海岸和近海工程学科中的科学技术问题

面对２１世纪人类对海洋开发利用的需求及其给海岸和近海工程的发展带来的前所未有的机遇和挑战,这里着重对一个世纪人类在海洋能源开发、海洋空间利用、海洋环境保护以及海洋工程防灾减灾方面所依赖的海岸和近海工程学科中应重点研究的一些科学技术问题,结合我国的国情进行一些探讨,诸如：海洋动力因素及其与海岸的近海工程建筑物相互作用的研究,海洋土力学与海床动力学研究,海岸和近海工程新结构及其设计理论,可行性和耐久性研究,海洋灾害的精确预报及抗灾减灾工程措施,海洋工程抗震防灾机理和减震技术研究,海洋再生能源利用,海洋环境与保护研究,冰区溢油及海冰力学研究等课题都将是２１世纪初我国科技工作者们研究的热点。     

山东沿海海洋监测浮标网的构建

针对山东沿海独特的地理位置,构建了浮标监测网,按照远海、近海、近岸三个层次,分布在山东沿海从近岸到60海里的范围内,主要测量气象要素、水文要素以及水质生态等参数。设计的浮标监测网布局合理,能够有效的监测海洋污染、赤潮和水质情况,监视风暴潮和台风的发展和走向趋势。     

海上风电工程结构与地基的关键力学问题

作为一种新型清洁能源,海上风力发电受到人们的广泛关注,近十年发展迅猛．海上风电结构既不同于陆上风电结构,也区别于传统的海洋平台,既要考虑风对风机、塔架的作用,也要考虑波、浪、流、冰对水下支撑结构和地基的作用,还要考虑高倾覆力矩作用下地基的变形和承载力．然而,与之相关的水动力学、土力学、结构动力学及流．固一土耦合力学等的现有理论,还远不能满足工程设计和建设的需求,亟待发展．本文在阐述海上风电工程发展现状、结构形式与特征的基础上,重点阐述有关海上风电结构（包括固定式和浮式）的耦合水动力载荷与响应、地基的动力响应与承载特性的研究发展趋势,从水动力学、土力学和结构动力学的角度,凝练其中亟待开展深入研究的关键科学问题,包括：近海复杂海洋环境条件、海上风机系统的耦合水动力载荷、支撑结构和地基的动力响应等,并据此提出近期研究的发展方向,为从事海上风电工程研究和建设的科技人员提供参考．     

山东沿海海洋环境监测及灾害预警系统设计与框架研究

为了更好地利用海洋资源,减少自然灾害损失,必须对海洋环境进行监测和预报预警。本文探讨了在山东沿海建立海洋灾害监测预警系统的必要性,在完成系统总体结构设计基础上,重点阐述了海洋环境立体监测网的设计,包括锚泊浮标网、岸基海洋环境观测网、船载动态监测、航空遥感监测,研究了数据处理中心的组成和功能。系统建成后将实现业务化运行,为山东沿海经济发展提供服务保障。     

近十年我国海平面变化研究进展

系统地回顾了2006—2015年我国在海平面变化规律、机制及影响领域的最新研究进展。分析了全球及区域海平面以及比容海平面在不同时间尺度上的变化规律;探讨了海平面的变化机制,海表热通量、淡水通量、环流、风应力以及Rossby波对不同区域海平面变化的动力及热力影响;采用统计方法和数值模拟等手段,对21世纪海平面变化进行了预测;同时海平面变化会影响海洋的动力过程(如潮波系统的变化),并进而对近海和海岸带环境产生重要影响(如海岸侵蚀、海水入侵和土地盐渍化、河口咸潮入侵、近岸低地淹没、红树林衰退等)。     

海洋工程技术进展与对发展我国海洋经济的思考

海洋经济的发展离不开海洋工程技术的发展，回顾海洋工程技术的发展状况，思考我国海洋经济发展的情况及需要，以引起讨论，对明确海洋工程科技工作与教育工作面临的任务将有所裨益。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测技术研究

提出了一种基于无线传感器网络的海洋环境监测系统。采用ZigBee通信与GPRS、卫星通信相结合的技术方法,构建应用于近、远海的海洋环境监测网络,用于测量气象水文要素及水质生态参数。本文设计的无线传感器海洋环境监测模型,能有效地监测海洋污染情况,为海洋环境监测工作提供了一种新的技术手段,具有较高的参考价值和广阔的应用前景。     

以互花米草为例讨论海洋物种入侵对海岸海洋环境的影响

互花米草是我国引入的典型的海洋生物入侵种,是列入2003年我国首批16种外来入侵物种名单中唯一的海洋入侵种,并以互花米草为例讨论海洋生物入侵种对我国的海岸海洋环境所造成的影响.     

海上无人波浪滑翔机的应用与发展

 波浪滑翔机是一种小型无人海上作业平台，根据科考观测、海上作业、数据中继等不同任务搭载不同载荷，在高海况的远洋海域执行连续的作业任务。论述了波浪滑翔机的基本原理、结构对比、应用领域。提出可以以波浪滑翔机为中间桥梁，利用其长期远洋存在的特性，结合卫星通信技术，打造天海一体的海洋立体观测数据服务平台，形成自我运营的海上监测装备和数据服务能力的应用构想。     

海上无人波浪滑翔机的应用与发展

 波浪滑翔机是一种小型无人海上作业平台，根据科考观测、海上作业、数据中继等不同任务搭载不同载荷，在高海况的远洋海域执行连续的作业任务。论述了波浪滑翔机的基本原理、结构对比、应用领域。提出可以以波浪滑翔机为中间桥梁，利用其长期远洋存在的特性，结合卫星通信技术，打造天海一体的海洋立体观测数据服务平台，形成自我运营的海上监测装备和数据服务能力的应用构想。     

海洋动力系统数值模式体系及海浪-环流耦合理论

从系统科学的观点出发,把海洋运动按照时空尺度分解成小尺度(以海浪为代表)子系统、中尺度(以内波为代表)子系统、大尺度(以大洋波动和环流为代表)子系统,并把海洋和大气之间通过近海面海洋大气层进行相互作用的部分称为近海面海洋大气边界层子系统。考虑各子系统之间的相互作用,提出了从海洋动力系统观点出发发展海洋数值模式体系的科学思路。通过考虑海浪对环流的垂向混合作用,将海浪的运动混合作用解析表达为可以通过海浪数值模式直接计算的海浪谱形式,建立了海浪-环流耦合理论。这一理论不仅将普林斯顿环流模式全球上100米的模拟海温与Levitus资料之间的平均相关系数从0.58提高到了0.76,而且加深了我们对中国近海海洋环流系统的理解,同时对气候模式热带偏差这一共性问题有显著改善。该理论对海洋环境预报和全球气候变化预测具有重要意义。     

海南近海Envisat测高波形重构海面高质量评价

以海南近海(14~20°N,108~120°E)为研究区域,采用四种波形重构算法(Ocean1算法,阈值(Threshold)算法,重心偏移(OCOG)算法和Beta-5参数算法)对Envisat高度计RA2第20周期八条轨迹的测高波形数据重新进行计算,并对波形重构后的海面高(SSH)精度进行评价.结果表明:波形重构算法能显著提高测高海面高数据质量,且重构后海面高的空间分辨率有较大改善.其中Threshold 50%算法的重构精度最高,Ocean1算法的精度也较好.Threshold 50%算法的结果最为稳定,比其他三种算法更适合于海南近海的测高波形重构.     

中国海洋权益所面临的形势及应对措施

进入“海洋世纪”以来,各国在国际潮流的推动下,纷纷调整自己的海洋发展战略,竞相出台各种有利于本国海洋权益的政策、增设各种海洋管理机构,试图在新一轮国际海洋中抢占先机。文中通过对我国在海洋安全、海洋权益的维护等方面所面临的严峻形势,以及目前的海洋管理体制所呈现出的诸多弊端等进行分析,对今后我国海洋战略的发展提出建议。     

我国海洋资料浮标技术的发展与应用

海洋资料浮标是离岸原位获取水文、气象等环境参数的重要技术手段,在海洋环境实况监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通等方面具有重要作用。本文概述了海洋资料浮标的作用、组成、分类、主要理论及技术体系,总结了近年来国内海洋资料浮标的发展历程和技术突破,介绍了我国目前海洋浮标监测网的构成、应用情况,并与国际先进国家的浮标进行了比较。最后,展望了海洋资料浮标及监测网技术未来的发展趋势。     

海洋环流模式研究回顾与展望

大洋环流的强度变化,对区域乃至全球气候有重要影响.综述了在过去50年中,海洋模式的发展.经过了几代人的开发,国内外全球大洋环流模式、近海和区域环流模式都有了很大改进,能较好地模拟大洋海面温度和高度的分布、海流分布以及El Nino和La Nina的演变过程等.但是,由于观测资料的短缺,数值模式开发还不够完善,海洋边界流的模拟仍不够好.有些探索是基于压力坐标的、非Boussinesq近似的海洋环流模式;将海洋模式的开边界以余流和潮流合成给出,能保证整个计算区域内水量进出的平衡;摒弃刚盖模型,用自由表面模型取而代之,以及借助海洋资料同化系统,开发海气耦合模式,都是海洋环流模式的发展方向.众多研究认为,不断改进和完善动力框架和各种差分格式的设计将有助于提高海洋环流模式的模拟能力.     

浮式风机半潜平台稳性数值分析

随着大型海上风电场的建设逐步由浅海域向深海海域发展,研究浮式风机已成为各国开发海上风能的热点工作,相应的传统固定式基础结构已不能满足海上风力机工作性能要求.因此设计一种三立柱式半潜平台作为浮式风机基础结构,并结合海洋平台与陆地风机的特点,应用海洋工程商业软件SESAM对半潜平台完整稳性及破舱稳性进行数值分析,主要考虑平台发生大角度倾斜及舱室破损倾斜后,浮式风机是否会出现倾覆现象.模拟结果证明,一舱破损或两舱破损风力机不会出现倾覆现象,风机可以保证正常发电.     

胜利油田海上环保工作的现状及对策

胜利油田浅海油田自1990年正式开发以来,涉海单位认真贯彻落实国家有关环境保护的方针政策,从教育培训、建章立制、搞好环评、加大投入、搞好隐患治理等方面,不断加强对海洋环境的保护工作,取得了很大成绩。但由于主客观方面的原因,海上环保工作还存在一些问题,如海上作业废液的回收处理,海上钻井泥浆、钻屑的治理,海上环保设备的更新,涉海人员环保意识的提高等等,需要在新的形势下,与时俱进,广泛学习借鉴国内外的环保新技术,加大环保投入,把胜利油田的海洋环保工作做得更好,再上一个新的台阶。     

海浪感应磁场的频谱特性

根据Maxwell电磁理论,在地磁场中运动的海水将产生磁场。从理论上计算出海浪在地磁场中感应磁场的频谱是一种窄带频谱,随着海水深度的增加或风速的增加,其频带宽度变窄、峰值频率向低频方向移动。     

船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计

讨论了船舶与海洋工程建造的特点和目前存在的问题,指出先进造船技术的关键是实施先进的生产管理模式－船舶项目管理。建立了面向船舶与海洋工程项目实施项目管理信息系统的理论框架、开发原则、具体研究方法和关键技术以及开发平台。提出用灰色系统理论来解决系统中的不确定性问题,实现动态控制优化生产管理。     

海洋卫星微波遥感技术发展现状与展望

 主动式和被动式微波遥感可以得到大量的地球物理参数和上层海洋信息,包括海表温度、海面矢量风、海面高度、海表盐度、海冰等。微波遥感可以穿透云层,全天候不间断观测海况信息。中国计划2011年发射运行的“海洋”2号（HY-2A）卫星有效载荷为3个微波遥感器,主要用来观测海面矢量风、海表温度和海面高度。HY-2A卫星将有效提高全球海洋卫星观测在时间和空间上的采样频率。本文介绍了与HY-2A卫星相关的海洋微波遥感技术现状,对微波遥感的优势和目前业务化运行的海洋微波卫星的局限性进行分析,总结了微波遥感的新技术进展和全球下一代微波遥感卫星的发射计划,最后指出发展中国立体海洋监测和中国“海洋”3号（HY-3）卫星（其主载荷为C频段多极化合成孔径雷达）对于更深入了解大洋和海岸带的必要性。