跟著濱海經濟的迅猛展開，近海海域遭到越來越嚴峻的污染，使海域環境質量顯著下降，生態環境日趨惡化，并對生物資本和人體健康發作有害影響。近海水域的污染已變成世界各國，格外是象中國這樣具有適當長的海岸線和很多海灣的國家所一起關懷的環境疑問。海洋經濟的展開還面對嚴格的海洋自然環境，海洋災禍直接影響著海洋經濟的展開計劃、速度和效益，準確預告海洋災禍的發作、展開和應當采納何種防災、抗災和減災工程辦法，也變成嚴峻重視的環境疑問。為了開發海洋中的空間、礦藏、漁業、動力等物質資本，需求在海上進行各類工程締造，在當時科技日益展開的狀況下，工程締造的計劃日益無窮，這些大計劃的工程締造和海洋環境之間的相互效果也將是開發海洋中的一個應致使格外重視的重要疑問。為了習慣中國海洋經濟的疾速展開，海洋環境的日益惡化，海洋災禍的頻發和海洋工程向大型化展開，近海石油氣田的開發，以及海岸帶開發進程中的后效疑問的研討需求，關于中國嚴峻海洋環境與維護疑問展開研討是非常必要和火急的。
在這方面，要點需求展開的研討課題大體上有三類。第一類課題是海洋環境特征對各類污染物效果的機理和規則研討，第二類課題是海洋工程設備防災、抗災和減災研討，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效果吸防治辦法與對策。
一、海洋環境特征對各類污染物的效果機理和規則研討
以海洋流體動力對各類污染物搬遷、分散、轉化規則的研討為根底，思考各種自然環境要素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理要素（分散、蒸發、沉降、吸附、開釋）、化學要素、生物要素的效果，提醒污染物在海洋雜亂條件下的運動及演化規則，并樹立海洋水質猜測預告模型。此外，近年來，在中國濱海海域，赤潮頻發嚴峻。因而，除了加強赤潮的監測和預告外，也應加強在樹立赤潮成長機理和展開規則方面的研討作業。
此項研討應經過現場觀測、物理模型實驗和數學模仿研討相聯系的辦法來進行。因為現場觀測作業耗資無窮，且遭到很多客觀條件的約束，所取得的數據一般有很多歸納要素的一起效果，很難將其間的單要素影響分離出來，因而，一般只能用它來作為對某一水質猜測預告模型進行查驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模仿辦法來樹立海洋水質猜測預告模型是一個較為有用的辦法。當時，在這方面國內外已有不少水質猜測預告模型，這些水質猜測預告模型大體上都根據以下幾方面的模型：水流數學模型；波濤數學模型；液流相互效果模型；近海海域污染物搬遷轉化數學模型。
在水流數學模型研討方面，關于較大規模的海域，一般可選用深度均勻的潮流教育模型，關于紊動影響不明顯的海域，可不思考湍流影響，而關于湍流效應明顯的區域，如排污口近區，則應思考湍流效應。此外，選用坐標改換，可樹立一種可以思考雜亂地形和套流效應的三維潮流數學模型，這樣才干夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小規模的水域，水流數學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為根底，關于水溫文鹽度分層流的活動特性，思考浮力對紊動的影響，樹立用于模仿一起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。也可以根據多流體模型的根本概念，分別對兩相自身的湍流輸運規則以及相間相互效果規則進行模仿，樹立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
臥螺離心機
在波濤數學模型研討方面，可運用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組，以進步求解功率。從水波展開方程動身，可導出一種用于大區域波濤變形疑問的數學模型。經過引進弱非線性波色散聯系，可使雙曲型緩坡方程可以有用地思考波濤的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研討，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并進步方程的非線性精度，可以更準確的核算較深水域波濤的非線性特征。
關于帶自在外表的波濤場疑問，經過把能有用模仿自在面形狀的N— S方程和波能平衡方程的聯系，可導出一個能思考破波能量丟失的拋物型緩坡階段，用這個方程可模仿規則波和不規則波破碎致使的波高改動。樹立沿岸流數學模型，可模仿海岸上波高改動和破碎波波高、波濤增減水和沿岸流。
在波流相互效果模型的研討方面，關于弱流景象，可選用一種思考流影響的批改的合流緩坡模型；關于強流景象，可選用在Botssinesq方程中思考流影響的模型。可以將輻射應力的核算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來，樹立一種輻射應力核算的新辦法，用該辦法可對較大區域均勻斜坡地形上的波濤輻射應力進行數值模仿。
在近海海域污染物搬遷轉化數學模型研討方面，根據N一S方程所樹立的深度均勻的二維應力一通量代數全場模型，可對非對稱潮流效果下的側向岸邊排放疑問過火數值模仿。以研討近海海域污染物搬遷轉化的三維預告體系作為方針，在剖析近海環境中各種物理、化學和生物表象的根底上，關于近海海域水污染的特色，從三維湍流模型動身，在動量方程中引進外表風應力、底部切應力以及柯氏力的效果；在輸運方程中引進反映物理、化學、生物等效果的源、匯項，可樹立一個一致思考物理、化學和生物等進程歸納效果的近海海域污染物搬遷轉化的三維預告模型，它可為環境評估、水質計劃、污染操控以及水域排污工程計劃等供給重要的科學依據；一起對確定水域環境容量，然后擬定水域環境維護戰略，也具有非常重要的理論價值和運用遠景。
應當指出，在海洋水質猜測預告模型研討方面，數學模仿無疑是一種非常有用的手法，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置是研討水質模型的技能要害，直接影響到水質模型的科學性和猜測才干。而這些必要的數據是無法從數學模型自身來取得的，有些可以經過現場觀測來得到，但其間一些最根本的卷數是要經過根本機理的研討才干得到，在這方面物理模型實驗研討將是一個有用的手法。
能模仿海洋動力要素的先進實驗設備，現代化的量測儀器和測驗體系是展開物理模型實驗研討的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量體系，可研討非破碎波濤、破碎波濤及波流相互效果下水流的筆直構造，取得流場中水質點速度的空間散布和時間進程；并同步取得波濤及波流相互效果下濃度場的空間及時間改動進程，可用以剖析定量污染物團在波濤及波流相互效果下分散的根本特征和分散系數。
二、海洋災禍的準確預告及海洋工程設備防災、抗災和減災的研討
海洋災禍首要包含風暴潮、波浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸腐蝕等。90年代以來，中國海洋災禍所構成的丟失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災禍最嚴峻的國家之一。海洋工程構造的出資費用很高，一旦發作損壞，將會構成嚴峻的人員傷亡和巨額財產丟失（如1969年渤海冰推倒“海二井”渠道，1989年風暴潮丟失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通颶風翻沉等）。當時中國海洋動力開發與海洋空間使用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了確保在這些海域所締造的工程設備可以安全執役免遭損壞，面對的首要疑問是弄清這一海域中嚴格和雜亂多變的環境要素。中國東臨西北太平洋，每年呈現的颶風數目占全球的38%，其間對中國能夠構成災禍的颶風每年有7—8個。每當颶風在中國登入或挨近中國濱海經過期，都會在沿岸局部區域發作風暴潮，構成風暴潮災禍。
在中國北方海域（渤海和北黃海），冬天因為受寒流影響，沿岸區域每年都有結冰表象，結冰嚴峻的年份則呈現冰害。若對這些海洋災禍估量不足將會帶來無窮的丟失。渤海重疊冰與堆積冰的構成，不但可給構造物以強壯的冰壓力，而且因為冰激致使的振蕩效果，也會給海洋渠道的運用和安全帶來無窮的損害。而冰區溢油的搬遷規則及預防和整理技能，至今沒有進行過深化的研討。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波濤、潮汐效果下都會致使海冰的開裂，開裂后冰塊的標準直接影響其對構造物的效果。在渤海海域締造的海洋渠道，為了反抗冰害，一般建成正、倒錐體的構造型式，冰排對錐體構造的冰荷載及與其的動力相互效果，也是當時沒有處置的課題。在海冰力學的研討中，除進行理論剖析和數值模仿外，實驗研討也是一個重要的手法。在實驗研討中，模型冰可選用凍住模型冰和非凍住模型冰來進行，它們各有其優缺點，展開這兩種技能是海冰力學研討中的一個課題。
中國是一個多地震的國家，海域中時有地震發作。強烈的地震將有能夠是海上工程設備的首要損壞荷載。假如一旦在地震中構造物（海洋渠道、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發作損壞，除其直接經濟丟失極大外，其次生災禍——火災、環境污染等的結果也無法想象。
近年環太平洋區域地震的頻度和強度都在上升，構成嚴峻災禍。大型海上工程在地震效果下的安全性，格外是抗震防災的根本原理和減震技能辦法需求仔細研討。海域中的大型海上水工建筑物在地震效果下的響應和振蕩損壞機理更有待深化研討。日本阪神地震記載材料表明，地震及由此引發的巨浪一起效果對水中和岸邊建筑物構成的損壞非常嚴峻。水工建筑物的這類損壞機理，至今國內外對此都很少研討，且因為實驗條件的約束，國內外對此方面的實驗研討作業展開很少。這是海上水工建筑物抗震研討中的一個新領域。
以下的一些研討內容將是為處置海洋工程設備抗震辦法中的要害技能所必需思考的，如近海環境地震危險性剖析，計劃地轟動參數和頻譜特性，強震海底多維地轟動及其空間散布規則，地震波傳達特性及地轟動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震效果下，思考周圍水介質影響的構造振蕩損壞機理、振蕩操控、地轟動時頗聯合剖析模型和輸入機制、非線性動力剖析和動力損壞實驗；核電站海域工程建筑物抗地震功能，海洋采油渠道及地下輸油管線與地基土動力相互效果，碼頭及護岸建筑物地震穩定性；海域中水工建筑物的功能計劃和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長時間運轉進程中健康狀況逐步惡化，其損害首要來自兩個方面：其一是構造的老化、疲勞、超載、內部損害（裂縫）、地基沉降變形以及環境的物理化學損害（低溫、凍融、大氣腐蝕）等；其二是計劃不周或計劃標準偏低，施工質量差，原材料不合格，辦理維護不善等。大型海上水工建筑物的損害和事端都將對國民經濟的展開構成嚴峻的影響。
因而，展開以下的一些技能和辦法將是非常重要的。如在思考海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所致使構造安全的不確定性狀況下，對現役海洋工程構造進行健康診斷和評估剩下牢靠度的理論；構造健康狀況及損害檢查的新技能和新辦法；構造病害治理用的新材料、新技能和新辦法；海洋工程構造在多種雜亂海洋環境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的牢靠度和優化理論研討，計劃與締造新型抗災工程構造；研討和計劃使海洋工程構造物在計劃運用期限內有滿足的安全度，而在退役之后又便于撤除的各種工程辦法。
為了及時把握海洋環境的風云變幻和災禍的能夠來臨，展開海洋環境及災禍的預告技能是非常必要的。為此需求樹立以下一些體系，如樹立由近海到遠海的海洋環境及災禍觀測網絡、預告與預警體系、沿岸防災預備和各類應急處置體系；以首要海域和海岸帶區域經濟展開為布景，進行要點研討，樹立數字化的海洋環境信息體系模型與構造；以及樹立海岸和近海工程設備防災減災數字信息體系，將海岸和近海工程與網絡技能人算機技能、遙感技能、地理信息體系、全球定位體系相聯系，樹立數學物理模型，經過多媒體技能，形象化地描繪災禍成因、發作機理、傳達規則、模仿災禍損壞的進程，建成智能化的防災、抗災和減災決議計劃支持體系。
三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互效果及防治辦法與對策
為了充分使用海洋空間，現代海洋空間使用除傳統的港口和海洋運送外，正在向海上人工城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向展開。大家現已在締造或計劃海上出產、作業、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋構造和海底工程，估量到21世紀，能夠呈現能包容10萬人的海上人工城市。中國澳門和日本現已在海上建成了人工島海上機場。為緩解嚴峻的陸地資本及削減城市噪音等，日本現已于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，跟著海洋資本與空間的開發使用，各類海上工程建筑物數量不斷增多、計劃日益雜亂和巨大，確保這些海上工程設備的安全運轉及采納海洋工程防災減災辦法將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力要素最雜亂的區域，但一起又是經濟活動最為興旺的區域，海上工程締造假如思考不妥將會在必定程度上引發環境災禍。工程設備能夠損壞原有海岸帶的動態平衡，影響岸灘的沖淤改動。海上回填和疏浚會改動海岸的形狀，損壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對富含污染物的疏浚污泥傾拋處置不妥則會構成二次污染。海上石油出產中的溢油事端將對海洋環境構成極端嚴峻的污染。日益增多的海上退役工程設備假如不及時處置也將會逐步變成海上障礙物致使致使公害。海洋工程抗災減災的使命是一方面要確保最大極限地削減自然界海洋災禍帶來的報失，另一方面又要防止人為構成的海洋環境災禍。
跟著人類對海洋資本的不斷開發和使用，海洋環境維護與人類出產實踐活動協調展開日顯重要。如港口開發中的環境疑問，首要內容包含：航道、港池開挖、疏浚致使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、超大型浮式構造的環境和生態影響；破波帶及其鄰近水域沿岸流對物質輸運分散規則研討；大型海岸工程、岸灘維護和整治工程致使的海域環境的變遷和海岸演化；海岸演化、防護及開發使用新概念的準則與理論，如因為工程辦法所致使的海岸動力學、生態學、社會經濟學及與環境聯系的歸納剖析與協調。
跟著濱海大、中型城市經濟締造的疾速展開，城平締造中的污水深海排放技能，感潮水域污水多點排放漂移分散研討，天然海灣、人工湖及人工運河的水質交流才干，人工沙灘的維護辦法，灘涂圍墾對水域環境的影響等，都將是需求仔細處置的疑問。
鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積削減、陸上設備遭到要挾乃至損壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性損壞等一系列疑問，也是非常火急需求研討的課題。此外，長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發、灘涂圍墾和岸灘維護及整治工程對水域影響所致使的環境疑問及其對策，也是需求要點研討的課題。
以首要經濟興旺的河口和海岸帶區域以及首要海域的經濟展開為布景，樹立一個數字化的區域經濟展開模仿體系。與防災、抗災和減災決議計劃支持系一致樣，將環境工程、水利工程、土木工程與網絡技能、核算機技能、遙感技能、地理信息體系、全球定位體系相聯系，樹立模型，經過多媒體技能，形象化地關于經濟展開計劃，猜測因為展開經濟帶來的海域環境水污染的惡化、海洋自然災禍（颶風、巨浪、風暴潮、地震、冰害、地質災禍）頻發的狀況。人類活動格外是大計劃工程締造所致使的海洋環境的變遷和海岸演化，以及它們之間的相互效果，用數字手法一致地加以處置，樹立智能化的決議計劃支持體系，以推進國民經濟繼續、健康地展開，將會是決議計劃部門進行宏觀決議計劃和詳細計劃時的一個非常有用的手法。