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關鍵詞:海洋經濟 海洋環境 環境保護 海洋災害
前言
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,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。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展,城平建設中的污水深海排放技術,感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環境的影響等,都將是需要認真解決的問題。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題,也是非常迫切需要研究的課題。此外,長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環境問題及其對策,也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經濟發達的河口和海岸帶地區以及主要海域的經濟發展為背景,建立一個數字化的區域經濟發展模擬系統。與防災、抗災和減災決策支持系統一樣,將環境工程、水利工程、土木工程與網絡技術、計算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合,建立模型,通過多媒體技術,形象化地針對經濟發展規劃,預測由于發展經濟帶來的海域環境水污染的惡化、海洋自然災害(臺風、巨浪、風暴潮、地震、冰害、地質災害)頻發的情況。人類活動特別是大規模工程建設所引起的海洋環境的變遷和海岸演變,以及它們之間的相互作用,用數字手段統一地加以處理,建立智能化的決策支持系統,以促進國民經濟持續、健康地發展,將會是決策部門進行宏觀決策和具體規劃時的一個十分有
效的手段。
三、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。
關鍵詞:海洋經濟 戰略定位 產業結構 陸海統籌 集群發展
1 浙江發展海洋經濟的必然性[3]
1.1陸域資源非常稀缺,日益成為經濟持續發展的瓶頸
從陸域資源來看,浙江省人口稠密而資源稟賦條件差,是一個資源能源小省。2010年末,全省常住人口5446.51萬人,約占全國的4.06%,而土地面積只占全國的1.06%;人均森林面積只有0.11公頃,人,低于全國平均水平;主要礦產資源更是嚴重缺乏。在這樣的資源條件下,浙江創造了全國第四位的經濟總量,然而隨著經濟的快速發展,人口、資源、環境與經濟發展之間的矛盾也越來越突出,資源緊缺日益成為制約浙江經濟持續發展的重要因素。
1.2海洋資源極為豐富,為浙江經濟發展帶來廣闊空間
浙江區位條件優越,位于我國“T”字形經濟帶和長三角城市群核心區,是全國“兩縱三橫”城市化戰略格局中沿海通道的重要組成部分。浙江省擁有6696公里海岸線,其中深水岸線506公里;能建萬噸級以上深水泊位的岸線471公里,大多數集中在寧波一舟山港域,是我國建設世界級深水港群的最佳選址;擁有面積500平方米以上的海島2878個,約占全國海島總數的2/5)擁有近400萬畝灘涂資源,約占全國的13%[4]。
1.3已經制定海洋開發戰略,為海洋經濟發展提供政策保障
1993年,浙江省第一次海洋經濟工作會議上提出要開發藍色國土,拓展新的發展空間。1998年,提出要發展海洋產業,建設海洋經濟大省。2003年,進一步提出要實施陸海聯動,建設海洋經濟強省。2009年,省委省政府作出重大決策,努力推動浙江海洋經濟發展上升為國家戰略。2011年初,《浙江海洋經濟發展示范區規劃》得到國務院正式批復。
2 浙江海洋經濟發展狀況
2.1海洋經濟總體發展情況
2.1.1海洋經濟規模不斷擴大,對全省經濟作用日益重要
2010年,全省海洋及相關產業總產出12350億元,海洋及相關產業增加值3775億元,按現價計算(下同),海洋及相關產業增加值比上年增長2518%,是2004年的2.6倍,年均增長17.0%。海洋經濟占GDP的比重由2004年的12.6%提高到2010年的13.6%,比全國平均水平高3.9個百分點。
2.1.2海洋經濟二、三產業比重上升,第三產業發展較快
2010年,浙江海洋經濟第一、第二、第三產業增加值分別為287億元、1599億元和1889億元,三次產業結構為7.6:42.4:50.0。與2004年海洋經濟三次產業結構對比(見表1),海洋第一產業增加值所占比重下降4.8個百分點;第二產業增加值比重上升0.1個百分點;第三產業增加值比重上升4.7個百分點。2005-2010年,海洋經濟第一、二、三產業增加值年均分別增長7.8%、17.0%和18.9%,第三產業增加值年均增速比全部海洋經濟年均增速高1.9個百分點,因此比重上升較快。
2.1.3海洋主要產業增長較快,帶動海洋經濟整體發展
按照產業關聯程度進行劃分,海洋經濟還可分為海洋產業和海洋相關產業。2010年,作為海洋經濟核心層和支持層的海洋產業增加值為2130億元,占GDP的比重為7.7‰其中海洋主要產業增加值1836億元,占GDP的6.6%(見表二)。2005-2010年,海洋主要產業年均增長19%,比整個海洋經濟平均增速高2個百分點。
2.2海洋主要產業發展情況
2.2.1發揮海洋生物資源優勢,海洋漁業發展形勢良好
2010年,海洋漁業實現總產出366億元,增加值209億元。水產品出口貿易,快速回升,國內貿易市場交易活躍。漁民人均純收入13350元,比上年增長11%。
2.2.2涉海工業增長較快,臨港工業發展格局進一步形成
2010年,涉海工業繼續保持較快的發展態勢,實現總產出6354億元,比上年增長28.1%。涉海工業中,海洋船舶工業和海洋化工業所占比重較高,發展較快。
2.2.3重點工程建筑繼續推進,海洋工程建筑業穩定增長
寧波北侖港工程、鎮海100萬噸乙烯工程、溫州半島淺灘一期工程、飛云江南岸堤防工程、舟山洋山深水港區三期(港口)工程、舟山大陸連島工程項目、三門核電站等大批臨港工業重點項目建設順利或按期建成交付使用,充分發揮出濱海地帶土地資源優勢[5]。
2.2.4海洋交通運輸規模持續擴大,港口物流快速發展
2010年,浙江省海洋交通運輸業實現增加值311億元,比上年增長25.3%。港口貨物吞吐量達到78846萬噸,比上年增長10.3%,其中寧波,舟山港的貨物吞吐量62052萬噸,居全球港口第二位。
2.2.5依托特色旅游資源,濱海旅游業發展迅猛
隨著寧波一舟山跨海大橋、溫州(洞頭)半島工程的通車,舟山群島、洞頭列島已成為浙江省濱海旅游發展的主區域;隨著旅游基礎設施的不斷完善,南麂列島成為浙江省發展海洋生態旅游和度假休閑的理想場所,其它濱海區域也結合自身優勢,積極推出了各種特色濱海旅游項目。
3 浙江海洋經濟發展存在的主要問題
3.1海洋經濟總量較小比重較低
關鍵詞:海洋產業經濟;現狀;問題
海洋是一個自然資源的寶庫,我國海域遼闊,海岸線漫長,有著豐富的海洋資源。海洋資源不僅是包括海洋水域范圍及其范圍內的生物等可再生自然資源,還包括海域內所蘊藏的石油、天燃氣等不可再生礦產資源。而海上航運的快速發展也是海洋資源的一種利用方式,給我國的海洋經濟貢獻了巨大的力量。海洋風能、潮汐能等海洋能源已經成為我國新能源發展的重點之一,對我國能源結構的構成和發展有著重要的影響。海洋產業經濟的發展是我國經濟的重要組成部分,隨著經濟可持續發展戰略的制定和實施,我國海洋產業面臨著產業結構不合理、傳統產業升級轉型和新興產業亟待發展的局面。
一、海洋產業的類型
傳統的海洋產業主要集中在海洋捕撈業、鹽業和海洋航運業方面。
海洋水產業和捕撈業可以被看作是我國海洋經濟的第一產業,近年來維持較為平穩的增長態勢。我國海洋生物種類多樣,而且我國的捕魚業發展較快,漁業產量居于世界第一位,海水養殖發展迅速,在海洋產業中的占比逐年增加。但第一產業隨著新的科學技術的發展和新興產業的崛起,占比有所下降,面臨結構調整和產業轉型等問題。
海洋經濟的第二產業多指海洋鹽業、油氣產業等。我國海鹽產量居于世界首位,海洋油氣的開發力度不斷加大,雖然起步較晚,但油氣產量逐年增長,第二產業的發展勢頭良好。
海洋產業中新興的海洋濱海旅游業和遠洋航運業以及海洋生物醫藥業也迅速崛起,海洋能源的利用也得到快速的發展,目前已經居于海洋產業經濟的首位。隨著人們生活水平的提高,濱海旅游也發展迅速,同時也帶動了區域內餐飲服務、海水養殖以及其他服務行業的發展。海洋生物醫藥業的崛起和發展是生物醫藥發展的新興產業,也提高了海水養殖和漁業的附加值。風能和潮汐能是可再生新能源,對它們的利用還剛剛起步,但發展潛力巨大。海洋運輸業成為新的經濟增長點。我國近海港口的吞吐量逐年穩步增長,新的現代化集裝箱及散貨深水港口的建成與投入使用,使得其功能更加完善、管理更加高效,不斷趨于國際化的管理水平,使得我國的海洋運輸能力不斷增強。
二、海洋產業經濟發展中存在的問題
我國海洋產業經濟雖然得到了快速的發展,但也同時面臨著許多嚴峻的問題。
近年來對海洋的開發利用使得海洋資源面臨過度開發和環境污染等問題。我國近海旅游業的發展盡管給人們帶來無盡的歡樂和區域內人們豐厚的經濟回報,但對海域環境的污染日益嚴重。
過度的捕撈和近岸開發使得海洋生物資源面臨日益匱乏的不利局面,這些都需要國家和政府的相關部門出臺相應的法律法規,利用法律和行政手段進行干預和限制,并引導漁民利用高科技進行產業轉型,開展深水養殖和水產品的二次開發利用和深加工等,給海洋產業經濟一個長久的科學的發展環境。
工業化的快速發展造成近海排放物嚴重超標,入海的污染物的總量呈現逐年上升的趨勢,海域內海水的污染情況日趨嚴重,海洋的凈化能力出現超負荷的情況,這不僅影響了海洋生物的生存環境和海產品的質量安全,也不利于海洋生態h境的健康發展。
海洋產業經濟的產業結構近幾年來的發展雖然日趨合理,但仍面臨產業升級和轉型問題,新興產業的發展有著政策的支撐,但真正實現快速可持續發展還存在很多亟待解決的實際問題。同時,我國近海地區經濟發展較快,海洋產業的趨同現象非常嚴重。各個濱海經濟區中海洋漁業、旅游業的產值都很高,但其他產業的發展相對緩慢。海洋產業的經濟結構還需要作一定的調整。
三、海洋產業經濟的發展展望
面對海洋產業經濟出現的問題,我們應該加大對海洋開發的規劃和調控力度,制定適合海洋產業經濟發展的管理機制,加強各部門的協調能力和管理能力,應用高科技的技術對海洋資源進行開發和利用,發展新興的海洋產業,同時發掘傳統產業的新的增長點,不斷提高我國海洋產業經濟的發展水平。
綜上所述,當前我國海洋產業經濟的增長速度已經超過了國民經濟的增長水平,在我國的國民經濟產業發展中的地位日益突出,一些海洋產業發展較快,居于世界領先水平。海洋產業的結構逐漸走向合理化,在沿海地區的經濟發展中起著重要的支撐作用,海洋產業的高科技含量不斷增加,我國海洋產業經濟的發展面臨新的發展契機。
參考文獻:
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關鍵詞:海洋環境;鋼筋混凝土;橋梁;防腐;
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
在沿海地區,鋼筋混凝土橋梁長期處于海水、海風等自然環境的影響中,遭受腐蝕破壞的程度特別嚴重。據工業發達國家報道,鋼筋混凝土在海洋環境中的浪濺區及海洋大氣區內,使用壽命大幅縮短,結構大量返修,造成的損失往往能達到總投資的40%。所以,海洋環境中鋼筋混凝土的耐久性問題引人注目,越來越得到工程界的重視。以下將探討海洋環境中鋼筋混凝土的老化和相對應的防護機理及防腐技術。
一、鋼筋混凝土橋梁性能老化
鋼筋混凝土結構是一種鋼筋和混凝土復合的材料結構,結構的各項性能不僅取決于鋼筋和混凝土各自的物理力學性能,也與鋼筋與混凝土的協調工作能力有關。一般而言,鋼筋混凝土結構中,鋼筋的腐蝕機理主要分為化學腐蝕和電化學腐蝕,混凝土的腐蝕機理主要為碳化。在海水中,甚至在海潮影響區域的大氣環境中,都存在著大量的氯離子,氯離子極易誘發鋼筋混凝土中的鋼筋發生電化學腐蝕,而且發生腐蝕的時間遠遠早于混凝土碳化引起的鋼筋銹蝕。這種電化學腐蝕的速度快且易產生點腐蝕,不僅嚴重削弱鋼筋截面,而且容易導致應力集中,尤其對于以承受疲勞和沖擊荷載為主的橋梁結構,危害更為嚴重,主要表現在兩個方面。
(一)結構承載力降低
鋼筋混凝土結構材料的劣化是一個緩慢的、漸進的過程,但最后造成的結構破壞形式卻可能是突然的和脆性的。對于鋼筋混凝土梁而言,一般將其設計為具有一定延性的適筋梁,鋼筋與混凝土之間具有有效的粘結作用,二者協調變形。但是,對于腐蝕后的鋼筋混凝土結構,當鋼筋銹蝕到一定程度,混凝土保護層開裂甚至脫落以及鋼筋與混凝土界面上生成的疏松的銹蝕層都會影響鋼筋與混凝土之間的粘結性能。當銹蝕量較大時,粘結性能的退化已不能在鋼筋與混凝土之間建立起足夠的粘結應力,鋼筋的強度得不到充分發揮,承載能力下降。
(二)結構破壞形式改變
粘結性能的破壞導致鋼筋不能發揮其塑性性能,結構的破壞形式從延性破壞轉變為脆性破壞。對于點腐蝕,由于存在初始缺陷和應力集中,橋梁的壽命將會大幅度降低。更為重要的也是容易忽視的是,鋼筋銹蝕不僅會導致結構性能發生改變,還會造成結構的不對稱損傷,比如,在海岸和近海工程中,迎海面損傷通常大于背海面,浪濺區和水變區的損傷通常大于大氣區和水下區;鋼筋銹蝕差別很大,也有可能造成結構的不對稱損傷。這種不對稱的損傷可能引起結構實際的受力狀態改變,如由延性破壞轉變為脆性破壞、彎曲破壞轉變為扭轉破壞等等,導致不可預料的結果。通過對鋼筋混凝土橋墩立柱非均勻銹蝕后結構可靠度的分析發現,結構的實際可靠指標通常更低,如果仍按通常截面缺損的分析方法評估非均勻銹蝕結構的承載力和可靠度,則會使結構處于更加不安全狀態。某地一座橋梁的主梁,迎海面鋼筋銹蝕非常嚴重,而背海面則相對輕微很多,在車輛作用下突然發生破壞,破壞的形式已經不是彎曲破壞,而是側向失穩破壞,這種破壞形式的轉化主要是因為一側的鋼筋銹蝕量太大,幾乎已經銹斷。
二、防護機理及防腐技術
(一)防護機理
由上述腐蝕機理可知,處于海水環境中的鋼筋混凝土結構發生鋼筋腐蝕是由于海水中的氯離子滲入到鋼筋周圍,當其濃度達到臨界值時就會破壞鋼筋表面的鈍化膜從而發生電化學反應,導致鋼筋腐蝕。因此,從防護機理來說就是采取有效措施阻止或延緩鋼筋周圍發生陰極或陽極反應,這樣就能有效地阻止或延緩鋼筋混凝土結構出現鋼筋腐蝕破壞。
(二)防護措施
目前國內外常用的措施有基本措施和補充措施(特殊防腐蝕措施)兩類。
1.基本措施又稱為第一類措施
它的基本內容是通過設計、施工,最大限度的提高混凝土本身的抗氯離子滲透性以限制環境侵蝕介質(氯化物、氧和水等)滲透混凝土,從而預防鋼筋腐蝕。
(1)選用抗海水侵蝕性能好的水泥品種
抗硫酸鹽水泥:它的熟料成份主要限制鋁酸三鈣的含量不大于5%、硅酸三鈣的含量不大于50%,鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣含量之和不大于22%。這種水泥抗硫酸鹽侵蝕的能力很強,且水化熱低,由于不摻混合材料,所以抗凍性也較強。
普通硅酸鹽水泥:摻有活性混合材料,所以氫氧化鈣的含量比較少,對抗溶出性和抗硫酸鹽侵蝕能力比硅酸鹽水泥要強,其它與硅酸鹽水泥相同。
(2)提高混凝土的密實度
密實度高的混凝土孔隙率低,抗海水滲入的能力強,使用壽命也就長。當混凝土材料的配比確定后,水灰比小和施工質量好的混凝土密實度就高,因此,混凝土澆筑時要嚴格控制水灰比并認真施工。
(3)適當提高混凝土強度和水泥用量
混凝土抗壓強度越高,混凝土的抗滲性能就越好,耐腐蝕性也越好。另外,適當提高混凝土強度和水泥用量也能提高混凝土的抗碳化能力,混凝土強度高,密實性好,水泥用量多,則堿度高,碳化速度就慢,可以長期保證鋼筋表面的堿度,對防止鋼筋過早的電化學腐蝕十分有利。對同齡期的混凝土進行碳化檢測,發現水泥用量439kg/m3的C30混凝土,其碳化深度只有0~0.5mm,而水泥用量 297kg/m3的C20,碳化深度就有2.0~3.0mm。
(4)增加鋼筋保護層厚度
根據結構情況,適當增加鋼筋保護層厚度,以延緩氯化物到達鋼筋表面的時間。
(5)防止混凝土開裂或嚴格控制裂縫的寬度
鋼筋腐蝕產物——鐵銹的體積約為原先鐵體積的2.5倍,所產生的膨脹壓力會造成混凝土的開裂、剝落,裂縫的產生又會招致更嚴重的腐蝕。實驗表明:許多情況下,先是由于結構裂縫引起鋼筋腐蝕,腐蝕的結果使得裂縫擴大、混凝土剝落。因此在結構設計和施工管理上,應盡量避免裂縫出現,或嚴格控制裂縫寬度。
2.特殊防腐蝕措施
(1)混凝土表面涂覆浸入型涂料
浸入型涂料是一種粘度很低的液體,將它涂(或噴)于風干的混凝土表面上、靠毛細孔的表面張力作用吸入深約數毫米的鋼筋混凝土表層中,它與孔壁的氫氧化鈣反應,以非極性基使毛細孔壁憎水化或者填充部分毛細孔使孔細化。目前使用的侵入型增水涂料屬有機硅化合物,其中以異丁烯三乙氧基硅烷單體作為硅烷漫漬材料效果最好,保護期可長達15年,但材料費用較高,國內尚不能批量生產。
(2)鋼筋阻銹劑
在混凝土拌合物中摻入少量外加劑,靠它來阻止或延緩金屬和電解質界面的電化學反應來阻止金屬腐蝕。目前,我國主要用于不得不使用海砂作為鋼筋混凝土細骨科時而采取的一種防護措施。
(3)陰極防護
根據鋼筋腐蝕的電化學原理,陽極反應(鋼筋腐蝕)必須同時放出自由電子的電化學本質,采取措施使其電位等于或低于平衡電位,不讓鋼筋表面任何地方再放出自由電子,就可使鋼筋不能再進行陽極反應(腐蝕),陰極防護的方式有犧牲陽極和外加電流兩種。陰極防護技術,在歐美等國家已經用于環境惡劣的重要工程上,我國目前尚處于開發階段,由于成本和管理要求較高,在我國推廣該項技術尚有一定阻力。
以上,是我對海洋環境中鋼筋混凝土橋梁防腐技術的粗淺探討,希望在國際、國內對海洋環境混凝土結構的耐久性已有較多認識和研究的情況下,正在建設的工程能夠吸取國際、國內的大量慘痛教訓,不要沿著老路重蹈覆轍。相信我們的明天會更好。
參考文獻
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[2] 施惠生,王瓊. 海工高性能混凝土用復合膠凝材料的實驗研究. 2003(9)
[3] 朱毓麗. 環氧樹脂涂層鋼筋海港工程中的應用前景. 2002(6)
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一、達內國際集團簡介
達內國際集團是中國IT職業教育的品牌,是目前中國IT職業教育集團,2014年4月3日,達內國際集團成功在美國納斯達克上市,是中國家在美國上市的IT職業教育集團,同時也是2014年赴美上市股。根據IDC的數據,達內國際集團是目前國內的IT職業教育機構,市場份額超過8.3%,排名行業。達內時代科技集團致力于培養面向電信和金融領域的Java、C++、C#/.Net、3G/Android、3G/IOS、 PHP、嵌入式、軟件測試、UID、網絡營銷、網絡工程、會計、UED、web、Unity3D、大數據等16大課程方向中高端軟件人才,先后獲得美國國際數據集團IDG、集富亞洲JAFCO ASIA、美國高盛銀行的三輪投資,是國內首家獲得國際風險投資的IT職業教育機構。達內國際集團經過13年運營,以中關村科技園區為依托,在中國軟件業發達城市——北京、上海、廣州、深圳、大連、南京、武漢、杭州、西安、蘇州、成都、太原30多個大城市,建立100多個職業教育中心,年培訓5萬名軟件人才。已累計為IBM、微軟、摩托羅拉、華為、中軟、用友、Yahoo、阿里巴巴、TOM、新浪、搜狐、百度、聯想、神州數碼、大唐電信、亞信等知名IT企業培養輸送了20萬名中高級軟件人才,是中國目前的人才培養與輸送的提供商。
除中高端IT人才實訓外,達內時代科技集團同樣致力于IT 人才輸送、教育平臺建設、軟件研發等綜合服務。目前,已形成包括 人才實訓中心、軟件研發中心、軟件人才中心、IT 教育中心四大人才服務模塊達內國際集團逐漸形成以IT培訓為主的多元化、綜合性的職業教育及人才服務領導品牌。
達內國際集團有限公司的各個中心由軟件專家負責運營,課程設計引進北美先進技術,貼近中國軟件企業的實際需求,同時,聘請北美海外專家與來自IBM、華為、用友、亞信、東軟等國內外名企的一線實戰專家擔任講師,以確保高端培訓效果。達內在課程設計與培訓模式上不斷創新,開創“零首付、低押金,就業后付款”的信貸就業模式先河,改革培訓模式保持培訓規模擴大的同時確保90%以上的就業率,同時高質量就業。
二、達內時代科技集團與高校和企業合作
從創建之初,達內國際集團就非常重視與高校進行學術交流、專業共建等方面的合作。經過13年辛勤的耕耘,達內國際集團在全國高校中建立了良好的口碑和美譽度, 達內先后與全國500多所大學的計算機或軟件學院建立良好合作關系,其中20%以上為211重點大學,在100多所院校里建立了達內大學生實習實訓基地,并與包括北大軟件學院在內的7所院校建立軟件工程研究生聯合培養合作。近年來,達內加強了與院校開展深度合作的步伐,在人才培養模式、項目課程體系的整體構建、實訓實習基地的建設、師資培養等方面全方位的高校開展合作,對高校的教學改革、優化高校課程體系,強化實訓實習以及加強高校教師隊伍實戰型業務水平的提升都積極的推動作用。
達內發展離不開與企業的密切合作,達內在全國建立5大軟件人才中心,300人才顧問每天不斷與全國上萬家企業保持聯系和溝通。通過13年達內不斷地探索與嘗試,達內與國內外知名企業建立人才推薦,人才定制培養、人才租賃與外包、校園招聘、IT獵頭、企業內訓等多樣化的合作方式和一站式的服務體系。截止到2014年5月底,達內與全國5萬家知名企業建立合作關系,每個月在達內全國中心有近600場的企業雙選會,達內還會定期做專場招聘會,正是與企業的緊密合作關系,達內學員保持行業的學員就業率,2014年實現了95%以上的就業率。
三 、達內國際集團公益事業進行中
達內辦學不忘承擔社會責任,奉獻愛心傾注公益事業,2008年四川汶川地震發生后,達內向災區的學生發出援手,免費資助多名災區學生參加高端IT培訓,對于經濟特別困難的學生達內還給發生活費;2011年11月14日達內與中國殘疾人聯合會攜手啟動期達內高端PHP軟件工程師班,公益資助25名肢體殘疾的學生學習達內高端PHP課程,學員畢業后基本就業, 其中視力有障礙的甄智博成功入職湖南大廈,獲得3500元的月薪、雙腿殘疾的吳鑫4000入職中科創達;2012年5月10日達內再次攜手中國殘疾人聯合會啟動第二期達內高端測試班,公益資助30名學生;近些年,達內將公益事業融入到員工的文化,不斷通過各種手段幫助家境貧寒的學生和農村學生; 2008年達內就曾經推出“暖冬工程”幫助近萬名大學生實現理想就業,改變自己的命運,2011年達內獲得高盛三輪融資后,達內又啟動了“陽光計劃”,希望幫助更多優秀的貧困學生接受高端IT教育;2012年,達內再次攜手中國殘疾人聯合會啟動第二期達內高端測試班,公益資助30名學生,幫助他們改變自己命運;2012年,達內得知佳木斯第十九中學老師張麗莉舍身救學生的事件后,向相關公益慈善為最美女教師組織捐款。達內自成立以來,達內累計捐款已經數千萬,資助3萬名多名貧寒學子接受高端IT培訓,改變了他們的命運。
四、達內國際集團主要業績:
達內國際集團作為中國高端IT培訓的翹楚,從創業之初就倡導 “誠信、創新、開放、合作”的企業文化,同時經營戰略一直都保持經營模式和產品保持行業的一步:
率先在美國上市家IT職業教育機構
率先推出“先就業,后付款”IT信貸就業培訓的IT職業教育
率先獲得國際風險投資的IT職業教育機構
率先入選“德勤中國高科技高成長50強”的IT職業教育機構
率先由IT技術專家建立和運營的IT職業教育機構
率先全面開放課堂,隨時真課試聽的IT職業教育機構
率先與“211工程”大學聯合培養軟件工程碩士的IT職業教育機構
率先真實披露學員就業率、就業品質的IT職業教育機構
率先開辟高端課程,培養IT白領、金領的IT職業教育機構
率先完全真實公開師資背景的IT職業教育機構