海洋工程与海洋环境的相互作用随着沿海经济的快速发展，近海水域受到越来越严重的污染，海域环境质量显著降低，生态环境恶化，对生物资源和人类健康产生了有害影响。近海水域污染已成为世界各国共同关注的环境问题，特别是像中国这样的海岸线长、海湾多的国家。海洋经济的发展也面临着严峻的海洋自然环境。海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益。准确预测海洋灾害的发生发展，采取何种工程措施预防、抵御和减少灾害，也成为一个严重的环境问题。

为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，有必要在海上进行各种工程建设。随着科学技术的不断发展，工程建设的规模越来越大。这些大型工程建设与海洋环境之间的相互作用也是海洋开发中应特别注意的一个重要问题。为适应我国海洋经济快速发展，海洋环境不断恶化，海洋灾害频繁发生，海洋工程大规模开发，海洋油气田开发和海岸带开发过程中后遗症研究的需要，开展我国重大海洋环境与保护问题的研究是十分必要和紧迫的。在这方面，需要开展三类研究课题。一是研究海洋环境特征对各种污染物的作用机理和规律,二是海洋工程设施防灾减灾研究,，三是海洋工程的防治措施和对策以及海洋环境工程与海洋环境的相互作用

一、海洋环境特征

在研究污染物迁移的基础上，研究各种污染物的作用机理和规律，考虑各种自然环境因素（波浪、海流、风、光、温度和湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附和释放），海洋水动力作用下各种污染物的扩散和转化规律，揭示了复杂海洋条件下污染物运动和演化的化学因素，建立了海洋水质预测模型。此外,近年来,我国沿海海域赤潮频发,现象严重。因此，在加强赤潮监测预报的同时，还应加强建立赤潮生长机制和发展规律的研究工作，这项研究应通过野外观测、物理模型试验和数学模拟相结合的方式进行。

由于野外观测的巨大成本和许多客观条件的限制，获取的数据往往有多个综合因素的共同作用，难以分离单个因素的影响。因此，它只能作为一个例子来检验水质预测模型的可行性和准确性，通过数学模拟建立海洋水质预测模型是有效的方法。目前，国内外已有许多水质预测模型。这些水质预测模型一般基于以下模型：流量数学模型；波浪数学模型；液流相互作

用模型；近海水域污染物迁移转化的数学模型

在水流数学模型研究方面，对于大范围的海域，通常可以使用深度平均潮流教学模型。对于湍流影响不大的海域，不考虑湍流影响。对于湍流效应显著的区域，如排污口附近区域，应考虑湍流效应。此外，通过坐标变换，可以建立一个三维潮流数学模型，它可以考虑复杂地形和嵌套流动效应，从而更好地再现实际海域的三维潮流特征。在小范围水域中，水流数学模型可基于N-S方程和一般K-S方程（湍流模型）根据水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对湍流的影响，建立了同时具有温度和盐度梯度的密度分层流的K-S模型（单流体数学模型。基于多流体模型的基本概念，还可以通过分别模拟两相湍流输运规律和相间相互作用规律，建立两相湍流浮力分层流的双流体数学模型。在波浪数学模型研究中，Bi CGSTAB该方法可用于求解由椭圆缓坡方程离散的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出大尺度波浪变形的数学模型。

通过引入弱非线性波频散关系，双曲缓坡方程组斜率方程可以有效地考虑波浪的非线性效应，对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可以使方程从入水到深水的颜色兴奋性达到较高的精度，并能提高方程的非线性精度，从而更精确地计算非线性特性。

对于具有自由水面的波场问题，通过将能有效模拟自由表面形状的N-S方程与波浪能平衡方程相结合，推导出考虑波浪破碎能量损失的抛物型缓坡方程，并利用该方程对规则波和IRR进行了计算。在波流相互作用模型的研究中，提出了改进的合流缓坡模型，该模型可以模拟波浪破碎引起的波浪高度变化，可以模拟海岸波高变化和破碎波高、波浪增减水量和沿岸流在弱电流情况下，可考虑电流的影响；在强电流情况下，可在botssinesq方程中考虑电流的影响。通过将辐射应力的计算公式与拟在抛物线中求解的变量联系起来，可建立计算辐射应力的新方法lic缓坡方程。该方法可用于数值模拟大面积均匀斜坡地形上的波浪辐射应力。

在近海水域污染物迁移转化数学模型研究中，基于N-S方程的深度为平均二维应力通量代数全场模式针对近海水域污染物迁移转化的三维预测系统，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，根据从三维湍流模型出发，将表面风应力、底部剪应力和科里奥利力的影响引入动量方程；将反映物理、化学和生物过程影响的源项和汇项引入输运方程该方程可以建立近海海域污染物迁移转化的三维预测模型，同时可用于环境评价、水质规划和污染控制，

对确定近海海域水环境具有十分重要的理论价值和应用前景需要指出的是，数学模拟无疑是研究海洋水质预测模型的非常有效的手段，但无论采用何种数学模型，都需要处理必要的参数和边界条件模型中的数据是水质模型研究的技术关键，它直接影响水质模型的科学性和预测能力，这些必要的数据不能从数学模型本身获得，有的可以通过现场观测获得，但一些最基本的体积可以通过s研究这方面的基本机理，物理模型实验研究将是有效的手段。

能够模拟海洋动力因素的先进实验设备、现代测量仪器和测试系统是物理模型实验研究的必要条件PIV和LIF的浓度场和速度场的m，可以研究非破碎波、破碎波和波流相互作用的水流，得到流场中水质点速度的空间分布和时间过程；同时得到t波浪与波流的相互作用，可用于分析波浪的基本特征和扩散