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2、保護(hù)海洋,人人有責(zé)!
3、海洋是萬(wàn)物生靈共同的搖籃,共生共榮來(lái)自萬(wàn)物的和諧。
4、讓我們共同行動(dòng),還家園碧水、藍(lán)天。
5、愿大海永遠(yuǎn)清澈與遼闊,愿人類更美好!
6、人與自然需要和諧共存。
7、藍(lán)色的海洋,生命的搖籃,善待它就是珍重自己。
8、不要讓海洋變成世界上最大的臭水溝。
9、沙化、風(fēng)塵、赤潮是環(huán)境對(duì)人類的懲罰。
摘要:指出了我國(guó)在海洋經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的同時(shí),隨之產(chǎn)生的海洋環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越多,重點(diǎn)分析了近年我國(guó)面臨的化肥與農(nóng)藥污染、放射性污染、溢油與泄漏污染等海洋環(huán)境問(wèn)題,并提出了相應(yīng)的保護(hù)對(duì)策,以期提供參考。
關(guān)鍵詞:海洋;環(huán)境污染;治理;保護(hù)
1引言
我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó),擁有1.8萬(wàn)km的大陸海岸線,管轄總面積約300萬(wàn)km2的海域。在國(guó)家政策的有力扶持下,許多的沿海新區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展。但是,海洋經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的同時(shí),隨之產(chǎn)生的海洋環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越多。各種污染物的排放以及海洋資源的過(guò)度獲取已經(jīng)對(duì)海洋中各種功能的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了阻礙,海洋環(huán)境岌岌可危,甚至有可能面臨失去作用的威脅。因此,應(yīng)當(dāng)將海洋環(huán)境保護(hù)放在重點(diǎn),從政府、群眾、科學(xué)研究等方面綜合治理海洋環(huán)境,以海洋環(huán)境的基本規(guī)律為基礎(chǔ),為保證海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提出切實(shí)可行的治理海洋環(huán)境問(wèn)題的方法。
2海洋環(huán)境污染的種類
2.1重金屬
重金屬一般是指密度超過(guò)5g/cm3的化學(xué)元素,主要通過(guò)天然來(lái)源、陸源輸入和大氣沉降三種途徑進(jìn)入海洋。其中,陸源輸入是最主要的途徑,通過(guò)重工業(yè)生產(chǎn)的大量含有重金屬物質(zhì)的廢水大量的排入大海,這些重金屬物質(zhì)入海后會(huì)不斷遷移轉(zhuǎn)化,或者隨食物鏈不斷的積累。就拿汞在海洋中的遷移、轉(zhuǎn)化來(lái)說(shuō),汞經(jīng)過(guò)甲基化產(chǎn)生的高神經(jīng)毒劑———甲基汞,便造成了極其惡劣的影響:在20世紀(jì)50年代,日本因甲基汞污染而不同程度受害的居民不在少數(shù),這便是著名的“水俁病事件”。在我國(guó),海洋重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。2009年,我國(guó)局部海域沉積物受到重金屬污染,江河污染物入海量1367萬(wàn)t,其中重金屬3.8萬(wàn)t。2010年,我國(guó)江河污染物入海量超過(guò)1760萬(wàn)t,較2009年增加28.7%,其中重金屬4.6萬(wàn)t,較2009年增加21.1%,除鉛、鎘的入海量有小幅減少外,各主要重金屬入海量均增加。
2.2農(nóng)藥
我國(guó)由于人口眾多而耕地有限,為了能夠保證糧食能夠滿足不斷增長(zhǎng)的人口需要,除了優(yōu)化農(nóng)作物的產(chǎn)量、改善耕地的條件之外,最直接且最有效的方法就是施用農(nóng)藥與化肥。但是同時(shí),化肥與農(nóng)藥中的部分成分也必定會(huì)通過(guò)地下水或地表水的形式流向大海,對(duì)海洋環(huán)境造成一定的污染。而這樣的后果是嚴(yán)重的,農(nóng)藥、化肥中含有的大量的有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流入大海,使得近岸水體中的浮游生物大量繁殖,從而引發(fā)赤潮災(zāi)害。赤潮災(zāi)害的后果十分嚴(yán)重,不但會(huì)影響近岸居民獲取水生資源,還會(huì)造成大量的生物死亡,直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)幾十億元。而受到赤潮影響的生物若是讓人類食用,也會(huì)危害人類的健康,產(chǎn)生不利影響。
2.3有機(jī)物質(zhì)
由于生活污水(如食品殘?jiān)?、排泄物、洗滌劑等)、農(nóng)田化肥、工業(yè)污水(如食品、釀造工業(yè)、造紙工業(yè)、化肥工業(yè)等)以及海水養(yǎng)殖廢水流入海洋,當(dāng)中難降解的有機(jī)污染物會(huì)導(dǎo)致海水富營(yíng)養(yǎng)化,引發(fā)赤潮災(zāi)害,這無(wú)論是對(duì)水質(zhì)還是生物都將造成無(wú)法預(yù)計(jì)的災(zāi)難。2.4固體廢棄物影響海洋環(huán)境的固體污染物主要是工業(yè)和城市垃圾、船舶廢棄物、工程渣土和疏浚物等。這些固體廢棄物會(huì)影響沿岸景觀的美觀,破壞海洋生態(tài)環(huán)境,不僅對(duì)人類造成了經(jīng)濟(jì)上的損失,而且對(duì)海洋生物也造成了致命的威脅。
3近年中國(guó)面臨的主要海洋環(huán)境問(wèn)題
3.1化肥與農(nóng)藥污染
農(nóng)藥及其降解產(chǎn)物(如DDT的降解產(chǎn)物DDD、DDE)在海洋環(huán)境中所造成的污染,其危害程度因其數(shù)量、毒性及化學(xué)穩(wěn)定性的不同而存在著很大的差異。如有機(jī)氯農(nóng)藥(主要是DDT、六六六等),其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,極易在海洋環(huán)境里分解,所以成為了污染海洋環(huán)境的主要農(nóng)藥。即便如此,我國(guó)的農(nóng)藥使用也仍舊得不到有效的遏制。比如說(shuō)在80年代,我國(guó)就已經(jīng)頒布了對(duì)于禁止使用一些有機(jī)氯農(nóng)藥的法令,但至今,在河口與近岸沉積物中仍然可以檢測(cè)出這些農(nóng)藥的殘留。這些農(nóng)藥的殘留經(jīng)常不經(jīng)過(guò)處理,通過(guò)地下水等方式流入海洋,對(duì)海洋水質(zhì)及生物都造成了難以估計(jì)的傷害。
3.2放射性污染
放射性污染與其他污染相比,其程度不受外在環(huán)境的影響,僅遵循各核素的衰變規(guī)律,可在海洋存留相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,約103~104年。因此,一旦其流入海洋,就將會(huì)對(duì)其造成難以估計(jì)的破壞。目前人工放射性物質(zhì)進(jìn)入海洋的主要途徑為以下4種:①衛(wèi)星的組件從空間進(jìn)入海洋;②海上核動(dòng)力船只;③沿海核動(dòng)力電廠;④傾倒入海的核廢料。就以核物質(zhì)為例,現(xiàn)在海域中存在的放射性物質(zhì),幾乎大部分是由核爆炸試驗(yàn)產(chǎn)生的,而這些放射性核物質(zhì)對(duì)于海洋生態(tài)環(huán)境的危害也同樣是不可估量的。根據(jù)馬樹(shù)森[4]通過(guò)研究魚(yú)類受放射性物質(zhì)的影響可知,放射性物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響海洋生物的生存,對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞,同時(shí)對(duì)人類的健康以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生間接的影響。
3.3溢油與泄漏污染
如果說(shuō)油庫(kù)起火爆炸的發(fā)生極其少見(jiàn),那么各種船舶失事造成的油料外泄事故就很頻繁了。就像1989年青島市黃島油庫(kù)因遭雷擊發(fā)生的油罐爆炸事故,造成近千噸原油外泄,這些原油附著在海灘、礁石上,無(wú)論是對(duì)海洋環(huán)境還是賴以生存的生物都造成了極大的危害。石油進(jìn)入海洋后對(duì)于海洋環(huán)境的影響是巨大的。對(duì)于海洋生態(tài)而言,溢油會(huì)阻礙海洋內(nèi)的水氣交換,使太陽(yáng)光輻射透入海水的能力減弱,海洋當(dāng)中的浮游植物光合作用大大減弱,從而造成海洋浮游植物的死亡,影響到整個(gè)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展;對(duì)于沿?;顒?dòng)而言,溢油會(huì)嚴(yán)重污染沿岸線資源,影響海洋環(huán)境與觀光旅游業(yè),同時(shí)制約人類社會(huì)與海洋環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,造成一系列的經(jīng)濟(jì)損失。
3.4養(yǎng)殖廢水污染
現(xiàn)如今,隨著我國(guó)對(duì)海洋的探索與研究不斷的加深,我國(guó)的海水養(yǎng)殖已發(fā)展壯大。但是在養(yǎng)殖過(guò)程中,為了能夠提高動(dòng)植物的抵抗力,某些添加劑(如維生素、殺菌劑等)的添加必不可少,同時(shí)投入的大量餌料也不能充分地利用,這些物質(zhì)會(huì)沉積在水中,并且經(jīng)常不加處理的直接排入大海,對(duì)海洋環(huán)境的破壞很大。而這些廢水中含有的大量有機(jī)物質(zhì)會(huì)造成海水的富營(yíng)養(yǎng)化,造成赤潮現(xiàn)象。
4海洋環(huán)境問(wèn)題的保護(hù)對(duì)策
4.1政府組織,規(guī)劃管理
對(duì)于海洋環(huán)境的治理,政府部門起到了決定性的作用。各地的有關(guān)部門應(yīng)認(rèn)真了解相關(guān)管理海域內(nèi)的環(huán)境情況,清楚了解海域內(nèi)海洋污染物的種類、生態(tài)環(huán)境的變化以及海洋物種的狀況,根據(jù)所了解的情況提出具體的規(guī)劃,及時(shí)作出相關(guān)對(duì)策,更好地解決相應(yīng)的海洋環(huán)境問(wèn)題。此外,還要通過(guò)立法明確公共財(cái)產(chǎn)的所有權(quán),或者在所有使用者之間達(dá)成限制自己使用公共財(cái)產(chǎn)行為的協(xié)議。只有建立資源性資產(chǎn)管理體制,才能確保國(guó)家所有權(quán)經(jīng)濟(jì)利益得以實(shí)現(xiàn),才能更加有效的進(jìn)行對(duì)海洋環(huán)境的相關(guān)保護(hù)工作,更好的保護(hù)海洋環(huán)境。
4.2群眾參與,群策群力
作為國(guó)家的一員,保護(hù)海洋環(huán)境既是責(zé)任,又是義務(wù),因此應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)。(1)大力宣傳和普及海洋生物生態(tài)環(huán)境保護(hù)知識(shí),提高公民海洋保護(hù)意識(shí),要向自己身邊的人多多宣傳環(huán)保節(jié)約知識(shí),營(yíng)造一個(gè)良好的保護(hù)環(huán)境的風(fēng)氣。(2)減少海灘餐飲業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的的污染,嚴(yán)禁將未經(jīng)處理的污水隨意排放至河流、湖泊、海洋中,禁止向海洋及沙灘丟棄垃圾。使用無(wú)磷洗衣粉,不要將洗衣等生活廢水排入陽(yáng)臺(tái)雨水管道。(3)不肆意獲取海洋資源,捕殺瀕危海洋生物,同時(shí)拒絕購(gòu)買受保護(hù)的海洋生物制品。
4.3強(qiáng)化研究,科學(xué)治理
為了深入解決我國(guó)的海洋環(huán)境問(wèn)題,必須積極開(kāi)展有關(guān)海洋環(huán)境保護(hù)的科學(xué)研究工作,以便為保護(hù)海洋環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。目前需深入開(kāi)展的研究領(lǐng)域有:中國(guó)近海自凈能力和納污能力的研究;重點(diǎn)海域污染物總量控制模式研究;中國(guó)近海環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)研究;近岸養(yǎng)殖海域污染控制研究機(jī)制研究;中國(guó)近海污染物生物及生態(tài)效應(yīng)研究;赤潮發(fā)生機(jī)理及防治技術(shù)研究;近岸生境保護(hù)、整治與恢復(fù)技術(shù)研究。
5總結(jié)和展望
我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó),管轄面積巨大。因此,保護(hù)海洋環(huán)境是大家共同的責(zé)任。由于科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)于海洋的污染也隨之增多,解決海洋問(wèn)題便擺到了一個(gè)更高的層次上,在全世界人民的研究及努力之下,海洋環(huán)境日漸改善。從研究的角度上來(lái)看,保護(hù)海洋環(huán)境的責(zé)任涉及到了社會(huì)的各個(gè)層面,因此在研究保護(hù)海洋環(huán)境的對(duì)策時(shí),應(yīng)當(dāng)把整體性的理念貫徹到底,提出一系列切實(shí)可行的制度和方法。相信在不久的未來(lái),一定能面對(duì)一個(gè)蔚藍(lán)、生機(jī)勃勃的大海,為子孫后代留下一個(gè)生生不息的海洋環(huán)境。
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關(guān)鍵詞:海洋經(jīng)濟(jì) 海洋環(huán)境 環(huán)境保護(hù) 海洋災(zāi)害
前言
隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來(lái)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。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(wèn)題。海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境,海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預(yù)報(bào)海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施,也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。為了開(kāi)發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源,需要在海上進(jìn)行各類工程建設(shè),在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開(kāi)發(fā)海洋中的一個(gè)應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問(wèn)題。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開(kāi)發(fā),以及海岸帶開(kāi)發(fā)過(guò)程中的后效問(wèn)題的研究需要,針對(duì)我國(guó)重大海洋環(huán)境與保護(hù)問(wèn)題開(kāi)展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點(diǎn)需要開(kāi)展的研究課題大體上有三類。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。
一、海洋環(huán)境特征對(duì)各類污染物的作用機(jī)理和規(guī)律研究
以海洋流體動(dòng)力對(duì)各類污染物遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ),考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度)、物理因素(擴(kuò)散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學(xué)因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運(yùn)動(dòng)及演變規(guī)律,并建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。此外,近年來(lái),在我國(guó)沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。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。
此項(xiàng)研究應(yīng)通過(guò)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(lái)進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數(shù)據(jù)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(lái),因此,往往只能用它來(lái)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。
用數(shù)學(xué)模擬方法來(lái)建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型是一個(gè)較為有效的方法。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。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面,對(duì)于較大范圍的海域,通??刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W(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)。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。在較小范圍的水域,水流數(shù)學(xué)模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎(chǔ),針對(duì)水溫和鹽度分層流的流動(dòng)特性,考慮浮力對(duì)紊動(dòng)的影響,建立用于模擬同時(shí)存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數(shù)學(xué)模型。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。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面,可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)引入弱非線性波色散關(guān)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(yīng)。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。
針對(duì)帶自由表面的波浪場(chǎng)問(wèn)題,通過(guò)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。建立沿岸流數(shù)學(xué)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(duì)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(duì)于強(qiáng)流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型??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(lái),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。
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(wèn)題過(guò)分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報(bào)系統(tǒng)作為目標(biāo),在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,針對(duì)近海海域水污染的特點(diǎn),從三維湍流模型出發(fā),在動(dòng)量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用;在輸運(yùn)方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項(xiàng),可建立一個(gè)統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過(guò)程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報(bào)模型,它可為環(huán)境評(píng)價(jià)、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計(jì)等提供重要的科學(xué)依據(jù);同時(shí)對(duì)確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護(hù)策略,也具有十分重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出,在海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型研究方面,數(shù)學(xué)模擬無(wú)疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學(xué)模型,其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵,直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測(cè)能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無(wú)法從數(shù)學(xué)模型本身來(lái)取得的,有些可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)來(lái)得到,但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過(guò)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。
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(kāi)展物理模型實(shí)驗(yàn)研究的必備條件。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(guò)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(guò)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)。
二、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
為了充分利用海洋空間,現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運(yùn)輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機(jī)場(chǎng)、海底隧道和海底倉(cāng)儲(chǔ)的方向發(fā)展。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。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)。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長(zhǎng),60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機(jī)場(chǎng)。
由此可見(jiàn),隨著海洋資源與空間的開(kāi)發(fā)利用,各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大,保證這些海上工程設(shè)施的安全運(yùn)行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來(lái)越重要。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。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。海上回填和疏浚會(huì)改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對(duì)含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會(huì)造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對(duì)海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。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。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來(lái)的報(bào)失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對(duì)海洋資源的不斷開(kāi)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。如港口開(kāi)發(fā)中的環(huán)境問(wèn)題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開(kāi)挖、疏浚引起的泥沙輸運(yùn)及其疏浚物拋放對(duì)海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)擴(kuò)散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護(hù)和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護(hù)及開(kāi)發(fā)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(dòng)力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
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(wèn)題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來(lái)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(wèn)題,也是非常迫切需要研究的課題。此外,長(zhǎng)江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開(kāi)發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護(hù)及整治工程對(duì)水域影響所引起的環(huán)境問(wèn)題及其對(duì)策,也切枰?重點(diǎn)研究的課題??BR>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)。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(guò)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(lái)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。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。
三、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。90年代以來(lái),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。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)。當(dāng)前我國(guó)海洋能源開(kāi)發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動(dòng)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(shè)施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問(wèn)題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。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)。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸或接近我國(guó)沿海通過(guò)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。
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。若對(duì)這些海洋災(zāi)害估計(jì)不足將會(huì)帶來(lái)巨大的損失。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(lái)巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù),至今尚未進(jìn)行過(guò)深入的研究。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。在渤海海域建造的海洋平臺(tái),為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式,冰排對(duì)錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動(dòng)力相互作用,也是目前尚未解決的課題。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。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(lái)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。
我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家,海域中時(shí)有地震發(fā)生。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。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。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強(qiáng)度都在上升,造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)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(yīng)和振動(dòng)破壞機(jī)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(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。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(kāi)展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個(gè)新領(lǐng)域。
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。
海上水工建筑物在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來(lái)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。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的影響。
為了保證鋼筋混凝土的使用壽命,節(jié)省維修和管理費(fèi)用,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施外加電流陰極保護(hù)?!按髞啚澈穗娐?lián)合泵房海水入口處鋼筋混凝土陰極保護(hù)”示范工程的實(shí)施,對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕保護(hù)初見(jiàn)效果,有效抑制了腐蝕的發(fā)生,且為大規(guī)模的推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)提供了參照。
[關(guān)鍵詞]混凝土結(jié)構(gòu);大亞灣核電站;陰極保護(hù)
引言
核電站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于環(huán)境潮濕,水霧彌漫,濕度超過(guò)80%RH環(huán)境中。鋼筋在氯離子的作用下發(fā)生銹蝕,鋼筋銹蝕后體積膨脹,脹裂保護(hù)層混凝土,就會(huì)有更多的氯離子引起混凝土內(nèi)的鋼筋腐蝕加劇,如此惡性循環(huán),混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到影響,因此需采取防護(hù)措施,鋼筋混凝土陰極保護(hù)中電纜敷設(shè)和系統(tǒng)調(diào)試是整個(gè)施工的重要環(huán)節(jié)。
1 編制目的
提高混凝土耐久性和抗?jié)B性,有效延長(zhǎng)鋼筋混凝土使用壽命。
2陰極保護(hù)原理
外加電流陰極保護(hù)是通過(guò)外加直流電源以及輔助陽(yáng)極,是給金屬補(bǔ)充大量的電子,使被保護(hù)金屬整體處于電子過(guò)剩的狀態(tài),金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位,從而被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。
利用外部直流電,通過(guò)輔助電極向被保護(hù)體施加電流,使得被保護(hù)體成為電化學(xué)反應(yīng)的陰極。
3施工工藝流程
施工準(zhǔn)備搭制作業(yè)平臺(tái)陽(yáng)極鈦網(wǎng)條埋設(shè)槽口定位放線開(kāi)槽和槽身短路查處參比電極、陰極、測(cè)量接地、多功能腐傳感器定位安裝 輔助陽(yáng)極安裝陽(yáng)極網(wǎng)床各項(xiàng)測(cè)試陽(yáng)極網(wǎng)槽等砂漿抹灰封填電源裝置、電纜橋架、接線盒、電纜、陰極保護(hù)電源等電氣系統(tǒng)安裝通電調(diào)試
4施工準(zhǔn)備
4.1現(xiàn)場(chǎng)各類參數(shù)采集
4.1.1外加電流陰極保護(hù)裝置的陽(yáng)極網(wǎng)床需安裝在建筑物混凝土表面,對(duì)其進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí),需先采集建筑物表面和其附設(shè)安裝物的尺寸、形狀,干擾影響;
4.1.2檢測(cè)采集鋼筋混凝土電連續(xù)性生成電位云圖、鋼筋混凝土的pH值、氯離子濃度等參數(shù),以確定鋼筋混凝土腐蝕狀態(tài)。
方法:采用便攜式電化學(xué)檢測(cè)儀檢測(cè)混凝土的pH值、氯離子濃度、鋼筋的腐蝕狀態(tài)、極化電阻、自然腐蝕電位等;
大亞灣聯(lián)合泵房海水入口電位云圖
4.2確定陰極保護(hù)裝置各組件功能和安裝位置
根據(jù)以上采集的參數(shù),如建筑物表面結(jié)構(gòu)外形、安裝物情況、鋼筋混凝土電連續(xù)性和其腐蝕狀態(tài)確定以下項(xiàng)目:
4.2.1確定陰極保護(hù)裝置每個(gè)陰極保護(hù)區(qū)位置和保護(hù)區(qū)數(shù)量;
4.2.2確定陽(yáng)極鈦網(wǎng)條的尺寸、分布符合保護(hù)電流密度要求和最大陽(yáng)極輸出電流密度要求;
4.2.3確定陽(yáng)極網(wǎng)床的陽(yáng)極鈦網(wǎng)條和鈦導(dǎo)電條安裝布置,確定電源裝置、參比電極、測(cè)量接地、多功能腐傳感器的安裝數(shù)量、位置和防護(hù)電位;
4.2.4確定電纜敷設(shè)走向、電纜橋架和接線盒安裝位置、陰極保護(hù)電源接駁等。根據(jù)確定的位置繪制外加電流陰極保護(hù)裝置安裝施工圖。
4.3陰極保護(hù)裝置器材準(zhǔn)備
根據(jù)外加電流陰極保護(hù)裝置安裝施工圖,編制各類器材需求清單并采購(gòu)準(zhǔn)備到位。
4搭制作業(yè)平臺(tái)
按照施工分布圖,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,搭制作業(yè)平臺(tái)滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求
5陽(yáng)極鈦網(wǎng)條埋設(shè)槽口定位放線
根據(jù)施工圖和各現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,定位放線陽(yáng)極鈦網(wǎng)條埋設(shè)開(kāi)槽位置,用墨斗彈出開(kāi)槽線。
5.1開(kāi)槽和槽身短路及影響電位的混凝土查處
5.1.1開(kāi)槽:陽(yáng)極埋設(shè)開(kāi)槽是最主要的工作之一,開(kāi)槽采用小型地磚切割機(jī)先割出兩條相距所需槽寬的溝線,再用小型電錘將中間的混凝土鑿除,槽底不平整時(shí)電錘改換扁鑿鑿平,如發(fā)現(xiàn)鋼筋清理其表面疏松腐蝕物,開(kāi)槽后清洗清理干凈槽身。
5.1.2槽身短路查處:陽(yáng)極埋設(shè)不得有鈦網(wǎng)條與混凝土內(nèi)金屬有接觸短路現(xiàn)象;開(kāi)槽結(jié)束后,嚴(yán)格執(zhí)行短路查處程序;
檢查方法:將電流萬(wàn)用表一端接于鋼筋上另一端接于與槽身等寬深的測(cè)試軟網(wǎng)帶上,萬(wàn)用表發(fā)出電流沿槽身拖動(dòng)軟網(wǎng)帶測(cè)量短路情況,如發(fā)現(xiàn)有鋼筋露頭、細(xì)小扎絲和有短路現(xiàn)象存在的所有材料,必須鑿坑去除或用砂漿抹實(shí)覆蓋約5mm厚度。
5.1.3影響電位的混凝土查處:對(duì)影響電流傳輸?shù)目锥?、蜂窩、麻面、疏松混凝土鑿除灌抹滿足電位要求的混凝土或砂漿。
6參比電極、多功能腐傳感器、陰極、測(cè)量接地定位安裝
6.1定位:根據(jù)施工圖和各現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,在考慮滿足陰極保護(hù)各項(xiàng)要求,便于實(shí)現(xiàn)安裝情況下,測(cè)量定位畫(huà)出參比電極、陰極、測(cè)量接地、多功能腐傳感器安裝位置;參比電極的布置位置應(yīng)具有代表意義,能反映整體保護(hù)電位情況。
6.2安裝:參比電極和多功能腐蝕傳感器用電錘鉆孔安裝,埋設(shè)前檢查確認(rèn)其功能的完好性。參比電極垂直于混凝土面埋設(shè),安裝時(shí)將下面的膠帽摘掉,頂部套φ15*12mm塑料管引出測(cè)量電纜后全部埋入混凝土中,埋設(shè)深度約85mm 左右,用砂漿封填并與混凝土表面壓實(shí)抹平。多功能腐蝕傳感器測(cè)探頭順混凝土面水平埋設(shè),埋設(shè)深度約為75mm 左右,引出測(cè)量電纜后全部埋入,用砂漿封填并與混凝土表面壓實(shí)抹平。
6.3陰極、測(cè)量接地安裝前先用鋼筋探測(cè)儀確定鋼筋位置,在用小型電錘將混凝土鑿開(kāi)露出鋼筋并打磨除塵露出金屬面,之后用氬弧焊將其與鋼筋焊接牢固并測(cè)試其電連續(xù)性,焊好后露出混凝土表面約50mm。每個(gè)陰極保護(hù)區(qū)的陰極匯流點(diǎn)為1?3處,以保證鋼筋的電連續(xù)性;測(cè)量接地需靠近參比電極,并與陰極匯流點(diǎn)保持距離。
7輔助陽(yáng)極安裝
7.3根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已開(kāi)槽身的實(shí)際長(zhǎng)度切割所需長(zhǎng)度的輔助陽(yáng)極鈦網(wǎng)條和鈦導(dǎo)電條。
7.4陽(yáng)極鈦網(wǎng)條鉆孔(開(kāi)孔盡量小,直徑在?3 mm 左右)通過(guò)塑料釘或膨脹膠塞固定于槽底混凝土上,間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖的要求并保證鈦網(wǎng)條安裝的牢固性;外加電流陰極保護(hù)裝置中,輔助陽(yáng)極安裝是關(guān)鍵組件部分之一,必須保證電極在極限地震震動(dòng)期間及之后保持其結(jié)構(gòu)的完整性,不松動(dòng)脫落。
7.5采用氬弧焊將鈦導(dǎo)電條與各陽(yáng)極鈦網(wǎng)條焊接連通構(gòu)成陰極保護(hù)陽(yáng)極網(wǎng)床,由于鈦網(wǎng)條較薄,焊接前需先進(jìn)行模擬試驗(yàn),確認(rèn)焊接工藝可靠方能實(shí)施,嚴(yán)格按照焊接指令執(zhí)行,焊接電流在36 A 左右。焊接必須牢固,每個(gè)鈦導(dǎo)電條與鈦網(wǎng)條交叉連接處焊點(diǎn)不少于兩點(diǎn),每點(diǎn)不少于12mm2的焊熔金屬接觸,采用拖拉方式檢查是否有效焊接及牢固性,并測(cè)量其電連續(xù)性。
7.6以上每安裝完成一條陽(yáng)極鈦網(wǎng)條,采用電流數(shù)字萬(wàn)用表一線接于陰極鋼筋上,另一線接鈦網(wǎng)條上,通電測(cè)試其有無(wú)短路現(xiàn)象,如有立刻拆條進(jìn)行清除處理直至合格。
8陽(yáng)極網(wǎng)床各項(xiàng)測(cè)試
8.1陽(yáng)極鈦網(wǎng)電連續(xù)性測(cè)試:將電流數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試一線接于鈦網(wǎng)任一點(diǎn),另一線在鈦網(wǎng)上各焊接點(diǎn)和任一點(diǎn)上通電測(cè)試,如發(fā)現(xiàn)不滿足電連續(xù)性要求,則立刻進(jìn)行檢查補(bǔ)焊直至滿足要求為止。
8.2陽(yáng)極鈦網(wǎng)與陰極鋼筋短路測(cè)試:將電流數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試一線接于陰極鋼筋上,另一線在鈦網(wǎng)上各焊接點(diǎn)和任一點(diǎn)上滑移,通電測(cè)試其有無(wú)短路現(xiàn)象,如有則立刻查點(diǎn)拆條清除直至合格。主要是根據(jù)陽(yáng)極與陰極之間的電阻和電位差來(lái)確定是否存在短路。
8.3陽(yáng)極網(wǎng)床覆蓋面內(nèi)陰極(鋼筋之間)電連續(xù)性測(cè)試:將電流數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試一線接于任一鋼筋上,另一線逐個(gè)接于鑿除出的鋼筋上進(jìn)行通電測(cè)試,如發(fā)現(xiàn)電連續(xù)性不能滿面覆蓋陽(yáng)極網(wǎng)床,則必須增加陰極接線端以達(dá)到滿面覆蓋要求。測(cè)量時(shí)電阻值穩(wěn)定在0?1Ω之間,亦可增加陰極數(shù)量,以保證鋼筋之間的電連續(xù)性。
9陽(yáng)極網(wǎng)槽等砂漿抹灰封填
9.1封填:完成多功能腐傳感器和參比電極埋設(shè),完成陽(yáng)極網(wǎng)、陰極、測(cè)量接地、陰極接地、陽(yáng)極接頭的焊接和各類測(cè)試后,采用經(jīng)測(cè)試滿足電流傳遞要求的專用修復(fù)砂漿抹灰進(jìn)行封填密實(shí);封填前澆水濕潤(rùn)混凝土,分兩次進(jìn)行,每次必須抹壓密實(shí),面層必須抹平壓光,固化至滿足養(yǎng)護(hù)要求后澆水或采用其方式養(yǎng)護(hù)3天(通常為封填12小時(shí)后)。本工法實(shí)例采用Sika 612 封填。
10電源裝置(含多個(gè)恒電位儀)、多功能腐蝕傳感器在線監(jiān)測(cè)儀、電纜橋架、接線盒、電纜、陰極保護(hù)電源等電氣系統(tǒng)安裝
10.1電源裝置:根據(jù)已確定的安裝位置和裝置基底板模型,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線定出基礎(chǔ)線和固定螺栓孔,用電錘鉆出膨脹螺栓孔,用老虎車運(yùn)至安裝處,放入安裝位用撬杠調(diào)整至基礎(chǔ)線,調(diào)平調(diào)直對(duì)準(zhǔn)螺栓孔,裝入膨脹螺栓緊固到位,檢查無(wú)晃動(dòng)安裝平直牢固后采用砂漿或密封膠封填基礎(chǔ)底板與地面間縫隙。
10.2多功能腐蝕傳感器在線監(jiān)測(cè)儀:如需單獨(dú)安裝于電源裝置外,則在電源裝置相應(yīng)位置安裝(方法同電源裝置),并通過(guò)安裝的信號(hào)線將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給電源裝置。
10.3電纜橋架(包括線管)、接線盒和電纜敷設(shè)安裝:
10.3.1電纜橋架、接線盒根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,確定安裝位置,電纜走向以就近原則準(zhǔn)。安裝采用電錘鉆孔用膨脹螺栓安裝橋架或線管支座和接線盒于安裝位并緊固牢固,從陰極保護(hù)體引出電纜端開(kāi)始至電源裝置處,逐段逐一用螺栓固定于橋架支座上,各段間同時(shí)逐段用橋架接頭螺栓固定連接牢固,扣好配套蓋板;線管內(nèi)穿入電纜引線鐵絲后直接逐段逐一卡扣于支座上。
10.3.2電纜敷設(shè)安裝:
根據(jù)設(shè)計(jì)圖和現(xiàn)場(chǎng)情況分別選擇系統(tǒng)對(duì)應(yīng)電纜進(jìn)行分別敷設(shè),將線盤放于轉(zhuǎn)動(dòng)支架上,抽出電纜頭接上引線鐵絲從陰極保護(hù)體引線支座端開(kāi)始,穿入線管和打橋架蓋板放入電纜,橋架內(nèi)用塑料綁帶固定扣好蓋板,路徑接線盒轉(zhuǎn)接時(shí)按下述接線方式接線繼續(xù)敷設(shè),以此逐段逐一敷設(shè)至電源裝置。
(1)電纜敷設(shè)前對(duì)所有電纜進(jìn)行導(dǎo)通和絕緣檢查;采用萬(wàn)用表進(jìn)行電纜的導(dǎo)通檢查,檢查電纜有無(wú)損傷。采用500V 兆歐表對(duì)電纜進(jìn)行絕緣檢查,并填寫(xiě)檢查記錄表。
(2)陰極、陽(yáng)極、測(cè)量接地電纜與焊接支座間連接:各類電纜必須先做接頭,采用壓線鉗將線鼻子的連接管與電纜壓接牢固,接頭用螺栓與支座連接并用絕緣材料熱烘包裹。
(3)電源裝置和接線盒內(nèi)電纜接駁:各類電纜入柜后按系統(tǒng)分區(qū)接線圖,用電動(dòng)或手動(dòng)工具卸下對(duì)接線端子座上連接螺栓,裝入電纜接頭孔緊固壓接于接線端子座上,并安裝標(biāo)牌分別標(biāo)識(shí)各電纜編號(hào);可先預(yù)制滿防護(hù)材料標(biāo)牌接線前套入。
(4)所有端接完畢的電纜都必須進(jìn)行校線檢查,已確保芯線的導(dǎo)通及檢驗(yàn)安裝是否與設(shè)計(jì)一致。常用以下方法進(jìn)行:電話聽(tīng)筒校線法、萬(wàn)用表校線法和電池?zé)袅列>€法。
11通電調(diào)試
核對(duì)陰極保護(hù)電源裝置與外界接線正確無(wú)誤后(特別是陽(yáng)極和陰極嚴(yán)禁接反),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電位情況接通電源,進(jìn)行陰極保護(hù)各系統(tǒng)調(diào)試,調(diào)試至達(dá)到對(duì)鋼筋進(jìn)行陰極保護(hù)的電位為止。調(diào)試流程如下:
11.1召開(kāi)調(diào)試工前會(huì)向調(diào)人員傳達(dá)工作內(nèi)容,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,并布置好調(diào)試現(xiàn)場(chǎng);
11.2用便攜式參比電極測(cè)量被保護(hù)結(jié)構(gòu)的自然電位;
11.3在陰極保護(hù)電源接線板處測(cè)量系統(tǒng)中固定式參比電極電位,并與便攜式測(cè)量值比較;
11.4核對(duì)陰極保護(hù)電源裝置與外界接線正確無(wú)誤,檢查電纜線是否正確(特別是陽(yáng)極和陰極嚴(yán)禁接反);
11.5分別在接線盒處與恒電位處記錄鋼筋的自自然電位,送電;
11.6調(diào)試陰極保護(hù)電源裝置:先記錄初始電位,手動(dòng)調(diào)節(jié),每間隔十分鐘下調(diào)電流,使電位下降10mV,直至穩(wěn)定在下調(diào)100 mV;
11.7將新陰極保護(hù)電源裝置打到自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài);
11.8自動(dòng)狀態(tài)電位極化穩(wěn)定48小時(shí);
11.9用便攜式參比電極測(cè)量保護(hù)構(gòu)件電位,并記錄數(shù)據(jù);
12小結(jié)
鋼筋混凝土陰極保護(hù)技術(shù)在核電站大規(guī)模引入,成功進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試階段,運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定,對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕保護(hù)初見(jiàn)效果,有效抑制了腐蝕的發(fā)生,該示范工程為以后大規(guī)模的推廣應(yīng)用提供了參照。
參考文獻(xiàn):
{1) GB/T 28721-2012 大氣環(huán)境混凝土中鋼筋的陰極保護(hù);
{2) JTJ 275-2000 海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范;
【論文摘要】:改革開(kāi)放以來(lái),沿海地區(qū)因?yàn)楸憷乃辖煌ê拓S富的海洋資源,使得經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展。但在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),我們也應(yīng)該看到,海洋正在遭受著前所未有的破壞,如何在促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),讓海洋的生態(tài)環(huán)境得到應(yīng)有的保護(hù),已成為全世界共同關(guān)心的話題。文章就針對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)和海洋環(huán)境的相互作用,談一談自己的看法。
隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來(lái)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。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(wèn)題。海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境,海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預(yù)報(bào)海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施,也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。為了開(kāi)發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源,需要在海上進(jìn)行各類工程建設(shè),在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開(kāi)發(fā)海洋中的一個(gè)應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問(wèn)題。為了適應(yīng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開(kāi)發(fā),以及海岸帶開(kāi)發(fā)過(guò)程中的后效問(wèn)題的研究需要,針對(duì)我國(guó)重大海洋環(huán)境與保護(hù)問(wèn)題開(kāi)展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點(diǎn)需要開(kāi)展的研究課題大體上有三類。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。
一、海洋環(huán)境特征
對(duì)各類污染物的作用機(jī)理和規(guī)律研究以海洋流體動(dòng)力對(duì)各類污染物遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ),考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度)、物理因素(擴(kuò)散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學(xué)因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運(yùn)動(dòng)及演變規(guī)律,并建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。此外,近年來(lái),在我國(guó)沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。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。
此項(xiàng)研究應(yīng)通過(guò)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(lái)進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數(shù)據(jù)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(lái),因此,往往只能用它來(lái)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。
用數(shù)學(xué)模擬方法來(lái)建立海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型是一個(gè)較為有效的方法。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。
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)。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。在較小范圍的水域,水流數(shù)學(xué)模型可以以N-S方程和通用的k-單流體數(shù)學(xué)模型。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。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面,可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)引入弱非線性波色散關(guān)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(yīng)。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。
針對(duì)帶自由表面的波浪場(chǎng)問(wèn)題,通過(guò)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。建立沿岸流數(shù)學(xué)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(duì)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(duì)于強(qiáng)流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型??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(lái),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。
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(wèn)題過(guò)分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報(bào)系統(tǒng)作為目標(biāo),在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,針對(duì)近海海域水污染的特點(diǎn),從三維湍流模型出發(fā),在動(dòng)量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用;在輸運(yùn)方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項(xiàng),可建立一個(gè)統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過(guò)程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報(bào)模型,它可為環(huán)境評(píng)價(jià)、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計(jì)等提供重要的科學(xué)依據(jù);同時(shí)對(duì)確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護(hù)策略,也具有十分重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出,在海洋水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型研究方面,數(shù)學(xué)模擬無(wú)疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數(shù)學(xué)模型,其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵,直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測(cè)能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無(wú)法從數(shù)學(xué)模型本身來(lái)取得的,有些可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)來(lái)得到,但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過(guò)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。
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(kāi)展物理模型實(shí)驗(yàn)研究的必備條件。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(guò)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(guò)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)。
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。
90年代以來(lái),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。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。當(dāng)前我國(guó)海洋能源開(kāi)發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動(dòng)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(shè)施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問(wèn)題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。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)。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸或接近我國(guó)沿海通過(guò)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。
在我國(guó)北方海域,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。若對(duì)這些海洋災(zāi)害估計(jì)不足將會(huì)帶來(lái)巨大的損失。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(lái)巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù),至今尚未進(jìn)行過(guò)深入的研究。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。在渤海海域建造的海洋平臺(tái),為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式,冰排對(duì)錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動(dòng)力相互作用,也是目前尚未解決的課題。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。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(lái)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。
我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家,海域中時(shí)有地震發(fā)生。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。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物發(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。 轉(zhuǎn)貼于
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強(qiáng)度都在上升,造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認(rèn)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(yīng)和振動(dòng)破壞機(jī)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(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。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(kāi)展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個(gè)新領(lǐng)域。
海上水工建筑物在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來(lái)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。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的影響。
因此,發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。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。
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(lái)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。為此需要建立以下一些系統(tǒng),如建立由近海到遠(yuǎn)海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報(bào)與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng);以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為背景,進(jìn)行重點(diǎn)研究,建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu);以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng),將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機(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,建立數(shù)學(xué)物理模型,通過(guò)多媒體技術(shù),形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機(jī)理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過(guò)程,建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、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
為了充分利用海洋空間,現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運(yùn)輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機(jī)場(chǎng)、海底隧道和海底倉(cāng)儲(chǔ)的方向發(fā)展。
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。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)。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長(zhǎng),60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機(jī)場(chǎng)。
由此可見(jiàn),隨著海洋資源與空間的開(kāi)發(fā)利用,各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大,保證這些海上工程設(shè)施的安全運(yùn)行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來(lái)越重要。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。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。海上回填和疏浚會(huì)改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對(duì)含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會(huì)造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對(duì)海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。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。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來(lái)的報(bào)失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對(duì)海洋資源的不斷開(kāi)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。如港口開(kāi)發(fā)中的環(huán)境問(wèn)題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開(kāi)挖、疏浚引起的泥沙輸運(yùn)及其疏浚物拋放對(duì)海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)擴(kuò)散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護(hù)和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護(hù)及開(kāi)發(fā)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(dòng)力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
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(wèn)題。