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文中闡述了在海洋環境監測工作中,加強海洋環境監測的全過程質量控制的必要性,主要介紹了海洋環境監測工作常見的質量控制技術以及對監測數據審核的合理性分析方法,為環境管理和科研提供有力保障。
關鍵詞:環境監測;質量控制;質控方法
Abstract:This paper expounds the Marine environment monitoring work, strengthening the Marine environment monitoring quality control in the whole process of the necessity, mainly introduced the Marine environment monitoring work common quality control technology, and the monitoring data of the rational analysis of the audit methods for environmental management and scientific research to provide powerful guarantee.
Keywords: environmental monitoring; Quality control; Control method
中圖分類號:O213.1文獻標識碼:A 文章編號:
1 前言
海洋環境監測質量控制是海洋環境監測工作中的重要組成部分,而采用合適的、必要的質量控制方法是保證數據質量的主要措施之一。質量控制主要是為了達到監測質量要求所采取的技術和活動,是監/檢測全過程的控制方法,是質量保證工作的一部分。從合同評審、站位布設、方案制定、現場環境監測、樣品的采集、樣品前處理、樣品檢測分析、數據審核、環境影響評價、檢測報告的編制各環節,質量控制工作都要貫穿其中。依據ISO/IEC l7025:2005《檢測和校準實驗室能力的通用要求》、《實驗室資質認定評審準則》(國認實函[ 2006]141號)等的要求,積極開展海洋環境監測的質量控制工作,全面提高監/檢測人員的質量意識和業務水平,強化現場樣品的采集、保存、運輸及實驗室分析檢測和數據處理、審核的全過程質量控制,確保監/檢測結果真實、準確、可靠。因此,加強海洋環境監測的全過程質量控制管理,要從提高全員的質量意識開始,建立健全質量管理體系,完善全過程的質量保證工作,加強質控工作力度等方面入手,才能確保監/檢測數據的準確性和可靠性,為環境規劃、環境管理、污染防治提供科學依據。
2 建立健全質量管理體系
監/檢測工作的質量保證,依托于科學完整的質量管理體系,以質量體系文件(質量手冊、程序文件、作業指導書和質量記錄)的形式,對各個監/檢測環節、各個檢測部門,對實驗的條件和環境,對管理者和每個檢測人員的職責和行為進行規范。監/檢測的質量管理,說到底就是監/檢測質量體系的建立、持續改進和有效運行。因此,環境監/檢測機構可以依據《實驗室資質認定評審準則》建立適合本單位要求的質量管理體系,在包括監測方案制定、樣品采集、原始記錄、分析測試、數據處理、報告編寫等各個環節都要嚴格按照體系文件規定要求開展工作,并進行管理體系的內部審核和管理評審,結合實際工作和質量體系運行中存在的問題,對質量體系文件及時進行修訂和補充,健全一系列的規章制度,保證質量管理體系的持續有效運行。
3 監/檢測過程質量控制
環境監/檢測的全過程涉及到監測機構的每個工作崗位,從供應品采購到管理,從合同評審到現場采樣工作,從實驗室分析到數據質量的綜合評價,使每位員工認識到所在崗位的工作質量要求,做到實時、實事質量控制。我們在海洋環境監測過程中通常所采用的質控方法包括:
3.1 現場空白樣
現場空白是指在采樣現場以人工海水作為樣品,按照監測項目的采樣方法和要求,與樣品相同條件下裝瓶、保存、運輸,直至實驗室分析。通過將現場空白與實驗室空白測定結果進行比較,掌握采樣過程和環境條件對樣品質量影響的狀況。
3.2 平行樣
采樣時由監測人員在質控站位采集平行樣帶回實驗室,除做平行樣分析外,由質控人員抽取部分平行樣進行密碼編號,分布在樣品中。檢測完畢后解密,平行樣測試結果符合《海洋監測規范》(GB 17378.2-2007)中相應的容許限即為合格。若合格率較低,則需要進行復查甚至重新取樣。通過平行樣的測試可以對該批樣品測定結果的精密度進行質量控制。
3.3 現場空白加標樣
現場空白加標樣是將實驗室配制的一定濃度的被測物質的標準溶液,加入到已知體積的人工海水中。然后按樣品要求進行處理,送實驗室分析。將測定結果與現場空白樣對比,掌握環境條件對標準溶液的影響狀況。
3.4 現場加標樣
現場加標樣是取一組現場平行樣,將實驗室配制的一定濃度的被測物質的標準溶液,加入到其中一份已知體積的水樣中,另一份不加標。然后按樣品要求進行處理,送實驗室分析。將測定結果與實驗室加標樣對比,掌握測定對象在采樣、貯存和運輸過程中的變化狀況。
3.5 實驗室空白樣
以人工海水做為樣品,按照監測項目分析方法進行分析,掌握實驗室分析過程對樣品質量影響的狀況。
3.6 實驗室加標樣
取一組實驗室平行樣,將配制一定濃度的被測物質的標準溶液,加入到其中一份已知體積的水樣中,另一份不加標,進行實驗室分析。掌握測定對象在分析過程中的變化狀況。
4 監測結果的質量控制
在對監測數據的質量控制過程中,我們除了要對監測項目、方法、儀器設備、環境條件等進行審核,還要對質控數據和監測數據計算正確性進行審核,重點要對數據的合理性進行審核。
4.1 與執行標準相比較
海洋環境監測項目均有明確的環境質量標準,監測所得的數據一般也在標準范圍內,當監測數據超過執行標準數倍甚至更多時,應列為可疑數值,查找原因。如某養殖區水質要求為二類水質要求,當監測數據表明該養殖區水質達到四類或劣四類,這時,我們一定要查找原因看是否有別的污染源或實驗過程是否有失誤造成等。
4.2 與歷史數據相比較
對監測數據進行合理性分析,首先要了解采樣站點往年的監測結果范圍,特別是常規監測工作,一般是定期連續的,已積累了幾年或多年的數據。我們進行合理性分析時,針對同水期、同一站位的數據,如個別項目測值變化較大,如原為一類水質變為四類,則需將該值列為可疑數值,對其進行合理性分析,查找原因。
4.3 同斷面間相比較
一般情況下,同一監測斷面相鄰站位的監測結果相差不大,同一測點連續幾天的監測結果也應相近,當變化較大時,如左為一類水、中為三類水是不正常的,應查找原因,找出異常值。首先要了解是否有新的污染源介入,其次是采樣全過程有無異常,包括采樣是否規范、采樣的容器是否達到要求,樣品固定是否出差錯。再次是了解實驗室分析是否出問題,如是否及時分析,顯示劑保存時間是否過期等。
4.4 監測項目間的相關性比較
環境要素是相互影響的,兩個或兩個以上的監測項目的監測數據往往存在一種固定關系。如無機氮(亞硝酸鹽氮+硝酸鹽氮+氨氮)
5 結語
由于海洋環境監測有其特殊性,尤其是采樣、分樣、樣品貯存過程中存在著多種隨機因素,實施海洋環境監測質量控制存在多方面的困難。我們一定要高度重視海洋環境監測質量,加強質量控制技術的學習,強化全體員工的質量意識,制定和完善質量監督與管理機制,加強日常工作的質量監督與管理,不斷提高海洋環境監測質量,保證數據審核的質量,確保監測數據準確、可靠,更好地為環境管理和環境科學研究服務。
參考文獻:
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4 國家海洋局《海洋監測質量保證手冊》委員會.海洋監測質量保證手冊[z].北京:海洋出版社,2000.
5 GB17378.2-2007 海洋監測規范第二部分:數據處理與分析質量控制
海洋石油現場安全管理是一件要求我們必須嚴肅對待的事情,其實每一件事情都包括很多小的環節,當一個人想要做好一件事情的時候,就要求這個人做好每一個小的細節,細節在成功的過程中起著重要的作用,但是細節在失敗的過程中卻起著更重要的作用。
海洋作業是一個技術難度要求很高,風險性非常高的一個作業,這就更要求作業單位、作業個人對自己負責,對他人負責,要關注每一個細節,在工作的過程中,理清工作程序,用科學的方法去認識可能的危險,也就是我們經常所說的風險預測,當預測到可能會發生的危險之后,才會去考慮用什么辦法去防御,制定有效地防范措施,以此來保障海上作業人員生命與財產安全,為安全管理工作的穩定發展打下一個堅實的基礎。
1.1海洋石油開發過程
海洋石油開發主要包括勘探、開發鉆井、完井采油、油氣分離處理和油氣集輸。
海洋石油開發過程的每一個過程都是十分復雜,都需要相當高的技術含量,所以,海洋石油開發的安全管理需要有一些措施和制度,主要的制度包括:安全生產責任制、工作許可制、安全檢查制度、危險物品管理制度、油(氣)外輸管理制度等,這些制度都是海洋石油作業過程中不可缺少的,都是起著至關重要的作用,沒有制度不成方圓,沒有這些安全管理制度,事故發生概率會大大提升,這是我們大家所不愿看到的。
1.2海洋石油作業過程的主要危險及控制
全世界海洋石油作業所出現的事故有很多很多,例如:1969年,渤海一號采油平臺被海冰推倒。1983年,美國環球鉆井公司“爪哇海號”鉆井船,遇8316號強臺風襲擊傾覆沉沒,船上81人全部遇難。1988年,英國北海PiperAlpha平臺爆炸震驚了世界,這次海洋石油工業事故十分悲慘,造成167人死亡。這些事故告訴我們,海洋石油作業風險十分的大,由于海洋石油投資數額十分巨大,所以我們不能讓事故發生,一旦發生,人身和財產都會有巨大的損失。我們必須注重細節,運用科學的方法去判斷可能存在的風險,從而想出對策,保障人身安全,保護海洋環境。
海洋石油作業風險之大是大伙有目共睹的,可能存在風險的海洋石油作業的主要因素有:海洋環境條件、拖航過程、吊裝作業、海底管線安全鋪設作業、油氣生產過程,以下簡單論述所存在的主要危險及其控制措施。
1.海洋環境條件
海洋環境條件對海洋石油作業的影響十分巨大,是海洋石油作業能否正常進行的關鍵因素,例如:(1)海浪對海洋石油開發有著很大的影響,風又是引起海浪等各種惡劣天氣的罪魁禍首,當風力達到7級以上時,海洋石油作業就會被迫中止,因為海浪會使船搖擺不定,顛簸等現象,導致設施等相互碰撞,會嚴重影響海洋石油各項作業。(2)海上結冰會對海洋石油開發產生重大影響,海冰會引發船位無法固定,造成船與其他設施碰撞,導致其他構件受損,最嚴重的是一旦船舶受損,進水沉沒,由于海冰的影響,解救人員都無法及時趕到采取救援,所以,海冰對海洋石油作業的影響極其嚴重。
面對海洋石油作業的困難,應該將各種船舶及其設備制定相關的限制,并做好生存應急措施,例如,船上船舶、設施抗風速等級等等。另外,需要將強天氣預報及監測,注重預防,從而將風險降至最低。
2.拖航過程
海洋拖航,又稱海上拖帶,是指承拖方用拖輪將被拖物經海路從一地拖至另一地,并由被拖方支付拖航費的一種法律行為。拖航過程中中的固定、配載、拖帶有很多的要求,例如:證書必須齊全有效,預先必須有設計圖,必須保證通訊正常,嚴禁超載等等,海洋拖航也是有高危險性的作業,固作業過程中也需要注重安全管理,發現問題時及時報告,及時解決,保證拖航過程的穩定有序。
3.吊裝作業
吊裝主要存在的風險有拖拉設施的拖拉點強度不夠,重心不明,平衡能力,甲板強度、登高作業,違規指揮及操作等等。有些風險是需要在設計方案時考慮清楚的,風險評價時進行危險因素識別和風險評估,風險評價需要有資歷的專家進行審核,并針對可能存在的風險提出預防措施,降低風險。另外,吊裝作業需要設立警戒線,制定作業檢查表,嚴格把好每一關。
4.海底管線安全鋪設作業
海底管線鋪設主要有浮拖法、底拖法、鋪管船法。海底管線的安全鋪設對海洋石油開采起著決定性的作用,開采出的石油需要通過海底管線進行運輸,一旦管路出現問題,不僅造成經濟損失,而且污染海洋環境。海底管線的安全鋪設,可能發生的風險較多,例如:退船的收放速度不協調,致使管線屈曲;破壞性大風導致海管損壞;惡劣天氣造成錨纜斷掉,從而引發管線屈曲等事故。所以,在此過程中,應該控制好退船速度,按時接收天氣預報,并及時分析天氣情況,鋪管的過程中,應該保證管內沒有遺留物,在進行試壓時,應嚴格把關,落實試壓程序要求的防范措施。
5.油氣生產過程
海洋油氣生產過程存在很大的風險,因為油氣都是易燃易爆物質,遇明火即會發生燃燒、爆炸,而且燃燒物中有很多的有毒物質,對人造成威脅。海上作業的空間非常小,一旦發生事故,逃生和救生就顯得尤為困難,而且海洋石油作業屬于高投資的工程,一旦發生事故,經濟損失十分巨大。這就要求在油氣生產系統的設計建造階段,保證材質、保證施工質量,進行風險評價,制定預防措施。而且在生產作業期間,應定期進行檢查,一旦發現風險,立即報告,拉響報警系統。
1.3海洋石油作業安全管理
海上石油作業需要與陸地建立迅捷的安全管理系統,確定安全負責人,必須保證每天24小時連續監控,隨時掌握海上石油作業現場安全情況。同時,保持通訊方便,還可以給現場以安全技術操作以及指導,明確每一個作業人員的安全職責,并且督促、保障每一個石油作業人員都能夠嚴格執行安全管理制度、遵守安全操作規范,進行安全的作業。另外,當進行危險品有害作業時,作業人員應盡量將作業時間安排在白天,因為白天人員比較多,視野比較開闊,發現危險的幾率要比夜間作業大很多,就算在白天作業,也要注意,多余人員不可在現場,當作業過程中,發現有可能發生事故危險的時候,作業人員應立即報告上級安全負責人,如果事故嚴重,應立即發出警報,以便盡快停止危險作業。海洋石油作業人員需進行上崗前培訓,了解海洋石油作業的程序,可能存在的風險,并學會海洋自救措施,提高每一個作業人員的綜合素質,以便出現安全問題時逃生。
2.海洋石油特點分析
海洋石油的開采有其獨特的特點,它同陸地石油的開采不同,海洋石油作業是高風險、高投資的工程。海洋環境的瞬間改變是海洋石油作業的主要不同點,海洋作業在澎湃的海水中,每個人都知道,水深越深,進行作業的難度就越大。這就要求海洋石油開采采用國家甚至世界先進科技技術,例如:衛星定位電機計算機技術、環保防腐蝕技術、先進的造船技術等等,只有這樣,才能解決海洋石油開采過程中所出現的難題,這些是海洋石油開采最大的不同點。
(1)海洋石油開發的勘探技術以及所用的裝備,與陸地石油開采截然不同。必須采用專門船舶進行海洋石油地震勘探,所采用的釋放地震波的裝備必須具有大功率、高壓空氣壓縮機等,陸地石油開采大多采用放炮,這要比海洋石油開采方便快捷,效率比海洋石油開采高很多。
(2)海洋石油作業的采油、油氣運輸等等都比陸地石油困難很多,海洋環境惡劣,不利于操作,這就要求海洋石油作業利用高科技技術,費用昂貴。
(3)對于海上作業工作人員的生活和起居作業物資,都必須利用船及直升機運送,但陸地卻不存在這些問題,節省大筆費用。而且由于海洋環境惡劣,船舶和直升機受天氣影響較大,與陸地相比較為不便。
【關鍵詞】海上油氣田 腐蝕 防護
1 海上石油平臺的腐蝕環境
開發海洋石油,主要是戰勝海洋環境所造成的困難,海洋環境與內陸環境有著顯著的不同,其對鋼鐵的腐蝕是內陸的4―5倍,主要原因有:
(1)海上石油作業平臺所在的海域一般都在距離港口較偏遠的地方,那里沒有防風浪設施對其進行保護,除此之外,各種潮流、地震和大塊的浮冰也會對平臺產生破壞。各種因素的綜合作用使得平臺潮差區腐蝕加劇,結構物上所承受的巨大沖擊也導致應力腐蝕和腐蝕疲勞破壞的產生。
(2)海上石油平臺具有復雜的結構,平臺處在潮濕的大氣和海水的共同作用下,會出現腐蝕現象,同時由于海水飛濺、潮汐、海泥等的作用,特別是海水飛濺所造成的腐蝕及保護問題已經引發越來越多的關注了。
(3)海上石油平臺是由焊接而成的管樁式結構支撐著,但是由于焊接結點的特殊性,其容易產生腐蝕現象,因而對焊接結點的維護就顯得更加重要。
(4)海上石油平臺大多是固定的,不能像船舶那樣可以定期進港維護,海上石油平臺壽命一般為20―30年,這就需要保護系統的壽命與之相適應。防腐蝕的措施要能保持如此之久,在實際應用上會有難度。
2 海上石油平臺的腐蝕特點
2.1 平臺腐蝕分區
通過開展的許多研究,人們對海洋環境中的腐蝕特征已經有相當的了解了。根據環境介質的差異,飛濺區、潮差區、海洋大氣區、全浸區和海泥區等構成了海洋腐蝕環境。
2.1.1 飛濺區
飛濺區也稱為浪花飛濺區,位于位之上,因此常受海浪濺潑而得名。飛濺區范圍大小與不同的海況條件有關。由濺區中鋼鐵構件處于潮濕的海洋大氣環境中,故其表面經常是潮濕的,加上氧氣的共同作用,導致它成為海上石油開發平臺中腐蝕最嚴重的區域。影響飛濺區腐蝕的因素有陽光和漂浮物等。
2.1.2 潮差區
潮差區位于位與低潮位之間。潮差區的海上結構構件腐蝕現象也尤為突出,因為其位于潮水中,并且受到富含鹽分的濕空氣的侵蝕。海上固定式鋼質石油平臺的結構是上下連續的,與長尺腐蝕試樣所模擬的情形一樣,其潮差區構件受到的腐蝕要比全浸區輕。在工程設計上,有時會把潮差區同飛濺區一起考慮,但這這并不表示潮差區構件和飛濺區受到的腐蝕程度一樣,而是需要從設施的施工、維修以及陰極保護等方面加以考慮。
2.1.3 海洋大氣區
海洋大氣具有濕度大,水膜易在物體表面形成的特點,而且這塊區域富含鹽分,鋼鐵表面覆蓋的水膜和富含鹽分、具有導電性能的液膜,共同構成了電化學腐蝕所必需的條件。相比其他區域,海洋大氣區中鋼鐵的腐蝕表面比較均勻。
2.1.4 全浸區
長期浸泡在海水中的鋼鐵比在淡水中受到的腐蝕要嚴重得多。富含氧氣和鹽分的海水、酸堿度以及平臺所處溫度、海水的流速、海中各種生物等因素,都會對全浸區的腐蝕帶來一定的影響,尤其是氧氣和鹽分的影響最大。除此以外,不斷運動的海水,吸收了大量的氧氣,同時帶走了腐蝕產物,這都會加速鋼鐵的腐蝕速度。
2.1.5 海泥區
海底泥沙是很復雜的沉積物,尤其是受到污染和含有大量有機質沉積物的軟泥,對鋼鐵的腐蝕能力更強。海底泥沙中由于缺少氧氣和具有較大的電阻率,導致海泥區鋼鐵的腐蝕速率要比海水中慢一些,深層泥土中這種差異更加顯著。影響海泥對鋼鐵腐蝕的因素有微生物、電阻率、沉積物類型、溫度等。海泥中的硫酸鹽還原菌對腐蝕起著極其重要的作用。
2.2 焊接結點的腐蝕
海上石油平臺的結構特點之一是廣泛采用大型圓筒構件焊接。圓筒相交形成結點,焊接節點多達300多處。在這些節點上存在著相當大的應力,節點處的應力集中,以及焊接殘余應力和焊接缺陷等也會促進斷裂的發生。
焊接結點處的點蝕和熱影響區腐蝕具有不容忽視的危險性。海上石油平臺焊接節點在腐蝕和疲勞應力作用下,會在比較少的次數和比較低的應力下發生破壞,這就是腐蝕疲勞破壞。
3 海上石油平臺的腐蝕防護
3.1 防護措施的選用原則
(1)防護措施既要具有可靠性和長效性,又要同時具備技術的先進性和經濟的合理性。防腐蝕材料性能需經過嚴格測試,施工要有嚴格的標準和規范。
(2)防腐蝕設計應當由具有腐蝕與防護專業知識的技術人員來制定,并且設計前應充分掌握海域環境條件,各種腐蝕因素和強度標準,充分考慮平臺功能和設計壽命以及施工條件。
(3)施工人員需準確掌握和使用各種防腐蝕標準和規范。
(4)結構設計應當合理,有利于防腐蝕措施的實施。
(5)確定防腐蝕方案后,需要經過必要的技術經濟論證。
3.2 具體的防護措施
3.2.1 飛濺區防護
關鍵詞:海洋環境;漁業資源;捕撈措施
中圖分類號:S937 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20150501165
海洋漁業資源是促進社會發展的主要因素,同時海洋環境更是整個生態環境的重要組成部分,如果其出現問題將會威脅到整個生態環境的持續發展。面對我國陸地資源緊張以及海洋漁業資源開發不合理的現狀,需要從資源持續利用的角度進行分析,對相關規章制度進行綜合研究,確定出最為合理的捕撈措施。通過法制法規來進行合理的控制,強化監督管理責任,保證捕撈措施的合理性。
1 可持續捕撈模型分析
在沒有進行捕撈情況下,海洋漁業資源數量滿足公式:,
其中x表示海洋漁業資源生物量,xm表示自然資源與環境條件所能容納最大漁業資源生物量,r表示漁業資源不受資源限制與環境限制固有增長率,t表示時間。通過對某一海洋漁業資源數據資料的綜合分析,可以確定出r與xm為常數,并且[1-x/xm]可以提供下一代育苗生存剩余環境容量,這樣既可以得到生態環境與資源對漁業資源生物量的阻滯影響。
上述模型可以看作是在自然環境下海洋漁業資源生物量增長效果,但是在實際發展過程中,還需要將人為捕撈行為考慮進去。這樣可以假設人為捕撈為Q,表示為一定的捕撈方法,即每天所需要達到的捕撈數量,是衡量出海漁船數量與噸位數的主要因素[1]。而j則表示為單位強度下的捕撈率,則最終可以確定在單位時間內的捕撈率為v=jQ。如果在單位時間內捕撈量h(x)與漁業資源生物量x(t)呈非線性2次關系,則可以用公式表示:h(x)=vx2(t)=jQx2(t)=Qx2(t)。
將所有影響因素都考慮進去,則可以得到在人為捕撈行為下,海洋漁業資源滿足的動力方程模型,即:
2 提高海洋漁業資源持續發展措施分析
2.1 建立合理漁業資源捕撈配額制度
捕撈配額制度是根據《中華人民共和國漁業法》第22條第1款的規定:“國家根據捕撈量低于漁業資源增長量的原則,確定漁業資源的總可捕撈量,實行捕撈限額制度。國務院漁業行政部負責組織漁業資源的調查和評估,為其提供科學依據。中華人民共和國內海、領海、專屬經濟區和其他管轄海域的捕撈限額總量有國務院行政主管部門確定,報國務院批準后逐級分解下達;國家重要的江河、湖泊的捕撈限額總量由有關省、自治區、直轄市人民政府確定或者協商確定,逐級分解下達。其制度充分的體現公平、公正的原則,分配辦法和分配結果必須向社會公開,并接受監督”的法律基礎上從而建立起來。國務院在有關專業人員在對漁業資源科學評估和環境監測的基礎上,以確保資源的可再生和生態平衡為目標,對一定區域的漁業資源進行捕撈控制,從而采取一些措施保證順利的執行漁業制度[2]。我國的捕撈總量是根據國務院行政主管部門來確定的,并依此施行的,一個地區的捕撈配額制度的制定,要根據這個地區的具體情況來確定。我國根據往年的平均捕撈量、具體的漁船數量與總功率等情況,制定了相關的規定。具體的執行過程主要有以下2種分配方式:平均分配。對各個地區進行漁業資料捕撈量進行平均分配,嚴格的遵守絕對公平原則;區域分配根據捕撈能力和技術水平的強弱來分區域分配,充分的利用好效率最大化和經濟最大的原則。這2種分配方式充分的體現制度公正和效率高效的制度優勢。
2.2 加強漁政隊伍建設
漁業行政執法隊伍的素質好壞是國家的漁業政策法規能否更好執行的關鍵,其執法的能力、責任心直接會影響到漁業執法的效果。現如今,我國漁業行政執法人員經常專屬經濟區內與外籍漁船交涉執法,這就需要執法人員擁有更好的素質要求以及執法能力,除此還需充分的熟悉掌握我國的漁業政策和國際法律法規。故而需要對執法人員進行法律、專業知識的培訓和教育,使其充分適應如今復雜環境的執法需求。
3 結束語
為提高海洋漁業資源的持續性發展,需要結合海洋漁業生物量生長模式進行分析,綜合考慮生態環境、海洋環境以及人為捕撈等因素,確定最為合理的捕撈策略,爭取獲得最大的捕撈量,并保證海洋漁業資源可以出于一個平穩的狀態,減少對環境的影響。
參考文獻
[1] 丁燕飛.山東省海洋漁業資源可持續利用研究[D].山東師范大學,2014.
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-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。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,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。
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
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,也是需要重點研究的課題。
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。
關鍵詞:環渤海;跨海通道工程;環境影響評價
渤海跨海通道工程自1992年提出,不管是對周圍的經濟影響還是對環境保護的工作都引起了大家的關注。《渤海海峽跨海通道研究》課題組通過對“輪船運輸”、“火車輪渡”、“海底隧道”、“海面高架橋”、“南橋北遂(橋遂結合)”、“伏貼式隧道和隧道橋”等多種方案的利弊優劣進行綜合比較后認為,在渤海海峽可分別于近期和中長期開辟兩條跨海通道:一是于近期在煙臺和大連之間以火車輪渡的形式建成海峽東通道;二是于中長期采用伏貼式隧道和隧道橋方案修建大流量的渤海海峽西通道。渤海海峽跨海通道工程由于其戰略位置的重要性和所處生態環境的脆弱性,使得在動工之前進行預防性的海洋環境影響評價變得尤為重要。
一、環境影響評價的程序問題
20世紀70年代,環境影響評價的概念被引入中國,1998年出臺了《建設項目環境保護管理條例》,2003年實施的《環境影響評價法》,1999年修訂的《海洋環境保護法》中對海岸工程和海洋工程的環境影響評價制度進行了原則性規定。2006年出臺的《防治海洋工程建設項目污染損害海洋環境管理條例》和2007年修訂后的《防治海岸工程建設項目污染損害海洋環境管理條例》則分別對海洋工程和海岸工程建設項目的環境影響評價進行了具體的規定。2009年出臺的《規劃環境影響評價條例》規定所有的規劃都需要進行環境影響評價。
1、渤海跨海通道工程環境影響評價的審批機關
《防治海洋工程建設項目污染損害海洋環境管理條例》和《防治海岸工程建設項目管理條例》規定以海岸線為界,主體工程主于海岸線向陸一側為海岸工程,其環境影響報告書由環境保護行政主管部門進行審批;由向海一側的為海洋工程,其環境影響報告書由海洋行政主管部門核準,并報環境保護行政主管部門備案。由于渤海跨海通道工程包含海底隧道和陸上的引出及公路、鐵路部分。工程全長134公里,其中海底隧道部分58公里,陸地上的長度所占比例大一些。而工程建設主要目的是為連接兩地的海上交通,海上的部分工程量大,投資大,影響也更大。所以工程主體應當是海洋工程。但是由于其的引出公路、鐵路深入陸地,對陸地也造成了很大的影響,所以陸地上的部分也應當進行詳細的評價。很顯然,由于管理的側重點不同,陸地上部分的評價應當由環境保護行政主管部門來進行審批,而海上部分則應當由海洋行政主管部門來進行核準。為了避免重復評價、浪費資源的情況發生,需要海洋行政主管部門與環境保護行政主管部門密切合作,聯合審批。
2、渤海跨海通道工程建設應符合海洋功能區劃和相關城鄉發展規劃
海洋功能區劃是根據海域的地理位置、自然資源狀況、自然環境條件和社會需求等因素而劃分的不同的海洋功能類型區,用來指導、約束海洋開發利用實踐活動,保證海上開發的經濟、環境和社會效益。同時,海洋功能區劃又是海洋管理的依據。《海域使用管理法》第四條規定“ 國家實行海洋功能區劃制度。海域使用必須符合海洋功能區劃。”這就要求各級海洋行政主管部門將渤海跨海通道工程納入到相應海域的海洋功能區劃。
城鄉規劃是各級政府統籌安排城鄉發展建設空間布局,保護生態和自然環境,合理利用自然資源,維護社會公正與公平的重要依據。城鄉規劃是一項全局性、綜合性、戰略性的工作,涉及政治、經濟、文化和社會生活等各個領域。制定城鄉規劃要按照現代化建設的總體要求,立足當前,面向未來,統籌兼顧,綜合布局。要處理好局部與整體、近期與長遠、需要與可能、經濟建設與社會發展、城鄉建設與環境保護、進行現代化建設與保護歷史遺產等一系列關系。渤海跨海通道工程影響巨大,應當列入各級城鄉建設規劃。同時由于其與土地利用、海域利用、港口建設等都密切相關,所以也應當將渤海跨海通道工程納入到相關的專項規劃中。同時根據《環境影響評價法》和《規劃環境影響評價條例》,對相應的規劃也應當進行環境影響評價。
3、渤海跨海通道工程環境影響評價的編制單位
渤海跨海通道工程環境影響報告書應當由建設單位委托國家認可的有資質的建設項目環境影響評價技術服務機構編制。由于其影響巨大,應當委托具有甲級資格的環境影響評價單位進行編制。應當以跨海通道工程對渤海海洋環境和海洋資源的影響為重點,依據海洋工程環境影響評價技術標準和其他相關環境保護標準編制。
4、跨區域跨部門合作
由于渤海跨海工程也是一個跨行政區的重大項目,其影響包括漁業、航運、環境、軍事等多個方面,所以在審批以前也要征求相關的漁業行政主管部門、海事行政主管部門和軍隊環境保護主管部門的意見。
二、渤海跨海通道工程的環境影響評價類型和內容
1、環境影響評價類型的確定
預計根據“伏貼式隧道和隧道橋”方案建設的工程主要包括:岸邊斜坡引導區段、陸地(島上)道區段、水下基巖暗挖區段、海底伏貼式隧道、水中隧道橋等多個區段。為保持工程的完整性及對環境的綜合評價,不僅要對各個區段的工程進行環境影響評價,而且要在此基礎上對整體工程規劃進行累積環境影響評價,即通過進行長期、全方位的環境監測,對工程建設前、建設中和運行后可能預見的環境影響進行評價并提出環境措施。
另一方面,渤海跨海通道在建成后,必將帶動周圍海域的海洋開發利用活動以及通道兩岸的陸地開發活動。不能單純將其作為單項工程建設項目進行環境影響評價,對這些潛在開發活動的累積環境影響進行系統、全面、綜合的評價本身就屬于戰略環境評價的范疇。戰略環境評價在本質上是對建設項目的環境影響進行前瞻性預測,通過考慮多個建設項目的累積環境影響和各種影響因素之間的協同效應,將環境、社會和經濟作為一個整體進行系統的綜合評價,并在高層次決策之前提供廣泛的可選方案和環境措施。
但以上兩類環境影響評價在我國相關法律法規中均沒有規定,可以依據規劃和建設項目的環境影響評價的具體內容對其進行評價。
2、 環境影響評價內容
綜合《防治海洋工程建設項目污染損害海洋環境管理條例》和《建設項目環境保護管理條例》,有關海洋工程環境影響報告書的內容包括:(1)工程概況;(2)工程所在海域環境現狀和相鄰海域開發利用情況;(3)工程對海洋環境和海洋資源可能造成影響的分析、預測和評估;(4)工程對相鄰海域功能和其他開發利用活動影響的分析及預測;(5)工程對海洋環境影響的經濟損益分析和環境風險分析;(6)擬采取的環境保護措施及其經濟、技術論證;(7)工程實施環境監測的建議(8)公眾參與情況;(9)環境影響評價結論。海洋工程可能對海岸生態環境產生破壞的,其環境影響報告書中應當增加工程對近岸自然保護區等陸地生態系統影響的分析和評價。
渤海海峽跨海通道的建設和運營首先會對工程用海區所在的廟島群島海域、煙臺—威海海域和遼東半島東西部海域產生直接影響,包括加強港口航運能力、調整養殖結構和布局、調整主要功能區格局和加強生態環境保護等。所以就需要在可行性論證階段,調查監測分析工程選址地及其周圍的海洋功能區的自然和經濟開況,根據不同海洋功能區的具體情況提出有針對性的環境保護措施,并作為建設項目環境影響報告書中一項重要內容記錄在案。
三、建議渤海海峽跨海通道工程建設采取的環境保護措施
環境影響報告書的內容中規定了“擬采取的環境保護措施及其經濟、技術論證”。這一規定與“三同時”制度相呼應,都是具有預防性的有力措施。由于渤海跨海通道工程施工的利益重大性和海洋生態系統改變的不可逆性,使得在建設施工之前應提供環境保護措施方案并對方案中渤海海域的生態環境影響和經濟社會影響進行詳細的論證,編入環境影響報告書中。
1、提供選擇方案。目前我國法律法規沒有規定建設項目環境影響評價報告要提供備選方案,這就使得審批機關和公眾無法就工程的優劣、對環境影響的大小程度、方案的可執行性以及是否存在比擬議工程更好的方案進行比較、選擇。但是我國在建設跨海隧道的實踐中已經有所應用,如青島膠州灣海底隧道的隧道線位上就提出了3中選擇方案進行了論證并經專家、公眾的研究和選擇。
2、污染防治措施
(1)統一收集,科學處理,統一排放。“三廢”(廢水、廢氣、固體廢棄物)的產生和排放是貫穿于跨海通道工程建設、使用的全過程的。對于污染物排放應結合其他海洋環境管理的制度進行綜合整治。如重點海域污染物總量控制和排污收費等制度,這些制度在很大程度只是控制污染的排放。另一方面,應通過對各個階段產生的廢物進行統一收集,交由有資質的單位進行統一處理,待水質符合排放標準后通過科學設置的排污口進行統一排放。
(2)嚴格把控建筑材料符合環境標準。在施工建設前對建筑材料的選用嚴格按照環境標準。若大量建筑材料(如碎石、砼、粘和土鋼筋等材料)的重金屬、營養鹽等污染物含量超標,應盡量避免長期暴露在海洋腐蝕環境下發生污染物溶出,影響海洋水質。
(3)定期監測工程體的腐蝕、受損、老化情況。由于海洋環境的復雜多變和海水環境物質的復雜性,使得就算出現環境污染情況也不可能在第一時間顯現出來。進行定期監測工程體材料的完整度和老化、腐蝕、受損等情況,為進一步采取環境保護措施提供依據,防止突發事故造成的重大危害。
2、生態修復措施
對海洋保護區加強管理。渤海地區現有海洋類型自然保護區24處,分布在渤海海峽附近的有長島國家自然保護區、廟島群島海豹省級自然保護區、煙臺沿海防護林省級自然保護區等。對海洋自然保護區實行嚴格保護和生態涵養相結合的管理政策,一般禁止開展海洋開發活動。對于渤海跨海通道工程的建設應在必要地方設立海洋環境監測站,嚴格詳細監測海域的生態環境情況和自然保護區的狀況,適度調整方案,保證海洋保護區的完整性。
3、施工期的管理措施
在施工方案設計論證階段,就應該將工程施工期的建設和防治環境破壞作為論證的重點。制定具體的工程建設和環境保護的管理細則。如,規劃出具體的建筑材料堆放及施工人員生活的區域,并進行嚴格管理。設計合理的污水排放口,并在不需要時及時進行拆除。嚴格把控建筑材料的質量問題等。
4、強化環保意識,加強環保宣傳
施工過程中應定期或不定期的進行海洋環境監測,對出現的新環境問題及時制定方案進行處理。日常施工中可以采用在駐地和施工現場的顯著位置樹立各類環保宣傳標語、宣傳牌、警示牌,形成濃郁的環保氛圍。
四、重大修改情況及環境影響后評價
審批單位在跨海通道工程的建設、運行過程中定時進行跟蹤檢查,若發現不符合經審批的環境影響報告書的情形的,應責成建設單位進行環境影響的后評價。建設單位自己發現的應主動組織環境影響后評價。若在跨海通道工程還未進入建設階段就發現工程的性質、規模、地點、生產工藝或環境保護措施等發生重點改變,應重新編制環境影響報告書。
海洋工程海洋環境影響后評價制度的目的是通過評價建成后的海洋工程實際產生的環境影響與前期進行的環境影響評價中的預測、評估結果進行對此,以驗證進行環境影響評價的合理性;檢驗建設單位在環境影響報告書中的環境保護措施是否落實到位;為以后新的建設項目提供經驗,為進一步加強海洋環境管理提出建議,實現我國海洋經濟的可持續發展戰略。
五、結語
渤海海峽跨海通道建設是一項高技術、高投入的重大戰略性工程,工程建設具有重大的經濟、軍事和政治意義,但是也必將對環境產生重大影響。環境影響評價制度作為一種行之有效的環境管理制度,對環境保護起了巨大的作用。筆者在詳細分析環境影響評價制度的實施程序的基礎上,對其進行有針對性的分析,不僅為即將建設的渤海海峽跨海通道工程的前期海洋環境影響評價進行指導和規范,也為工程建成后進一步的海洋開發利用活動提供海洋管理的規范。
參考文獻:
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1水生環境中溶解氧氧同位素的表示及分餾機理
1.1溶解氧同位素的表示方法氧有三種穩定同位素:氧同位素16(16O)、氧同位素17(17O)和氧同位素18(18O),在自然界中的豐度分別為99.76%、0.04%和0.20%。類似于C、H等穩定同位素,天然海水中的氧同位素(18O/16O)組成也以δ值來表示,通用的表示方法為。
1.2溶解氧同位素的分餾機理通常情況下,水體環境中溶解氧同位素的分布和變化主要受控于不同循環過程引起的同位素分餾和不同水團的混合過程,其中氧的同位素分餾能夠作為DO生物地球化學循環示蹤劑的理論基礎。對于自然水體而言,光合作用、呼吸作用和水汽交換過程都能引起氧同位素的分餾(圖1)。浮游植物吸收CO2進行光合作用的同時,也向水體釋放出大量的O2,而其中所釋放的O2來自于H2O。大量的研究表明,光合作用過程一般不會發生明顯的氧同位素分餾現象,使得經由光合作用生成的O2與環境水體具有相同的δ18O比值[11-12]。因此,水分子中δ18O比值是水環境中DO同位素最直接的影響因素之一。由于絕大多數天然水體的中氧同位素組成δ18OH2O值低于大氣O2的δ18O值(目前全球淡水和海水已知的δ18OH2O值的變化范圍是-25‰~0),光合作用將使得水環境中DO的δ18O值更趨向于水分子的氧同位素組成。有氧呼吸作用是自然界產生氧同位素分餾的最重要過程。生物呼吸耗氧可能通過不同作用機制實現,主要包括細胞色素氧化酶途徑、交替氧化酶途徑、光化學還原(Mehler反應)和光呼吸。不同作用機制之間氧的同位素分餾存在較大差異。由于生物總是傾向于優先利用較輕的16O,從而使剩余水體中富集18O。相對于一些微生物(特別是細菌),浮游植物主導的呼吸作用通常具有更強的同位素分餾作用,而不同的呼吸機制是造成這種差異的最主要原因。目前,已有不少學者對水生環境中呼吸作用的氧同位素效應進行了研究,其中Kiddon等[13]通過對一系列海洋生物(從細菌到鮭魚等)的培養實驗,分析了海洋生物呼吸作用對海水DO同位素組成的影響。研究發現,單細胞海洋生物(包括自養和異養生物)呼吸作用導致的平均同位素分餾效應為(20±3)‰,而異養細菌呼吸引起的平均分餾效應為(18.6±0.5)‰,這些數值在隨后的研究中得到進一步證實[12,16]。大氣中O2具有全球均一的氧同位素值,其相對于VSMOW的δ18O值為23.8‰(亦稱為道爾效應,早期推薦值為23.5‰)。盡管許多學者對大氣具有相對較高氧同位素比值的主要機理進行了研究,但至今仍然存在較大分歧[21-23]。一種觀點認為可能與平流層光化學反應引起CO2與O2的同位素交換、植物葉片蒸騰作用導致的氧同位素富集、或者是海水中光合作用和呼吸作用的穩態平衡控制密切相關[24];另一種觀點認為陸源土壤和植物呼吸分餾、植物葉片蒸騰分餾和海洋中浮游植物的生物活動是引起道爾效應的主要原因,并且道爾效應受到低緯度地區水文條件的改變和海洋生物圈分餾的可能變化的控制[23]。在O2溶解達到平衡的情況下,18O將發生約0.7‰~0.8‰的變化(平衡分餾)[18,25],使得溶解平衡水體中DO的δ18O值為24.5‰。在生物活動引起水體DO濃度迅速變化的水生生態系統中,δ18O值將明顯偏離溶解平衡時的同位素比值。
2溶解氧氧同位素的測試技術
準確、快速、方便地測定水體溶解氧的穩定同位素比值,是進行應用研究的基礎和前提。自20世紀90年代以來,溶解氧同位素的測試技術一直在發展之中。從早期的離線雙路進樣同位素質譜法(off-linedual-inletIRMS),到后來發展為自動化程度較高的在線連續流同位素質譜法(on-lineCF-IRMS)。目前,應用于水體δ18O同位素研究的常用方法通常包括平衡氣體的預處理和同位素比值質譜測定兩個步驟。
2.1樣品的預處理樣品預處理是分析過程中的重要步驟,并且關系到不同分析方法的優劣。目前有3種方法能夠提取、分離和純化樣品中的溶解氣體。包括:(1)最傳統的預處理方法是水體樣品采集后,通過形成達到氣液平衡的頂空樣品(單個樣品需要8~24h),再對頂空樣品作進一步的分離和純化處理[26-27];(2)樣品通過中空纖維超濾膜組件實現氣液的快速直接分離(單個樣品需要30min)[28];(3)直接使用高效的平衡裝置達到氣液的快速分離(單個樣品處理時間為7~8min)[29]。傳統的預處理方法是目前最常用的方法,該方法能夠實現平衡氣體組分的高效分離,缺點在于處理耗時,限制了樣品的可測試量。與傳統方法相比,超濾膜法和平衡裝置法的優點在于有效地縮短了樣品的預處理時間,實現了樣品的快速連續測定,明顯不足的是需要對其他共存氣體的離子干擾(特別是N2)進行校正,平衡裝置法還存在少量海水可能進入質譜儀的風險[29-31]。對于傳統的離線預處理方法,提取氣體樣品的分離和純化技術也在不斷的發展和完善。20世紀90年代以前,常用的方法是經低溫液化分離(CO2和H2O)的平衡氣體通過加熱系統使得O2完全轉化為CO2,并最終測定氣體產物的氧同位素比值[18,32]。然而,轉化的不完全以及CO2與H2O之間的交換將引起顯著的氧同位素分餾[18]。在過去20多年來,隨著氣體富集濃縮技術的發展,許多研究在低溫分離平衡氣體的基礎上,通過液He來濃縮剩余氣體,并最終直接測定純化氣體(包括O2、N2和Ar)的氧同位素比值。需要指出的是,雙路進樣同位素質譜方法測定氧同位素比值對N2的濃度非常敏感(離子化程度差異),當樣品氣體和參考氣體的O2:N2比值相差較大時,需要考慮其中存在的非線性同位素效應。近年來,隨著色譜分離技術的發展,對混合氣體特別是其中O2與N2的完全分離已成為可能。譬如,Wassenaar和Koehler[35]在對平衡氣體去除H2O和CO2的基礎上,通過氣相色譜柱(分子篩氧分離柱)實現質譜測定前O2(和Ar)與N2的分離,而Ar的共存一般不會干擾到氧同位素比值的質譜測定[36]。最近,Barth等[27]提出了改進的色譜分離前處理方法,基本達到樣品批量處理的自動化和樣品用量最小化(12mL)。
2.2同位素質譜測定早在20世紀70年代,就有學者利用傳統的離線雙路進樣同位素質譜儀(dual-inletIRMS)對DO同位素進行研究[15-18]。dual-inletIRMS具有分析精密度和準確度高的特點,但是記憶效應較明顯,并且耗時和程序復雜,這在一定程度上限制了氧同位素的深入發展。直到90年代在線連續流同位素質譜技術的廣泛應用,氧同位素的研究才獲得蓬勃發展。在線CF-IRMS的應用使得氧同位素的分析精度得到顯著改善,樣品用量大大減少,同時分析速度大大提高。近年來,應用CF-IRMS技術測試18O同位素的技術已日趨成熟[25,27]。
3溶解氧氧同位素在海洋環境研究中的應用
海洋生態系統中溶解氧氧同位素的大量觀測和研究始于上世紀90年代,并且研究集中在開放的大洋系統,包括北大西洋、亞北極太平洋和亞熱帶太平洋等[24,26,37],這主要與某些大洋系統的動力條件和控制因素可以簡化處理有關。相比之下,由于河口及近海海域溶解氧同位素的分布規律及其影響因素較大洋系統更為復雜,迄今的研究還處于不斷深化當中[38-41]。由于溶解氧18O同位素具有獨特的優勢,使得其已在海洋環境的許多領域得到廣泛應用。
3.1海洋初級生產力和水柱呼吸耗氧速率的氧同位素示蹤初級生產力和群落呼吸是水生環境中生物地球化學循環的關鍵調節者,二者之間的平衡通常用于指示營養鹽富集程度、營養級狀況、外源有機碳利用和整體水質條件。為有效評價不同水域碳、氧和營養鹽循環過程,有必要對初級生產力和呼吸作用速率等進行精確的估算。傳統的初級生產力和呼吸耗氧速率研究主要是在玻璃培養瓶中進行,測量方法包括藻類生物量或葉綠素隨時間的變化、CO2吸收/排放速率、O2生產/消耗速率和碳同位素示蹤法等[32,42]。對于較大時空尺度的海域,海洋水色衛星遙感資料反演也是估算初級生產力的重要研究手段[43-44]。在過去幾十年,這些方法在全球海洋生產力研究中發揮了重要作用。然而,由于各種方法都只關注在光合作用或呼吸作用的不同過程,使得不同方法估算得到的結果差異較大[32]。對于玻璃瓶培養法,其主要缺點在于不能真實反映海洋環境條件(如生產力和呼吸速率的時空變化、溫度、光照等)、需要耗費大量時間和人力、并且無法針對整個研究海域進行定量分析。而海洋衛星遙感法存在需要利用傳統方法進行校正和受到云量的影響等問題。由于浮游植物光合作用和呼吸耗氧作用產生的O2與呼吸作用和周圍環境的18O同位素比值存在明顯差異。在深刻理解物理和生物化學過程相互作用的基礎上,通過建立DO和18O收支平衡方程(通常包含海氣交換通量、光合作用和呼吸作用部分),或者在明確O2的凈產量/消耗量和18O同位素比值的情況下,通常能夠推斷得到海洋系統的凈初級生產力和呼吸耗氧速率。在早期的研究中,利用氧同位素示蹤海洋初級生產力和呼吸速率主要集中在近似封閉的或處于穩態的大洋系統中。譬如,Bender和Grande[37]及Quay等[26]根據海水中DO濃度及其δ18O比值研究了海洋環境中的總初級生產力和呼吸耗氧速率。然而,由于其中的重要參數———呼吸耗氧過程中氧同位素分餾系數,通常使用理論估測值或者前人研究結果,這在一定程度上限制了該方法對初級生產力和呼吸速率的估算能力。另外,對于絕大多數海洋生態系統(如許多河口和近海系統)而言,DO及其18O同位素存在顯著的周日變化,使得穩態假設往往無法滿足。考慮到上述問題,近年來已有學者針對非穩態的河口生態系統進行了研究,其中Quinones-Rivera等[39-40]基于有限差分模型,根據DO和18O同位素比值估算了墨西哥灣北部表層水體的凈初級生產力和呼吸作用的時空分布情況。由于溶解氧18O同位素和17O同位素的聯合應用[17Δ=ln(δ17O+1)-0.516ln(δ18O+1)]能夠降低估算過程中的不確定性(與呼吸作用的同位素分餾效應無關),并且可以根據經驗公式直接估算,使得該方法在近年來成為海洋初級生產力研究的重要手段之一[45-47]。
3.2生物因素和物理因素對溶解氧動態變化的影響對于季節性缺氧河口及近海海域而言,物理過程和生物過程對底層DO虧損的相對貢獻是許多學者比較關心的問題。如果單純依靠DO濃度,通常較難判別二者在河口缺氧現象形成過程中起的作用。由于物理因素(海氣交換和水體垂向混合)與生物因素(光合作用和呼吸作用)具有不同的DO和18O同位素分布格局,往往可以將二者對水體氧收支平衡的影響加以辨析。其中,海氣交換作用主導的水層往往具有飽和DO濃度和溶解達到平衡的δ18O值(~24.5‰);而主要受浮游植物光合作用或呼吸作用控制的水層也具有特定的DO濃度和δ18O值組合。基于墨西哥灣北部海域DO濃度及其δ18O值的時空變化規律,Quinones-Rivera等[40]的研究表明,物理混合作用(風)是秋季和冬季溶解氧動力的主要控制因素,而在水體層化的夏季,氧動力主要受沉積物耗氧和水柱耗氧等生物過程的控制。與淡水生態系統(如湖泊和河流)不同,垂向擴散作用是影響許多河口和大洋系統δ18O分布的重要過程[26,37,48]。諸多研究表明,由于擴散混合的影響,無光層海水中溶解氧δ18O值隨DO呼吸消耗增加的速率受到明顯的抑制。因此在早期的研究中,對海洋中溶解氧δ18O變化進行分析時通常需要探討擴散混合作用的相對貢獻。平流輸運也是控制大洋系統水文特征的重要過程,必然影響到DO及其同位素體系。然而,關于平流輸運對大洋δ18O時空分布影響的研究直到近年來才有涉及。其中Levine等[48]以南大西洋熱帶海洋為例,根據一系列擴散-平流-反應模型研究了物理和生物過程相互作用對δ18O/[O2]關系的影響,指出δ18O是海洋生物呼吸作用和海水輸運的有效指標物,并強調擴散和平流作用在δ18O分布中的同等重要性。這些研究成果對于未來利用18O同位素結合數學模型示蹤平流和擴散作用強烈的河口及近海海域的氧動力平衡具有重要的指導作用。
3.3水柱和沉積物耗氧在底層DO虧損中的相對貢獻水柱耗氧和沉積物耗氧(SOD)是引起海洋環境中DO含量減少的最直接過程。研究海洋環境中水柱耗氧和SOD的相對貢獻,對于制定有效的溶解氧管理策略具有重要意義,特別是在季節性缺氧的河口及近海海域。相比于水柱耗氧研究,對沉積物耗氧作用產生的18O同位素分餾的研究相對較少。有限的研究(現場觀測和數學模型)表明,由于沉積物的呼吸作用受到擴散供氧的限制,SOD引起的溶解氧18O同位素分餾程度相對較小,分餾系數ε大致在0~7.0‰之間,其中在水深較淺和呼吸速率較快的河口及近海海域更為顯著[38-39,49]。研究顯示,沉積物O2滲透深度、生物灌溉作用(bio-irrigation)和擴散至氧化層的還原物質(氨、硫化物、二價鐵等)的氧化作用是不同海洋系統中SOD過程氧同位素分餾程度的主要影響因素。由于沉積物和水柱耗氧過程在氧同位素分餾效應方面存在顯著差異(Δα≥10‰),往往可以利用簡單的(氧同位素)二元混合端元模型估算底層水體DO虧損中二者的相對貢獻情況,尤其是在水體分層強烈的缺氧河口及近海海域[36,38]。譬如,Lehmann等[38]以加拿大圣勞倫斯河口為研究對象,根據測定的溶解氧濃度和同位素比值,以及理論方法(瑞利分餾模型和沉積物擴散-反應同位素模型)推導的表觀氧同位素效應和沉積物耗氧引起的氧同位素效應,研究了水柱和沉積物耗氧在深層缺氧水團形成中的作用,研究結果表明SOD是導致該河口底層水體DO虧損的最主要原因,其比例約占底層DO虧損量的2/3,這也與現場觀測結果基本一致。需要指出的是,通過現場培養或理論方法(適用于大洋和水體分層強烈的河口)獲取特定區域的氧同位素效應是該方法能夠應用于不同海域的前提條件。
4結論與展望
關鍵詞:滲透性,耐久性,毛細吸水
目前,鋼筋混凝土技術已經發展到了一個很高的水平,強度已經不是唯一的考評指標,例如鋼筋混凝土的耐久性就直接影響到結構設計的使用壽命。隨著越來越多的港口海岸工程大規模興建,工程本身對混凝土耐久性的要求也越來越高。其中,毛細吸水是氯離子等侵蝕性介質侵入混凝土內部的最主要途徑,因此研究混凝土的毛細吸水能力對評價鋼筋混凝土結構耐久性具有重要意義。
1 試驗對象
本文所述的試驗中所用試件均來自于北方某船廠修船碼頭工程與某海洋腐蝕研究所的擋浪壩和預制混凝土扭工字塊。取芯直徑均為100mm(見圖1所示),混凝土配合比見表1。
圖1試件
表1混凝土配合比
2 試驗方法
本試驗采用將烘干的混凝土試件浸入水中,以在24h內吸入的水量的比較來反映混凝土的密實性和滲透性能。
(1)將試件放入烘箱中,在60℃的溫度下烘干24小時,以使混凝土內部的水分蒸發,確保毛細吸水試驗前試塊充分干燥。
(2)將試件放置于實驗室室內冷卻后,用游標卡尺測量其吸水面積并記錄,再把試件的側面用熔化的石蠟密封,稱量并記錄干重。
(3)把試件放入平底水槽中,在水槽底部預先放置支撐試塊的直徑約5mm的塑料球。然后向水槽中注入蒸餾水,水面約高出試件底面約3-5mm為宜(如圖2所示)。
圖2 毛細吸水試驗示意圖
(4)從蒸餾水與混凝土試件底部接觸時刻開始計時,分別在吸水時間為0、0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h、24h時,取出水槽中的試塊,用濕布擦拭掉表面的水,稱量其重量,稱完并記錄后再立即將試塊放回原處,整個毛細吸水試驗過程需要持續24 h。
(5)混凝土單位面積吸水量由下式計算:
式中:RC――單位面積吸水量;
――各時刻吸水質量;
S――吸水面面積。
3 試驗結果及分析
混凝土的毛細吸水是氯離子等侵蝕性介質侵入混凝土內部的最主要途徑,因此混凝土的毛細吸水能力被視為評價鋼筋混凝土結構耐久性的重要參數之一[1]。有研究表明,對混凝土進行防水處理能夠顯著降低其毛細吸水性能[2],從而提高混凝土結構的耐久性。
3.1 單位面積毛細吸水量
圖3至圖5所示曲線表示了各系列混凝土試件單位面積毛細吸水量與時間平方根之間的關系。由兩者之間的關系圖可見,所有曲線均呈近似線性上升的趨勢。從整體上觀察圖3至圖5可以發現,單位面積毛細吸水量從大到小依次是扭工字塊、碼頭、擋浪壩。對于3種不同配合比的混凝土,水灰比越大,毛細吸水量隨之增大,這是由于水灰比的不同造成了混凝土孔隙結構的差異,水灰比越大,孔隙率越高,并且孔徑越大,毛細吸水自然就越多。
圖3 碼頭混凝土試件單位面積毛細吸水量圖4 擋浪壩混凝土試件單位面積毛細吸水量
圖5 扭工字混凝土試件單位面積毛細吸水量
碼頭混凝土處于浪濺區,試件G1、G3與G2分別位于外墻同一位置的兩側,其單位面積毛細吸水量有很強的可比性。G1、G2同為內部毛細吸水,但是G1處于外墻的外側,海水、海風等海洋環境條件的作用較內側的G2更顯著。一方面,海水中的一些成分,例如鎂離子、硫酸根離子,滲入混凝土內部與水泥漿體中的水化產物發生了化學反應,形成Mg(OH)2 等物質,填充了混凝土表面的毛細孔。另一方面,碳化反應的碳化產物CaCO3的晶體形式會造成約12 %的體積膨脹,在一定程度上堵塞混凝土的內部孔隙,造成孔隙率和孔體積下降。因此,G1試件的單位面積毛細吸水量要比G2大。
擋浪壩和預制扭工字混凝土處于潮汐區,試件H1與H3所處的環境條件相同且同為表面吸水,其單位面積毛細吸水量曲線趨勢基本一致。試件H1、H3的單位面積毛細吸水量較H2偏小,這主要是混凝土碳化和海水中的物質與水泥基體發生化學反應所致。從扭工字試件試件的試驗結果也可得出相似的結論。
3.2 毛細吸收系數
毛細吸收系數被認為是評價混凝土耐久性的重要指標之一,其大小很大程度上反映了混凝土的滲透性能 [3] [4]。毛細吸水量與時間的平方差之間呈線性關系,其直線斜率即為毛細吸收系數。以混凝土試件G1的毛細吸水情況為例,線形擬合結果如圖6所示。對各試件的試驗結果進行擬合后,毛細吸收系數列于表3。
圖6試件G1的單位面積毛細吸水量線性擬合結果
由表3可以看出各混凝土試件的毛細吸收系數情況。其中,扭工字試件的毛細吸收系數最大,碼頭試件次之,擋浪壩最小。這一結果,如實地反映了三種不同配合比的混凝土水灰比的大小情況。
表3 各混凝土試件的毛細吸收系數
4 結論
綜上所述,可得:(1)水灰比是造成混凝土毛細吸水能力差異的重要原因。水灰比越大,孔隙率越高,并且孔徑越大,毛細吸水量隨之增大;(2)不同的海洋環境對混凝土的毛細吸水能力影響較大。混凝土中水泥漿體的水化產物與海水中的鎂離子、硫酸根等離子發生化學反應后,形成Mg(OH)2等物質,填充、堵塞混凝土表面的毛細孔,從而影響混凝土的毛細吸水能力。
參考文獻:
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關鍵詞:防腐措施;海洋環境;混凝土;橋梁
中圖分類號:U445 文獻標識碼:A
1概述
針對我國的沿海橋梁工程我國交通部在1963年至1980年分別對混凝土的狀況進行了三次調研。在最早的一次調研中發現華東及華南地區海港的研究中,發現混凝土結構被破壞的主要原因為鋼筋銹蝕。而最近的一次調研中針對使用年限較短的華南鋼筋混凝土海港碼頭進行調查分析,發現鋼筋不耐久或鋼筋銹蝕的碼頭數量高達89%,而這些碼頭中出現銹蝕的時間有些不超過10年,這些結構中的混凝土結構基本無法達到使用壽命的年限設計要求。
在上世紀初美國的Alsea海灣大橋,由于受到海洋環境的影響,鋼筋受到嚴重的侵蝕而發生銹蝕,短時間內結構便受到嚴重破壞。上世紀六十年代,舊金山海灣大橋,在海水的侵蝕下浪濺區的衡量內部鋼筋銹蝕極為嚴重,在八十年代國家不得不對其進行補修,花費了大量的資金。而在中東的紅海區域,海工混凝土建筑大多數會受到環境作用,導致混凝土內部的鋼筋結構受到侵蝕,有些使用1年后便會明顯發生腐蝕現象。在日本,很多海港碼頭的混凝土結構同樣受到了海洋環境的影響,一些使用年限超過20年的碼頭均發生了順筋銹裂的現象。
通過上述案例可以總結出,氯離子的侵襲是導致沿海混凝土結構受到腐蝕破壞的主要引發因素。文章則組要針對沿海的特殊環境,依照現有的規定,對沿海已有的橋梁防護腐蝕破壞的措施進行了分析,用以提高橋梁的耐久度以及抗腐蝕度。
2 國內規定
沿海環境中防腐蝕技術在混凝土結構中的應用,我國相關規定中均提出了明確的要求。JTJ 275-2000 海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范要求: 在耐久度以及防腐蝕設計中,應當針對混凝土的環境條件以及預定功能選擇綜合性能良好的混凝土;而在浪濺區的構件,高性能的混凝土較為適用,并應當配套適用防腐蝕的特殊手段。JTG/TB07-01-2006公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范要求:應當在受到嚴重破壞的結構處采用相關防腐附加措施對環境腐蝕作用進行阻擋。
GB/T50476-2008混凝土結構耐久性設計規范明確要求:在耐久性設計上混凝土結構應當包含:1)結構的設計使用年限、環境類別及其作用等級;2)有利于減輕環境作用的結構形式、布置和構造;3)混凝土結構材料的耐久性質量要求;4)鋼筋的混凝土保護層厚度;5)混凝土裂縫控制要求;6)防水、排水等構造措施;7)嚴重環境作用下合理采取防腐蝕附加措施或多重防護策略;8)耐久性所需的施工養護制度與保護層厚度的施工質量驗收要求:9)結構使用階段的維護、修理與檢測要求。由此可見,相關規范中混凝土那就行的結構設計中附加防腐促使已經成為了必要的規定。而針對后張預應力混凝土,GB/T 50476-2008混凝土結構耐久性設計規范對其結構要求: 需要采用多重保護措施。
GB/T 50476-2008 混凝土結構耐久性設計規范中: 氯化物環境作用超過E級、F級的,對重要混凝土機構應當采用必要的防護措施。
由此可見,對于沿海工程混凝土的防腐蝕技術,除了選擇合理的結構形式和抗腐蝕性、抗滲性良好的混凝土之外,采用防腐蝕附加措施也是提高海工混凝土結構物耐久性的重要措施。
3 實際工程中附加措施的應用
3.1 實例分析
文章主要針對國內具有代表性的三座沿海、跨海大橋(崇啟大橋、黃海大橋以及東海大橋)的使用情況以及耐久附加措施進行了研究分析,在對比三座橋所處的環境基礎上,對其耐久附加措施進行了分析,其結果如下:
3.1.1崇啟大橋
在該橋梁進行建設前,其耐久性的提高防護措施的確定主要以事前的理論研究作為依據,根據橋梁所處環境的調研,根據其特殊性予以理論研究,最終確定出相關成果,在經濟合理的基礎上,提出了能夠滿足結構安全性的有效防護措施。即,承臺部分采用大于90mm厚的保護層保證其最低強度為C35,墩身處采用大于75mm的保護層,保證其強度大于C45,箱梁則采用普通鋼筋45保證其強度等級大于C50.以上部位均采用高性能混凝土。
3.1.2黃海大橋
黃海大橋在建設中為了提高橋梁結構對于海洋環境的抗侵蝕性,采用了在雙重保護措施,分別使用環氧涂層以及硅烷浸漬兩項措施。
3.1.3東海大橋
東海大橋的使用年限要求為100年,因此在設計中針對這一結構安全需求,耐久性提高的主要思路為:其本體耐久性通過高性能混凝土的使用予以提升;通過鋼筋保護層的合理厚度確定加強各個部件的耐久性;最后,通過添加涂層的方式對一些需要特殊結構部位進行輔的加強,從而加強東海大橋的使用壽命。
通過對比分析上述三座大橋的所采用的防護措施,可以發現我國目前所使用的防護措施為在相關結構處采用高性能的混凝土,并采用防護措施對其表面進行保護。但每個橋梁所處環境不同,因此會采用不同的防護措施,這是環境差異所致,并且還受到了技術水平和一些特殊工程要求限制,因此工程的施工方案均具有其特殊性。
結語
由于沿海環境的特殊性,對于橋梁的腐蝕作用較大,在該種環境中混凝土結構極易受到侵蝕,因此沿海以及跨海橋梁在設計中對耐久度的要求較之內地橋梁更高,防腐蝕措施不僅僅要考慮結構抗性的提高程度,同時還要保證方案的可行性和經濟性,并且全面考慮方案的可更換性。若是附加防護措施不恰當那么不但會加大后期橋梁的維護工作,同時也是對資源的浪費。因此耐久性提高的附加措施的確定和采用需要綜合工程所處的環境特點以及橋梁自身的機構特征以及使用年限要求等因素。
參考文獻
[1]陳駒.氯離子侵蝕作用下混凝土構件的耐久性[D].浙江大學,2002.