海洋资源开发与海洋环境保护

1、海洋资源开发与海洋环境保护众所周知，在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。开发 利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的重要途 径。海洋约占地球表面积的71%，浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资 源和药材资源，具有十分巨大的开发潜力。海洋资源主要包括以下几方面：第一、海洋石油和天然气；海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿立方米， 约占世界油气总量的45%。目前，海上油气开采量约占全球油气开采量的30%。第二、海洋金属矿藏；海水中除了有水中的H、O两种元素外，还溶解有Cl、Na、K、 Mg、Ca、S、C、F、Br、B、

2、Sr等80多种化学元素，被誉为“液体矿山”。海水中可提取镁、 钾、铀、锶等各类矿物达5亿亿吨。海底有大量锰结核，也称多金属结核。锰结核是20世 纪70年代才大量发现的海洋矿产。褐色的锰结核，外观像土豆，切片来看，一层层的又像 葱头。这种结核体往往是以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心，把其他物质聚集在周围。生长 速度很缓慢，大约1000年生长1mm，有的100万年才生长4mm。锰结核含有锰、铁、镍、钻 等20多种元素。其经济价值很高，广泛分布于水深40006000m的海底，总储量估计约为 3万亿吨。现在一般利用采矿船来开采锰团块。装有洋海监视器的采矿机在海底收集锰团块， 然后，通过软管抽气，像吸尘器

3、一样把锰团块经软管连续地吸到水面上的采矿船中，每天采 矿量可达3000吨。第三、海洋生物；在生物资源方面，海洋中存活着20多万种生物。经专家测算，海 洋的初级生产力每年为6000亿吨，其中可供人类利用的鱼类、贝类、虾类、藻类，每年为 6亿吨，而现在全世界的捕量为9000万吨左右。海产品已成为人类生活中不可缺少的重要 食品来源，目前海产品提供的蛋白质约占人类食用蛋白质的22%。在不破坏生态平衡的前提 下，海洋每年可以产出的水产品足够300亿人食用，海洋向人类提供食物的能力等于全球所 有耕地提供农产品的1000倍。不仅如此，包括鱼类在内的海洋生物，已成为新型约物和保 健品的原料来源，引起国际医约界

4、的日益关注。据估计，从海洋生物中可提制的药品将达2 万种之多，世界各国为此展开了激烈的竞争。第四、海洋能源；除石油、天然气外，海洋蕴藏着巨大的动力能源。据估算，可供 开发利用的总量在1500亿kw以上，相当于目前全世界发电总量的十几倍。其中，波浪能为 700亿kw，盐度差能为300亿kw。海洋能具有安全、无污染和可永久利用等优点，具备良 好的开发前景。另外，海水中含有200万亿吨量水，其中所含的氘是受控核聚变的宝贵原料。 核聚变能是被广泛看好的21世纪全球电力的一个重要来源。地球的表面虽然有71%被水履 盖，但其中97。2%是海水，在2。8%的淡水中，又有69%是人类验证以利用的两极冰盖。人

5、类可利用的淡水只占全球水总量的0。77%。有人比喻在地球这个大水缸里可用的淡水只有 一小汤匙。合理节约用水是可持续发展的重要课题，然而，节水并不能增加淡水的总量。大 量地利用海水就成为21世纪解决淡水缺乏的主要途径。海水利用包括海水直接利用、海水 淡化和海水综合利用，以及海水农业等。海水直接利用是用海水代替淡水作为工业用水和生 活用水。到21世纪上半叶，随着海洋生物污损防治技术的提高和耐腐蚀材料的进一步发展， 沿海城市的绝大部分工业冷却水都将采用海水。生活用水如海水冲厕也会得到大面积推广。 海水淡化是海水利用的重点，到了 21世纪中叶，也许我们会看到这样一个景象，每个岛屿 或缺水的沿海城市都建

6、有海水淡化工厂。这些工厂里大多采用蒸馏法和反渗透技术来制取淡 水。到时候全世界使用的水资源中有五分之一以上来自海洋。反渗透法是利用孔径比纳米还细小的半透膜滤去盐分来制取淡水的。总之，海洋是人类可持续发展的重要基础。海洋一一人类未来的财富，其经济价值 可观，开发前景十分诱人。但是，随着人类科技的进步和对海洋的不断探索，我们深知：这片孕育我们的海洋 有着丰富的资源、广阔的空间。这对人类而言不啻为一笔巨大的财富。于是，世界各国迅速 将海洋开发、利用作为能源战略的一部分。人类历史告诉我们，无节制的开发给人们带来了 无数灾难，打破了自然界的生态平衡。伤痕仍历历在目，无时不警示着人们深海开发的每一 步都要

7、小心谨慎，切不可盲目，造成无可弥补的损害！海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来， 我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。 海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如 1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在 南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极 浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题 是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平

8、洋，每年出现的台风数目 占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有78个。每当台风在我国登陆或接 近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现 象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重 叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也 会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至 今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海 冰的断裂，断裂后冰块的尺度

9、直接影响其对结构物的作用。我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程 设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发 生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害一一火灾、环境污染等的后果也不堪设想。更严重的是海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自 两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的 物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差， 原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展 造成重大的影响。

10、因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷 载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构 进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构 病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、 流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使 海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措 施。为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报 技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，

11、如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观 测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经 济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸 和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技 术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地 描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减 灾决策支持系统。为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海 上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方

12、向发展。人们现已在 建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程， 估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成 了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东 京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、 规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越 来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达 的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原 有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些 海洋