1. 海洋未来发展趋势
海洋能开发具有战略意义 未来市场空间巨大
海洋能是指蕴藏在海洋中的可再生能源,如潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能、海风能、海洋热能等,这些海洋能经过合理利用可以转换成电能或其他形式的能。海洋能蕴藏量巨大,具有可再生性,属于清洁能源,在全球调整能源结构、应对能源危机、保护环境的情况下,海洋能开发利用具有战略意义,已经成为较多沿海国家着重开发的能源之一。
经过不断发展,部分海洋能已经被列入到较多沿海国家的开发利用计划中,但由于海洋能开发利用成本高、经济效益较差、部分关键领域技术瓶颈尚未突破,与太阳能、风能等新能源相比,现阶段全球海洋能开发利用程度依然较低。海洋能取之不尽用之不竭,是清洁可再生的新型能源,随着其应用技术不断进步,受全球各国的关注度不断提高,其行业规模持续扩张。
根据新思界产业研究中心发布的《2020-2024年中国海洋能行业市场调查研究报告》显示,2011年,全球海洋能发电装机容量迅速攀升,增长近一倍;2011-2019年,全球海洋能发电装机容量较为平稳,维持在520MW上下浮动。由此可以看出,全球海洋能开发利用规模较小。全球范围内有多个地区均在开发利用海洋能,其中,欧洲地区应用比重最大,潮汐能是其主要开发利用领域。
中国海岸线有1.8万公里,海洋面积有470万平方公里,海洋能可开发潜力巨大,20世纪80年代以来,我国海洋能开发利用规模不断增长。我国海洋能理论潜在量中,温差能所占比重最大,达到50%左右,而我国开发技术成熟、开发规模相对较大的海洋能主要是潮汐能、潮流能、波浪能。我国海洋能开发利用领域还有巨大增长空间。
从技术领域来看,我国潮汐能与潮流能发电技术相对成熟,已经达到或接近国际先进水平,其中,潮汐能发电装机容量最大,潮流能发电装机容量相对较小;波浪能发电技术在部分领域达到国际先进水平,但发电设备可靠性方面依然存在差距,总装机容量小;在温差能与其他海洋能开发利用方面,我国尚处于起步阶段,未来还有较大进步空间。
新思界行业分析人士表示,海洋能种类多样,蕴藏量巨大,且都属于可再生的清洁能源,在全球能源结构调整的情况下,其可开发潜力巨大。在全球市场中,欧洲地区海洋能开发利用规模相对较大,我国经过不断发展,在部分技术领域已经达到或接近国际先进水平,但还有较多领域技术尚不成熟,需要继续探索。我国正在大力发展新能源产业,未来随着海洋能开发利用技术不断成熟,我国海洋能市场还有巨大发展空间。
2. 未来海洋科技发展的重要方向
不错。
当下来随着行业的发展,如今该专业的毕业生就业状况较佳,特别是海洋资源开发、海水养殖、海洋生物医药、海上运输、海洋油气开发和食品工业等部门吸收人才多。近几年,我国在海洋科学上取得了巨大的成绩,尤其是在海洋资源利用、海底石油勘测、海产品生产等方面,已经达到地位。因此本专业就业形势良好,由于本专业工作环境的特殊性和国家的政策倾斜,从业人员的收入状况良好,且有持续增加趋势,特别是本专业的高级人才供不应求,所以行业制定优惠政策以吸引人才。
3. 海洋能未来发展趋势
21世纪世界桥梁将实现新型、大跨、轻质、灵敏和美观的国际桥梁发展新目标。 桥梁结构形式多彩多姿 迄今为止,古今中外所有的桥梁均按照构造和受力体系分类,大致可分为8种:刚架桥、拱桥、系杆拱桥、简支梁桥、连续梁桥、T构桥、斜拉桥、悬索桥。如中国古桥赵州桥、各种石拱桥、混凝土拱桥、钢管拱桥均属拱桥类;南京长江大桥、九江长江大桥、杭州钱江二桥等属连续梁桥类;美国旧金山的金门大桥、中国西陵长江大桥、汕头海湾大桥均属悬索吊桥;武汉长江二桥、芜湖长江大桥、宜昌夷陵长江大桥等均属斜拉桥类。 21世纪,随着高强度钢、玻璃钢、铝合金、碳纤维等太空轻质材料的大量启用,桥梁建筑的主要材料将不断更新,桥梁结构的形式将呈现出多样化发展格局。 目前,计算机技术的发展为桥梁结构的优化设计创造了条件,使桥梁设计人员可以对即将兴建的桥梁进行仿真分析,使不同材料的性能发挥到极致;结构动力学理论的发展与完善使设计者采用非常轻质的梁型时,不致出现像著名的塔可马吊桥那样有被风吹塌的危险;依靠科技进步可使设计人员打破常规,采取特殊的结构措施,用最少的钱造出轻质、美观而实用的桥梁来。如跨越地中海的直布罗陀海峡大桥采用了浮桥方案,但不是传统意义上浮在水上的浮桥,而是将桥梁基础放在一个巨大的没于水中的水密舱上,水密舱锚定于海底,其上部结构即为常规桥梁,其反吊桥结构形式首开国际桥式之先河;再如世纪之交中国推出的大跨转体钢管拱桥北盘江大桥,其桥梁结构形式在国际上也是绝无仅有的。21世纪还将出现一种水下密封隧道式桥梁。意大利墨西拿海峡大桥在设计时就有这种比选方案,这种桥下部结构为承台固基,上部结构则是一个沉埋水下管段式密封隧道,这是针对墨西拿海峡大桥常年狂风大浪、恶劣气候而精心选定的桥隧方案。21世纪方兴未艾的结合梁型的桥梁、斜拉桥、悬索桥也将得到长足发展。 新型材料擎起大跨、轻质桥梁 自18世纪80年代以来的200多年间,随着大工业的兴起和交通运输的需要而发展起来的世界桥梁,桥跨由英国熟铁链杆桥曼内海峡桥主跨177米的最初桥跨的世界之最,到1931年美国建成乔治华盛顿桥,主跨首先突破1000米大关,达到1067米,百米到千米桥跨的发展历经了一个半世纪。20世纪的后70年里,美国的主跨1280米的金门大桥、主跨1289米的维拉扎纳大桥,两次刷新了当时的世界桥跨记录,到20世纪八九十年代英国的恒比尔河大桥、日本的明石海峡大桥先后再次刷新世界桥跨记录,桥跨才开始接近2000米大关。 21世纪世界桥梁跨度有多长?随着意大利主跨3300米的墨西拿海峡大桥设计的完成,人类社会的建桥技术、新型材料运用使桥梁跨度已步入登峰造极阶段。据有关桥梁专家预测,筹建中的西班牙与摩洛哥之间的直布罗陀海峡大桥、美俄之间的白令海峡大桥的桥梁跨度将突破墨西拿海峡大桥主跨的长度,成为21世纪新的世界桥梁跨度之最。这些主跨接近4000米达到登峰造极水平的特大型桥梁建成之后,除大洋洲孤悬于大洋之中外,亚非欧美四大洲将联为一体。 据有关桥梁专家介绍,21世纪的桥梁主材将采用高强度、高韧性钢材和抑振合金材料。日本明石海峡大桥的加劲梁采用780兆帕焊接时低预热型新型高强度钢板,使其桥梁主跨设计刷新了20世纪的最大跨记录,达到1990米。21世纪钢桁连续梁将大量采用高强度低预热型焊接用钢板,大线能量焊接用钢板、高韧性钢板、抗层状撕裂型钢板、异形钢板、耐候钢及镀锌钢板、抑振厚板、玻璃钢、抑振合金材料,不仅可有效地增大钢桁梁桥的桥跨,而且能有效地降低梁体自重,实现大跨、轻质目标。高强度混凝土是桥梁建设必不可少的主材料之一,21世纪的混凝土材料将加入来亚纳米、水溶性聚合物、有机纤维以不断提高强度与耐久性。桥梁建设将广泛运用环保型混凝土,桥梁的韧性、耐久性及强度将得以有效地提高。 桥灵路畅与环保相得益彰 20世纪90年代以来,桥梁界设计与建造桥梁时将实用功能与艺术构思融为一体,充分考虑周边环境保护,使一座座桥梁成为城市中新的旅游风景线。如连接京九铁路、贯通湖北黄梅和江西九江的九江长江大桥,是我国目前规模最大的柔性拱刚性梁连续栓焊钢桁梁特大桥,远看像一条游龙腾跃飞九霄,与周边庐山峻岭秀峰、甘棠白水碧湖、鄱阳湖潮浔阳楼阁等名山锦绣相得益彰。目前,欧美、日本等发达国家的桥梁设计不仅追求造型美与环境协调,实用功能更是不断提高,许多国家的大型海峡桥、海湾桥、湖泊桥中间都设置了车站、商店;桥墩、桥塔上设置装饰独特的咖啡馆,或供人休闲游览的观景台,桥栏桥头布置雕塑、壁画之风方兴未艾。 21世纪的桥梁建设最令人振奋的是大节段、大块件桥梁结构实现工厂预制,大吨位吊船现场快速安装。一座数千米上万米长的特大桥,墩台、桥塔、梁体安装仅需半年左右时间即可大功告成,既不破坏植被,又不污染施工水域,施工快捷质量好,并可节省大量的劳动力。上海东海大桥、待建的杭州湾跨海大桥的工厂预制、现场安装的设施及2000吨大型建桥浮吊船舶已问世,年内便可投入使用。目前,发达国家的桥梁施工已配有施工指导智能化系统,即利用高速计算机将现场通过自动化传感器对桥梁各部位坐标内力、应力、变形、温度、气象资料进行综合分析,自动判断,确立下一步施工方案及确保安全的应急措施。以保障大桥建造质量安全使用寿命万无一失。 21世纪建成的新型大桥将“头脑”灵活,“感觉”敏捷,计算机系统和传感器系统将可以感知风力、气温状况,同时可随时得到并反映出大桥的承载情况、交通状况,桥面还将设有路径传感器,客车无人驾驶时不会偏离车道并能顺利通过大桥。自动收费装置将阻截“逃票”车辆,交费足额才可放行。桥体内的传感器可测出大桥各部位的危险及潜在故障,并及时发出警报。严寒冬季桥墩上的自动加热系统将启动吸收地热,将地热传向桥面融化冰雪;超载汽车、列车通过大桥之前,会被装在桥头的传感器感测出来,及时传感到智能装置,桥头放行栅栏将自动关闭,以防桥梁超载发生危险。21世纪的世界,将成为造福人类,代表社会进步与高度文明的标志性建筑。
4. 海洋未来发展趋势图
海洋类专业就业前景分析:
国家对于海洋科学采取积极支持发展的政策,也大力发展海洋科学的教育。如今海洋科学专业的毕业生一般采取自主择业、双向选择的就业政策。
当下随着行业的发展,如今该专业的毕业生就业状况较佳,特别是海洋资源开发、海水养殖、海洋生物医药、海上运输、海洋油气开发和食品工业等部门吸收人才最多。
近几年,我国在海洋科学上取得了巨大的成绩,尤其是在海洋资源利用、海底石油勘测、海产品生产等方面,已经达到世界领先地位。因此该专业就业形势良好,由于该专业工作环境的特殊性和国家的政策倾斜,从业人员的收入状况良好,且有持续增加趋势,特别是该专业的高级人才供不应求,所以行业制定优惠政策以吸引人才。
5. 海洋发展前景
海洋资源类型
海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。
海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。
海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。
海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。
在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图3.14《深海锰结核》)。
海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。
海洋渔业生产
海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。
温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。
世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。
海洋油、气开发
海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。
地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。
海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。
海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。
海洋空间利用
世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。
海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。
海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。
海洋运输和港口建设
海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。
20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。
沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。
荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。
围海造陆
沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。
在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。
澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。
海洋环境保护
海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。
(一)海洋污染
海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。
工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。
核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。
(二)海洋生态破坏
除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。
石油污染和监测防治
沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。
为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。
海洋权益和《联合国海洋法公约》
20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。
根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。
《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。