示，廠址海域潮流主要受岸線與地形控制，主潮流基本呈東北－西南走向的往復流，漲潮流自NNE至SSW方向運動，落潮流基本相反。潮流較強，漲、落潮平均流速約60cm／s。廠址南北側兩個凹灣水域存在回流區，回流區范圍與外海潮流強度、流向有關。

2差位式取排水布置

溫排水在環境水體中的運動規律是布置取排水的基礎依據。差位式取排水布置利用熱水帶順流窄長形分布的特點，將取排水口間距的著眼點從順流向轉移到垂直于水流方向［5］，通過在垂直于潮流方向拉開取排水間距，使得取水位于冷水通道、排水位于熱水通道。常見的差位式取排水布置有2種形式：“遠取近排”與“近取遠排”（圖2）?！斑h取近排”是溫排水近岸排放，熱水隨潮沿岸流動，取水延伸至離岸較遠區域吸取低溫水。近取遠排則相反，將溫排水送至離岸較遠的強潮主流區，利用環境潮流摻混稀釋能力較強的特點，將熱水高溫升影響區域控制在較小范圍。這2種布置方式應用于實際工程時，需結合廠址海域的岸線與地形特點、水文氣象條件、潮動力特征、環境保護要求等因素綜合確定，同時方案是否合理可行還應經物理模型或數學模型論證。本工程海域潮流具有順岸往復流特征，滿足差位式取排水布置所需基本條件。確定取排水方案時，一方面應保證核電自身取水安全經濟，盡量降低取水溫升，另一方面還應考慮海域環境敏感點對溫升的要求。一般情況下，電廠取水溫升限值為全潮最大不超過2℃、平均不超過1℃。本廠址近岸水域存在養殖區，為減小溫排水對岸邊養殖的影響，環保要求規劃容量下1℃以上溫升不能貼岸。此外，依據核電廠總平面布置，高溫堆與AP1000壓水堆位于廠區北側，CAP1400壓水堆位于廠區南側，各機組分別從南、北兩側取水?；谏鲜鲆蛩?，結合工程海域自然條件，可以發現：如果充分利用廠址海域“W”型岸線特點以及深水區離岸較近的優勢，將溫排水盡量輸送到外海主潮流帶上，避免溫排水貼岸輸移，不僅可以加大溫排水自排水出口至取水口之間的“流程”，避免高溫水直接進入取水水域，而且可以實現溫排水與環境流的充分摻混，有利于降低高溫升影響面積。為此，針對本工程提出“近岸明渠分散取水、離岸明渠集中排水”的取排水總體布局。

3模型設計

3．1模型選擇物理模型是模擬預報溫排水運動規律的重要方法，能夠比較真實地反映近區溫差浮射流卷吸摻混特性，便于直觀顯示各種取排水方案下溫排水的三維水力、熱力特征，直接反映取水溫升隨潮變化規律，在解決取排水口近區問題，如優化取排水工程布置方案、掌握高溫升區影響范圍、確定垂向溫升分布以及取水溫升方面具有明顯優勢。根據水平比尺與垂向比尺是否相同，可將物理模型劃分為正態模型與變態模型。對于濱海核電，溫排水的受納水體為海域，環境水域具有水平尺度遠大于水深尺度的特點。溫排水模擬時往往要求同一模型同時考慮取水與排水，模擬區域需涵蓋近區、過渡區與部分遠區熱影響。綜合上述因素，目前濱海核電溫排水物理模型多采用變態模型。但隨之而來的問題是，模型水平與垂向尺度不同將對環境水體流場以及溫排水的輸移擴散產生一定影響。這一問題很早就受到相關學者的關注。李瑞生通過比較浮射流計算結果與水槽試驗結果，得出變態使得熱水層厚度變薄的結論［9］。陳惠泉利用試驗水槽開展了變態對溫排水近區水力、熱力特性的影響研究，認為變態率小于3時對整體影響不明顯，有時也可小于5～6［10］。此外，郝瑞霞［11］、趙振國［12］、徐世凱［13］，袁方等［14］也開展了溫排水的變態影響問題研究。通過總結分析幾十年溫排水模擬研究實踐經驗，為確保變態模型能夠比較真實地反映溫排水運動的流場與溫度場規律，《冷卻水規程水力熱力模擬技術規程》［15］提出變態率宜小于5的建議?；谏鲜龇治?，針對本核電廠溫排水研究采用小變態全潮物理模型。

3．2相似準則溫排水物理模型試驗以相似理論為基礎，但與常規水工模型試驗相比，除了模擬水流運動外還需同時模擬熱量傳遞過程。理論上，要完全復演原型中溫排水的輸運規律，必須同時滿足幾何相似、水流運動相似、動力相似和熱力相似。但實際模擬時很難同時實現上述條件，因此必須進行合理假設與簡化。陳惠泉在20世紀70年代提出3個綜合參數：自然水溫、水面綜合散熱系數與臨界流量，基本理念是進行水力、熱力模型試驗時不要求各個物理量相似，但要保證上述綜合變量相似［16］。這一理念后來成為指導火、核電廠溫排水模型試驗的理論基礎。利用這3個綜合參數，可得到幾個簡化的模型相似關系式。這些相似關系式看似簡單，但仍然存在比尺矛盾，因此模型設計時需要抓住主要矛盾，放松一些條件的相似。對于全潮溫排水小變態物理模型，模擬重點為溫排水主影響區的水力、熱力特性，應以重力與浮力相似為主，兼顧阻力相似、散熱相似等條件［16］。

3．3模型比尺及模擬范圍濱海核電溫排水運動具有排熱量大、隨潮非恒定輸移的特點。為較好地反映取排水區域溫排水在潮流作用下的水力、熱力特性，模擬區域需要保證漲落潮流場具有相對完整的態勢，同時依據相關規程要求，還要包含1℃以上溫升影響范圍。模型試驗一方面希望模擬范圍盡可能大，另一方面變態率又不能太大，為此模型設計時需要權衡兩者的矛盾。此外，為避免表面張力的影響，模型水深還應大于模擬理論中最小水深要求。綜合上述因素，本研究模型水平比尺Lr＝400、垂向比尺Hr＝150、模型變態率ε＝Lr／Hr＝3．2。模擬范圍為以廠址為中心、包括整個W型岸線在內的順岸18km、離岸14km的海域，總面積約252km2。

4潮流模擬驗證結果

采用海工模型自動生潮控潮系統實現潮流模擬?？爻狈绞綖殚_邊界給定流量過程、同步監測潮位的開環控制模式。模型驗證資料選擇2006年工程海域全潮水文測驗數據，測點布置見圖1。模擬區域包括1個潮位測站和12個測流站。實測大潮的模擬與實測潮位過程對比見圖3，結果表明，潮位驗證良好，高潮與低潮出現時刻相同、最高與最低潮位偏差不超過10cm。12個測流站模型驗證結果顯示，各測站模擬的流速與流向隨潮變化過程與實測資料符合較好，潮流轉潮時刻基本一致，漲落潮平均流速與實測值誤差在10％以內，流向偏差小于15°，模型能夠反映工程海域漲落潮流場的總體特性，可據此開展溫排水模擬預報。廠址近岸區域D07以及外海主流區D08測流站驗證結果如圖4所示。

5溫排水隨潮輸運特性

5．1取排水工程局部區域流態分析工程區域的水流流態便于掌握溫排水的運動規律。核電廠采用廠區“南北兩側近岸明渠分散取水、中間明渠離岸集中排水”的取排水總體布局。物理模型試驗經過多方案比選優化論證，提出最終取排水方案的排水明渠外延長度600m，一直延伸至7．0m等深線（圖5）。試驗時，采用在排水中加入高錳酸鉀示蹤劑以及在取排水區域投放示蹤粒子的方法研究溫排水隨潮運動軌跡，發現取排水工程實施后外海主流區潮流依然呈往復運動，潮流場總體特性沒有改變；
排水出口位于漲落潮主流區，溫排水受強潮作用可以較快地與外海新鮮客水進行交換；
廠址近岸局部區域受取、排水明渠岸線影響流態有所改變，主要表現為排水明渠南北兩側靠近淺灣區域出現明顯回流流態；
漲潮時回流呈順時針旋轉，且北側回流區范圍更大；
落潮時則基本相反。

5．2溫升分布隨潮特性高于環境水溫的溫排水以一定速度從排口排入海域后，其運動過程受到排水初始動量、溫差浮力效應、環境潮流等因素的共同作用，表現為非恒定紊動浮力射流。排水近區是溫排水水力、熱力特性急劇變化的區域。在此區域，一方面，排水出流與周圍環境水體發生強烈的卷吸、摻混，環境低溫水不斷摻入，射流流量沿程增加，并在橫向和垂向上擴展；
另一方面，溫排水高于環境水溫8．3℃，排水密度明顯小于環境水體密度，溫排水受到浮力作用后向水體表層運動，形成溫差異重流。近區的水溫分布表現為：垂向上具有明顯的溫度梯度；
平面上水溫沿程急劇下降，具有較大的溫降梯度。近區高溫升影響范圍是熱污染控制的重點區域，目前環境影響評價中絕大多數以4℃以上溫升區作為監管混合區。本工程秉承差位式取排水布置理念，近岸取水、離岸深排。推薦取排水方案下，排水出口處于水深流急的外海主潮流通道，環境潮流與溫排水的摻混稀釋比較充分，有利于將熱水高溫升范圍控制在較小區域。針對實測大潮開展溫排水物理模型試驗，水體表層全潮最大溫升包絡范圍見圖6a，排口前緣A點漲急與落急時刻垂向溫升分布見圖6b與圖6c。試驗結果表明：排水出流流速約0．2～0．3m／s，環境潮流較強，最大漲、落潮流速可達0．9～1．0m／s，排口近區溫降較快，規劃容量下溫升大于4℃的混合區范圍較小，全潮最大包絡面積不超過4．5km2；
排水區域存在比較明顯的溫度分層現象，排水出口前緣水體熱水層厚度約2～3m，表底溫差約3．0～4．0℃。隨著溫排水在潮流挾裹下遠離排口，其水力、熱力特性變化逐漸趨于平緩。溫排水的出流初始動量與浮力效應消失殆盡，垂向層與層間的熱量交換大為削弱，熱水層厚度由于水體下摻沿程逐漸變薄，溫排水的運動受控于環境潮流，對流擴散作用以及水面散熱成為影響水溫分布的主要因素。試驗研究結果表明：溫排水隨潮輸移擴散，漲潮時向西南方向輸運，落潮時基本相反，熱水帶呈順流窄帶型分布，沿漲落潮主流方向擴展較遠，而垂直于潮流方向相對較窄。在取水口附近水域，溫差分層現象已不明顯，表底溫差減小至0．2℃以內。1℃溫升全潮最大包絡影響范圍不超過35．6km2，且1℃溫升線離岸大于200m，沒有影響到岸邊養殖區。

5．3電廠取水溫升隨潮變化規律本工程核電機組取水口分別位于廠址南北兩側近岸取水明渠根部，而排水則延伸至600m處的主潮流深水區。取水口與排水口離岸距離較遠，位于溫排水高溫升影響帶之外。這種取排水布置形式能夠有效增加取水與排水之間的流程，避免熱水短路現象，有利于降低取水溫升。試驗研究結果表明：溫排水對南取水口的影響主要發生在漲潮至高平轉落時段，對北取水口的影響則發生在落潮至低平轉漲時段。漲潮時，熱水隨潮南下，遠離北側取水，不會對北側取水產生直接影響，在此過程中南側取水溫升有所升高。當潮流較強、高溫升熱水帶較窄時取水溫升相對較低，而潮流較弱，溫升帶離岸擴展較遠時，取水溫升略高，溫升峰值發生在高平之后2～3h。落潮時相反，熱水北上，遠離南側取水，北側取水溫升增大，峰值出現在低平過后3h左右。從水體表層全潮最大溫升分布圖可以看出，2℃溫升線尚未影響到取水明渠口門。提取一個完整潮周過程中南、北取水口逐時取水溫升，統計最大值以及平均值，可以得到南取水口全潮最大與全潮平均取水溫升分別為1．2℃與0．9℃，北取水口全潮最大與全潮平均取水溫升分別為1．3℃與1．0℃，均滿足設計要求。南、北兩側取水受溫排水影響的程度較為接近，溫升特征值相差不超過0．1℃。

6結語

大規模的海水運動范文第2篇

國務院《關于加快長江等內河水運發展的意見》（以下簡稱《意見》）的出臺，標志著內河水運發展上升為國家戰略。這為包括內河水運人才培養在內的航海教育的發展提供了一次難得的機遇，對擴大航海教育發展規模，優化航海教育結構，創新航海人才培養模式等，將起著非常重要的推動作用。我國航海教育一定要抓住并利用好這個難得的機遇。

內河水運發展上升為國家戰略，標志著內河水運成為綜合運輸體系建設的戰略重點，對于進一步發揮內河水運比較優勢、構建現代綜合運輸體系、促進流域經濟社會發展具有十分重要的意義?！兑庖姟访鞔_提出了2020年全國內河水運的發展目標。這就意味著，在未來10年里，內河水運發展需要大量的船舶駕駛與輪機人才、船舶檢驗人才、港口經營人才、水運經營與管理人才、物流經營管理人才、水運網絡經濟人才、水運法律人才等。

我國航海教育要搶抓機遇，繼續推動高水平航海類專業師資隊伍建設，注重選拔具有本科及以上學歷、航海實踐經驗豐富、素質好的航海人員充實師資隊伍。根據STCW公約馬尼拉修正案的最新內容，結合內河水運特點，進一步加強教材建設，更新理論課程和實操培訓內容，更加突出學生實踐能力的培養。嚴格控制教育機構發展規模，避免一哄而上，避免重復建設，杜絕教育資源浪費，確保航海教育質量。

水運行業人才培養,離不開交通運輸部及各級海事局的推動與支持。首先,國家應科學預測各類水運人才需求情況，確定水運人才培養目標和數量，保證能為內河水運可持續發展提供充足適切的各類各層次水運人才。其次,國家相關部、局應該牽頭，聯合院校、企業、科研機構等開展STCW公約馬尼拉修正案的實施對當前教育培訓工作影響的相關課題研究工作，積極推行電子航海（e-navigation）戰略。此外,還要更加注重內河航運對環境生態的影響，實現經濟可持續又好又快發展。具體到大連海事大學而言, 我們將在內河航運上升為國家戰略的新形勢下，在水運行業的人才培養、科學研究、社會服務三方面，繼續發揮其傳統的航海類專業及相關學科優勢，為水運行業及內河區域的經濟發展做出新的貢獻。

作為部唯一直屬的航海高等教育學府，大連海事大學歷經百余年的發展,在辦學水平、辦學規模、辦學層次等方面已處于世界同類院校之首。多年來，學校培養的大批高素質人才，活躍在航運界各個領域。每年培養的航海類專業本科畢業生約占全國航海類專業本科畢業生的35%，其中60%以上到中遠集團、中海集團、長航集團工作。目前,學校正致力于成為交通尤其是航運領域的高層次人才培養基地、科技創新與服務基地、航運國際法規研究基地。

大規模的海水運動范文第3篇

20世紀末期以來，海洋成為世界各國經濟新增長點，實踐表明海洋產業在全球經濟發展過程中起到的作用越來越明顯[1]。水上運輸業既是海洋產業的先導，又是海洋產業中帶動系數最大的產業門類。港航業既是未來浙江經濟發展的潛力所在，又是國家海洋戰略試點省的重點領域，審視浙江港航產業發展基礎條件，審時度勢提出浙江港航產業發展戰略創見，有助于推動浙江海洋產業轉型發展和創新發展，有助于加速實現“海上浙江”戰略。

1浙江港航產業發展的歷史進程

地處東海之濱的浙江，擁有長達6646km的海岸線和寧波-舟山、杭州、溫州和臺州五大良港。富于冒險精神的浙江人，偏愛國際貿易和海洋運輸業，加之本土物產豐富、經濟發展水平與造船技術領先，造就了歷史時期浙江港口航運產業為我國東南沿海諸省之最。歷史時期航運產業，主要受制于造船技術和航海技術，而縱覽浙江航運產業發展歷程，可以發現：一是封建王朝時期，浙江航運產業受國家與地方造船技術及軍事管理嚴重制約；
二是伴隨著全球造船技術與航運的發展，中國航運業由海上絲綢之路的開辟者淪落為外國堅船利炮轟擊國門的落魄境地；
三是近現代以來，浙江航運產業與軍事動蕩、浙江商人形成密不可分。由此，將浙江省航運產業分為五個歷史階段：秦漢時期初現端倪的浙江港口航運業、隋唐時期成為全國造船業最發達地區之一、明清時期受禁閉但難以阻擋浙江航運業態勢、民國時期快速發展的浙江航運業、中華人民共和國成立以來的快速崛起[2-4]。

秦漢時期浙江港口航運，以秦代徐福一行從慈溪到達蓬山起航，途經岱山島，憑借海流與信風抵達日本為開端[5]。直至公元前110年，漢朝軍隊攻入東越，東南沿海才統一，而這促成漢朝軍用船舶建造技術的快速提升與民間傳播，為后來民間造船業快速發展與民間內河水運奠定基礎。隋唐時期，江南運河的開鑿、隋煬帝南游及部分民間起義軍散落為海盜，既促成了浙江省內部寧紹平原水路互通，并溝通了太湖流域及華北平原，又激發了官方運輸對于水運的高度依賴和民間造船業快速發展。唐朝與周邊國家相互派遣學生、僧侶及官員的主要出發地是明州(今寧波)，相伴以航運為載體的民間國際貿易快速發展。明清時期受倭寇入侵，中央政府開始閉關備海戰，征用了寧波、溫州、臨海及臺州各縣居民的漁船和運輸船舶，改造成戰船，可見浙江民間造船業之發達。明代漕糧運輸線路始為海運逐漸轉向河運，時浙江有浙西四衛三所和浙東四衛二所，當時臨海的臺州衛擁有淺船額262艘、軍額2882人，而漕運外的民間商業性航運與客運也比較繁忙；
公元1684年清朝政府公布的對外四大通商口岸，寧波位列其中，當時以浙江古港和由乍浦、溫州、臺州組成外港共同為寧波口岸服務，而此時遠洋商船600余艘、總運載力20余萬t。民國時期，浙江港口航運受上?？焖籴绕鹬饾u蕭條，然浙江人所經營的船隊和國際貿易公司數量卻快速上升[6]。中華人民共和國成立后，尤其是1973年總理提出“三年改變港口面貌”，浙江省迎來了港口建設高潮，寧波-舟山港歷經60余年發展已經成為亞太航運業的樞紐港和綜合性港口[7]。

2浙江港航產業發展的基礎條件

2.1浙江港航產業發展的區位優勢與港口岸線資源基礎

浙江省轄海域廣闊、海岸線漫長、島嶼眾多，海洋礦產儲量豐富、新能源與海洋旅游資源品位高（表1），它們構成了浙江省海洋產業發展的資源基礎，昭示浙江海洋經濟發展的廣闊前景與巨大潛力。

2.1.1具有豐富的港口岸線資源，且港口呈集群式發展

浙江省沿海與海島岸線全長6696km，海島數量達2869個，深水岸線506km，均居全國第一。港口建設方面已建成寧波-舟山港、溫州港、臺州港、嘉興港四大港，基本形成較為完善的海港體系。寧波-舟山港臨近太平洋國際主航線可建40×104t以上的深水泊位，超大型船舶可直接行駛通過蝦峙門口外30×104t級航道，浙江港口岸線和航道資源在我國沿海港口中具有絕對優勢。經過“十一五”的密集型建設和市場調整，浙江港口岸線經營實現了統一規劃和品牌運營，浙江港航產業已形成以寧波-舟山港為港口群中心，以寧波港集團為品牌，通過合作、合資逐漸實現嘉、溫、臺等地市港口碼頭運營的集約化與品牌共享。2011年全省港口完成吞吐量超過9億t、集裝箱吞吐量超過1500×104TEU；
2011年寧波-舟山港貨物吞吐量6.91億t、集裝箱吞吐量1314.4×104TEU，已成為全球最大綜合港、中國第三大集裝箱干線港，在全球港航體系中國際地位快速上升。

2.1.2港口區位優勢

浙江省位于長三角入海南翼，地處中國沿海經濟帶和長江經濟帶的交匯處，作為上海國際航運中心的重要組成部分，浙江處于東亞經濟區核心地帶與太平洋東亞航區中間地帶，是中國經濟發展較快的區域。隨著中國與周邊國家，尤其是美、歐、澳、非等洲國際貿易快速上升，國際航運資源逐步向中國東南沿海轉移，而浙江正處于其核心位置，新經濟因素有望使浙江成為亞太地區的航運樞紐，浙江海運業必然會從新經濟因素帶來的區位優勢中獲益。

2.2浙江港航產業發展的企業與企業家資源基礎

2.2.1勇于創新的“浙江”航運企業家資源豐富

浙商素以敢于冒天下之大不韙而聞名于世，不論是戰火紛爭的清末、民國時期，抑或是改革開放以來，浙江企業家數量和質量都位于國內前列。若以統計數據而論，1991年浙江全省經工商登記注冊的個體工商戶和私營企業分別為100.3萬戶和1.1萬家，到了1997年該數據增至153.2萬戶和9.2萬家，從業人員由155.8萬人和16.9萬人增至256.4萬人和135.5萬人[8]。按照一個私營企業平均3個股東或合伙人，一家個體工商戶一個負責人計整個浙江省的企業家人數由1991年的103萬增加到了1997年的180萬人。2000年以來隨著國家和浙江省水運政策的開放，在海雨腥風中浸淫的寧波人似乎血管中天生涌動著藍色激情，民營資本紛紛伺機而動進入海運行業。僅寧波市港航管理局統計顯示2010年寧波市水運運力90%以上為民資掌控，新一代的船王在寧波正悄然崛起。至2010年末，僅寧波市航運企業達136家，其中貨運企業126家、客運企業10家；
沿海貨運企業的平均船隊規模繼續增長，達到3.6×104DWT。寧波全市擁有60×104t以上運力的大型航運企業1家、10×104t以上的8家、(5～10)×104t的10家；
運力規模前10名航運企業的運力占全市水運總運力的52%以上。

2.2.2浙江航運企業規模與數量均快速增長

2007年浙江省交通廳調查數據顯示全省從事國內海運370家、國際海運25家；
從事國際海運輔業務的423家，經營118條遠洋航線，月航班數超過900次。而到2011年末全省從事海上運輸業務的企業約有500家，從事海運輔業務的企業600余家。全省集裝箱航線超過250條，遠洋干線有120余條，月均航班多達1400余次，連接全球一百多個國家和地區的600多個港口，然全省海運企業仍以中小民營海運企業為主。

2.3浙江港航產業發展的社會經濟資源基礎

2.3.1發達的腹地經濟，廣闊的國際航運市場

作為長三角港口群的腹地，浙江省及周邊的江西、江蘇等省份公、鐵交通基礎設施良好、工業發達、城鎮密集且國際物流需求快速增長。日益專業化和規?；恼憬瓑K狀經濟引領了某些行業全球市場，專業化國際分工競爭優勢正加速提升。這些為國際航運業提供了充裕的市場。浙江省進出口貿易總額占全省國民生產總值的一半以上，對外貿易總額一直保持著高速增長，2006-2010年全省年生產總值平均增長百分比為11.9%[9]，對外貿易總額平均增長率為17.6%。港口航運業作為全球貿易的派生產業，承擔和支撐了進出口貿易過程中絕大部分貨物的海上運輸任務，穩定的進出口貿易額的增長拉動了海運需求，為浙江省港航業的發展提供了長足的動力。此外，浙江省海運業承運的貨種以煤炭、原油、礦石、建筑材料、糧食等大宗物資為主，近年以鎮海煤炭交易中心、余姚中國塑料城為代表的期貨交易市場快速發展也為浙江省海運業的發展提供了充足的貨源。

2.3.2趨好的國內外海運經濟管治環境

20世紀末期以來，國際制造業和重化工業隨著全球化進程加速向長三角轉移，既提升了浙江分享國際資源、技術、資本和市場的機會，又強化浙江經濟結構對全球依賴程度，尤其是對國際貿易的依賴度，為浙江港航產業實現跨越式發展提供了重要機遇。中央政府于2009年6月10日、2010年5月24日、2011年3月1日分別批復的《江蘇沿海地區發展規劃》、《長江三角洲地區區域規劃》、《浙江海洋經濟發展示范區規劃》明確指出江浙滬要作為全國海洋經濟發展先行和試點，推動海洋產業結構與布局優化，加快海洋經濟崛起發展。加之浙江作為中國私營經濟發祥地，市場主體是充滿活力的中小私營企業，在經濟體制改革和制度創新等方面引領全國。浙江港航產業也經歷了較久的要素配置市場化、有償使用環境資源等系列轉向市場經濟過程，初步形成了港航產業政策創新強勁的制度優勢。

3浙江港航產業發展面臨的挑戰

港航產業受國際貿易和全球宏觀經濟環境的影響重大。2008年金融危機使全球經濟陷入衰退，國際貿易受到重創，浙江港航產業、尤其是海運業遭到巨大沖擊。金融危機之后浙江海運業一直處于緩慢恢復中。2011年，由于全球經濟增速放緩，國內經濟全面緊縮，各種原材料的運輸需求增幅縮小，再加上運力過量投放帶來的供給過剩的壓力，浙江省港航業陷入低迷狀態。

3.1海運運力總量過剩且結構不合理，缺乏規模經營

近年全球海運隨著世界經濟振蕩而呈現波動發展態勢。造船周期較長，一旦海運市場出現波動，海運運力對市場反應具有一定的滯后性，成為海運最大風險之一。浙江是造船大省，特別是2006-2007年寧波、溫州、舟山、臺州沿海一帶紛紛投資造船業，導致金融危機后浙江海運運力不但未減反而過剩。浙江港航管理局統計顯示2011年1至7月浙江投入的大噸位船舶達127萬艘(表2)，2010年全省投入市場的運力已過2000×104DWT，船舶增加了17%左右，貨運量增長卻不到10%，海運運力增幅達到13.44%[10]。加之全球經濟持續低迷，國際海運運價普遍降低，運力過剩在浙江省海運業發展過程中較為突出。另一方面浙江海運業運力結構不合理現象突出：全省海運船舶以散貨船為主，特種運輸船舶較少，僅有不到200×104DWT，集裝箱船舶運輸發展緩慢。2011年，浙江省海運船舶平均噸位為4687DWT，距離船舶大型化有較大差距[10]。浙江海運企業多以中小民營企業為主，未形成規模經營，并且業務相對單一。實力較強的海運企業僅有浙江遠洋、浙江?？偤蛯幉ê＿\等，以經營煤炭、鐵礦石、原油等貨物運輸為主，集裝箱運輸和特種貨品運輸在海運總量中所占比例較低，經營方式多采用自有船舶運輸，抵御市場風險能力相對較弱。

3.2海運輔助業發展緩慢，產業鏈不成熟

作為海運物流服務鏈的船代、貨代、無船承運等與海運發展相配套的輔企業，還處在較初級的發展階段，不能為港口和海運企業的發展提供強有力的支撐；
缺乏完整成熟的產業鏈，產業總體規模較小。這一現狀與浙江省缺乏運輸相關產業制度規范是分不開的，由于沒有相應法規制度的監督與管理，海運企業和海運輔企業的市場進入門檻降低，甚至還導致企業間低價競爭，也使得浙江省港航產業總體競爭力下降。

3.3國際宏觀經濟緩慢發展及外資海運企業的競爭

經濟低迷導致的對外貿易量增速的下滑，造成海運運輸需求大幅減少的問題日益突出。2011年由于全球經濟增速放緩，各種原材料的運輸需求增幅縮小，世界海運業在需求萎縮和運力過剩的情況下出現衰退。此背景下，浙江港航業不可避免地受巨大沖擊。此外浙江海運業及輔助服務業還承受著來自外資海運企業的競爭壓力。海運業及輔助服務業是中國較早對外開放的行業，全方位開放政策為我國海運物流市場引入了競爭機制，給國內企業帶來了諸多機遇和挑戰。雖然競爭機制的引入對浙江港航業的發展具有推動作用，然來自像馬士基、地中海、達飛等國際海運巨頭，以及他們向陸上延伸的貨代業和船代業等強力競爭使以中小企業為主的浙江海運業承受著巨大壓力。

3.4港口集約利用、集群化發展與品牌化運作的體制機制不順

3.4.1港口集約化利用程度低，影響綜合效能

浙江省6個地市港口建設缺乏統一規劃，岸線利用粗放，同類泊位雖布置在同一條海岸線上，但首尾不相連，碼頭功能不集中，碼頭布局零亂。煤炭、礦石、集裝箱、散貨等碼頭泊位混合在同一個港區問題非常嚴重，既影響了港口綜合功能的發揮，又阻礙了現代化港口建設進程。此外，寧波-舟山港的大型專業化深水泊位尤其是集裝箱泊位仍然嚴重不足，在溫、臺、嘉等地港口基礎設施滯后問題更嚴重。港口各類功能區與集疏運設施建設滯后，制約完整港口產業鏈的發育。

3.4.2腹地競爭日趨激烈，港口攬貨能力亟待提升

與上海港相比，寧波-舟山港在紹興、金華等地的攬貨能力略落后于上海港；
在杭州、嘉興、湖州等地的攬貨能力，則大幅落后于上海港，2009年杭嘉湖地區90%的進出口貨物走上海港。杭州灣大橋的建成，在為寧波港開辟北向腹地創造了良好的條件，卻也帶來了上海港爭奪臺州、溫州等地貨源的壓力。

3.4.3港口群集群化發展與品牌化運作滯后，影響競爭力

早在2006年寧波港與舟山港就開啟重組步伐，然受政府行政調控，寧波-舟山港雖初步實現品牌化營運，然囿于地方諸侯經濟，港區內功能與物流空間組織仍存分割和重復建設趨勢。此外早在2006年，寧波港集團就提出了以合資、入股的形式逐步與溫州港、臺州港、嘉興港建立起港口合作營運設想。然這一股權式港口群建設藍圖，既需要行政調控，又需要逐漸去行政化。直到2012年初，寧波港集團與溫、臺、嘉等港的品牌化營運仍處于談判和協調環節，浙江港口集群化發展與品牌化運作戰略尚未需時日，而這直接影響浙江港航產業的全球市場與航線的開拓、經營、風險抵御能力。

4綠色海運帶來的挑戰

浙江港航業的發展面臨著全球環境政策和各領域實施節能減排策略所帶來的巨大挑戰。首先，作為浙江海運主要貨種的煤炭、石油、天然氣等，隨著新燃料研發和國際碳減排政策，其國際貿易量將逐年降低。其次浙江是以煤炭為主的能源消耗大省，約占一半以上，石油和天然氣比重不到一半；
且煤炭海上運輸量又在浙江海運業貨物運輸總量中占較大比重?？梢?，全球和中國的節能減排政策實施必將導致浙江海運業的主要貨物(煤炭等)的運輸需求逐漸萎縮，可能加劇運力過剩的狀況。當前，低碳經濟日益成為世界海運發展的新號召，世界海運向著綠色海運發展的趨勢明顯。歐美各國港口紛紛開展綠色港動，如荷蘭鹿特丹港的“里吉蒙地區空氣質量行動計劃”、澳大利亞悉尼港的“綠色港口指南”，美國西海岸第一大港區洛杉磯—長灘港的“佩羅灣潔凈空氣行動項目”、東海岸第一大港紐約-新澤西港的“潔凈空氣措施和港口空氣管理計劃”。綠色港口環保新趨勢對港航產業有著重大的影響，將極大地提高海運產業的技術門檻，和經營門檻。

5推進浙江港口航運產業發展的政策創見

5.1促進浙江港航產業升級轉型，形成規模經營

5.1.1海運企業之間實現戰略聯盟與合作

浙江海運企業的最顯著特點是以中小企業為主，這導致浙江海運業雖有總量優勢但實際上未形成規模經營，單個海運企業在波動型海運市場中難以抵御風險。通過海運企業間的戰略聯盟與合作，可以整合雙方海運資源，提高抵御市場風險能力，既有利于大企業規?；\營，又可降低小企業經營風險。此外，海運企業也可在一定程度和范圍內實現業務合作，建立共同參與的信息系統，實現資源共享，避免惡性的低價競爭，實現雙贏甚至多贏。

5.1.2調整運力和市場結構

2011年浙江水運運力規模超過2000×104t，海運運力也達到將近1700×104t，這顯示浙江海運業的運輸保障能力得到了較大提高，但也帶來了運力過剩的問題。而平衡運力的關鍵在于有足夠的貨運量和及時淘汰老舊運力。因此，首先應著眼老舊運力的淘汰，鼓勵更具競爭力的新運力的發展。政府可利用船舶補貼政策引導，加速運力結構合理化。其次在全球經濟萎靡背景下，浙江海運業可通過開辟新航線，尋求更廣闊的海外市場新的海運需求，以航線結構改善緩解運力過剩狀況。

5.1.3推動銀企合作，擴大經營規模

海運業是資本密集型產業。資金的不足和融資困難一直制約著浙江中小海運企業，難以擴大規模和改變單一業務模式、實現多元化發展。促進銀行與海運及輔助服務企業的合作可以緩和融資困難的局面。首先，海運企業和銀行間可以合作設立海運企業信用擔保機構，由此評價海運企業的貸款資格，既可促進海運企業誠信經營，又可降低銀行的金融風險。其次，政府要在政策上推動銀企合作，為提高海運業經營規模提供更多的支持。

5.1.4加強產業宏觀管理

浙江港航業發展現狀和問題表明，港航產業既需要準確及時把握市場信息，又需要政府宏觀管理的強化。首先政府要鼓勵港航企業在市場競爭中實現優勝劣汰，及時淘汰競爭力低下的海運企業；
其次要打破市場和融資方面的壟斷局面，鼓勵各類資本平等參與競爭，營造海運業良好的競爭環境；
再者，政府要制定行業制度與宏觀發展指引以提高海運企業的市場進入門檻。

5.2提高浙江海運企業綜合競爭力

面對國際海運市場和省內外資海運企業的強力競爭，壯大自身實力是浙江海運企業提高競爭力的關鍵。浙江海運企業首先要提高自身經營管理水平和服務水平；
其次要從優化運力結構、控制運營成本開始，改變業務單一的狀況，打破以煤炭、原油、鐵礦石運輸為主的局面；
再次積極發展集裝箱運輸和特種貨物運輸；
最后在市場通過企業的重組兼并等方式，擴大港航企業及相關輔助服務業企業的經營規模，以提高浙江港航企業的國際競爭力。

5.3加速港口資源整合進程，共建平臺分享信息、完善品牌運營

浙江省及各地市港口集團和地方政府首先應明確浙江港口資源整合的戰略目標和各港口功能定位及統一規劃，推進全省港口資源整合進程；
其次是逐步實施港口內部基礎設施與集疏運體系及相關園區建設的集約化和營運的品牌化，以此拓展浙江港航產業的全球市場與遠洋干線、提升港口群及航運企業風險響應能力。當然這既需要浙江省統一港航產業的市場環境，如逐步統一市場準入、行政執法、優惠政策、規費征收等方面的標準，又需要各利益集團通過市場化運作建立整合參與方的EDI系統，實現港口之間、港口與承運人、港口與貨主、港口與口岸單位以及其他相關單位之間的計算機聯網，保障信息共享和快速傳遞。

大規模的海水運動范文第4篇

關鍵詞：海洋環境污染海洋災害

海洋工程與海洋環境相互作用隨著沿海經濟的迅猛發展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環境質量明顯下降，生態環境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產生有害影響。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心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境，海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益，精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發展的情況下，工程建設的規模日益巨大，這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展，海洋環境的日益惡化，海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展，近海石油氣田的開發，以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環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境特征對各類污染物作用的機理和規律研究，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境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。

一、海洋環境特征

對各類污染物的作用機理和規律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎，考慮各種自然環境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發、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律，并建立海洋水質預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發嚴重。因此，除了加強赤潮的監測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。

此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數據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預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。

用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內外已有不少水質預測預報模型，這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數學模型；
波浪數學模型；
液流相互作用模型；
近海海域污染物遷移轉化數學模型。

在水流數學模型研究方面，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域，如排污口近區，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學模型，這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎，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律以及相間相互作用規律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。

在波浪數學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組，以提高求解效率。從水波發展方程出發，可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系，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的N—S方程和波能平衡方程的結合，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則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型，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域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。

在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面，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全場模型，可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標，在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發，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化的三維預報模型，它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據；
同時對確定水域環境容量，從而制定水域環境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。

應該指出，在海洋水質預測預報模型研究方面，數學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數學模型，其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵，直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的，有些可以通過現場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數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，現代化的量測儀器和測試系統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，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構，獲得流場中水質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。

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。海洋工程結構的投資費用很高，一旦發生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失（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境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現的臺風數目占全球的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產生風暴潮，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，沿岸地區每年都有結冰現象，結冰嚴重的年份則出現冰害。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，不但可給結構物以強大的冰壓力，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。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術，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構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結構型式，冰排對錐體結構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，模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行，它們各有其優缺點，發展這兩種技術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構物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發生破壞，除其直接經濟損失極大外，其次生災害——火災、環境污染等的后果也不堪設想。

近年環太平洋地區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，至今國內外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內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域。

以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的，如近海環境地震危險性分析，設計地震動參數和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規律，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，考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯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：其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷（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濟的發展造成重大的影響。

因此，發展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下，對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；
結構健康狀態及損傷檢測的新技術和新方法；
結構病害治理用的新材料、新技術和新方法；
海洋工程結構在多種復雜海洋環境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優化理論研究，設計與建造新型抗災工程結構；
研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度，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境的風云變幻和災害的可能來臨，發展海洋環境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統，如建立由近海到遠海的海洋環境及災害觀測網絡、預報與預警系統、沿岸防災準備和各類應急處理系統；
以主要海域和海岸帶區域經濟發展為背景，進行重點研究，建立數字化的海洋環境信息系統模型與結構；
以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統，將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合，建立數學物理模型，通過多媒體技術，形象化地描述災害成因、發生機理、傳播規律、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。

三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施與對策為了充分利用海洋空間，現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。

人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程，估計到21世紀，可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經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利用，各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大，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，但同時又是經濟活動最為發達的地區，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態，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。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環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境災害。

隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題，主要內容包括：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境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響；
破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究；
大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變；
海岸演變、防護及開發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、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。

隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展，城平建設中的污水深海排放技術，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交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環境的影響等，都將是需要認真解決的問題。

大規模的海水運動范文第5篇

關鍵詞：海洋經濟 海洋環境 環境保護 海洋災害

前言

   隨著沿海經濟的迅猛發展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環境質量明顯下降，生態環境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產生有害影響。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心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境，海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益，精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發展的情況下，工程建設的規模日益巨大，這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展，海洋環境的日益惡化，海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展，近海石油氣田的開發，以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環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境特征對各類污染物作用的機理和規律研究，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境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。

   一、海洋環境特征對各類污染物的作用機理和規律研究

   以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎，考慮各種自然環境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發、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律，并建立海洋水質預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發嚴重。因此，除了加強赤潮的監測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。

此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數據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預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。

   用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內外已有不少水質預測預報模型，這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數學模型；
波浪數學模型；
液流相互作用模型；
近海海域污染物遷移轉化數學模型。

   在水流數學模型研究方面，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域，如排污口近區，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學模型，這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數學模型可以以n－s方程和通用的k－（湍流模型為基礎，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律以及相間相互作用規律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。

   在波浪數學模型研究方面，可應用bi—cgstab法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組，以提高求解效率。從水波發展方程出發，可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系，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的n— s方程和波能平衡方程的結合，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則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型，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域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。

   在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面，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全場模型，可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標，在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發，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化的三維預報模型，它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據；
同時對確定水域環境容量，從而制定水域環境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。

   應該指出，在海洋水質預測預報模型研究方面，數學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數學模型，其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵，直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的，有些可以通過現場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數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，現代化的量測儀器和測試系統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，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構，獲得流場中水質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。

二、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施與對策

為了充分利用海洋空間，現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程，估計到21世紀，可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經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利用，各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大，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，但同時又是經濟活動最為發達的地區，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態，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。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環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境災害。

隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題，主要內容包括：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境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響；
破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究；
大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變；
海岸演變、防護及開發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、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。

隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展，城平建設中的污水深海排放技術，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交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環境的影響等，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、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環境問題及其對策，也切枰?重點研究的課題??br>以主要經濟發達的河口和海岸帶地區以及主要海域的經濟發展為背景，建立一個數字化的區域經濟發展模擬系統。與防災、抗災和減災決策支持系統一樣，將環境工程、水利工程、土木工程與網絡技術、計算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合，建立模型，通過多媒體技術，形象化地針對經濟發展規劃，預測由于發展經濟帶來的海域環境水污染的惡化、海洋自然災害（臺風、巨浪、風暴潮、地震、冰害、地質災害）頻發的情況。人類活動特別是大規模工程建設所引起的海洋環境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數字手段統一地加以處理，建立智能化的決策支持系統，以促進國民經濟持續、健康地發展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規劃時的一個十分有 

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。海洋工程結構的投資費用很高，一旦發生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失（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境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現的臺風數目占全球的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產生風暴潮，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，沿岸地區每年都有結冰現象，結冰嚴重的年份則出現冰害。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，不但可給結構物以強大的冰壓力，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。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術，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構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結構型式，冰排對錐體結構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，模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行，它們各有其優缺點，發展這兩種技術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構物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發生破壞，除其直接經濟損失極大外，其次生災害——火災、環境污染等的后果也不堪設想。

近年環太平洋地區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，至今國內外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內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域。

以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的，如近海環境地震危險性分析，設計地震動參數和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規律，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，考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯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：其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷（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濟的發展造成重大的影響。