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一、問題的提出
現階段,可持續發展概念在國際社會已經達成普遍共識,環境保護也是可持續發展的重中之重。聯合國頒布的《二十一世紀議程》指出:海洋是全球生命支持系統的一個基本組成部分,也是有助于實現可持續發展的寶貴財富。然而,我國的海洋環境管理中仍然存在諸多問題,如監督執行不到位,海洋環境政策的制定和管理缺乏一致性,海洋環境的管理體制不到位而形成的陸海管理脫節等,這些問題的出現都對海洋環境管理的信息溝通產生不利影響。海洋環境信息不僅影響涉海政府部門利益,而且與企業和社會公眾的利益也息息相關,能否準確、及時地獲得相關的海洋環境信息,關系到我國海洋環境能否得到有效保護以及各個利益相關者的利益能否得到實現。由此我們可以得出,海洋環境信息是合理利用、管理和發展海洋的關鍵因素。相反,如果我們在大規模、大力度,抑或是無序狀態的海洋開發活動下,海洋環境將難以承受,最終將給海洋環境造成嚴重的破壞,而海洋環境的破壞,又必然會影響、制約經濟社會的發展。
按照系統論的觀點,海洋環境信息溝通機制,是指建立的一整套關于海洋環境的信息收集、分析、處理、反饋的制度和運行體系,以保障海洋環境保護中信息溝通順利實現為目的。主要包括政府系統內部的溝通,即政府內部各機構、組織、部門和層級之間的橫向和縱向信息傳播、交流活動;政府與外界的溝通,即政府與社會大眾、媒體、非政府組織等之間的外部有效溝通。以政府為信息溝通的核心主體,通過一定的媒介,實現政府系統內部的良好溝通以及政府與社會大眾之間的外部有效賢ǎ進而保持社會的穩定,促進經濟的發展,提高人們的生活水平。
二、當前我國海洋環境管理中信息溝通機制的現狀
(一)我國海洋環境管理的信息溝通工作取得一定進展
進入新世紀以來,隨著政府對海洋環境保護的逐步重視,我國在海洋環境保護管理方面得到迅速發展,特別是在信息溝通領域,以更加透明的方式與社會溝通有關的各種信息。在制度法律上,國家環??偩譃榱送苿印肚鍧嵣a促進法》的實施,于2003年9月的《關于企業環境信息公開的公告》則是一個要求企業公開環境信息的法律措施。2008年,我國頒布并施行了《中華人民共和國政府信息公開條例》和《環境信息公開辦法(試行)》。通過立法等措施督促政府和企業公開環境信息,可以提高政府和社會效率,節省社會勞動。
(二)我國海洋環境保護信息溝通存在的問題
第一,環境保護信息協調機制不完善,信息溝通不暢?!翱缃纭币辉~概括自然和社會現象諸要素之間邊界模糊以及盤根錯節、錯綜復雜的互動關系。[1]海洋生態環境是跨界特性比較典型的領域之一。伴隨海洋生態環境跨界特性這一情景特質的是行動主體的多元性,各主體參與海洋環境保護,信息溝通和共享尤為主要。現實中,存在不同層級政府間,政府、企業、公眾的信息溝通不暢的問題。
中央政府注重整體的經濟發展與環境保護的和諧統一,而地方政府是地方利益的代表者,存在地方保護主義,其第一要務是發展本地區的經濟。同時,地方政府會隱瞞海洋環境的污染信息,免于中央政府的懲罰。污染企業雖然損害了整體的環境,但卻給當地政府帶來了巨大的財政收入,這種狀況就形成了地方政府違背中央政府政策的現象,加劇了中央和地方之間信息溝通不暢的問題。其次,在政府各個涉海部門之間,各部門為了自身利益最大化,必然盡力占有更多信息,作為利益交換的“砝碼”,使自身在部門間處于更重要的地位,這就導致了各涉海部門在海洋環境管理中的信息溝通不暢等問題。
此外,政府、企業、公眾之間信息缺乏溝通。三者中,政府擁有更充分的信息。從公共選擇理論來看,政府不只是“政治人”,更是“經濟人”,政府也會考慮自身的利益。政府及其部門可以利用其掌握的信息,從企業那里得到“好處”。再者,政府大多數海洋資源保護相關的政策往往針對企業,限制企業的污染行為。企業為了逃避政府的監管,往往上報假的環境信息來隱藏自己的污染行為。公眾具有知情權和監督權,但公眾的權利往往被忽視,這直接導致政府對社會事務進行單方面管理。政府憑借其強大的組織優勢大大降低了信息搜尋成本,取得比公眾更充分的信息。有資料表明,我國政府掌握絕大多數的信息資源,但只有20%是公開的。企業通過隱瞞自身的污染信息,不僅可以逃避政府的處罰,也能避免在社會公眾之間產生不良口碑的現象,不至于影響企業的利益。
第二,環境突發信息對外通報機制有待完善,外部交流薄弱。海洋環境突發事件發生過程中,政府通過一定的媒介實現政府與社會的良好溝通,對于遏制謠言、維護社會穩定、提高救災效率、防止行敗都有積極、正面的作用。我國在外部信息交流方面還有待完善,具體表現在:一是媒體的尷尬地位。在我國現行體制下,媒體作用的發揮受制于自身的地位,大多數媒體要依附于各級人民政府或有關部門,媒體如果要開展工作并發揮作用,往往要先得到有關政府部門的認可和授權,不然就無法發揮相應的作用。二是信息的外部交流不足。受傳統政策因素的影響,我國在國際交流方面一直比較閉塞,缺乏對外信息交流的經驗,尤其是環保信息管理經驗嚴重不足。相應的,我國也沒有建立有效的災害信息對外交流機制。
三、促進我國在海洋環境管理機制中信息溝通的建議
信息溝通作為海洋環境管理中的重要組成部分,對海洋環境保護的方式、人員配置等有著重要影響。因此,不斷促進我國海洋環境管理溝通機制的發展,力爭把我國海洋環境管理水平提升到新的臺階就顯得尤為重要。
(一)完善信息管理系統,推進我國海洋環境管理信息平臺建設
當前,信息管理系統對信息溝通起著基礎作用,信息系統是否完善直接關系著信息溝通的質量,進而影響救災決策的科學性。我國要完善的信息管理系統應是一個開放的信息交互平臺,支持數據、語音和視頻業務,能夠實現信息交換和資源共享,同時建立完善的信息安全體系和相應的各子系統,進行跨行業、跨部門、跨地區的信息資源重組共享的系統。可以把電子政務作為平臺,建立各個地方、各個部門的海洋環境信息共享的數據資料庫,確保系統可以進行相互交流與溝通,便于信息及時更新,實現政府間信息的交流與共享,增強彼此間的信任和各級政府及各部門的合作意識,從而達到提高政務協作能力的目標。與此同時,政府電子化應保證信息公開透明,包括海洋環境的基本狀況,管理相關措施和進展、成果。除此之外,還應該包括海洋環境災害等的突發事件和責任主體。相關法律法規應通過電子網絡化平臺公開,盡力消除政府間信息不對稱的情況,實現社會公眾的有效監督。為加強社會大眾輿論力量對企業環境治理的約束力度,我們要著力推進企業環境信息的公開化,使政府和社會公眾可以及時通過企業網站了解其對海洋環境恢復治理的有關情況,這也便于企業間相互監督。另外,政府可以對企業環境行為進行評定,設置ABCD檔,并通過網絡媒體公布評定結果和相應獎懲措施,便于社會各界進行監督。
(二)建立溝通綠色通道,健全政府部門之間的信息溝通機制
現階段,海洋環境問題大多與海洋環境信息相聯系。如果說海洋環境信息能夠得到充分、有效的利用,那么許多海洋環境問題都是可以解決的。其中,最重要的就是進行政府和企業的信息公開。企業需要大量與環境保護相關的信息來實現企業利潤最大化;政府需要充足的環境信息來進行決策,統一管理。因此,我們在認真執行現有的法律制度的同r,應不斷完善信息公開的法律體系。我國目前有兩套海洋環境監測網絡,兩套監測網絡重復建設造成了經濟資源的巨大浪費,影響了整個海洋環境管理體制運作的效率。因而,我們可以通過建立資源“共享”系統,來改善政府信息不對稱現象。對企業的信息公開方面,我們可以建立相關網站,在網上及時更新環境信息,使公眾可以隨時查詢,讓社會公眾監督企業,以此來實現企業環境信息的共享。
另一方面,政府、企業、公眾三者需要建立起協商合作關系。政府是國家意志的執行者,在整個海洋環境管理中對總體設計、組織、協調和支持起著重要作用。企業是海洋環境的保護主體,也是污染主體。企業可以通過技術改造,通過采用清潔能源的生產技術,減少污染源,成為海洋環境的保護主體。社會公眾主要在海洋環境管理中起著監督政府和企業的作用。因此,三者之間做到協調統一,才能將海洋環境管理中的信息不對稱現象控制在一個合理的范圍內。
(三)建立有效的海洋環境突發事件信息對外通報機制
當前,經濟的發展和科技的進步使世界的聯系更加緊密,中國離不開世界,世界也離不開中國。為了更好地融入世界,促進共同發展,我國應該建立有效的災害信息對外通報機制,積極參與國際組織在危機管理方面的擴展合作,同時加強與國際組織在災害信息方面的溝通協調。[2]
在發生海洋環境突發事件的過程中,政府要充分利用媒體的優勢,將突發事件的情況及時、準確地發給媒體,通過媒體,實現與社會公眾的信息公開與自由溝通,充分調動群眾的積極性與參與熱情,特別要帶動企業和第三部門積極地參與到突發事件處理活動中。同時,我們應該加強國際交流,充分利用國外的援助和支持,以提高我們的管理水平。
在信息對外通報中,政府新聞發言人處于重要地位,他是直接面對媒體政府官方解釋或立場的窗口人物。因此,要完善新聞發言人制度以增加政府與媒體、公眾之間的信息溝通,促進政務公開,贏得政府在突發事件中的公信。同時,信息的對外通報要充分利用各種手段,不但要有效利用傳統媒體,還要運用手機報、博客、播客、微博等新的信息傳播平臺,通過利用新媒介技術來組織信息、管理信息,實現信息公開的目的,更好地構建海洋環境突發事件的信息對外通報機制。
四、結語
隨著《中華人民共和國政府信息公開條例》的實施,我國海洋環境管理信息溝通工作取得了一定的進展,但是還存在信息共享、外部通報機制不健全等不足。希望通過建立信息溝通綠色通道、強化信息內部共享和對外通報等措施,來完善我國的海洋環境管理信息溝通機制,促使我國在實踐中不斷積累和提高信息溝通管理經驗,相信我國在海洋環境管理領域會更加成熟完善。
(作者單位為海南大學 )
[作者簡介:趙冉(1992―),女,安徽合肥人,海南大學碩士研究生,研究方向:企業管理。劉湘洪(1966―),海南熱帶海洋學院副院長,博士生導師,研究方向:行政管理?;痦椖浚罕疚南岛D鲜「叩葘W校科學研究專項項目“海南省海洋生態環境協同治理機制研究――基于整體治理的視角”(Hnkyzy-201404)成果。]
短波天線是無線電通信系統的重要組成部分,它的作用是有效的發射或接收電磁波。隨著人們對電離層傳播特性的了解和設計出高增益天線,短波通訊應用范圍也越來越廣[1]。海洋環境是極為苛刻的腐蝕環境,空氣濕度大、紫外線強、干濕交替、含鹽量高,對天線造成的腐蝕很強烈。海洋環境一般分為大氣區、飛濺區、潮差區和全浸區,尤以飛濺區腐蝕最為嚴重。在海洋環境下,對短波天線的防潮濕、防霉菌、防鹽霧的三防設計提出了更高的要求。短波天線一般架設于室外近海環境,直接面對嚴峻的海洋腐蝕環境。短波天線的三防設計主要涉及材料選擇、結構和工藝三防設計、以及包裝、運輸和架設的三防保護措施等。
1 材料選擇
由于短波天線產品的特殊性(對材料導電性、絕緣性有特殊要求),在選擇材料時有一定的局限性。材料本身的特性直接決定三防性能的好壞。所以,在選材上,需要選擇具有良好的耐候性,耐腐蝕、抗老化性能的材料。
短波天線常用的耐腐蝕金屬材料為不銹鋼、銅材和鋁材。不銹鋼材料常用于短波天線的振子線、拉線、索具等部位。在海洋環境下,不銹鋼的防腐性能相對來說是比較好的,常用不銹鋼在海洋環境下的腐蝕數據如表1所示。
在短波天線中應用最廣泛的不銹鋼材料是304和1Cr18Ni9Ti,它們在干燥清潔大氣環境下,有優良的耐蝕性能,還具有良好的綜合力學性能、工藝性能和焊接性能[2]。
銅材由于其優良的導電性能,常用于短波天線振子、反射網、和小型結構件等部位。在海洋環境下銅及銅合金表面會有一層均勻的綠繡,主要是均勻腐蝕形態,對點蝕、縫隙腐蝕不敏感,有良好的耐蝕性[3]。銅及銅合金在海洋環境下的平均腐蝕率都是比較低的(如表2所示),可根據實際的需要選用。
鋁材常用于制作硬結構短波天線振子和小型結構零件。由于鋁及鋁合金在大氣中可以生成一層惰性的鈍化膜,在干燥大氣環境中很穩定。在海洋環境中,鈍化膜易被氯離子刺破,耐蝕性也明顯下降。在海洋大氣環境下,鋁材的耐均勻腐蝕性能比較好,但是鋁及鋁合金的主要破壞形式不是均勻腐蝕而是點蝕、縫隙腐蝕、剝離腐蝕等多種腐蝕形式。鋁及鋁合金在飛濺區的腐蝕數據如表3所示。因為鋁材的腐蝕形式種類比較多,而且腐蝕程度也比較嚴重,所以短波天線在海洋環境下盡量不要選用鋁材。
短波天線常用的絕緣材料為高頻陶瓷和聚四氟乙烯。高頻陶瓷絕緣子組織致密,太陽紫外線對陶瓷也不起破壞作用,耐候性非常好。另外陶瓷釉有非常好的抗滲透性,又有很好的耐自然界酸堿鹽水溶液性能,因此,其三防性能非常好。
2 三防結構設計
結構三防設計指在結構形式設計時將三防問題作為一個因素考慮進去,所設計的結構表面不易進水、積水、不易進潮氣、有潮氣能及時散出,耐日曬等。以下通過幾個具體結構說明下短波天線在海洋環境下的三防設計考慮。
硬結構短波天線振子線大部分都設計成管狀結構,頭部有密封措施,使整個零部件成為一個密封的結構,表面不會積水,管內也不會進水,從根本上保證了天線幕的三防性能。
為防止電偶腐蝕,相互接觸的表面盡量選用同一種金屬材料。如果必須選用不同金屬,需要選擇接觸腐蝕等級低的材料,或者在其中一種金屬上鍍覆上允許與第二種金屬相接觸的金屬層。
3 三防工藝
合理選擇三防工藝可以在材料選擇和結構設計的基礎上進一步的提高短波天線在海洋環境下的三防性能。常用的三防工藝技術包括材料改性處理工藝、表面鍍涂處理工藝和灌封和絕緣處理工藝技術。
3.1 材料改性處理工藝
焊接時通過合理選擇焊接方式、焊接工裝、焊接次序等工藝,減小焊接應力引起的結構件變形,焊后采用去應力方法消除殘余應力,從而減少由殘余應力造成的晶間腐蝕傾向。
3.2 表面鍍涂處理工藝
銅及銅合金結構件如果沒有導電性要求可以進行鈍化處理,從而提高其耐蝕性。有導電要求的結構件可以在保證電連接的前提下采用涂漆的方式保護。
3.3 灌封和絕緣處理工藝技術
阻抗變換器是短波天線的重要部件,對天線的性能影響很大,其內部元器件的三防保護至關重要。常規的處理方式是線路表面涂覆三防絕緣清漆,并將樹脂(或泡沫)填入盒體內部線路的空隙,對其進行整體灌封。通過絕緣處理和灌封處理可以提高產品的防潮、防霉、防鹽霧的能力,保證電子器件在惡劣的海洋環境下也可以長時間正常使用。
4 包裝、運輸和架設過程的三防保護措施
原材料、外購件、加工件等的外層保護的好壞,直接影響到天線的整體“三防”性能。從采購、運輸到天線架設施工的一系列環節中,應嚴格保護各種器材的表面。例如:包裝時盡量選用軟質的包裝材料(如厚海綿、海綿紙等)進行包裝,吊裝時盡量使用吊裝帶而不要用鋼絲繩,以免刮傷天線面表面涂層,天線架設完成后進行局部補漆等。
5 結語
中圖分類號:P75 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(b)-0066-02
近年來,隨著各國對海洋資源的開發從近海走向深海,大型浮式結構為滿足強度要求和安全性而不斷增加設計、制造、施工難度和成本,已經難以有效發揮作用。由于海洋工程中傳統的實體式結構投資大、施工周期長、受自然條件限制且維修較難,相比之下,網架結構具有重量輕、工業化程度高、整體強度剛度大、制造施工方面等特點,隨著海洋技術的發展,將其引入到海洋工程中 ,一般可用作人工島嶼上用于物資存儲的大型倉庫等建筑物[1]、海洋石油半潛式平臺、Spar和張力腿平臺、浮動機場、跨海浮橋、浮動碼頭、水上工廠倉儲、水上游樂場、浮式人工島、海上城市等海洋超大型浮式結構物(VLFS)的浮體結構[2]。
海洋環境中,波浪是結構設計的主要控制荷載,為有效利用海上空間、開發海洋資源,將網架結構引入到海洋環境中,針對實際參考的海洋水文條件施加海工模塊AQUA動力荷載,計算結構的應力,分析結構的受力特性。
1 數值模擬分析
1.1 模型尺寸及參數
正放四角錐三層網架結構高度為2H=30m,平面尺寸為200m×200m,由水平桿、斜桿及球節點構成。水平桿長14.3m,外徑為2m,壁厚0.02m;斜桿桿長23.1m,外徑2m,壁厚為0.02m,斜桿與水平面夾角為50°球節點外徑為6m,壁厚為0.025m。浮式網架結構構件均為鋼桿,選取Q235鋼,鋼材密度為7 850kg/m3,彈性模量為210GPa,泊松比0.3,許用應力為235MPa。選定的分析對象為浮式網架結構中心處的一榀網架如圖一所示,結構透視圖如圖二所示,自由水面位于結構高度一半處。
1.2 海洋水文條件
根據南海某工程實例,波高Hs=6.5m,波浪周期Ts=8s,海面流速v0=1.1m/s,水深d=1 000m,設計風速v=40m/s[3],假定流速隨水深成線性遞減趨勢。在海工模塊AQUA中,波浪數據可通過讀取用戶自定義的UWAVE子程序獲得,該文采取線性Airy波理論[4],通過編輯inp文件施加波浪力[5]及各種海洋環境荷載。
2 結果分析
考慮到波浪力、海流力作用方向為Y方向,對結構在自重力、浮力、上部承載、海流力、拖曳力、慣性力和波浪力共同作用下Y方向的應力進行計算分析,計算結果如圖三所示。結果顯示在Y方向結構應力最大值約為0.58MPa,所有應力均小于鋼材的需用應力,最大值出現在結構頂層斜桿與邊緣球節點連接處附近。頂層角點附件桿件應力值與其它部位相比較大,這是由于邊界條件對該區域構件有一定的約束作用,同時給結構露出水面部分施加AQUA動力荷載時考慮了伴生力的作用,故該區域結構應力值較大。
3 結語
通過對浮式網架結構模型的有限元分析和計算,可看出在海洋環境荷載作用下,結構整體的應力分布較均勻,應力較大區域主要集中在頂層斜桿與球節點連接處附近,為使結構整體受力合理,為實際的工程應用提供一定的參考,在實際結構設計時,應結合具體的工程要求,保證結構強并處理好應力值與許用應力的關系,可采取改變局部構件的尺寸參數等措施來提高結構的有效承載力。
參考文獻
[1] 翟鋼軍,劉建明.平板網架結構模糊優化設計在海洋工程中的應用[J].中國海洋平臺,2005,20(5):21-25,50.
[2] 嚴建軍.海洋工程的新型浮式結構―浮式網格結構[J].中國海洋平臺,2008,23(4):38-40.
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。可以將輻射應力的計算公式與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,通常可采用深度平均的潮流教學模型,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,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。
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。可以將輻射應力的計算公式與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。
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。
一、海洋油污生態損害的概述
海洋油污生態損害就是人們在從事油類的開發、利用活動中導致的海洋生態系統的組成、結構或功能發生嚴重不利變化的法律事實。其不同于傳統一般財產損害:
1、廣泛性。海上溢油造成的海洋生態損害波及范圍極其廣泛,通常會影響多個國家的海域。此外,海上溢油引起的生態損害所影響的海洋環境要素也極為廣泛,不僅嚴重影響海水的質量、海洋沉積物環境、潮灘濕地等海洋環境,還會對浮游動植物、底棲生物、沿海鳥類等海洋生物造成威脅,并最終危及人類的健康與生存。
2、潛伏性和難以恢復性。由于生態系統本身有一定的自我修復能力,因而海上溢油生態損害的嚴重后果并不能立即顯現,而是經過長期的累積而突然爆發。這一方面導致時隔多年后的損害后果與先前的溢油事故之間的因果關系難以準確認定;另一方面使得對于事故嚴重性的評估結論很難確定其準確性。該潛伏特性也加劇了海洋生態損害的恢復難度,因為待到損害全部顯現之日已經難以還原和救濟。另外,油污本身難以降解,即使經過技術處理也難以消除全部影響。
3、難以評估。海洋生態系統遭受損害,影響的是海洋生態系統中所有人共同的生態利益,因此海上溢油生態損害難以用貨幣估算。實踐中,由于海上溢油生態損害的特點及當前我國評估技術水平的局限,無法給出準確的溢油生態損害賠償標準。
二、對我國海洋油污生態損害索賠制度的法律拷問
(一)索賠主體不明確
我國《海洋環境保護法》第 90 條第 2 款規定:"對破壞海洋生態、海洋水產資源、海洋保護區,給國家造成重大損失的,由行使海洋環境監督管理權的部門代表國家對責任者提出損害賠償要求。"第 5 條規定:"海洋環境監督管理部門"包括國家環境保護部門、國家海洋部門、國家海事部門、國家漁業部門和軍隊環境保護部門,多個管理部門對海洋環境都負有監管權。這給海洋生態索賠帶來諸多問題,如多個行政部門提出代表國家求償,職責劃分不清;索賠訴請重疊;索賠談判或訴訟中權限不清,索賠款項管理混亂等。
(二)賠償范圍無法律依據
首先,憲法、法律和法規對海洋生態損害的賠償范圍沒有規定,司法實踐只能借鑒國家部委的規章、最高人民法院司法解釋等文件。但這些文件的規定或缺乏適用依據,①或規定過于狹窄,②無法直接適用。其次,國家海洋局2007年的《技術導則》以及2010年底擬定的《海洋生態損害國家索賠條例(草案建議稿)》(以下簡稱"索賠條例")雖然均直接或間接規定了索賠范圍,但均缺乏法律效力,無法作為司法實踐中的判決依據。
(三)油污損害賠償基金制度不到位
《海洋環境保護法》第 66 條規定:"國家完善并實施船舶油污損害民事賠償責任制度; 按照船舶油污損害賠償責任由船東和貨主共同承擔風險的原則,建立船舶油污保險、油污損害賠償基金制度。"為我國建立油污損害賠償基金制度奠定了法律基礎,但規定過于原則,缺乏可操作性。2012年5月11日出臺了《船舶油污損害賠償基金征收和使用管理辦法》,不過該《辦法》僅是針對船舶油污損害賠償基金的規定,且在索賠范圍、受償順序、基金的索賠時效等方面均存在不少問題③,并不能適用于非船舶類海洋油污生態環境的基金。
三、對我國海洋油污生態損害索賠制度的完善建議
(一)建立健全海洋環境生態損害的公益訴訟制度
首先,明確與細化海洋環境公益訴訟的行政機關索賠主體。筆者認為,在建立海洋生態索賠公益訴訟制度時,應明確國家海洋行政管理部門作為公益訴訟的主體。同時,針對我國海域遼闊和多級政府結構的實際情況,應適用地域管轄和級別管轄的原則。即一般的海洋生態損害公益訴訟由各地方海洋行政管理部門代表國家提訟;影響巨大或影響范圍較廣,涉及多個省市的海洋生態損害索賠訴訟由中央海洋行政管理部門代表國家提起公益訴訟。形成一個中央和地方職責分工明確又上下聯系緊密的分地域分級別訴訟主體制度。其次,建立社會團體、公益組織為索賠主體的公益訴訟制度為必要補充。新修訂的《民事訴訟法》第55條規定:"對污染環境、侵害眾多消費者合法權益等損害公共利益的行為,法律規定的機關和有關組織可以向人民法院提訟"這為社會團體、公益組織介入訴訟程序提供了法律依據。筆者寄希望《海洋環境保護法》能對社會團體或公益組織進行生態損害索賠主體資格的授權,以便更加及時有效的保護海洋生態環境。
(二)授權《技術導則》并完善其中的賠償范圍
《技術導則》借鑒國際、國外先進評估標準制定出來,且專門針對海洋溢油生態損害。實踐中也已使用,在今后立法中應明確授權其適用。但對其相關規定還應進一步完善。其賠償范圍方面還應借鑒2010年底擬定的《海洋生態損害國家索賠條例(草案建議稿)》及美國 1990《油污法》的規定,即筆者認為生態損害的賠償范圍應包括海洋生態直接損失、生境修復費、生物種群恢復費、調查評估費、重建替代費用、過渡期損失費用及其他合理費用。
(三)建立健全海洋油污生態損害的賠償基金制度
上文已提到我國的船舶油污損害賠償基金尚不夠完善,我國近岸設備、鉆井平臺等海上設施的油污損害賠償基金制度更是空白。至此,筆者認為應借鑒美國的油污賠償基金制度,其設立了專項基金--溢油責任信托基金(The Oil Spill Liability Trust Fund)(以下簡稱"OSLTF")。 該基金有如下幾方面特色:第一,其適用范圍廣泛,只要是油類排放致損,均可適用;第二,設置了專門的主管部門,即由美國海岸警衛隊設立了"國家污染基金中心"(National Pollution Funds Center: NPFC),負責管理OSLTF,并負責該基金的使用。NPFC下設8個部門,其中就包括自然資源損害索賠部。第三,OSLTF由基本基金和應急基金組成。前者用于各項索賠,并可供總統用于包括托管人在履行職能時發生的評估自然資源損害以及擬定和實施修復、恢復、替代受損資源或獲取等同資源的費用在內的五大用途;后者可用于先行支付油污事故應急反應費用,其中有部分可用于開始的自然資源評估。第四,任何單一事故從基金可獲取的資金不超過10億美元;與任何單一事故有關的自然資源損害評估和索賠不超過5億美元。④我國應結合自身的實際并借鑒美國的先進做法對我國《船舶油污損害賠償基金征收和使用管理辦法》進行完善,并建立非船舶類油污損害賠償基金制度。
四、結語
在此僅希望文章能起到拋磚引玉的作用,引起更多學者對海洋油污生態損害問題的關注,并能夠努力進行理論和實踐探究,早日讓我國有完善的海洋生態損害索賠制度,更加及時、有效的對我國的海洋生態環境進行修復與保護。
注釋:
①梅宏.中國應對海上溢油生態損害的立法進路[J].中國海商法年刊,2011,(4).
②柯堅.建立我國生態環境損害多元化法律救濟機制--以康菲溢油污染事件為背景載[J].甘肅政法學院學報,2012,(120).
[中圖分類號]F205 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-7287(2012)02-0018-05
隨著人類海洋開發活動的日益拓展和深入,海洋開發過程中的資源過度開采、環境污染、生態破壞等問題也越來越突出。海洋經濟、海洋生態以及海洋社會之間能否持續協調發展,成為各個國家非常重視的問題;因為海洋區域空間的特殊性質,海洋環境治理也成為當代國際關系處理的重要主題。本文嘗試從環境公民與海洋公民的關系人手,考察海洋公民這一概念對于海洋環境治理的意義。
一、環境公民理論:背景與內容
20世紀50年代以來,隨著我國工業化進程的不斷加快,環境問題也變得越來越嚴重。林兵認為,中國環境問題的總體狀況應當說是一種發展中的環境退化趨勢。這種退化趨勢形成的原因是:①長期實施的計劃經濟政策,其發展目標重于環境保護要求,造成生態環境惡化趨勢迄今未能遏抑;②環境管理乏力,環境政策滯后;③社會生活副產品形成主要污染源。總體來看,當前我國的環境治理面臨的挑戰不容樂觀,呈現為發展中的治理格局,既體現出一定的環境治理力度與成效,同時也存在著環境治理目標同社會發展之間難以調和的矛盾。從治理方式看,我國環境治理的基本途徑是通過出臺法律法規形成相關制度。這種治理方式存在以下問題:治理主體單一、環境法制存在失靈現象、規劃環評程序不夠完善合理、環境政策滯后于環境問題變化。
正是因為我國環境治理的基本框架是自上而下的政府主導模式,所以其基本行為通常表現為規劃環評和行政執法。其中,在環境執法環節,環境治理通常以“環保風暴”的方式進行,也就是由中央環保部門在最高權力的支持下開展運動式的行動,借助階段性速效行為來提升中國的環保工作水平。事實上,這并不是一種常規的管理辦法,這種自上而下、權力主導的環境執法模式存在著諸多缺陷。當然,政府主導模式有其速效和強有力的優勢,但是從目前環境治理面臨的復雜情境看,單一的管理主體已經不能夠適應日益嚴峻的環境惡化壓力。發展環境公民權、形成環境治理的多元主體、發動公眾和組織廣泛參與環境治理,已經成為當前環境治理的理性選擇。
隨著環境保護事業的發展,全球范圍內自上而下的環境保護運動也在日漸轉向強調公眾參與和社區參與的環保行動;環境治理的主體從政府行為逐漸過渡到強調公民個體與各類社會組織的廣泛參與。事實上,歐美發達國家的轉變過程開始得更早一些,與這一轉變過程密切相關的環境公民理論也較早地出現。在20世紀中葉,環境問題日益凸顯,出現了公認的環境公害事件。到了20世紀70年代,隨著環境狀況的持續惡化,環境問題得到了普遍的關注。在知識生產領域,環境社會學、生態社會學以及環境政治學等學科范式也逐漸出現,這些學科的出現在一定意義上表達了人們對環境問題及其應對的理性思考。隨著公眾與各類社會組織環境問題意識的提升,環境治理運動也蓬勃展開。毋庸置疑,人類社會與環境之間的對立逐漸加劇,構成了環境公民、環境公民權概念及其理論形成的深刻背景。
環境公民、環境公民權以及環境公民社會等概念和理論的形成與發展,其目的是要克服在生態可持續發展目標下的公民個體行為與態度之間的不一致性,從而有助于創建一種真正可持續的社會。環境公民是指那些在面臨環境問題時通過改變個體態度實施環境保護行為的個體。而環境公民權就是實施環境保護行為時公民應該享有的權利與承擔的責任。隨著環境公民理論在環境治理過程中的實踐,自上而下的政策驅動行為和環境公民理論指導下的廣泛社會參與相結合的綜合治理模式,已經成為部分國家和地區環境治理行為的常態。
環境公民理論的核心就是處理環境治理中的個體責任問題,主要表現在環境公民理論的實在論基礎、論證邏輯和環境公民權基本內容等方面。
第一,環境公民理論的實在論基礎。公民個體與環境之間的實在關系問題,表征了環境公民行為有其實在論基礎。個體責任與環境問題之間關聯的基礎,是個體與生存環境之間存在的實在性關系。這種實在性關系將環境公民權置于物質性的環境實踐活動中,使得權利和義務有了現實的歸依。
從現實的環境治理實踐來看,中西方采取的環境治理策略存在顯著差異。西方國家普遍采用的環境治理策略是給予公民社會發展的空間,表現出多主體、多中心和協同參與的特征。目前,上述治理策略在我國的影響非常有限。在環境政策制定方面,有觀點認為中國的主要環境政策是由,官員在大體上不受公眾意見影響的情況下制定的。而且“所有重要的環境組織,如自然之友、中華環境保護基金會都受政府的嚴格控制,其主要功能是提升中國的綠色形象,利用外國的幫助,進行環境研究,在政府綠色政策的執行方面尋求公眾支持,并且將綠色價值社會化。在政策過程中,它們不允許發揮積極作用”。這種觀點雖然有失偏頗,但是也大體指出了我國環境政策制定和實施過程中存在的既有特征。這種環境治理方式在一定程度上人為割裂了公民個體與環境之間的實在關系,客觀上增大了環境保護的難度。
第二,環境公民理論的基本邏輯。其基本邏輯是如果公民個體能夠更多地意識到自己的行為對于他人的環境責任,而且能夠基于一種實現環境正義的天然需要而不是顯示其關愛與同情之類的道德情感來履行這種公民權責任,那么社會的生態可持續性水平將會得到空前程度的提高。這個邏輯至少包括兩個基本判斷:一是個體具備環境問題的知識并能夠進行環境問題知覺和判斷;二是個體能夠形成環境保護行為的動機并產生環境保護行為。從個體學習能力和行為產出或形成動機的能力來看,這兩個判斷都可以成立。在此基礎上,個體能夠將環境保護與個體環境責任結合在一起,克服個體環境態度與環境行為之間的不一致現象。當然,除了個體因素之外,上述兩個判斷的成立還需要特定的語境和現實條件。這些條件的形成又有賴于個體之外社會的、文化的環境因素。判斷一的成立,至少需要進一步拷問環境知識的來源和個體環境知覺判斷的一般特征與個體差異特征。判斷二的成立,則要對環保動機的激活過程、環保行為的類型和內容等問題進行深入考察。在這個意義上,環境公民行為總是與特定社會環境(或社會文化)提供的語境和條件聯系在一起的。所以,環境公民理論實際上把個體與社會、個體責任與社會文化建構緊密的關聯在一起。
第三,環境公民權在實踐問題上的局限性。首先,公民的環境責任與義務具有有限性,個體間的環境責任存在差異。這既表現為環境責任意識水平上的差異,也表現為環境保護行為結果的差異。每個公民個體的生態軌跡不同,從而形成了公民的環境責任與義務,用來確保自己的生態軌跡不會減少和阻礙其他個體包括后代從事有意義生活的機會。所以,環境公民權盡管在很多方面體現為人對自然的關心,但本質上只能是一種并非無限性的人類責任。其次,公民的環境責任主要強調了公民個體對于環境問題解決的單向責任。也就是說,環境公民權主要強調了公民個體的單向性義務,強調了公民責任對于環境改善的重要意義。這在一定程度上超越了公民的個體道德層面,甚至有悖于個體的現實利益訴求。
二、海洋公民:環境公民理論在海洋領域的延伸
我國的海洋環境治理實踐也與一般的環境治理過程相似,主要是通過自上而下的政府動員型環境治理實踐來進行。這種實踐活動方式一方面體現了環境治理中政府主導的特征,保障了我國環保政策和可持續發展戰略的實施;另一方面也忽視甚至在客觀上壓抑了社會力量積極自主參與環保實踐的動機。
當然,海洋環境治理過程也存在自身的特征。從治理對象看,海洋環境問題較之于陸地環境問題更為復雜。這種復雜性既體現在海洋生態資源的流動性上,也體現在海洋環境問題的易擴散性上。從治理主體看,海洋環境治理的主體通常具有跨地區、跨國家的性質,更加強調治理主體間的協同合作。較之于一般環境治理,海洋環境治理的難度更大,更難以確定統一有效的法律規范和一般原則。因此,更應該發動社會力量廣泛參與,以彌補自上而下式治理活動的不足,發展海洋公民的理念和行為應該成為海洋環境治理的重要途徑。
海洋公民是指在海洋活動過程中行使海洋知情權、海洋決策權和海洋事務訴訟權的公民及公民組織。海洋公民是構建健康可持續發展的海洋社會秩序的基本主體,在海洋資源開發、海洋生態保護、海洋權益維護中發揮重要的基礎作用。海洋公民主要的活動方式,就是在海洋資源開發、海洋生態保護、海洋權益維護中積極參與和影響其他公眾、企業、政府及其他社會組織的海洋實踐過程、海洋決策過程以及海洋管理過程。
海洋公民的觀念是隨著海洋環境保護實踐活動而發展起來的。這一概念既來自于傳統公民概念,也直接脫胎于環境公民研究。傳統公民概念主要討論公共領域的問題,因而主要與公共生活、公共事務及決策等問題相關聯。隨著環境社會學與環境政治學等學科的出現和發展,公民的概念開始擴展到社會成員的環境心理、行為和態度領域,并被看做是一種鼓勵公民行為轉變的基本機制,用來降低人類對環境的消極影響,環境公民理論也應運而生,并為海洋公民概念的提出提供了理論條件。當然,海洋公民概念的內涵更為寬泛,不僅僅局限在海洋環境治理的領域,也不僅僅只與海洋環境保護行為相關聯,還涉及海洋事務的各個領域和層次,包括海洋開發、保護與管理過程中的公眾參與、海洋權益維護上的公民行為等。
在海洋環境治理的領域內,海洋公民的概念發展了環境公民的理念。從兩者的關系看,海洋公民這一概念滿足了環境公民理論的實在論基礎和基本論證邏輯的要求,同時也反映了海洋社會發展的客觀要求。
環境公民理論的實在論基礎在于公民個體與環境之間的實在關系導致了環境問題與個體責任的關聯。對于海洋公民而言,其實在論基礎一方面繼承了環境公民的實在論特征,同時也表現出自身的特點。海洋公民的實在論基礎根植于比一般“人一地”關系更為復雜的“人-?!标P系上?!叭?海”關系即人類活動與海洋相互作用、相互影響的關系以及以海洋為背景的人與人之間的關系。自工業革命以來,大工業生產擴展了人類開發自然、利用自然的能力,作為人類活動聚集度最高的海岸帶首當其沖,環境污染、資源破壞、生態退化、災害頻發等問題觸目驚心,人海關系向著不協調、惡化的方向急速演變。人類的涉海行為與海洋環境的惡化構成了海洋公民概念在海洋環境治理領域的實在論前提。
從海洋公民個體責任的論證邏輯看,海洋公民這一概念滿足了環境公民權成立的兩個基本判斷:一方面,公眾日益具備海洋環境相關的知識并能夠對海洋環境問題進行知覺和判斷。隨著全球海洋資源的不斷開發,海洋生態環境破壞不斷加劇以及海洋權益爭奪日益激烈,海洋環境保護問題也日益成為全球各國特別是沿海各國的重要議題。海洋環境保護中的個體責任問題也成為上述議題中的基本組成部分。另一方面,海洋環境問題日益引起公民的關注和廣泛參與。在海洋空間內,當前公民個體已經能夠形成海洋環境保護行為的動機并產出海洋環境保護行為?;谏鲜雠袛?,海洋公民概念的論證在邏輯上也是成立的。
此外,公眾環境意識水平的提高特別是海洋環境意識水平的提高為海洋公民行為的發展提供了主體特征條件。海洋環境意識是環境意識在海洋空間領域的表征,是人類涉海行為的自我認知,是人類對海洋空間的自然屬性和社會屬性的意識。從當前的人類海洋實踐來看,經濟社會的進步仍然意味著海洋權益爭奪和海洋環境破壞的進一步加劇;同時也反映出協調發展、可持續發展觀念的影響日益擴大,新生態文明的海洋意識觀念也初顯端倪。這表明,公民的海洋環境意識在逐漸地提高和改善。
不同于具有封閉性的陸地社會,海洋空間(領域)的特性使得海洋社會更趨復雜。在海洋實踐中,人類的涉海行為及其在這種行為過程中形成的社會關系都與海洋環境的變化存在直接或間接的關系。
總之,海洋公民這一概念擴大和延伸了環境公民理論的研究。將環境公民權與環境公民行為置于海洋空間或海洋社會這一領域,有利于進一步細化環境社會學和海洋社會學研究的領域。如果把海洋社會學研究的對象設定為人們的海洋實踐行為,海洋公民概念突出了人們的海洋開發、保護和管理等涉海行為的實踐特征,能夠更好地把海洋社會理論研究和具體海洋實踐對策統合起來。此外,環境社會理論與生態政治理論之間的密切關系也在海洋公民這一概念中體現出來。
三、培養海洋公民理念和規范海洋公民行為的策略
從海洋實踐的角度看,加強海洋公民研究、推廣海洋公民的理念具有以下意義:有助于擴大政府海洋開發與治理決策的公眾基礎;有助于提高政府海洋政策的決策水平;有助于提高海洋環境治理的效率和水平,降低海洋管理的行政成本,最大限度地包容海洋環境治理的多主體特征,尤其強調海洋環境保護的個體責任;有助于動員全社會力量參與海洋開發保護與治理的各個環節。在海洋環境保護領域,公眾參與的方式和途徑及其面對的挑戰不同于一般的環境公民參與行為,海洋公民研究突出了海洋實踐過程中公眾參與的獨特特征,有助于形成更有針對性的策略與建議。因此,在海洋開發、保護與治理的領域需要大力培育海洋公民理念、規范海洋公民行為。
首先,改善海洋教育的形式和水平。研究表明,較高水平的海洋教育能夠更大地提高海洋公民感水平。海洋教育可以有效地提高公眾的環境意識水平,具體途徑和做法是大力開展海洋科普教育,推進基礎教育和高等教育階段的海洋知識體系建設,從而提高海洋相關的教育水平。此外,海洋意識教育水平也不能僅僅依靠正式教育體制內的改革,大力發展非正式教育組織機構和非傳統的海洋教育課程體系和培訓計劃,積極開展涉海培訓活動也都是重要的舉措。
其次,增加與海洋環境相關的個人接觸。在個體行為層面上,培養和發展親海洋行為是有效提高海洋公民行為水平的重要途徑。研究表明,海岸帶居民的海洋環境意識水平要高于內陸居民。公民個體與海洋空間有關的歷史生存經驗、家庭與工作的區域特征以及娛樂休閑的方式,都會對海洋公民行為產生影響。
再次,加強海洋保護法制建設,建立健全海洋決策參與制度。從確定社會秩序的角度看,環境立法可能是保護環境的最有效途徑,可以把環境保護的個人責任、組織責任等考慮在立法程序內,使得環境保護的全民參與有法可依。在政府海洋立法與政策制定過程中,在企業和其他社會組織進行涉海事務決策過程中,同時也在海洋環境和海洋事務的監測與評價過程中,規范海洋公民行為,需要有制度性的保障,這需要政府、企業和其他各類社會組織建立健全政策與決策制度。
最后,大力培育海洋環境非政府組織。一方面,各類環境非政府組織在環境保護和生態可持續發展方面發揮了巨大的作用;另一方面,環境非政府組織在公眾與政府之間開展多種形式的活動,對于環境保護個人與社會責任的提升起到了巨大的作用。在海洋環境保護方面,海洋環境非政府組織活動范圍非常寬泛,既包括海洋環保宣傳教育、海洋環保策劃組織活動和海洋環境的科學研究活動,也包括與海洋環境相關公共政策制定的積極參與、與海洋環境相關問題解決和事件處理的監測、咨詢及評估事務。
第三條本規定所指的傾倒區包括海洋傾倒區和臨時性海洋傾倒區。
海洋傾倒區是指由國務院批準的、供某一區域在海上傾倒日常生產建設活動產生的廢棄物而劃定的長期使用的傾倒區。
臨時性海洋傾倒區是指為滿足海岸和海洋工程等建設項目的需要而劃定的限期、限量傾倒廢棄物的傾倒區。
第四條國家海洋局及其海區分局是實施本規定的主管部門。
第五條選劃傾倒區應當符合全國海洋功能區劃和全國海洋環境保護規劃的要求。
第六條國家海洋局根據全國海洋功能區劃、全國海洋環境保護規劃及沿海經濟發展需要制定傾倒區規劃。
第七條臨時性海洋傾倒區由國家海洋局負責審批。
國家海洋局受理和組織選劃下列臨時性海洋傾倒區:
(一)疏浚物或惰性無機地質廢料總傾倒量在500萬立方米(含500萬立方米)以上的臨時性海洋傾倒區;
(二)傾倒除疏浚物、惰性無機地質廢料和人體骨灰以外的其它廢棄物的臨時性海洋傾倒區;
(三)傾倒作業活動涉及兩個海區的臨時性海洋傾倒區;
(四)軍事工程、絕密工程等特殊性質工程使用的臨時性海洋傾倒區;
(五)香港、澳門特別行政區的廢棄物在內地管理海域傾倒的臨時性海洋傾倒區;
(六)國家海洋局認為對海洋環境可能產生較大影響的其它臨時性海洋傾倒區。
國家海洋局海區分局受理和組織選劃前款規定以外的臨時性海洋傾倒區。
第八條海洋傾倒區由國家海洋局根據傾倒區規劃提出并組織選劃,也可由需要傾倒廢棄物的單位提出選劃申請,經國家海洋局同意后開展選劃工作。
臨時性海洋傾倒區由需要傾倒廢棄物的單位在工程可行性研究階段向具有受理權限的主管部門提出書面申請,經同意后開展選劃工作。
申請報告的主要內容包括:申請理由、擬傾倒廢棄物的名稱、數量、作業時限、廢棄物特性以及其它有關材料。
第九條主管部門在接到需要傾倒廢棄物的單位書面申請之日起10個工作日內做出是否同意選劃傾倒區的答復。
第十條傾倒區選劃程序如下:
(一)由申請單位委托主管部門認可的選劃技術單位編制傾倒區選劃大綱。
(二)主管部門自收到申請單位提交的傾倒區選劃大綱送審稿之日起15個工作日內組織評審。
(三)主管部門自收到申請單位提交的傾倒區選劃大綱報批稿之日起15個工作日內提出審查意見回復申請單位。
(四)申請單位根據主管部門對選劃大綱的審查意見開展傾倒區選劃工作并編制傾倒區選劃報告。
(五)主管部門自收到申請單位提交的傾倒區選劃報告送審稿之日起15個工作日內組織評審。
(六)申請單位將傾倒區選劃報告報批稿報送主管部門,并抄送海事、漁業行政主管部門和所在海域的省級海洋行政主管部門。由國家海洋局組織選劃的,申請單位應將傾倒區選劃報告報批稿同時報送國家海洋局海區分局。
(七)國家海洋局海區分局應在收到傾倒區選劃報告報批稿之日起10個工作日內提出初審意見報國家海洋局。
(八)國家海洋局自收到海洋傾倒區選劃報告報批稿之日起15個工作日內送國務院環境保護行政主管部門審核。國務院環境保護行政主管部門應在15個工作日內提出審核意見并回復國家海洋局,逾期未回復審核意見則視為同意。國家海洋局在收到國務院環境保護行政主管部門的審核意見之日起15個工作日內將海洋傾倒區選劃報告報國務院審批。
國家海洋局自收到臨時性海洋傾倒區選劃報告報批稿之日起30個工作日內予以審批。
第十一條國家海洋局組織傾倒區選劃大綱和選劃報告評審時,征求國家海事、漁業行政主管部門的意見。
國家海洋局海區分局組?愕骨蟾俸脫ǜ嫫郎笫?,征求所哉奊液J?、渔覕承政主管部门止P艋溝囊餳?
國家海事、漁業行政主管部門或其直屬機構應在傾倒區選劃大綱和選劃報告評審后10個工作日內向國家海洋局或海區分局提交書面意見,逾期則視為同意。
主管部門在組織選劃傾倒區時應征求所在海域省級海洋行政主管部門意見。
第十二條在編制傾倒區選劃報告時,應對廢棄物的特性、成分、傾倒的方式、數量、強度、頻率、傾倒物質的擴散方式、傾倒物質對海洋生態環境、通航安全、海洋開發利用活動的影響等因素進行分析并做出相應的結論,同時要提出防止傾倒污染的管理措施、對策和建議。
第十三條在已有傾倒區的附近海域,原則上不再設立新的傾倒區。但是已有的傾倒區由于其容量、環境因素以及經濟和社會條件等原因不宜使用或不能滿足傾倒作業需要時,可選劃新的傾倒區。
第十四條兩項以上工程同時使用一個臨時性海洋傾倒區時,可按照總傾倒量將選劃論證工作予以合并,提交一份選劃報告。
一項工程使用另一項工程已選劃或正在使用的臨時性海洋傾倒區時,應在原選劃工作的基礎上對傾倒增量的可行性進行論證,并提交論證報告,報國家海洋局批準。
第十五條疏浚物傾倒總量在50萬立方米以下的工程項目需要使用臨時性海洋傾倒區時,可由選劃技術單位在收集傾倒區及其附近海域現有自然環境和社會經濟資料的基礎上開展專題論證,直接編制選劃報告。傾倒申請單位將選劃報告報送國家海洋局海區分局,海區分局在組織專家審查并征求有關部門意見后提出初審意見,報國家海洋局審批。
疏浚物傾倒總量在5萬立方米以下且對海洋環境影響很小的工程項目需要使用臨時性海洋傾倒區時,由國家海洋局海區分局在征求有關部門意見后確定臨時性海洋傾倒區的位置和范圍,報國家海洋局審批。
人體骨灰所需的傾倒區由國家海洋局海區分局根據需要指定傾倒區域。
第十六條國家海洋局負責海洋傾倒區公告。公告內容包括海洋傾倒區的位置、傾倒廢棄物的種類和數量、使用期限等。
國家海洋局海區分局負責臨時性海洋傾倒區公告。公告內容包括臨時性海洋傾倒區的位置、傾倒單位、工程名稱、傾倒數量、作業時間和傾倒區使用期限等。
第十七條當海洋傾倒區不宜使用或暫時不宜使用時,由國家海洋局予以封閉或暫停使用,并公告。
當臨時性海洋傾倒區不宜使用或暫時不宜使用時,由國家海洋局海區分局予以封閉或暫停使用,并公告。
對使用期限已滿或傾倒活動已結束的臨時性海洋傾倒區,國家海洋局海區分局應在期滿或傾倒作業結束后立即予以封閉,并于封閉后20個工作日內報國家海洋局備案。
廢棄物傾倒單位應自傾倒區暫停使用或封閉之日起終止在該傾倒區的傾倒作業。
第十八條臨時性海洋傾倒區的有效期一般不超過3年。在臨時性海洋傾倒區3年期滿時,傾倒作業尚未完成的,廢棄物傾倒單位必須向主管部門提出延期申請,并提交環境監測報告。
主管部門根據傾倒作業狀況和環境監測結論做出是否延期的決定,并將延期使用情況通告國家海事、漁業行政主管部門或其直屬機構。臨時性海洋傾倒區的延長期限不得超過1年。
第十九條廢棄物傾倒單位在實施傾倒作業過程中應當接受中國海監機構的監督檢查,并為執法人員執行公務提供方便。
第二十條在產業活動密集區域或傾倒作業活動與其他產業活動容易發生沖突的?蚧ǖ那愕骨凳┣愕棺饕凳保掀鍇愕溝ノ揮Φ狽⒉記愕棺饕倒妗?
第二十一條國家海洋局海區分局應當根據傾倒區使用的狀況適時組織環境監測工作,并根據監測結果制定相應的管理措施,包括封閉或暫停使用傾倒區,調整傾倒的方式、數量、強度、使用年限等。
廢棄物傾倒單位應當委托主管部門認可的機構承擔傾倒區進行監測與評價工作,監測評價方案應當報國家海洋局海區分局核準。
第二十二條國家海洋局海區分局應將海洋傾倒區的監測結果定期報送國家海洋局備案。
在臨時性海洋傾倒區傾倒作業結束后90日內,廢棄物傾倒單位應向國家海洋局海區分局提交環境監測評價報告。主管部門可根據臨時性海洋傾倒區的使用狀況和傾倒作業強度,要求廢棄物傾倒單位提交階段性監測結果。
第二十三條傾倒區的選劃和監測工作應當符合傾倒區選劃和監測技術規范。
第二十四條承擔傾倒區選劃和環境監測的單位對選劃結論和監測結論負責,并嚴格按照國家有關規定收取傾倒區選劃費用和海洋環境監測費用。
第二十五條違反本規定,未開展傾倒區選劃工作擅自實施傾倒作業的,主管部門按《中華人民共和國海洋環境保護法》第七十三條之規定予以處罰。
第二十六條違反本規定,向已封閉的傾倒區傾倒廢棄物的,主管部門按《中華人民共和國海洋環境保護法》第八十六條之規定予以處罰。
第二十七條廢棄物傾倒單位違反本規定,在傾倒區選劃工作中弄虛作假的,由主管部門給予警告;情節嚴重的,主管部門可責令其停止傾倒作業,吊銷傾倒許可證。
第二十八條從事傾倒區選劃和監測的單位,在傾倒區選劃和監測工作中弄虛作假的,由主管部門予以警告;情節嚴重的,在5年之內不得從事傾倒區選劃和監測工作。