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海洋环境保护论文

  专业班级:C081班 学号 2009511154 海洋环境保护指导者: (专业技术职务)评阅者: 海洋环境保护中文摘要: 大海是生命的故乡,海洋与人类关系密切。海洋占地球面积的百分之七十点 八,它从太阳吸收热量,又将热量释到大气,从而调节气候,因此,沿海地区气 候适宜,环境幽美,自古就是人口密集之地,目前全世界有百分之四十的人居住 在沿海地区。美国海洋学家西尔斯亚.厄尔说;我们这个星球的特点是受海洋主宰 点的,天气和气候也是受海洋控制的海洋汇集的生物种类之多冠与全球,如果海 洋发生变化,地球的特点也将发生变化。环境问题一直是困扰人类发展的大问题, 在已经面临很多环境问题的情况下,人类要发展,就需要一种指导思想来避免造 成对环境更难挽回的伤害,这个就是可持续发展思想. 英文翻译: closerelationship humans.marine 百分之七十点八,whichabsorbs heat from sunheat, atmosphere,which regulates climate, therefore, coastalarea suitableenvironment beautiful, since denseworldwide, 40per cent peopleliving coastalareas. unitedstates oceanographer sears,earl; planetearth alsounder sea关键词:海洋污染 海洋灾害 海洋工程与海洋环境相互作用 生态破坏 引言: 环境问题是人类面临的一个错综复杂的问题复合体,在这里有限的篇幅中很 难把它们完全理清楚。它主要分为生态破坏、环境污染和全球变暖、臭氧层破坏、 酸雨等全球性大气环境问题。在环境问题中还有另外一些较为突出的方面,如能 源和资源问题、海洋污染问题、危险废物越境转移问题、城市环境问题、水资源 危机、生物多样性丧失等等。以下仅就海洋污染问题作一介绍。 海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自 净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态 环境遭到破坏。 海洋污染海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港 口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危 害海洋生物,甚至危及人类的健康。 工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港 口和工业城市附近。1953-1970 年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就 是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后, 逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100 多人严重中毒,并先后死亡。 核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生 物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤 积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出, 造成海洋污染。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。 1、1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— 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 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。 1、2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 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 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 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 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。 1、3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 月在东京湾用6块380 米长,60 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。 随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技 术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质 交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认 真解决的问题。 鉴于黄河三角洲海岸线不断依退所带来的国土面积减少、陆上设施受到威胁甚至 破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的毁灭性破坏等一系列问题,也是非常迫切需 要研究的课题。此外,长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦 和岸滩保护及整治工程对水域影响所引起的环境问题及其对策,也是需要重点研 究的课题。 以主要经济发达的河口和海岸带地区以及主要海域的经济发展为背景,建立 一个数字化的区域经济发展模拟系统。与防灾、抗灾和减灾决策支持系统一样, 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、全球定位系统相结合,建立模型,通过多媒体技术,形象化地针对经济 发展规划,预测由于发展经济带来的海域环境水污染的恶化、海洋自然灾害(台 风、巨浪、风暴潮、地震、冰害、地质灾害)频发的情况。人类活动特别是大规 模工程建设所引起的海洋环境的变迁和海岸演变,以及它们之间的相互作用,用 数字手段统一地加以处理,建立智能化的决策支持系统,以促进国民经济持续、 健康地发展,将会是决策部门进行宏观决策和具体规划时的一个十分有效的手 海洋生态破坏除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等), 以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破 坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量 降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破 坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规 划、综合效益比较差。 石油污染和监测防治 沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污 染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染 迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的 重点。 为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配 备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。 海洋权益和《联合国海洋法公约》 20 世纪 60 年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅 猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管 理的新形势,国际社会经过 20 多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并 于1994 年11 月16 日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生 了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资 源确立为人类的共同继承财产。 根据《联合国海洋法公约》,全球144 个沿海国家除拥有12 海里领海权外, 其管辖海域面积可外延到200 海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、 利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为 473 万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理 显得日益重要。 《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。 但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完 善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如, 在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200 海里专属经济区就有可能存在着重 叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家 关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海 洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。 保护环境 “我想有个家,我想有个家,我想有个家„„家!在哪儿呢???”这是增 城电视台〈〈公益〉〉栏目中播出的动画片,一对无家可归的可怜小鸟所说的一 句话。就这一句话使我陷入了深深的沉思:保护环境,人人有责!

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