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相關(guān)概念、評(píng)價(jià)模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)來(lái)源
1海洋資源、海洋環(huán)境、海洋資源環(huán)境
海洋資源是蘊(yùn)藏在海洋,能夠作為空間、物質(zhì)、能量被直接、間接利用的總和,分為海洋生物資源、化學(xué)資源、礦產(chǎn)資源、能量資源及空間資源。而海洋環(huán)境,在廣義上也是一種特殊形式的資源,可理解為海洋資源的重要組成部分。因此,狹義海洋資源、廣義海洋環(huán)境兩部分共同組成了海洋資源環(huán)境,其中狹義海洋資源包括①海域資源,即承載著各種海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)海洋空間資源,②海洋生物資源,即全部海洋生物,③海洋礦產(chǎn)資源,如海底煤炭、石油、天然氣、可燃冰及金屬結(jié)核等;而廣義海洋環(huán)境包括①海洋水質(zhì)環(huán)境是海洋自身具備的一定自凈能力所能達(dá)到的一種水質(zhì)狀態(tài),②海洋自然環(huán)境,如氣候、地質(zhì)等與岸線、島嶼、生物等自然要素,相互作用所形成的。海洋環(huán)境是海洋資源的一種抽象形式,如濕地、珊瑚礁、紅樹林等海洋自然環(huán)境在游客可以遠(yuǎn)觀或游憩時(shí)便成為海洋旅游資源。
2海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型
海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)評(píng)價(jià)目的在于了解某地的海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)對(duì)當(dāng)?shù)睾Q蠼?jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐狀況,進(jìn)而指導(dǎo)當(dāng)?shù)睾Q螽a(chǎn)業(yè)選擇與空間組織優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)良性循環(huán)。由于海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)涉及指標(biāo)眾多,在評(píng)價(jià)時(shí)要注意:①如何確定科學(xué)的指標(biāo)權(quán)重以解決各具體指標(biāo)影響評(píng)價(jià)總目標(biāo)的重要性程度差異,②如何將屬性、統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)各異的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可比的、可綜合計(jì)算的評(píng)價(jià)值,③選用何種綜合測(cè)度方法能科學(xué)衡量區(qū)域海洋資源環(huán)境稟賦及區(qū)際差異。由此構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)度量方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系集成測(cè)度方法組成的海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型。
2.1指標(biāo)遴選與指標(biāo)體系構(gòu)建
評(píng)價(jià)指標(biāo)的遴選,既受評(píng)價(jià)目的、評(píng)價(jià)對(duì)象的制約,又受評(píng)價(jià)操作主體的知識(shí)程度、經(jīng)驗(yàn)水平與價(jià)值觀念的影響。根據(jù)指標(biāo)體系遴選基本原則、海洋資源環(huán)境的構(gòu)成要素特性,構(gòu)建了以海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)為目標(biāo)層、海洋資源與海洋環(huán)境準(zhǔn)則層、18個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)體系(表1)。其中指標(biāo)層C1-C7、C10-C12代表區(qū)域海洋資源的岸線與港口、島嶼、海岸帶、海水養(yǎng)殖與海洋能源等資源,C8、C9用以刻畫沿海城市海洋旅游資源開發(fā)利用狀態(tài);C13-C18用以刻畫區(qū)域海洋水質(zhì)的背景值、排放值和人類處理狀態(tài)。表1中準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的權(quán)重均采用層次分析法(AHP)獲得,這可避免損失各指標(biāo)的重要性、屬性差異及可靠程度。
2.2綜合測(cè)度方法的選取
基于對(duì)常用綜合測(cè)評(píng)方法優(yōu)缺點(diǎn)比較,采用基于層次分析法的綜合評(píng)分法。即首先將C1-C18各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值和得分值代入加權(quán)求和計(jì)算數(shù)學(xué)模型:式中:C為區(qū)域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,Bi為準(zhǔn)則層標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值,Wi為權(quán)重值;Cj為指標(biāo)層標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值,Wij為相應(yīng)權(quán)重。
3數(shù)據(jù)來(lái)源與數(shù)據(jù)處理
文中數(shù)據(jù)源自《中國(guó)海洋統(tǒng)計(jì)年鑒2011》、《浙江省海岸帶和灘涂資源綜合調(diào)查報(bào)告》、《浙江省海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)2011》、《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒2011》以及浙江沿海各市海洋與漁業(yè)局網(wǎng)站的相關(guān)資料數(shù)據(jù),并篩選整理。由于浙江沿海各市未建立系統(tǒng)海洋數(shù)據(jù)庫(kù),各市海洋資源環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑不一、不齊,導(dǎo)致所構(gòu)建的指標(biāo)體系中的部分指標(biāo)缺失某些沿海城市的相關(guān)數(shù)據(jù)。鑒于缺失部分為效益型指標(biāo),因此,可令缺失數(shù)據(jù)為0,標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果也為0,確保評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和一般性。
浙江省沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)評(píng)價(jià)
1綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
利用前述海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型,代入嘉興、杭州、紹興、寧波、舟山、臺(tái)州、溫州七市海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù),得到浙江省沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)綜合評(píng)價(jià)(表2):一是浙江省的海洋資源環(huán)境優(yōu)勢(shì)主要分布在舟山、寧波、溫州、臺(tái)州這四大沿海城市,嘉興也有一定的海洋資源環(huán)境優(yōu)勢(shì),而杭州、紹興的海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)則相對(duì)較差;二是表2中海洋資源得分排名結(jié)果,與綜合得分排名基本一致;而海洋環(huán)境得分排名結(jié)果,與綜合得分排名出入較大,海洋資源優(yōu)勢(shì)城市得分相對(duì)較低,海洋資源劣勢(shì)城市得分相對(duì)較高;三是整體而言浙江省沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)的豐度與質(zhì)量,處在以寧波舟山為顯著優(yōu)勢(shì)區(qū)域,溫州、臺(tái)州處于第二梯隊(duì),嘉興、杭州、紹興處于第三梯隊(duì),呈現(xiàn)浙江省沿海中部、南部海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)度明顯,具有較高的海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)。
2浙江省沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)空間分異
2.1浙江沿海各市海洋資源基礎(chǔ)差異
(1)地理位置:舟山、寧波、溫州、臺(tái)州、嘉興屬于濱海城市,擁有漫長(zhǎng)的海岸線、廣大的海岸帶陸地面積、管轄海域和優(yōu)良的海港等。其中,舟山為島嶼城市,海岸線最長(zhǎng);但就大陸海岸線而言,寧波最長(zhǎng);潮間帶土地資源以寧波、臺(tái)州和溫州最為豐富。而杭州、紹興無(wú)直接臨海地帶,其瀕臨杭州灣、錢塘江入???,間接溝通海洋,無(wú)海岸線、管轄海域、海港等,但屬于沿海城市,擁有一定的海岸帶陸地面積。
(2)漁港養(yǎng)殖區(qū)資源:杭州、紹興既無(wú)漁港資源,也無(wú)養(yǎng)殖區(qū)資源。嘉興雖無(wú)漁港資源,但有海鹽歌山養(yǎng)殖區(qū),適宜灘涂養(yǎng)殖。國(guó)家級(jí)漁港主要分布在舟山、臺(tái)州、溫州和寧波,其中國(guó)家一級(jí)漁港舟山10個(gè)、臺(tái)州5個(gè)、溫州4個(gè)、寧波3個(gè);養(yǎng)殖區(qū)也主要分布于上述4個(gè)城市,臺(tái)州5個(gè),舟山、溫州分別4個(gè),寧波3個(gè),其中,寧波只適宜灘涂、淺海養(yǎng)殖,而臺(tái)州、舟山、溫州還有網(wǎng)箱養(yǎng)殖。
(3)港口資源:杭州、紹興沒(méi)有海港,杭州港和紹興港都屬于內(nèi)河港口。舟山、寧波、嘉興、溫州海港資源優(yōu)良,多深水良港,尤以舟山、寧波為優(yōu)。寧波-舟山港作為長(zhǎng)三角僅次于上海港的綜合大港和國(guó)際集裝箱中轉(zhuǎn)樞紐港,以水水中轉(zhuǎn)為特色;嘉興港主要服務(wù)地域?yàn)楹技魏貐^(qū),是杭州灣北岸與太平洋溝通的唯一通道,對(duì)當(dāng)?shù)睾Q蠼?jīng)濟(jì)的發(fā)展起有力支撐作用;溫州港連通了浙西南、閩北、皖南、贛東,居于我國(guó)承北起南的海運(yùn)心臟地位,兼具遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越地理區(qū)位。
(4)鹽田資源:浙江沿海各市中,只有舟山、寧波和臺(tái)州有規(guī)模較大的鹽田區(qū),如舟山中南部島嶼鹽田區(qū)、寧波象山港北部鹽田區(qū)、臺(tái)州南部鹽田區(qū)。
(5)海洋能資源:浙江潮汐能主要分布在寧波和臺(tái)州。已開發(fā)潮汐發(fā)電的有溫嶺江廈、玉環(huán)海山,可開發(fā)潮汐發(fā)電的如象山南田島、三門灣。潮流能則集中分布在舟山,其岱山縣龜山水道潮流能區(qū)在建潮流能實(shí)驗(yàn)電站。海風(fēng)能資源區(qū)則包括舟山海上海島風(fēng)能區(qū)、寧波沿海海島風(fēng)能區(qū)、溫州臺(tái)州海島風(fēng)能區(qū)。
(6)海洋旅游資源:舟山、寧波、溫州和臺(tái)州海洋旅游資源條件優(yōu)越,居浙江沿海各市前列。其中,較為著名有寧波的杭州灣、象山港,舟山的普陀山、嵊泗列島,臺(tái)州的大陳島森林公園、大鹿島及三門灣,溫州的南北麂島、洞頭列島及樂(lè)清灣等。此外,杭州的錢塘江觀潮旅游也極富盛名。
2.2浙江沿海各市海洋環(huán)境基礎(chǔ)空間分異
如圖1所示2010年?yáng)|海區(qū)環(huán)境質(zhì)量顯示出:浙江沿海各市均有不同程度的海洋環(huán)境問(wèn)題,尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的杭州灣、各沿海城市港口地區(qū)。海洋資源條件優(yōu)越的寧波、溫州、臺(tái)州,由于粗放地發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì),導(dǎo)致其附近海域海洋環(huán)境嚴(yán)重惡化;杭州雖不直接瀕臨海洋,但由于其人口稠密、工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),通過(guò)杭州灣、錢塘江間接導(dǎo)致連通海域海洋環(huán)境惡化嚴(yán)重。而舟山、嘉興、紹興,由于其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較滯后,對(duì)其海域環(huán)境破壞作用相對(duì)較小。
3浙江省沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)與海洋經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度
受數(shù)據(jù)限制,分析浙江沿海市域海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)與海洋經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度時(shí),暫不考慮杭州、紹興兩市。將寧波、舟山、嘉興、溫州、臺(tái)州市域海洋經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值標(biāo)準(zhǔn)化后與表2的海洋資源、海洋環(huán)境、海洋資源環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)得分利用SPSS19.0進(jìn)行相關(guān)分析,得出相關(guān)系數(shù)R海經(jīng)-海洋資源環(huán)境=0.9103、R海經(jīng)-海洋資源=0.9001、R海經(jīng)-海洋環(huán)境=-0.6045,可見海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)與海洋經(jīng)濟(jì)呈顯著正相關(guān),即海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)越好,海洋經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá),這也初步顯示出浙江海洋經(jīng)濟(jì)對(duì)于海洋科技的依賴度較低;然海洋環(huán)境則與海洋經(jīng)濟(jì)呈負(fù)相關(guān),這表明浙江海洋經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)同時(shí),無(wú)疑加重了海域環(huán)境污染。
海洋資源環(huán)境約束與浙江沿海市域海洋產(chǎn)業(yè)優(yōu)化對(duì)策
浙江海洋經(jīng)濟(jì)正處起步發(fā)展階段,要實(shí)現(xiàn)持續(xù)良性發(fā)展,需統(tǒng)籌考慮沿海市海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)與海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合,形成各具特色的市域海洋經(jīng)濟(jì)。因此,凾待從海洋資源環(huán)境約束探索性提出浙江沿海各市海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略及布局優(yōu)化策略。
1寧波、舟山海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局優(yōu)化策略
地處浙東北的寧波、舟山,海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)為浙江最優(yōu),又是浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)的核心區(qū),應(yīng)依托優(yōu)勢(shì),發(fā)揮寧波—舟山港口的規(guī)模效應(yīng),實(shí)現(xiàn)寧波、舟山兩市的海洋產(chǎn)業(yè)的島陸統(tǒng)籌發(fā)展與一體化發(fā)展。(1)寧波海洋經(jīng)濟(jì)位居浙江之首,然海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,嚴(yán)重阻礙了海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)開發(fā)利用的潛力,應(yīng)大力發(fā)展以港口航運(yùn)為核心的現(xiàn)代海洋服務(wù)業(yè)、濱海旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè),逐步淘汰高污染、高能耗的海洋產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。(2)舟山海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)雖位列浙江第一,但海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度相對(duì)滯后,應(yīng)轉(zhuǎn)變思想觀念、改善基礎(chǔ)設(shè)施,吸引外界資金、技術(shù)、人才,以其特殊的海島資源環(huán)境優(yōu)勢(shì),大力推進(jìn)港口大產(chǎn)業(yè)發(fā)展,努力打造海上花園名城。
2溫州、臺(tái)州海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局優(yōu)化策略
地處浙東南的溫州、臺(tái)州,與臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)區(qū)隔海相望,其海洋資源環(huán)境基礎(chǔ)雖次于舟山、寧波,但仍可打造成浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的南翼核心區(qū),且應(yīng)主攻濱海新城、沿海民營(yíng)海洋產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。(1)溫州應(yīng)加強(qiáng)政策扶植并積極加以引導(dǎo)民營(yíng)資本注入海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展,培育海洋科技力量,推進(jìn)“一港三城”建設(shè),加大港口物流業(yè)、現(xiàn)代海洋漁業(yè)等,著力發(fā)展海水利用、海風(fēng)發(fā)電產(chǎn)業(yè)等。(2)臺(tái)州漁業(yè)資源居浙江首位,但過(guò)度開發(fā)造成嚴(yán)重衰退,應(yīng)實(shí)行海洋循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,對(duì)包括漁業(yè)資源在內(nèi)的各種海洋資源集約利用。此外,應(yīng)加大資金、科技投入推進(jìn)水產(chǎn)品加工業(yè)、現(xiàn)代遠(yuǎn)洋漁業(yè)、船舶修造業(yè)等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3嘉興、杭州、紹興海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)化策略
關(guān)鍵詞:地學(xué)三維可視化;教學(xué)改革;課程建設(shè)
中圖分類號(hào):P208 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1674-9324(2012)09-0155-02
科學(xué)計(jì)算可視化[1](visualization in scientific computation)是20世紀(jì)80年達(dá)國(guó)家提出的一個(gè)新的研究領(lǐng)域,是通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理,將科學(xué)計(jì)算的過(guò)程和結(jié)果以圖形或圖像的形式顯示,并進(jìn)行交互處理的方法和技術(shù)。它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理和人機(jī)交互等多個(gè)領(lǐng)域??茖W(xué)可視化在地學(xué)領(lǐng)域,如地理信息系統(tǒng)(GIS)和地學(xué)建模(GMS)的應(yīng)用,形成了地學(xué)可視化。通過(guò)地學(xué)三維可視化可以提高人們對(duì)復(fù)雜、抽象的三維地學(xué)現(xiàn)象的空間感知、理解和分析能力。隨著地學(xué)可視化技術(shù)的發(fā)展和廣闊的應(yīng)用前景,一些高校在與地學(xué)相關(guān)的專業(yè)中相繼開設(shè)了地學(xué)可視化相關(guān)課程。
一、課程開設(shè)的必要性
從學(xué)科發(fā)展需要而言,孫九林院士認(rèn)為“地球信息科學(xué)這個(gè)學(xué)科是地球科學(xué)與現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)交叉融合綜合集成在一起的新興學(xué)科,是以信息流為手段,來(lái)研究地球系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)流、能量流、人流和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、方式?!钡貙W(xué)領(lǐng)域關(guān)于三維空間信息的采集、組織、表達(dá)、建模、可視化、交互分析的研究日益重要,發(fā)展為兩個(gè)并行的研究方向[1],一個(gè)是3D GIS(三維地理信息系統(tǒng)),是以地球表面及其以上的自然地理實(shí)體和人工建筑實(shí)體為研究對(duì)象,另一個(gè)是3D GMS(三維地學(xué)模擬系統(tǒng)),是以地表及其以下自然地質(zhì)實(shí)體和人工開掘?qū)嶓w為研究對(duì)象。目前,真三維地學(xué)建模、三維拓?fù)涿枋?、地表地下空間無(wú)縫集成、三維動(dòng)態(tài)地學(xué)過(guò)程模擬、三維地學(xué)可視化等問(wèn)題已成為地球空間信息的技術(shù)前沿和攻關(guān)熱點(diǎn)[1-3],吸引了計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪、地理、地質(zhì)、采礦、巖土、環(huán)境、資源等諸多領(lǐng)域的學(xué)者的研究興趣。因此為了適應(yīng)地球信息科學(xué)的學(xué)科發(fā)展,有必要開設(shè)“地學(xué)三維可視化”課程,使學(xué)生了解研究前沿和熱點(diǎn),實(shí)現(xiàn)本科生與研究生教育的良好銜接;并且,地學(xué)可視化在測(cè)繪、地質(zhì)、環(huán)境、資源等諸多領(lǐng)域的重要性,使其成為學(xué)生應(yīng)該掌握的重要技能。
從社會(huì)需求而言,隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展,地學(xué)可視化具有十分廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)需求,主要應(yīng)用于數(shù)字城市、礦山、海洋、地質(zhì)、水利、氣象、環(huán)境等領(lǐng)域[1],例如城市景觀分析、城市規(guī)劃、地下水源污染監(jiān)測(cè)、地下管線規(guī)劃、地表沉陷監(jiān)測(cè)、多煤層礦層儲(chǔ)量分析、地層結(jié)構(gòu)解析等。因此,通過(guò)開設(shè)“地學(xué)三維可視化”課程,使學(xué)生掌握三維地學(xué)建模、可視化和交互分析的方法和技能,可促進(jìn)就業(yè),適應(yīng)社會(huì)需要。
因此,考慮到學(xué)科發(fā)展、就業(yè)和社會(huì)需求,有必要在地學(xué)相關(guān)專業(yè)開設(shè)“地學(xué)三維可視化”課程,使學(xué)生掌握地球信息科學(xué)領(lǐng)域的重要技能,促進(jìn)學(xué)生在測(cè)繪、地質(zhì)、環(huán)境、資源、氣象等諸多領(lǐng)域較好就業(yè)。
二、課程的主要內(nèi)容
本課程的目的是通過(guò)系統(tǒng)講授地學(xué)可視化的基本概念、原理、方法和技術(shù),使學(xué)生掌握面向地學(xué)的常用的三維空間模型、基本的三維空間建模算法、能夠運(yùn)用常用的三維空間信息系統(tǒng)與圖形工具,如IDL(Interactive Data Language)或ArcGIS,進(jìn)行三維地學(xué)建模和交互分析。
本課程主要包括以下5個(gè)方面的內(nèi)容:
(1)“地學(xué)三維可視化”的內(nèi)涵和相關(guān)概念,如“地學(xué)認(rèn)知模型”、“空間數(shù)據(jù)模型”、“空間維數(shù)分析”、“真三維”“3D GIS”、“3D GMS”、“地學(xué)多維圖解”等。
(2)針對(duì)“地學(xué)可視化”應(yīng)用最多的兩個(gè)領(lǐng)域:數(shù)字城市和地質(zhì)領(lǐng)域,介紹常用的三維空間信息系統(tǒng)和三維圖形工具。
(3)面向地學(xué)常用的三維空間模型,包括面元模型、體元模型(規(guī)則體元和不規(guī)則體元模型)、混合三維模型(斷面-三角網(wǎng)混合模型、線框-塊體混合模型、八叉樹-四面體混合模型)、集成三維模型(三角網(wǎng)-八叉樹集成模型、矢柵集成模型);三維地質(zhì)空間模型的原理、特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍。
(4)典型的三維空間建模算法,包括三維圖形幾何變換、地物模型與地形模型無(wú)縫集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向?qū)ο蟮娜S模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率紋理生成與映射、三維空間索引與顯示判斷等代表性算法。
(5)從常用的三維空間信息系統(tǒng)與圖形工具中選擇一種典型系統(tǒng)或圖形工具,如IDL或ArcGIS進(jìn)行三維地學(xué)模型的建立、可視化和交互分析。
三、教學(xué)方法和考核機(jī)制
本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,要求以學(xué)生為主體,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性和創(chuàng)造性;本課程并不指定某一具體的三維地學(xué)模型,不是要求所有學(xué)生都建立三維地形模型,而是鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)設(shè)自己感興趣的三維地學(xué)模型,如洪水演進(jìn)模型、地面沉降模型、三維地層模型、數(shù)字城市模型等,并鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)模型的需要來(lái)選擇合適的三維系統(tǒng)或圖形工具,建立自己的三維地學(xué)模型。有的學(xué)生擅長(zhǎng)編程,則可以用VC或IDL編程實(shí)現(xiàn)三維空間建模算法或建立三維地學(xué)模型;有的學(xué)生對(duì)菜單操作更感興趣,則可以根據(jù)模型特點(diǎn),選擇ArcGIS或3D Max來(lái)建立三維模型。因此本課程給予學(xué)生充分的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象和創(chuàng)設(shè)自己的三維地學(xué)模型,并根據(jù)自身特長(zhǎng)和興趣,選擇合適的三維系統(tǒng)或圖形工具實(shí)現(xiàn)自己的三維地學(xué)模型。
為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,本人對(duì)教學(xué)方法作了一些探索和改進(jìn):
關(guān)鍵詞:海洋環(huán)境污染海洋災(zāi)害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用
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,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(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)題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點(diǎn)需要開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,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(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。
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,隨著海洋資源與空間的開發(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。如港口開發(fā)中的環(huán)境問(wèn)題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開挖、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;海岸演防護(hù)及開發(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。
關(guān)鍵詞 海洋環(huán)境污染 海洋災(zāi)害 海洋工程與海洋環(huán)境相互作用
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,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(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)題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點(diǎn)需要開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(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。
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,隨著海洋資源與空間的開發(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。如港口開發(fā)中的環(huán)境問(wèn)題,主要內(nèi)容包括:航道、港池開挖、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。
我司企業(yè)理想是作最專業(yè)的休閑生活建筑家,打造以休閑文化為主題,水城山鎮(zhèn)、高端別墅(含藝術(shù)家落)、溫泉酒店等休閑建筑為載體的國(guó)際型大社區(qū)。高品質(zhì)的項(xiàng)目需要更高品質(zhì)的設(shè)計(jì)管理,不僅要具備很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)水平,還需要有科學(xué)的工作方法,豐富的經(jīng)驗(yàn)積累,不斷改進(jìn)創(chuàng)新,這樣才能不斷提升項(xiàng)目的品質(zhì),沒(méi)有最高,只有更高。本人主要負(fù)責(zé)暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計(jì)管理工作,下面就談?wù)勱P(guān)于本專業(yè)設(shè)計(jì)管理工作的幾點(diǎn)看法。
1 重視與各專業(yè)各部門的溝通協(xié)調(diào)
1.1 充分的溝通可以準(zhǔn)確的把握工作方向
在設(shè)計(jì)過(guò)程中大量的調(diào)整工作與掌握的相關(guān)信息有關(guān),充分溝通可以保證掌握信息的準(zhǔn)確性與及時(shí)性,可以準(zhǔn)確的把握調(diào)整方向,避免無(wú)謂的重復(fù)性工作,大大提升工作效率。
比如別墅類建筑,一般景觀、建筑、室內(nèi)、結(jié)構(gòu)都有各自鮮明的特點(diǎn),若協(xié)調(diào)不好,那將是很麻煩的事情。
1.1.1 與建筑、景觀專業(yè)的協(xié)調(diào)。
空調(diào)室外主機(jī)體積較大且運(yùn)行時(shí)噪音較大,因此其位置的選擇,除了要滿足本專業(yè)要求,還須同時(shí)滿足建筑專業(yè)與景觀專業(yè)的要求:
a能設(shè)于顯要及對(duì)噪音有要求(例如臥室)的位置。
b調(diào)室外主機(jī)的冷\熱風(fēng)不能吹向重要的景觀植物。
但在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常遇到,無(wú)法同時(shí)滿足的情況,此時(shí)溝通協(xié)調(diào)顯得尤為重要,最終使得各方做出妥協(xié)調(diào)整,達(dá)成一致,盡量做到最好。
1.1.2 與結(jié)構(gòu)、室內(nèi)專業(yè)的協(xié)調(diào)
空調(diào)室內(nèi)機(jī)的配置與室內(nèi)、結(jié)構(gòu)專業(yè)密不可分,需要對(duì)室內(nèi)功能布局、天花造型標(biāo)高,梁底、樓板底標(biāo)高有充分的了解,確保室內(nèi)機(jī)位置有足夠的空間安裝室內(nèi)機(jī)。而且在前期就必須對(duì)結(jié)構(gòu)做出管線預(yù)埋、洞口預(yù)留的條件要求。否則,在后期的空調(diào)設(shè)計(jì)中將非常困難,甚至留下無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷。
1.2 高效溝通,快速反應(yīng)需要團(tuán)隊(duì)合作。
有很多層面?zhèn)€人是想不到的,所以信息必然不夠全面及時(shí),團(tuán)隊(duì)合作可以有效的彌補(bǔ)這個(gè)缺陷,保證高效溝通,從而產(chǎn)生出1+1>2效果,保證溝通的高效率,工作的快速反應(yīng)。團(tuán)隊(duì)合作的精華在于主動(dòng),在工作中需意識(shí)到不是一個(gè)人在工作,而是一個(gè)團(tuán)隊(duì)在工作,所有內(nèi)容都需考慮與團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)一致,與團(tuán)隊(duì)成員之間的不厭其煩的相互溝通。
1.3 重視溝通方式,要靈活多樣,目的性強(qiáng)。
溝通方式是多樣化的,有會(huì)議溝通、個(gè)別溝通、電話溝通、樣板溝通等,對(duì)不同的環(huán)境、不同的部門、不同的人員,溝通方式不同,溝通效果也是大不相同的。
在溝通前必須作足準(zhǔn)備工作。溝通往往會(huì)組織相關(guān)的人,時(shí)間,地點(diǎn),比較集中的占用各方面資源,為了保證溝通順利高效的進(jìn)行,需要提前對(duì)溝通的情況做相關(guān)的預(yù)測(cè),備齊所需參考資料,對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題,還需做好合適的應(yīng)對(duì)方式。這樣,才不至于溝通時(shí),由于非技術(shù)性問(wèn)題,空耗時(shí)間,浪費(fèi)資源。
2 重視基礎(chǔ)性工作的積累
設(shè)計(jì)管理并不是只做管理,還需做大量基礎(chǔ)性工作,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況、項(xiàng)目特點(diǎn)、設(shè)計(jì)的原則、指標(biāo)參數(shù),經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、規(guī)范要求等作詳盡的分析了解,做到心中有數(shù),這樣才能對(duì)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行有效的引導(dǎo),對(duì)相關(guān)專業(yè)進(jìn)行有效的溝通協(xié)調(diào),使得設(shè)計(jì)的進(jìn)度及質(zhì)量能夠按照計(jì)劃得到有效的控制。
2.1 相關(guān)技術(shù)資料的累積
在現(xiàn)代社會(huì),各行業(yè)的知識(shí)及數(shù)據(jù)浩瀚如海洋,而且日新月異。人不可能都記在大腦里,因此需要擴(kuò)充我們專業(yè)儲(chǔ)備,進(jìn)行比較齊全的技術(shù)資料累積,為我們的大腦相當(dāng)于配備外置硬盤,隨時(shí)備查應(yīng)用。
下面是暖通空調(diào)專業(yè)部分常用資料:
《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版)陸耀慶 主編
《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(暖通空調(diào).動(dòng)力)》2009版
《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(建筑產(chǎn)品選用技術(shù))》2009版
《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇(暖通空調(diào)?動(dòng)力)》2007版
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006
《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95 (2005年版)
《采暖通風(fēng)空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003
《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50041-2008
《暖通空調(diào)制圖標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50114-2001
《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-1999
《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006
《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》2008版
《多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》JGJ174-2010
《暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)方法與系統(tǒng)分析》
《暖通空調(diào)常用資料備查手冊(cè)》
《中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告》
2.2 建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)
工程項(xiàng)目在實(shí)施的過(guò)程中是復(fù)雜多變的,需要根據(jù)實(shí)際情況快速反應(yīng),需要有實(shí)際意義的專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐,有如現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的快速反應(yīng)部隊(duì),有高速的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)化信息數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐,才快得起來(lái)。
專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立,應(yīng)構(gòu)成體系,可靠、實(shí)用、方便、齊全,是一個(gè)累積的過(guò)程,在每一個(gè)實(shí)施的項(xiàng)目中都可以提煉出所需要的專業(yè)數(shù)據(jù),當(dāng)然也可以從技術(shù)資料中提取。
下面是部分常用數(shù)據(jù)列項(xiàng):
熱負(fù)荷/冷負(fù)荷指標(biāo)
風(fēng)管、風(fēng)口風(fēng)速,水管流速一般性數(shù)值
與冷量、熱量對(duì)應(yīng)的管徑參考值
各類管道保溫厚度參考值
新風(fēng)量及排風(fēng)換氣次數(shù)
水、空氣等常用流體的密度、比熱等常用物理參數(shù)
常用空調(diào)設(shè)備技術(shù)參數(shù)(熱力參數(shù)、外形及安裝尺寸)
常用空調(diào)設(shè)備、管材、項(xiàng)目規(guī)模的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
室外氣象及室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)
各種常用的計(jì)算及查詢軟件(五金手冊(cè)、負(fù)荷及水力計(jì)算、工況模擬等)
2.3 設(shè)計(jì)管理工具的編制與應(yīng)用
2.3.1 項(xiàng)目管理工具
多項(xiàng)目同時(shí)管理且各項(xiàng)目情況復(fù)雜多變,是設(shè)計(jì)管理的一個(gè)顯著特點(diǎn)。這需要借助一些工具來(lái)對(duì)所有項(xiàng)目進(jìn)行梳理及有序跟進(jìn)。
最常用的是用Excel編制《跟進(jìn)項(xiàng)目一覽表》,將所有跟進(jìn)項(xiàng)目的基本情況、進(jìn)度計(jì)劃等內(nèi)容進(jìn)行匯總,只要瀏覽該表,即可對(duì)所有項(xiàng)目心中有數(shù),是很好的管理工具。見附表1。
2.3.2 審圖工具
審核設(shè)計(jì)院的圖紙,是一項(xiàng)很細(xì)致且工作量很大的工作,各個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容也不同,但其設(shè)計(jì)工作的方法和運(yùn)用的基礎(chǔ)資料基本相同,將其歸納起來(lái),編制成統(tǒng)一的工具,加以規(guī)范運(yùn)用,可在一定程度上簡(jiǎn)化審核工作,減少失誤和遺漏,有效提高工作效率。見附表2。
3 設(shè)計(jì)管理應(yīng)不斷總結(jié)、改進(jìn)與創(chuàng)新
3.1 在各項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中優(yōu)缺點(diǎn)的分析總結(jié)中改進(jìn)與創(chuàng)新
每一個(gè)項(xiàng)目都有其自身的特點(diǎn),都是活生生的案例,其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)均可作為后續(xù)項(xiàng)目的參考,尤其是缺點(diǎn),印象更為深刻。分析總結(jié)的過(guò)程,就是經(jīng)驗(yàn)積累的過(guò)程,品質(zhì)提升的過(guò)程,同是也是創(chuàng)新的過(guò)程。
項(xiàng)目的分析總結(jié)不只是最后的總結(jié),而是全過(guò)程點(diǎn)點(diǎn)滴滴的總結(jié)記錄的過(guò)程,重要的細(xì)節(jié)在過(guò)程中最清晰,光靠最后的回憶是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。見表3
3.2 在不斷的學(xué)習(xí)中,改進(jìn)與創(chuàng)新。
在本行業(yè)中有很多優(yōu)秀的項(xiàng)目,匯聚了專業(yè)的智慧,需要我們虛心的學(xué)習(xí),去考察,去搜集資料分析,在學(xué)習(xí)中改進(jìn),提升,創(chuàng)新。
2.1.1統(tǒng)一調(diào)整為8號(hào)灰色,并按樓層合并為圖塊(即本專業(yè)以外的內(nèi)容)便于修改、設(shè)置、打印
2.1.2 本專業(yè)內(nèi)容按類別設(shè)置顏色,線型、圖層
2.2 空調(diào)室外機(jī)
2.2.1 選型1.0<(室內(nèi)機(jī)冷量之和/室外機(jī)冷量)≤1.3
2.2.2 主機(jī)形式及附帶功能 制冷制熱、制熱水、用戶及規(guī)劃需求
2.2.3 安裝位置及布置方式 通風(fēng)良好,操作空間500mm以上,進(jìn)風(fēng)空間300mm以上。
與建筑及景觀專業(yè)溝通確認(rèn)
與其他(水電專業(yè))設(shè)備是否沖突
冷媒管路敷設(shè)方便
基礎(chǔ)高出地面150mm
盡量利用預(yù)埋管線接口
2.2.4 標(biāo)注說(shuō)明 規(guī)格型號(hào)清晰,但不體現(xiàn)廠家品牌
定位尺寸
2.3 空調(diào)室內(nèi)機(jī)
2.3.1 房間的功能建筑及室內(nèi)專業(yè)條件圖
2.3.2 制冷量、制熱量按制冷量選型:餐廳、客廳、多功能廳等公共區(qū)域取量250~300W/,臥室、書房等房間取150~200W/,過(guò)道按最小機(jī)型考慮,
2.3.3 室內(nèi)空調(diào)機(jī)形式結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)裝修而定,復(fù)核安裝空間,天花高度,梁底及樓板底空間的現(xiàn)場(chǎng)情況。
裝修專業(yè)、成本等外部因素
2.3.4 安裝位置及布置方式 送回風(fēng)口的尺寸與位置與室內(nèi)裝修專業(yè)協(xié)商確定。
冷凝水排放方便
盡量利用預(yù)埋管線接口
2.3.5 檢修口設(shè)置復(fù)核其方向性、共用性 、與室內(nèi)裝修內(nèi)容的協(xié)調(diào)性
2.3.6 標(biāo)注說(shuō)明 規(guī)格型號(hào)清晰,但不體現(xiàn)廠家品牌
送回風(fēng)口定位尺寸標(biāo)注清晰
2.3.7 控制方式 遙控或線控方式需標(biāo)明
暗藏風(fēng)管式采用線控,其它采用遙控
2.4 冷媒管路
2.4.1 室內(nèi)外機(jī)分配1.0<(室內(nèi)機(jī)冷量之和/室外機(jī)冷量)≤1.3
2.4.2 立管設(shè)置 盡量減少立管,復(fù)核管井空間
2.4.3 走向天花內(nèi)、就近、減少交叉,方便檢修敷設(shè)原則
2.4.4 管徑標(biāo)注說(shuō)明完整,準(zhǔn)確
2.5 冷凝水管路
2.5.1 走向獨(dú)立排放或就近排入衛(wèi)生間
走向需滿足坡度要求
2.5.2 管徑及坡度標(biāo)注說(shuō)明 完整性、準(zhǔn)確性
2.6 通風(fēng)
2.6.1 衛(wèi)生間換氣次數(shù)5~10次/h
2.6.2 地下密閉場(chǎng)所 換氣次數(shù)5~10次/h
2.6.3 外墻風(fēng)口 防雨百葉或防雨彎頭、與建筑專業(yè)溝通與外墻的協(xié)調(diào)性
2.6.4 風(fēng)管止回閥排風(fēng)有交叉污染時(shí),需設(shè)置風(fēng)管止回閥
3 設(shè)備表
3.1 戶型與平面圖一致
3.2 規(guī)格型號(hào)與平面圖一致
3.3 技術(shù)參數(shù)與平面圖一致
4 系統(tǒng)圖
4.1 技術(shù)參數(shù)與平面圖一致
4.2 管路走向與平面圖一致
4.3 注釋說(shuō)明與平面圖一致
5 打印線型設(shè)置表列表注明
注 :按以上要求,遵循相關(guān)規(guī)范,完成施工圖,歡迎提出改進(jìn)意見,謝謝合作!
工作失誤匯總
序號(hào) 工作項(xiàng)目 實(shí)際情況及原因總結(jié)與改進(jìn)備注
1 C3-20空調(diào)主機(jī)及熱水箱布置 水箱因操作空間不夠移位導(dǎo)致難看 1、看現(xiàn)場(chǎng),2、與廠家充分溝通 3、注意操作空間
2 D鏡樣板房 首層酒吧空調(diào)難看,與室內(nèi)組溝通不充分 注意跨專業(yè)溝通
3 圓石灘C005別墅空調(diào) 冷媒管穿越管道井,冷凝管跨越風(fēng)管,主機(jī)與墻距離400mm;粗心 加強(qiáng)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性
4 F區(qū)東北側(cè)室外管網(wǎng)圖設(shè)計(jì)說(shuō)明 全銅質(zhì)閥門不合理;資料套用檢查不嚴(yán)密。 套用資料時(shí),必須逐條仔細(xì)檢查
5 休息站空調(diào)容量選大,功能理解錯(cuò)誤對(duì)設(shè)計(jì)前提條件要與相關(guān)專業(yè)溝通確認(rèn)
6 FCU安裝高度空間 設(shè)小了;溝通不夠 勤于與相關(guān)人員充分溝通
7 廣美圖紙 圖紙沒(méi)簽收,后發(fā)現(xiàn)少一套;簽收意識(shí)薄弱積極主動(dòng),負(fù)責(zé)心態(tài)
8 廣美圖紙 圖面錯(cuò)誤兩處;粗心 態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn),多想后果
9 集美聯(lián)拼別墅空調(diào) A、B空調(diào)室外機(jī)偏?。辉瓌t性不強(qiáng)堅(jiān)持原則,態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)
10 聯(lián)拼聯(lián)排別墅空調(diào)主機(jī)空間不夠,與景觀建筑專業(yè)沖突;充分重視及時(shí)溝通,盡快完善工作方法與工作流程。
11 聯(lián)拼聯(lián)排別墅空調(diào)室內(nèi)風(fēng)管機(jī)低靜壓,標(biāo)準(zhǔn)靜壓沒(méi)細(xì)分;粗心,經(jīng)驗(yàn)不足 細(xì)心、認(rèn)真總結(jié),舉一反三
12 聯(lián)拼聯(lián)排別墅空調(diào)不帶空調(diào)機(jī)交樓說(shuō)明太晚,預(yù)見性不足嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度,提高風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力
13 臨時(shí)藝術(shù)中心無(wú)塵間誤會(huì)潔凈室,挨批,輕率,不動(dòng)大腦三思而后言
工作間通風(fēng)設(shè)計(jì)補(bǔ)圖,上次出圖之前無(wú)溝通,此次溝通不到位 充分重視溝通,周全考慮,嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度
錯(cuò)過(guò)發(fā)圖,溝通管理不到位, 多渠道溝通,多渠道保障
空調(diào)冷暖形式工程部采購(gòu)錯(cuò)誤,與設(shè)計(jì)不符施工圖標(biāo)注清晰,防范施工理解不充分
14 污水泵房除臭進(jìn)展緩慢,態(tài)度不明確、經(jīng)驗(yàn)不足、匯報(bào)不及時(shí),無(wú)準(zhǔn)備,無(wú)計(jì)劃 1、嚴(yán)明態(tài)度,認(rèn)真負(fù)責(zé)
2、及時(shí)匯報(bào)
3、合理分工,謹(jǐn)慎處理
關(guān)鍵詞:海洋意識(shí) 海洋社會(huì)組織 海洋民間信仰
進(jìn)入21世紀(jì),“藍(lán)色國(guó)土”、“海洋世紀(jì)”等詞語(yǔ)不絕于耳目,隨著國(guó)家“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的提出及近年來(lái)我國(guó)關(guān)于“”、“南?!钡群Q髥?wèn)題的激化,我國(guó)的海洋權(quán)益、海洋安全和海洋意識(shí)等問(wèn)題越來(lái)越受到公民的重視,這一切讓我們意識(shí)到海洋越來(lái)越重要。對(duì)于一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族,海洋的開發(fā)利用與海洋權(quán)益的爭(zhēng)取和維護(hù),在較大程度上取決于他們的海洋意識(shí)狀況[1]。
一、 世界海洋強(qiáng)國(guó)公民海洋意識(shí)的發(fā)展歷程
從世界歷史來(lái)看,尤其是在近代史上,一個(gè)國(guó)家的繁榮富強(qiáng),在很大程度上是與它的海洋戰(zhàn)略分不開的,它們之間有著緊密的關(guān)聯(lián)。葡萄牙稱得上是海上霸權(quán)國(guó)家,它的發(fā)展崛起,是有計(jì)劃、有目的的進(jìn)行的。亨利王子、若昂二世的海洋意識(shí)很強(qiáng),在他們的支持鼓勵(lì)下,達(dá).伽馬、麥哲倫、迪亞士先后進(jìn)行了航海探究,這些遠(yuǎn)航探究使葡萄牙的航海事業(yè)得到了較好的發(fā)展,也奠定了葡萄牙在海外貿(mào)易的主導(dǎo)地位,給葡萄牙帶來(lái)了豐厚的經(jīng)濟(jì)利益。
二戰(zhàn)后,美國(guó)海洋事業(yè)獲得較快的發(fā)展,為提升公民的海洋意識(shí)水平,美國(guó)教育、科研、海洋各部門相關(guān)代表召開了研討會(huì)議,要求因時(shí)因地建立多個(gè)海洋教育網(wǎng)絡(luò)中心,為全國(guó)海洋意識(shí)教育活動(dòng)的推廣提供平臺(tái)。為了能讓海洋意識(shí)教育進(jìn)入美國(guó)中小學(xué)課堂并在美國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)普及和發(fā)展,美國(guó)國(guó)會(huì)了世紀(jì)海洋藍(lán)皮書,該書闡述和強(qiáng)調(diào)了海洋意識(shí)教育的意義,奠定了學(xué)校普及海洋意識(shí)教育的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。美國(guó)認(rèn)為海洋意識(shí)是為了增強(qiáng)公民對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的意識(shí)和知識(shí),是建立公眾和海洋之間的聯(lián)系,讓公眾通曉海洋問(wèn)題,知道和理解海洋在他們的生活中所扮演的角色,因此美國(guó)大力宣傳海洋意識(shí)教育,努力讓海洋成為國(guó)家進(jìn)步繁榮的法寶。
日本作為一個(gè)典型的海島國(guó),它的公民海洋意識(shí)相對(duì)比較普及,日本政府特別重視全體公民的海洋意識(shí)教育,他們?cè)谛W(xué)生國(guó)情教育的教學(xué)資料中寫到“我們沒(méi)有土地和資源,只有陽(yáng)光、空氣和海洋”。韓國(guó)很早就開始向幼兒園提供海洋玩具,而且在小學(xué)、中學(xué)中逐步增加海洋內(nèi)容,在大學(xué)開設(shè)海洋專業(yè),海洋意識(shí)教育逐步深入[2]。
二、我國(guó)公民海洋意識(shí)相對(duì)薄弱的原因分析
在這個(gè)海洋的世紀(jì),相比于以上國(guó)家,我國(guó)公民的海洋意識(shí)相對(duì)比較淡薄。究其原因主要有兩個(gè)。
(一)歷史原因
雖然秦、漢、唐、宋都是海洋意識(shí)得到推崇的時(shí)代,但這大都是統(tǒng)治者為了長(zhǎng)生之道而開展的。秦始皇時(shí)徐福東渡尋找長(zhǎng)生不老之藥,漢武帝時(shí)方士尋找海上長(zhǎng)生之地等等,唐朝時(shí)鑒真東渡還算是有點(diǎn)意義,但是到了清朝時(shí)期,為防倭患昏庸的封建統(tǒng)治者實(shí)行了消極保守的海禁政策。這些錯(cuò)誤在一定程度上使公民的海洋意識(shí)弱化了很多,這不能不說(shuō)是一個(gè)歷史的傷痛。
(二)政府及相關(guān)部門在海洋意識(shí)的宣傳教育工作上重視力度不夠
1998年進(jìn)行的 “中國(guó)青年藍(lán)色國(guó)土意識(shí)調(diào)查”顯示近九成的被調(diào)查者竟然不知道除960 萬(wàn)平方千米的國(guó)土外,我們還有300 萬(wàn)平方千米的海疆國(guó)土。我國(guó)對(duì)公民海洋意識(shí)教育的探索開始的比較晚,且也只是在部分涉海高校領(lǐng)域內(nèi),因此在戰(zhàn)略規(guī)劃和教育體系的研究方面比較匱乏,基礎(chǔ)教育研究的深度不夠,更欠缺全體國(guó)民研究的廣度,缺少政策理論和經(jīng)濟(jì)物力的支撐,與其他涉海國(guó)家比起來(lái)差距還很大,海洋意識(shí)的發(fā)展相對(duì)比較緩慢[3]。雖然政府在公民海洋意識(shí)教育上也有較多的政策引導(dǎo),比如出臺(tái)了《關(guān)于提高海洋意識(shí)加強(qiáng)海權(quán)教育的工作方案》、《全民海洋意識(shí)教育指導(dǎo)綱要》等方案綱要,但還沒(méi)能細(xì)化、沒(méi)能有效地落到實(shí)處,更沒(méi)能形成有效地指導(dǎo)海洋意識(shí)培養(yǎng)的相關(guān)理論體系。
綜上所述,加強(qiáng)國(guó)民的海洋意識(shí)教育的任務(wù)刻不容緩。要提高公民的海洋意識(shí),中國(guó)必須量身定制一些海洋意識(shí)培養(yǎng)模式,只有這樣,我們才可以有計(jì)劃、有目的的培養(yǎng)公民的海洋意識(shí)。
三、我國(guó)公民海洋意識(shí)培養(yǎng)模式的探討
隨著世界戰(zhàn)略格局的轉(zhuǎn)變和海洋戰(zhàn)略地位的提高,人們對(duì)海洋權(quán)益的爭(zhēng)奪,已進(jìn)入白熱化的地步。從過(guò)去的以軍事殖民為目的轉(zhuǎn)變?yōu)橐越?jīng)濟(jì)利益為目的;由爭(zhēng)奪有利的海上通道轉(zhuǎn)變?yōu)闋?zhēng)奪海洋。當(dāng)前,我國(guó)的海洋權(quán)益面臨著巨大的危機(jī),島嶼被不良居心的人侵犯、海域被無(wú)禮的分割、資源被無(wú)情的掠奪,這些問(wèn)題一直困擾著我國(guó)[4]。顯而易見,捍衛(wèi)我國(guó)的海洋權(quán)益,是不容置疑的事情。但當(dāng)我們?cè)絹?lái)越多的將目光投入到海洋權(quán)益維護(hù)的時(shí)候,首先必須要改變的是我們的海洋意識(shí),樹立一種全新的海洋觀。
(一)改變學(xué)校教育模式,提升學(xué)生的海洋意識(shí)
我國(guó)海洋意識(shí)教育在學(xué)生層面暫時(shí)還停留在一個(gè)比較低的水平,沒(méi)有形成一套專門的教育模式理論。但是有一些涉海學(xué)校在海洋意識(shí)培養(yǎng)模式方面卻做出了突出成就,為我國(guó)海洋意識(shí)培養(yǎng)模式研究提供了理論依據(jù)。青島市39中學(xué)在2011年被評(píng)為全國(guó)第一個(gè)海洋意識(shí)宣傳教育基地。這所學(xué)校的做法是,讓海洋知識(shí)“進(jìn)學(xué)校、進(jìn)教材、進(jìn)課堂”,引導(dǎo)學(xué)生從小認(rèn)識(shí)海洋、了解海洋、倚重海洋。該校還將海洋教育融入到學(xué)校課程中,建立了海洋教育專門人才培養(yǎng)班,在校長(zhǎng)白剛勛的帶領(lǐng)下,青島市39中學(xué)又被評(píng)為全國(guó)第一個(gè)中學(xué)海洋教育課程體系,并創(chuàng)立了全國(guó)第一個(gè)海洋教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)班。舟山市沈家門小學(xué)是我國(guó)第一所小學(xué)海洋意識(shí)教育基地,學(xué)校定位在海洋特色教育層面,校園內(nèi)到處都充滿著海洋文化氣息,無(wú)論是海味七彩園和海洋繪畫秀秀墻,還是海洋知識(shí)長(zhǎng)廊和海洋藝術(shù)長(zhǎng)廊等,都蘊(yùn)含著對(duì)海洋的熱愛與崇敬之情。平時(shí)學(xué)生可以通過(guò)電子影像、報(bào)告論壇、博客等各種現(xiàn)代媒體手段了解海洋文化、學(xué)習(xí)海洋知識(shí)。他們的海洋教育,不僅僅是為了學(xué)習(xí)海洋和了解一些海洋課本知識(shí),而是為了把海洋教育與素質(zhì)教育有機(jī)的融合在一起。浙江海洋大學(xué)是全國(guó)第一所“全國(guó)海洋意識(shí)教育基地”,也是一所以海洋為特色的大學(xué),近年來(lái)學(xué)校致力于海洋歷史發(fā)展戰(zhàn)略研究、海洋觀教育研究,學(xué)校堅(jiān)持理論與實(shí)踐齊頭并進(jìn),采用思想政治教育與海洋觀學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合的方式,在深化傳統(tǒng)理論研究的同時(shí),開展有關(guān)海洋的特色研究。
綜上所述,我國(guó)已經(jīng)在小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)三個(gè)層次上展開了海洋意識(shí)培養(yǎng)模式的初步探索,全國(guó)開展海洋意識(shí)教育可以借鑒他們的模式,但是這些模式還不是很成熟,因此還需要我們的進(jìn)一步努力和探索。
(二)運(yùn)用媒體的高效傳播特性來(lái)提高公民的海洋意識(shí)
21世紀(jì)也是新媒體的時(shí)代,各種媒介不斷涌現(xiàn),像微信、微博、QQ等等。新媒體時(shí)代的到來(lái)催生了人們生活方式的改變,海洋時(shí)代的特征將為這種新的生活方式注入新的精神內(nèi)涵,二者互為補(bǔ)充,互為融合,互為促進(jìn),相生相長(zhǎng)[5]。要提高我國(guó)公民的海洋觀念,喚起大眾傳媒的海洋意識(shí)是必不可少的。這是因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)有機(jī)體,大眾傳媒是其重要的組成部分之一,它對(duì)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步有著一定的促進(jìn)作用。大眾傳媒的類型以及優(yōu)缺點(diǎn)見表1。
大眾傳媒不僅是現(xiàn)代社會(huì)文明的助推器,也是人類文明進(jìn)步的不二法寶。在國(guó)民海洋意識(shí)培養(yǎng)教育過(guò)程中,大眾傳媒的獨(dú)特特點(diǎn)是我們應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮的,我們要有目的、有計(jì)劃、有步驟地運(yùn)用各種先進(jìn)的科學(xué)的文明的技術(shù)手段,大規(guī)模地制造、翻印、傳播有利于提高公民海洋意識(shí)水平的新聞、信息、影視作品及娛樂(lè)節(jié)目,讓 “海洋問(wèn)題”的關(guān)注度在公民中不斷提高,使有較高海洋意識(shí)的現(xiàn)代公民層出不窮,為海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)提供智力和精神支持。
(三)借助海洋社會(huì)組織的作用強(qiáng)化公民的海洋意識(shí)
海洋社會(huì)組織,是指一切在海洋社會(huì)中活動(dòng)的群體。海洋社會(huì)組織有兩種,一種是正式的,另一種是非正式的,兩者的內(nèi)容及功能作用,見表2。
正式的宣傳海洋意識(shí)的社會(huì)組織,這些機(jī)構(gòu)可以有計(jì)劃、有目的地進(jìn)行海洋意識(shí)的宣傳工作,比如開展有關(guān)海洋事業(yè)成就的宣傳教育、組織開展有關(guān)海洋文化的論壇等。非正式的宣傳海洋意識(shí)的社會(huì)組織,它是由社會(huì)熱心人士組建的,不要小瞧這種非正式的組織,它是最有效,也是最接地氣的組織,它能很好地宣傳海洋意識(shí)。
(四)運(yùn)用海洋民間信仰傳承海洋精神
海洋民間信仰是指對(duì)超自然的神秘力量的信仰和崇拜,認(rèn)為有神靈主宰海洋、決定人世命運(yùn),它是伴隨著海洋社會(huì)的發(fā)展形成的一種社會(huì)意識(shí)形態(tài)。海洋民俗是指涉海居民依托于海洋,受海洋環(huán)境的影響,在日常生產(chǎn)活動(dòng)中形成的一種文化,它反映著海洋地區(qū)特有的歷史文化、地貌、社會(huì)形態(tài)以及日常心理[6]。二者的特點(diǎn)與作用,見表3。
由于古時(shí)候海洋科技的不發(fā)達(dá),海洋上的一些現(xiàn)象不容易被人們認(rèn)清楚,海洋的浩瀚和神秘,讓人們對(duì)海洋有了的無(wú)限假想,久而久之人們就不約而同的形成了對(duì)海洋的敬畏之情,進(jìn)而形成了對(duì)海洋的信仰。因此我們可以利用他的積極作用來(lái)培養(yǎng)公民的海洋意識(shí),比如可以利用海洋信仰勸人們愛護(hù)海洋,維護(hù)好海洋社會(huì)的秩序,利用海洋信仰博大的文化內(nèi)涵教化人們,使人們提高文化知識(shí)素養(yǎng),進(jìn)而增強(qiáng)海洋意識(shí)。
四、結(jié)論
十三五規(guī)劃要求拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間,可見海洋對(duì)于中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展有著不可替代的作用,而海洋意識(shí)的強(qiáng)弱關(guān)乎中國(guó)海洋權(quán)益的大小和整體利益的得失,中國(guó)要想在已經(jīng)到來(lái)的海洋世紀(jì)里成為一個(gè)海洋強(qiáng)國(guó),就必須根據(jù)自己的基本國(guó)情,通過(guò)有效的方式、方法來(lái)穩(wěn)步的提高國(guó)民的海洋意識(shí),使國(guó)民樹立起一種全新的海洋觀,讓每個(gè)國(guó)人都對(duì)海洋產(chǎn)生一份信仰之情,讓他們?cè)诹私庹J(rèn)識(shí)了海洋后,能更合理的利用和保護(hù)海洋,進(jìn)而較快的實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。
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QK17-2氣田位于渤海灣,已進(jìn)入生產(chǎn)后期階段,產(chǎn)出液含水量逐年增高,開始出現(xiàn)段塞流,不利于穩(wěn)定生產(chǎn),同時(shí)存在分離器處理能力低于產(chǎn)量的問(wèn)題,需要在原處理系統(tǒng)加入新的氣液處理設(shè)施。如果增設(shè)一個(gè)傳統(tǒng)分離器,將需要超過(guò)40m2的甲板面積,需要大筆投資,并且QK17-2是一座老平臺(tái),已沒(méi)有如此大的額外面積,因此,采用新型高效分離器解決這一問(wèn)題。
該分離器由一個(gè)管狀圓柱體和GLCC整合而成。當(dāng)產(chǎn)出液從立管流入平臺(tái)時(shí),首先進(jìn)入該分離器,其中的重組分液體,在下傾管段中進(jìn)入圓柱體,隨后流入GLCC進(jìn)行下一步處理,而輕組分氣體則直接流入GLCC上部,經(jīng)過(guò)捕霧器后進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)(圖1)。為此,需要在原處理系統(tǒng)中增加3個(gè)設(shè)備:①管狀圓柱體,用于接收液體,并引導(dǎo)其流向GLCC,氣體較少?gòu)闹薪?jīng)過(guò)。其入口直徑12″,出口直徑8″,主體直徑16″,高度1000mm。GLCC:用于進(jìn)一步處理氣體和液體,其入口直徑12″,出口直徑8″,氣體出口直徑4″,高度2500mm。捕霧器:用于捕捉氣體攜帶的液體,直徑800mm,固定于分離器2200mm的高度上。其中:1″=25.4mm。整套系統(tǒng)需要一套對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)(如GLCC控制系統(tǒng)),當(dāng)段塞來(lái)臨時(shí),在不同的入口氣液流量下,通過(guò)控制和調(diào)節(jié)不同閥門,實(shí)現(xiàn)段塞的合理控制。
原氣體處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后,液體處理能力達(dá)到6000m3/d,氣體處理能力達(dá)到120000sm3/d,均有顯著的提高,而且出口流體達(dá)到了以下標(biāo)準(zhǔn):氣體攜液量低于50mg/m3,水中含油量低于1000mg/kg。因而同時(shí)解決了段塞問(wèn)題和處理量問(wèn)題。本次改造,沒(méi)有采用需占用大量甲板面積的傳統(tǒng)分離器,而是采用占地僅3m2的一系列設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了段塞控制和流體處理的雙重功能。該系統(tǒng)在QK17-2平臺(tái)上一直順利運(yùn)行,相比傳統(tǒng)方法,節(jié)約了70%的支出。
二、文昌油田自動(dòng)節(jié)流裝置
文昌油田位于南海,采用固定平臺(tái)+FPSO的方式開發(fā),來(lái)自周圍平臺(tái)的幾條管道將產(chǎn)出液輸送至FPSO集中處理(圖3)。最近幾年,WC14-3平臺(tái)登陸FPSO的立管開始出現(xiàn)段塞,因而增大了FPSO的油氣處理難度。此外,由于FPSO采用燃?xì)馔钙桨l(fā)電,如果立管中發(fā)生嚴(yán)重段塞,氣體將很難及時(shí)通過(guò)分離器進(jìn)入透平供給發(fā)電,燃?xì)馔钙桨l(fā)電則切換為應(yīng)急柴油發(fā)電,不但給生產(chǎn)帶來(lái)不便,而且消耗了柴油,經(jīng)濟(jì)性差。因FPSO沒(méi)有太大的改造空間,不得不探索其他方法解決問(wèn)題。
現(xiàn)場(chǎng)工程師最初采用手動(dòng)節(jié)流方法,但確定正確的閥門開度并不容易,需要花費(fèi)大量時(shí)間調(diào)節(jié),一旦生產(chǎn)工況有變,又需要重新尋找合適的閥門開度。為了使控制系統(tǒng)工作更加高效,設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于PID控制機(jī)理開發(fā),根據(jù)WC14-3海底管道入口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門開度為被調(diào)節(jié)參數(shù),PID用于計(jì)算閥門開度的差別。在程序中,采用一個(gè)略大和略小的閥門開度區(qū)間,以便更快地穩(wěn)定壓力波動(dòng),并使壓力更接近設(shè)定點(diǎn)。
閥門開度的自動(dòng)調(diào)節(jié),在程序中宜采用立管底部的管道壓力波動(dòng)作為調(diào)節(jié)依據(jù),但立管底部并未安裝壓力檢測(cè)點(diǎn)。而在立管底部安裝壓力監(jiān)測(cè)裝置,不僅昂貴,而且需暫時(shí)停產(chǎn)并存在后續(xù)安全風(fēng)險(xiǎn),不可行。因此,采用WC14-3海底管道入口壓力作為計(jì)算依據(jù)。為此,將下列信號(hào)引入程序中:WC14-3海底管道入口壓力、WC14-3海底管道出口壓力、閥門開度輸入值、閥門開度輸出值、氣體流量(與燃?xì)馔钙矫芮邢嚓P(guān)),采集這些控制信號(hào)并連接到系統(tǒng)中,在中控室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
經(jīng)過(guò)一個(gè)月的測(cè)試,自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)取得了良好的效果(表1)。管道入口壓力平均降低了6%,不僅有利于工藝處理系統(tǒng)的穩(wěn)定,而且降低了井口回壓,有利于產(chǎn)量的提高;最低氣體流量提高了8.2%,氣體流量更加穩(wěn)定,這意味著燃?xì)馔钙娇梢愿€(wěn)定地工作。可見,通過(guò)采用自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng),多相流立管段塞的不利影響得以克服,提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性,自動(dòng)控制系統(tǒng)因而展現(xiàn)了良好的段塞控制能力。
三、X油田氣舉系統(tǒng)
X油田是位于西非的一個(gè)深水油田,其產(chǎn)出液由8km海底管道輸送至回接的FPSO,生產(chǎn)期內(nèi)GOR約100。在油田投產(chǎn)初期,因產(chǎn)量較低,以及在油田生產(chǎn)后期,因產(chǎn)出液含水量較高,1400m混輸立管中可能出現(xiàn)嚴(yán)重段塞問(wèn)題。由于臨近油氣田氣源充足,因此采用氣舉法消除段塞。
在設(shè)計(jì)階段,采用OLGA分析海底管道和立管的流動(dòng)安全。以早期投產(chǎn)工況為例,首先確定最低流量,以保證流動(dòng)處于安全、穩(wěn)定、高效的區(qū)間內(nèi)。針對(duì)管匯、海底管道、立管、段塞流捕集器建模,以5kpbd(1kpbd=159m3/d)流量為步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算,以最大入口壓力最低時(shí)的流量為最低流量,其值為30kpbd(圖4)。若流量低于30kpbd,則需采取措施消除段塞。將注氣系統(tǒng)添加到OLGA模型中,即可計(jì)算求得所需的注氣率。
用于氣舉的氣體與外輸氣體相同,經(jīng)節(jié)流和加熱后注入氣體環(huán)空。注氣環(huán)空位于立管內(nèi),立管為PIP柔性管。自外而內(nèi),立管各層依次為保溫層、外管、注氣環(huán)空、內(nèi)管。生產(chǎn)流體從內(nèi)管向上流動(dòng),注入的氣體從環(huán)空流到立管底部。注氣環(huán)空和內(nèi)管的交界處在立管底部,氣體由此進(jìn)入內(nèi)管,舉升內(nèi)管產(chǎn)出液,使嚴(yán)重段塞流得到控制。在立管底部,液塞被注入的氣體擾亂,成為分散流,產(chǎn)出液也獲得了注入氣體所提供的額外動(dòng)力,流動(dòng)更為順暢和連續(xù)。盡管注氣系統(tǒng)十分昂貴,但其不僅解決了段塞問(wèn)題,而且有利于產(chǎn)量的提高,對(duì)油田生產(chǎn)具有積極的意義。
四、結(jié)論
縱觀近幾年高考、 不難發(fā)現(xiàn)、 無(wú)論是地理單科試卷還是文科綜合測(cè)試卷、 無(wú)論是全國(guó)卷還是地方自主命題卷、 在大部分主觀試題的命題形式上都體現(xiàn)了“案例導(dǎo)原理” 或“案例導(dǎo)理論的特點(diǎn)、 即要求學(xué)生根據(jù)試題中所提供的材料或案例、 運(yùn)用已學(xué)過(guò)的地理知識(shí)、 地理原理或規(guī)律來(lái)分析解決教材中未曾出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題。 這里,舉兩個(gè)例子。 ①2004 年上海單科試卷主觀題中的第七大題、 通過(guò)提供冰島的一段資料、要求學(xué)生分析該國(guó)的相關(guān)區(qū)域特征(包括冰島的地理位置、地形、巖石成因類型、氣候、洋流等自然地理特征以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地利用類型、旅游業(yè)發(fā)展條件、主要城市和能源資源等人文地理特征)。②2004 年“文科綜合能力測(cè)試沿海和安徽等地區(qū)卷”的第 36 題、通過(guò)提供中亞平原地區(qū) 20 世紀(jì) 60 年代頻發(fā)沙塵暴(“白風(fēng)暴”)的案例、要求學(xué)生分析該地區(qū)河水的主要補(bǔ)給形式及影響因素、外力侵蝕作用、人類的不合理活動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)果及形成過(guò)程和機(jī)理等。 因此,從高考的上述命題形式及其反映出來(lái)的命題意圖看,重視地理案例教學(xué)不僅是必要的,而且是勢(shì)在必行的,否則,學(xué)生在高考中很難具備這種較高層次的綜合分析問(wèn)題的能力和知識(shí)遷移的能力。 此外,依據(jù)現(xiàn)行高中地理教學(xué)大綱編寫的教材(尤其是人文地理部分和《選修》教材)乃至即將全面實(shí)施的與新高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)相配套的實(shí)驗(yàn)教材中,“原理加案例”或“理論加案例”式內(nèi)容占了相當(dāng)大的比重,因此,實(shí)施地理案例教學(xué)也是可行的、應(yīng)該引起足夠的重視。
二、地理案例教學(xué)的實(shí)施過(guò)程
根據(jù)現(xiàn)行高中地理教學(xué)大綱編寫的高中地理新教材、在高一(必修)下冊(cè)和高二、高三選修教材中,“原理加案例”式內(nèi)容占了相當(dāng)大的比重。 但教材中的案例往往只提供一種情境,至于問(wèn)題的設(shè)置需要教師去創(chuàng)造。 因此、教學(xué)的任務(wù)就是如何在情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。 下面,就現(xiàn)行教材高一下冊(cè)《7.3 交通運(yùn)輸網(wǎng)中的點(diǎn)》一節(jié)中分析影響上海港建設(shè)的主要區(qū)位因素為例,談?wù)勅绾螌?shí)施地理案例教學(xué)。
1、呈現(xiàn)地理案例
首先、在上課之前、應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求、結(jié)合教材提供的上海港背景素材、確定所要討論的問(wèn)題。 為提高課堂教學(xué)效率、在課前可預(yù)先把案例材料印發(fā)給學(xué)生、要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作。 教學(xué)過(guò)程中教師進(jìn)行生動(dòng)描述,并輔以計(jì)算機(jī)多媒體手段或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方式呈現(xiàn)背景材料,模擬再現(xiàn)實(shí)際情境。
補(bǔ)充:上海港區(qū)位案例相關(guān)材料
已有幾百年悠久歷史的上海港,位于中國(guó)大陸海岸線的中心,扼長(zhǎng)江入海之咽喉,東臨浩瀚的太平洋,同時(shí)又處于長(zhǎng)江東西運(yùn)輸通道與海上運(yùn)輸通道的交匯點(diǎn)。 上海港地理位置適中,腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)。 上海港最突出的地理優(yōu)勢(shì)是水上交通便利、水陸相連,江海相連。
上海港是我國(guó)第一大港、也是世界著名大港口之一。 2000年以來(lái),貨物吞吐量突破 2 億噸大關(guān)(位居世界前列),上海物資總量的 60%和上??诎锻赓Q(mào)進(jìn)口物資的99%都通過(guò)上海港??梢?上海港在上海乃至中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。
上海港的管轄范圍包括長(zhǎng)江口、黃浦江水域和杭州灣北岸水域,港區(qū)總面積達(dá)3600km2。 主要港區(qū)沿黃浦江兩岸分布,現(xiàn)有萬(wàn)噸級(jí)泊位 70 個(gè)、黃浦江航道水深約為 8—10m。
討論問(wèn)題設(shè)計(jì)如下:
①閱讀課本“圖7.15上海港位置”。找出上海港的位置,觀察其主要港區(qū)分布在哪里? 為什么說(shuō)上海港首先是一個(gè)河口港,又可兼作海港?②上海港所處地區(qū)屬于何種地貌,這種地貌對(duì)港口建設(shè)有何優(yōu)缺點(diǎn)?③長(zhǎng)江和黃浦江為上海港建設(shè)和發(fā)展提供了哪些有利條件?④為什么上海港能發(fā)展成為我國(guó)第一大港?其有利的區(qū)位因素有哪些?⑤什么是經(jīng)濟(jì)腹地?上海的經(jīng)濟(jì)腹地對(duì)上海港發(fā)展有何促進(jìn)作用?⑥上海市經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)港口建設(shè)和發(fā)展起什么作用?⑦與上海近在咫尺的浦東地區(qū)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到發(fā)展的主要自然原因是什么?⑧對(duì)比上海港,鹿特丹港有哪些區(qū)位優(yōu)勢(shì)?
2.分析討論地理案例
(1)在簡(jiǎn)單介紹港口建設(shè)的歷史及我國(guó)海洋運(yùn)輸概況后,引入我國(guó)第一大港—上海港的建設(shè),首先呈現(xiàn)中國(guó)政區(qū)圖及上海港補(bǔ)充材料,指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文,從水域條件和陸域條件兩方面了解影響上海港建設(shè)的主要區(qū)位因素。 然后圍繞小組合作、現(xiàn)場(chǎng)搶答等形式展開問(wèn)題討論。
(2) 指導(dǎo)學(xué)生閱讀“圖 7.15 上海港位置”,得出上海港地處長(zhǎng)江口與黃浦江交匯處,主要港區(qū)沿黃浦江兩岸分布,東臨東海,因此它首先是一個(gè)河口港,又可兼作海港。
(3) 結(jié)合案例材料有關(guān)數(shù)據(jù)討論長(zhǎng)江三角洲地貌對(duì)港口建設(shè)的有利條件和不利條件(三角洲地勢(shì)平坦開闊,為港口設(shè)備、建筑,以及上海市進(jìn)行合理的平面布置提供了有利條件;但三角洲坡度極緩,水流分汊多,泥沙容易淤塞航道),以及長(zhǎng)江和黃浦江為港口建設(shè)提供的有利條件(為港口提供淡水,并保證船舶入港航道應(yīng)有的寬度和拋錨所需的空間)。
(4)呈現(xiàn)“上海港的經(jīng)濟(jì)腹地”示意圖,聯(lián)系《4.3 海洋資源(二)》一節(jié)中有關(guān)港口建設(shè)、經(jīng)濟(jì)腹地及配套設(shè)施等內(nèi)容,分析上海港的經(jīng)濟(jì)腹地是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū),通過(guò)比較長(zhǎng)江流域水陸交通運(yùn)輸條件,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)腹地是港口興衰的重要基礎(chǔ);聯(lián)系《5.6 工業(yè)的區(qū)位選擇》一節(jié)中寶鋼原料運(yùn)入、產(chǎn)品運(yùn)出與上海港交通運(yùn)輸條件的關(guān)系,討論上海港依托上海市這個(gè)全國(guó)最大的綜合性工業(yè)基地和外貿(mào)基地,對(duì)港口建設(shè)和發(fā)展所起的重要作用。
(5)指導(dǎo)學(xué)生閱讀“圖 7.15 上海港位置”,討論與上海近在咫尺的浦東地區(qū)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到發(fā)展的主要自然原因是由于黃浦江的阻隔,交通不便所致。
(6)最后讓學(xué)生對(duì)比上海港和鹿特丹港、討論鹿特丹港有萊茵河流量季節(jié)變化小,海港更廣闊、更發(fā)達(dá)等區(qū)位優(yōu)勢(shì)。
3、總 結(jié)點(diǎn)評(píng)地理案例
關(guān)鍵詞:熱過(guò)切;技術(shù)經(jīng)濟(jì);研究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.042
1 25mm S6級(jí)卸扣的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程介紹
S6級(jí)卸扣廣泛應(yīng)用于吊裝行業(yè),是吊裝索具未端常用的零部件。在S6級(jí)卸扣系列中,需要配扇形銷軸的卸扣裝配時(shí)規(guī)定:扣體雙耳外端面與銷軸盤面接觸率≥75%(如圖1)。為保證盤面接觸率≥75%,卸扣體雙耳外端面需設(shè)計(jì)加工余量,通過(guò)加工獲得一定面積的平面來(lái)保證面接觸率。由于設(shè)計(jì)有加工余量(如圖2),以及鍛造拔模斜度等原因,扣體雙耳外端面不平整,因而,一般需要通過(guò)銑削或熱擠壓整形等工藝方法來(lái)加工扣體外平面(如圖2)。
以25mm S6級(jí)弓形卸扣為例作為研究對(duì)象,卸扣體傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程一般有兩種:
(1)下料制坯鍛造熱切飛邊除毛刺拋丸機(jī)加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,機(jī)加工工序包括:銑外端面鉆孔倒角攻螺紋等步驟;
(2)下料制坯鍛造熱切飛邊熱壓扁、整形除毛刺拋丸機(jī)加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,熱切飛邊、熱壓扁整形工序均在沖床上實(shí)現(xiàn);機(jī)加工工序包括:鉆孔倒角攻螺紋等步驟。
兩種傳統(tǒng)的卸扣體生產(chǎn)流程冗長(zhǎng),人工、設(shè)備占用多,能源浪費(fèi)大,生產(chǎn)成本高,無(wú)法通過(guò)降低綜合生產(chǎn)成本來(lái)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。由于降低成本的迫切需要,仍然需尋找出技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)來(lái)降低生產(chǎn)成本。
經(jīng)技術(shù)論證,找出了其中的一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):以熱過(guò)切代替銑削加工,代替熱壓扁整形,償試應(yīng)用熱過(guò)切技術(shù)。因而優(yōu)化出如下工藝流程:下料制坯鍛造熱過(guò)切飛邊除毛刺拋丸機(jī)加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,機(jī)加工工序包括:鉆孔倒角攻螺紋等步驟。
2 熱過(guò)切技術(shù)特征
經(jīng)理論研究分析和實(shí)踐驗(yàn)證,熱過(guò)切技術(shù)具有以下主要特征:
(1)以崆邢魈媧冷切削加工工序,實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工方式的靈活性; 可切出工件機(jī)械加工定位點(diǎn)或機(jī)加工起始面;
(2)對(duì)過(guò)切量有一定限制要求,過(guò)切量以合適的度為量,以能夠基本滿足切除加工余量、或切出加工定位面或裝配面為最大限度;過(guò)小,達(dá)不到技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,過(guò)大,熱沖切模具磨損較大,模具壽命較低,切面易發(fā)生不規(guī)則拉傷變形;
(3)沖切模具特殊設(shè)計(jì)制作,運(yùn)用復(fù)合式的模具架構(gòu)技術(shù),實(shí)現(xiàn)沖切、熱整形一體化生產(chǎn),減少熱整形生產(chǎn)工序,模具需常檢查磨損狀態(tài),及時(shí)修復(fù)更換;
(4)與切飛邊時(shí)同步完成,不多設(shè)工步,不多占用沖切時(shí)間;無(wú)需占用銑床等生產(chǎn)設(shè)備,無(wú)需采購(gòu)銑刀等刀具,無(wú)需制作銑削工裝模具,減少生產(chǎn)資源的占用,從而增加有效生產(chǎn)時(shí)間;
(5)在不增加操作工勞動(dòng)強(qiáng)度的條件下,以熱切削代替冷銑削,沖切速度明顯高于銑削速度,生產(chǎn)效率可大幅提高。
3 熱過(guò)切技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
經(jīng)實(shí)際考察同類產(chǎn)品生產(chǎn)工廠,搜集了生產(chǎn)25mm規(guī)格有關(guān)的工藝流程和生產(chǎn)資料,對(duì)不同工藝所需的人員、設(shè)備、工裝模具、刀具等資料數(shù)據(jù),整理如表1所示。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn),熱過(guò)切工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有以下特點(diǎn):
(1)熱過(guò)切是熱沖切的一種方式,不僅不單獨(dú)占用生產(chǎn)工序,而且減少了生產(chǎn)工序;節(jié)省了后續(xù)加工成本; 熱擠壓整形雖然比銑削節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間,但也是一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)工序,需耗用人力、物力資源,而且面平整度較差,殘余飛邊壓扁后在熱處理易產(chǎn)生微裂紋,裝配時(shí)盤面接觸率合格品普遍較低;
(2)熱過(guò)切由于工序合并,零耗時(shí);有效地縮短了生產(chǎn)流程和生產(chǎn)時(shí)間;
(3)由于熱過(guò)切實(shí)現(xiàn)了工序合并,減少了機(jī)械加工過(guò)程中的半成品種類和數(shù)量,減少了產(chǎn)品流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和倉(cāng)儲(chǔ)占用空間,利于現(xiàn)場(chǎng)管理;
(4)熱過(guò)切不合格率低,質(zhì)量水平?jīng)]有降低,熱鍍鋅鋅層附著力高于銑削工藝,質(zhì)量成本隨之降低;
(5)生產(chǎn)總成本低,能夠逐漸增加產(chǎn)品利潤(rùn)率,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力和贏利能力。
總之,熱過(guò)切技術(shù)有創(chuàng)新點(diǎn): 以切代銑或熱整形,減少設(shè)備、工裝模具、刀具數(shù)量,減少生產(chǎn)工序,縮短生產(chǎn)流程,減少操作人員數(shù)量;質(zhì)量穩(wěn)定性高。應(yīng)用熱過(guò)切技術(shù),直接降低了生產(chǎn)成本, 實(shí)現(xiàn)人財(cái)物資源的節(jié)約,改善生產(chǎn)環(huán)境,生產(chǎn)力得到釋放和生產(chǎn)效率的提高。
4 技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系
由上所示,25mm S6卸扣體熱過(guò)切工藝從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面中的“法”,即工藝流程和技術(shù)方法方面找到技術(shù)創(chuàng)新改進(jìn)點(diǎn)的, 而且遵從了實(shí)踐檢驗(yàn)真理的工作原則,持續(xù)改進(jìn)完善創(chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新每成熟運(yùn)用一次,就推動(dòng)一次經(jīng)濟(jì)效益的提高;另一方面,每一次經(jīng)濟(jì)效益水平提高后又驅(qū)動(dòng)著下一次的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造; 因而,兩者是具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的,是緊密相結(jié)合相互促進(jìn)的,兩者交互向好發(fā)展。
降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益往往是推動(dòng)每一次技術(shù)改造的根本目標(biāo)。在產(chǎn)品流程再造、工裝模具設(shè)計(jì)時(shí),借鑒汲收先進(jìn)技術(shù),反復(fù)推敲技術(shù)可行性、工藝可靠性和經(jīng)濟(jì)效益顯著性;在實(shí)施技術(shù)改造方案過(guò)程中,緊密地跟蹤驗(yàn)證其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,發(fā)現(xiàn)潛在技術(shù)改進(jìn)點(diǎn);每次技術(shù)改造后, 綜合評(píng)價(jià)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,分析每次技術(shù)改造的優(yōu)缺點(diǎn),長(zhǎng)期的技術(shù)改造準(zhǔn)備詳實(shí)的材料。
5 結(jié)語(yǔ)
在傳統(tǒng)制造型企業(yè)里, 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)可以從人力資源、機(jī)設(shè)備、工藝方法等各個(gè)方面尋找。科技是第一生產(chǎn)力,是企業(yè)內(nèi)部挖潛的源動(dòng)力,這也是技術(shù)創(chuàng)新的必由之路,是中國(guó)企業(yè)由制造轉(zhuǎn)向智造轉(zhuǎn)型的必然選擇和強(qiáng)國(guó)之路。
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