分类监测论文范文

分类监测论文范文（精选5篇）

分类监测论文 第1篇

1 环境层次的划分

环境科学的“环境”定义为“人类生存的周围世界,作用于人类这一客体的所有外界因素的总和。”我国环境保护法又从法律意义上对法律所及的“环境”作了明确规定:“本法所称环境,是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。由此可见,环境是相对于人类而存在,具有物质的属性和多层次的结构。

环境层次的划分,首先是根据其属性分为自然环境和社会环境两大系统,自然环境系统又可以根据各构成部分的空间位置和物质特性划分为如下层次:

1.1 宇宙环境:

包括日、月、小行星在内的近地外层空间,其中太阳为地球提供了能量的基本来源。太阳辐射、宇宙射线、陨石、太阳风暴等宇宙环境因素直接影响农业、通讯和人体健康。

1.2 地质环境:

由岩石圈构成,包括岩石组成、地质构造、地壳运动、矿产资源、地形地貌等环境因素,它是矿业活动的主要场所,也是各类建设工程的基础。发生于岩石圈中的地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害是最为严重的环境问题之一。

1.3 大气环境:

大气的成分和品质,也指大气运动而形成的气候环境。大气污染、天气灾害、臭氧层等是全球关注的环境问题。

1.4 水环境:

包括所有的地表水和地下水,海洋、河、湖、湿地、冰川、积雪及各种形式的地下水。河海污染、江河断流、湖泊湿地萎缩、冰川后退、地下水污染和水位下降等是水环境变化的主要表现形式。

1.5 土地环境:

地球表面覆盖着一层由岩石圈演化而来的土壤圈,包括基岩以上所有松散土状物。耕地缩小、土地沙漠化、水土流失、土壤污染等环境问题均发生在土壤圈内。

1.6 生态环境:

即生物圈环境。生物圈的范围大约是地面以上和地面以下10公里左右,它包含了所有的生命物质和生态系统,因此也称为生态圈。生态环境不可能脱离生物圈,因为在生物圈以外无生态可言。同时,生态环境又不仅仅指生物体和生物群落本身,它应包括生物圈范围内与生命形态特征密切相关的那部分气圈、水圈、土壤圈,它们之间在空间上相互交融,在物质和能量上循环交流。作为生态环境科学理论基础的生态学,则主要研究生物及其环境的相互关系,包括生命形式和群落,自然循环,生物之间的关系,生物地理及人口的变化等。尽管生态环境与地质环境和宇宙环境是相关联的,但毕竟可以划归为不同的环境层次。

随着旅游业的发展,景观已成为一种越来越受重视的资源。某一区域景观的总和构成了景观环境。景观环境的自然要素有:地质遗迹、山岳、峡谷、江河、湖泊、溪潭、瀑布、泉流、森林、草原、动物以及日出、彩霞、云海、佛光、极光、海市蜃楼等;人文要素有:古建筑、古园林、摩崖石刻、石窟、古墓、古代工程、古战场、历史遗址及现代工程、造型艺术作品等。可见,景观环境不同于其他环境层次,可另列为特殊的一类,它不局限于某一空间层圈,凡目力所及的事物都包括在内。同时,它将景观的美学和科学观赏价值作为环境评价的首要准则,因此具有感染力、稀有性、脆弱性等属性。

2 矿山环境问题分类

由矿业活动引起的环境问题,根据其触及的环境层次和发生原因可分为三大类:生态环境问题、地质环境问题和景观环境问题。表1中列出了各类矿山地质环境问题的主要特征。

矿山地质环境,是指采矿活动所影响到的岩石圈、水圈、生物圈相互作用的客观地质体。矿山地质环境问题,是指受采矿活动影响而产生的地质环境变异或破坏的事件。主要包括因矿产资源勘查开采等活动造成矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡,含水层破坏,地形地貌景观破坏等。因矿产资源勘查开采等活动涉及很多矿山环境问题,包括“三废”、土地复垦、尾矿库等,本条既界定了矿山地质环境适用范围,又和其他相关规定进行了衔接。现将矿山环境分为以下几类:

崩塌:指在矿产资源勘查开采活动中造成矿区陡峭斜坡上的岩体或者土体在重力作用下,突然脱离母体,发生崩落、滚动的现象。

滑坡:指在矿产资源勘查开采活动中造成矿区斜坡上的土体或者岩体,受人工切坡、河流冲刷、地下水活动、地震及等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动地自然现象。

泥石流:产生在山区沟谷或山坡上,挟带大量固体物质的特殊洪流称泥石流。采矿堆积的大量废石为泥石流提供物质来源能加剧泥石流的发生和来势。

地裂缝:其发生机制与崩塌相似,只不过受损山体尚未脱离母体而成为危岩。

地面塌陷:指在矿产资源勘查开采活动中造成矿区地表岩体或者土体受自然作用或者人为活动影响向下陷落,并在地面形成塌陷坑洞而造成灾害的现象或者过程。

含水层破坏:指矿山建设与采矿活动导致的地下含水层结构改变、地下水位下降、水量减少或疏干、地下含水层储存能力降低、水质恶化等现象。

地形地貌景观破坏:指矿山建设与采矿活动改变了原有的地形条件与地貌特征,直接造成山体破损、岩石裸露、破坏植被、农作物及野生动物栖息地,导致绿地面积缩减。

废水污染环境:矿山废水包括矿坑水、选矿废水、冶炼废水和废渣淋滤水,水中含有重金属离子、酸、碱、氰化物、有机药剂残留物、细菌、病毒等。矿山污水超标排放,会污染农田、河流、湖泊、地下水,使农作物减产、鱼虾死亡。凡口铅锌矿过去采用氰化物作为选矿药剂,使废水中氰浓度超标,造成农田污染、牲畜中毒事故。

废气污染环境:矿山冶炼废气、粉尘、烟尘排空,降低空气质量,造成空气污染。矿山废气主要有害成分有二氧化硫、氟化物及固体悬浮物等,会使植物叶片退绿、生斑、脱落,农作物生长减缓,抗病虫害能力降低。冶炼厂排放的烟尘使周围泡桐树叶枯黄飘落,春季犹如秋季。

景观环境破坏:采矿破坏景观的问题普遍存在,这里主要是指在国家公园、风景名胜区、地质遗迹保护区进行采矿活动而引发的景观环境问题。常见表现形式有:剥土挖树损伤自然风景,采石烧灰破坏地质遗迹,运输爆破干扰名胜观光等。这些活动的作用范围可能很小,对植被和山体的破坏也是局部的,但对景观的伤害可能是致命的,轻则“大煞风景”,重则使奇特景观或珍贵地质遗产不复存在。

3 结语

矿山环境问题主要可分为三大类:生态环境问题、地质环境问题和景观环境问题。具体表现为崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、含水层破坏、地形地貌景观破坏、废水污染环境、废气污染环境和景观环境破坏等10个方面。

4 矿山环境监测建议

矿山环境分类监测矿山环境监测应针对矿山环境问题发生的原因和方式,分类分项进行。现对各类环境监测项目建议如下:

4.1 地质环境的监测

新建矿山应提交矿山建设用地地质灾害危险性评估报告,并经过有关部门审批通过。对不符合建设条件和易引起环境地质问题又无条件采取措施予以避免的准入申请,实行“环保一票否决制”。现已在地质灾害危险区内的矿山应立即迁出。

矿山建设和生产,特别是采矿设计必须由具有相应资质的设计单位进行设计,并经严格审批。

矿山开拓掘进对地形地貌改变的范围和程度,对山体稳定性的影响。采矿工程应严格按设计进行。

矿区内时刻监测崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地下水的变化等情况,严防各类地质灾害发生。

4.2 生态环境的监测

建矿开矿破坏植被、耕地的面积,植被种类、破坏程度。应复垦面积和已复垦面积、复垦率。因植被破坏引起水土流失的危害等应详细监测。

监测采矿对地表水(流向、流速、流量、水质)及地下水(水位、水量、水质、泉、井)的影响。地下水补径排状况,水平衡系统的变化。

采选冶作业对空气质量的影响,矿区空气质量监测。

监测矿山排放废石、尾矿等固体废弃物堆放位置,占地面积、稳定性。是否侵占耕地、河谷、河床。是否建有尾矿坝,尾矿坝高度和坚固性。

监测矿山排放废水中汞、镉、铬、镍、铅等重金属,氰化物、硫化物、磷酸盐等化合物,苯胺、硝基苯等有机化合物含量。

监测矿山排放废气中二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、氟化物、硫酸雾、颗粒物的含量。

4.3 景观环境的监测

在国家划定的自然保护区,国家重点保护的不能移动的历史文物和名胜古迹所在地勘查矿产资源的,在市县级以上自然保护区、重要地质遗迹保护区、风景名胜所在地1公里内和可视范围内禁止采矿活动。

参考文献

[1]高伟生,等.环境地学[M]北京:中国科学技术出版社,1992

[2]王如松,等.现代生态学的热点问题研究[M]北京:中国科学技术出版社,1996

分类监测论文 第2篇

遥感能够为生态监测和管理提供有用的技术手段,能够实现生态的持续、快速、动态监测.土地生态分类体系是实现生态遥感的基础.目前世界上已有的土地分类系统基本是从土地利用/土地覆盖或资源调查的`角度设计的,尚不能满足宏观生态和管理的需求.该研究提出的面向生态监测与管理的国家级土地生态分类方案就是为了满足这种需求而设计的.

作 者：罗海江 白海玲 王文杰 申文明 张峰 刘小曼  作者单位：罗海江(中国环境监测总站,北京,100029;北京师范大学,北京,100875)

白海玲(北京师范大学,北京,100875)

王文杰,申文明(中国环境监测总站,北京,100029;中国科学院地理研究所,北京,100101)

分类监测论文 第3篇

1 研究区概况

某市气候属亚热带湿润性东南季风气候, 具有冬寒夏暖、春湿秋旱、夏季多雨、冬季少雪、四季分明的特征。地形以平原为主, 兼有少量低山丘陵以及岗地。植被类型繁多, 自然植被以常绿阔叶、落叶阔叶混交林为主, 马尾松、杉木、栎树分布普遍。

2 数据来源

2013年2月11号, 美国航空航天局 (NASA) 成功发射了Landsat 8卫星, 其上携带OLI陆地成像仪和TIRS热红外传感器。OLI陆地成像仪包括9个波段, 空间分辨率为30 m, 其中包括一个15米的全色波段。与ETM+传感器相比, OLI包括了ETM+传感器所有的波段, OLI全色波段Band8波段范围变窄, 使全色图像更易区分植被和无植被地区, 有利于目视判读和城市土地利用分类。此外, 还有两个新增的波段:蓝色波段 (band 1;0.433–0.453μm) 和短波红外波段 (band 9;1.360–1.390μm) 。

研究选取2013年9月的两景Landsat-8 OLI影像对该市进行土地利用分类研究, 行列号分别为123/38和123/39, 两景数据云量较少, 成像清晰, 利于后续分类处理。

3 数据处理

3.1 彩色合成和图像融合

不同的波段组合有其不同的主要用途, 根据目视判读的需要, 各类地物间的反差应尽可能大, 根据前人在长期工作中总结的Landsat TM (ETM+) 不同波段合成对地物增强的效果, TM的4、3、2波段组合的地物图像丰富、鲜明、层次好, 可用于植被分类和水体识别, 而OLI的5、4、3波段范围与TM的4、3、2波段范围非常接近, 最后确定选择5、4、3标准假彩色波段组合。将多光谱波段影像和全色波段影像分别进行Seamless Mosaic无缝接边处理, 用该市行政规划图shapefile矢量文件分别剪裁, 将该市多光谱影像的5、4、3波段进行假彩色合成。

采用得到的该市假彩色合成影像与全色波段影像做HSV影像融合, 使处理后的遥感图像既提高了空间分辨率, 同时又保留了影像原本的多光谱特征, 从而达到图像增强的目的, 增强判读的准确性。经过HSV融合后, 道路等细节能够更加清楚的分辨, 地物间反差增大, 更加有利于目视判读。

3.2 监督分类

对于监督分类而言, 训练区ROI的选择是否准确合理对分类精度有着很大的影响。使用ENVI的ROI TOOL工具在融合后的影像上采取样区, 对比卫星影像地图上的实际地物, 发现湖泊与水田、耕地与草地, 很难剥离, 所以决定将这四种地物划分为两类, 结合该市实际情况, 将土地利用类型分为:长江、湖泊水田、林地、灌木、耕地草地和城镇用地六类。选择完训练样本后, 通过ENVI软件的Compute ROI Separability工具计算训练样本的可分离性, 样本间可分离性结果值均大于1.8, 说明样本之间的可分离性较好。

ENVI提供了多种监督分类方法, 最常使用的有最大似然法、神经网络分类法、最小距离法和支持向量机方法, 不同方法参数设置不同, 而且最终分类效果也会有所不同。相较于其他几种方法, 最大似然法的分类精度较高, 且计算时间较快, 本文采用最大似然法进行监督分类。建立一个背景的掩膜, 使背景不参与监督分类, 使用生成的分类模板和背景掩膜进行最大似然法监督分类, 得到土地利用分类图 (图1) 。

3.3 精度评价

分类后进行精度评定, 采用混淆矩阵的方法, 混淆矩阵见表1。得到总体分类精度为97.707 1%, Kappa系数为0.971 2。由此可见分类精度很高, 影像分类质量很好。

4 结果分析

根据统计分类结果可知, 灌木面积为2 977.944 km2, 占土地总面积的35.14%, 面积最大;其次是城镇用地, 面积为2 797.691 km2, 占土地总面积的33.02%;耕地和草地面积为1052.047km2, 占12.42%湖泊和水田面积为860.08km2, 占10.15%;林地面积为623.259km2, 占7.34%;长江面积为162.627 km2, 占1.92%。

5 结语

该文以Landsat-8 OLI影像数据为数据源, 得到了某市土地利用分类图, 能够较好的反映某市的地表信息, 又具有较强的分类可行性。Landsat-8 OLI数据属于中等空间分辨率, 具有合适的重访周期, 更适合于做土地利用分析。

参考文献

[1]张风霖, 缑变彩, 李靖琳.Landsat7 ETM+与Landsat8 OLI植被和非植被定量研究[J].山西建筑, 2014, 40 (11) :240-241.

[2]邓书斌.ENVI遥感图像处理方法[M].北京:科学出版社, 2013:124-125.

分类监测论文 第4篇

国内在钻井复杂情况预警方面主要基于信号处理以及基于专家系统[3]~[5], 由于研究角度及侧重点不同, 以及钻井存在的大量随机性、模糊性和不确定问题, 目前的监测系统在适用范围、及时性和准确性方面存在问题。本文在研究井涌、漏失和各种钻井复杂情况的发生机理的基础上, 结合大量现场钻井复杂情况数据, 总结出一种基于贝叶斯分类方法的采用立管压力和环空出口压力以及各种修正数据的钻井复杂情况监测方法, 该方法操作简便并且易于理解, 安装方便基本不需要维护, 适合现场大规模推广使用。

1 钻井复杂情况发生机理研究

由于井下情况的复杂性、随机性等问题, 造成监测参数的多变性, 引起监测系统发生误报的情况时有发生。压力信号传递到井口的时间与流量、钻井液密度等的变化需要的时间相比要短, 因此优选压力作为钻井复杂情况的表征参数对于提前发现与快速控制处理复杂情况具有重要意义。压力趋势是司钻和井控队伍监测异常情况必不可少的工具, 通过它可以分辨出大量事故。当在钻井过程中发生溢流、漏失、泵问题、钻杆刺漏、钻具掉落、钻杆堵塞, 以及形成沙桥时, 立压与环空出口压力的响应曲线都会根据不同的钻井问题产生相应的曲线变化。通过对钻井复杂情况发生机理的研究, 可以建立钻井复杂情况与立压和套压变化趋势对应关系, 从而使用压力变化趋势预测钻井复杂情况。

2 贝叶斯分类判别

特征的抽取和选择对识别过程是至关重要的, 如果模式特征选择得好, 就能比较容易地设计出性能较高的分离器。因此, 特征选择会直接影响到分离器的构造和识别的效果。虽然特征的抽取和选择在模式识别中占有如此重要的地位, 但迄今没有特征抽取和选择的一般方法, 大多数的方法都是面向问题的。所以, 基于五种复杂情况压力变化趋势不同的特点, 选择压力斜率作为分类器的输入特征。

在众多的分类方法中, 贝叶斯分类器结构简单、性能良好, 理论基础较为完整, 是应用较为广泛的一种。贝叶斯分类建立在坚实的数理统计基础之上, 在某种意义上具有最佳性。基于贝叶斯公式的贝叶斯分类算法, 根据已知待分类对象先验概率分布求解其后验概率分布, 后验概率取得最大值时所对应的类别就是该对象的类别。在分类中, 类向量为各种复杂情况, 特征属性向量为邻井地质钻井资料获得的压力。

2.1 特征提取

根据上一节的结论, 立压与环空出口压力的变化趋势与各个钻井复杂情况对应, 选择压力变化的斜率作为特征。由于地面及井下各种因素的干扰, 压力可能在小范围内出现波动, 为了消除干扰提高识别准确度, 再将斜率变化的持续时间作为特征之一。

压力信号的采集时间间隔可选为5秒, 选择10分钟的数据作为识别数据, 10分钟为缓冲区长度, 每当有新数据进来时自动替换掉最旧的数据。这样, 选择120个数据。

计算缓冲区中各点的导数:

导数标记, 令

这样数据被分成上升段, 平段和下降段三种。计算上升段和下降段的平均导数值:

立压和环空出口压力的上升段或下降段平均导数值分别记为m立和m环, 这两参数将作为分类的输入特征。

2.2 分类器设计

对于任意模式X, 通过比较各个判别函数来确定X的类别。

正态密度函数因为简单, 分析方便, 参数少, 只有期望和方差 (协方差) , 符合大多数分类情况, 因此成为所有密度函数中最受重视的函数。

在多数情况下, 采用多维变量的正态密度函数模拟类条件密度。所以判别函数

3 软件设计及应用分析

根据上述理论, 基于VB语言开发了一套钻井复杂情况地面监测系统, 该系统从综合录井数据库中读取邻井样本数据进行训练, 从而得到贝叶斯分类函数。系统实时监测诊断钻井情况, 对各种钻井复杂情况发出预警。软件流程图如图1所示。

以辽河油田某井为例, 对钻井复杂情况地面监测系统进行现场测试。该系统根据从综合录井服务器数据库中取得的实时压力数据及训练的分类函数, 计算出相应后验概率, 由最大后验概率确定发生何种钻井复杂情况。当在0:38:35时立压和环空出口压力开始上升, 立压从15.1MPa上升到16.1MPa, 环空出口压力从310KPa上升到360KPa, 此时溢流最大后验概率最大为0.4, 报警灯发出橙色预警, 提醒司钻可能发生溢流。当立压上升到17.8MPa, 环空出口压力再度上升, 溢流最大后验概率最大为0.8, 报警灯变为红色, 确定溢流发生, 提醒司钻采取相应井控措施。

4 结语

(1) 通过研究井涌溢流等井下情况的发生机理, 建立了立压和环空出口压力与各个复杂情况之间的对应关系。

(2) 在对压力信号的斜率进行特征提取后, 建立了贝叶斯分类模型。

(3) 编制了钻井复杂情况地面监测系统, 并对辽河油田某井进行了现场监测, 证明系统的可靠性。

(4) 可以做井下复杂情况监测与诊断的新手段。参考文献:

摘要：钻井复杂情况严重影响钻井速度、建井质量和勘探效益, 是钻井工程的头号隐患。为此, 基于钻井复杂情况与立管压力和环空出口压力变化趋势具有相关性以及压力传递快速性的特点, 将立管压力与环空出口压力变化趋势用于钻井复杂情况的监测。通过对井涌、漏失等各种钻井复杂情况发生机理的研究, 建立了立管压力和环空出口压力变化趋势与钻井复杂情况之间的对应关系。采用VB语言开发出一套钻井复杂情况监测诊断系统, 该系统提取压力变化特征作为输入向量, 采用贝叶斯分类方法对邻井压力样本数据进行训练, 得到分类判别函数, 使用分类判别函数对正钻井进行监测, 从而实时诊断井下情况实现钻井复杂情况的早期预警。实际监测应用结果表明, 系统预警及时性好、预警结果准确性高、能够满足现场应用需求, 能够为现场钻井复杂情况监测预警提供有效的技术支持, 可以做井下复杂情况监测的新的手段。

关键词：钻井复杂情况,立压,环空出口压力,压力变化趋势,贝叶斯分类,实时监测,预警,VB

参考文献

[1]吴俊杰.钻井工程事故监测和预警方法研究[J].录井工程, 2006, 17 (1) :53-55, 70

[2]蒋希文.钻井事故与复杂问题[M].北京:石油工业出版社, 2002

[3]郭建明.基于多智能体系统的钻井异常情况诊断技术[J].天然气工业, 2008, 28 (2) :79-82

[4]郭建明, 李琪, 徐英卓.基于实例和规则集成推理的钻井事故诊断处理系统[J].石油钻探技术, 2007, 35 (3) :15-18

分类监测论文 第5篇

由于上述8类海洋工程均有其各自的特点,目前对各类工程项目在建设期和运营期的监测体系研究缺乏针对性。本研究对海上油气开发、海砂开采、人工鱼礁、海水淡化等资源开发与保护类海洋工程的 监测体系 进行研究,以期能客观、准确地掌握各类海洋工程的污染状况及对其周围环境的影响,为海洋工程的分类监测和管理提供支撑。

1 海上油气开发工程

海上油气开发是指在内海、大陆架和深海海域开采石油和天然气的活动,包括地质研究、可行性分析、工程设 计、钻井、采集、储输 等作业。海上油气开采比陆上油气开采难度高,海上油气生产设备要求体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。海上油气开发投资大,其钻井比陆上钻井成本要高好几倍,且成功率较低,不确定因素多,风险较大。

1.1 产污分析

海上油(气)田项目开发工程主要包括海上钻井/完井期、海上施工/安装期、生产 运营期及油(气)田废弃等阶段。参加海上钻井/完井作业的设备有悬臂式 自升式钻 井船、值班船 和供应船,主要污染物包括钻井泥浆和钻屑、机舱含油污水、生活污水、生活垃圾和 工业垃圾。海上施工/安装期的作业内容包括导管架就位与 安装、海上平台安装/连接、平台上部模块安装/连接与调试,以及海底管道、海底电缆铺设等,主要污染物包括挖沟作业搅起的海底沉积物、机舱含油污水、生活污水、生活垃圾和工业垃圾。在石油生产运营期,一般设置中央控制系统,对海上油气集输和公用设施运行状况等进行集中监控,自动化程度高,平台上操作人员少,主要污染物为非正常情况下的含油生产污水、少量的机舱含油污水等。油(气)田废弃阶段为海上施工/安装阶段的反过程,主要工程量为工艺设备及输油海底管道的扫线处理及 拆卸、上部组 块及导管 架的拆除、水下井口的切割拆除、封堵等,主要污染物包括机舱含油污水、清洗液、废旧钢材、生活污水、食品废弃物和垃圾等[2,3,4,5]。

1.2 主要环境影响

施工期对海域环境的影响主要包括人工岛建设、港池炸礁、爆破挤淤、港池疏浚、陆域回填、海底管道铺设和泥方外抛等。运营期存在潜在的事故性溢油,若原油泄漏进入海水会对海洋生物造成影响,特别是对幼体生物、浮游动物、浮游植物可能造成毁灭性破坏,即使有些成体鱼可产生回避反应,但一部分仍会致畸甚至死亡。

1.3 环保措施

工程总体布局应充分利用陆岸设施,简化海上流程及设施;施工过程中尽量保护好滩涂,注意避开休渔季节、主要经济鱼类的产卵季节,减少对渔业资源的破坏;尽量使用商品混凝土,减少扬尘;建设砂石 人工岛应 采用“先围 堰、后回填”并布设防土工布防滤层等工艺,减少悬浮泥沙入海;实现生产污水及含油污泥“零排放”;在油田钻井作业过程中,尽量不使用毒性较大的油基泥浆和混油泥浆,首选无毒的环保型天然聚合物—水基泥浆,减少环境损害;人工井场实现落地原油100%回收,严格防止溢油发生;配有完备的溢油应急方案和措施,一旦发生溢油,能够及时有效地将影响范围控制在最小。

1.4 监测频率及内容

1.4.1 常规监测

在海上钻井作业开始后每月采样监测1次,直到工程完工一个月后采最后一次施工期样品为止。监测平台及外排生产水中的含油浓度,每日监测4次。对于供应船及守护船的机舱污水,至少每月1次从排放口处取样监测其含油浓度。

水质监测内容包括悬浮物、石油类、化学需氧量等。生态环境监测内容包括浮游植物、浮游动物、底栖生物、渔业资源等。

1.4.2 非常规监测

配合政府部门对防污染设备进行定期检查,以及在事故状态下配合有关部门做好对事故的应急和跟踪监测。

2 海砂开采工程

海砂,即海中的砂石,是指受海水侵蚀而没有经过淡化处理的砂,多来自海水和河流交界地带。作为仅次于石油天然气的第二大海洋矿产,海砂有着众多用途,其中最主要的用途之一是作为工程建设的原材料[6,7]。但由于海砂中含有氯离子成分,氯离子超标会对钢筋有严重的腐蚀作用。因此,建筑工程中采用的海砂必须经过专门的淡化处理,钢筋混凝土中海砂的氯离子含量不应大于0.06%。

2.1 产污分析

可用于深水采砂的设备有潜水泵式、气动泵式和射流式等装置。其中,潜水泵式采砂装置水下部分(特别是潜水电机的密封装置)容易磨损,工作可靠性差;气动泵式采砂装置单位能耗高;射流式采砂装置由于其在水下无转动部件、结构简单、耐磨损、工作可靠、水下开挖深度大、单位能耗低,因此是一种比较理想的水下采砂装备。

目前,海砂开采作业方式多采用射流式吸砂船,吸砂船所配 置的钢管 砂头在其 自重的压 力下,可以直接穿透覆盖层,进入藏砂区。吸砂溢流作业过程为砂水混合物通过滚筛分离杂质后,在筛网上留下石头、泥块以及其他杂物,而细颗粒淤泥和粉砂则随着水流沿回流管溢流到海面,大部分沉降到采砂坑。采砂施工过程中高压射流扰动底质中的砂和淤泥,部分淤泥悬浮后未被抽砂管吸取,而随潮流扩散;洗砂溢流作业也能产生悬浮泥沙。采砂工程结束后,海床地形地貌和潮流场会发生相应变化[8,9]。

2.2 主要环境影响

采砂施工过程中产生的悬浮泥沙、采砂人员产生的生活污水和生活垃圾、采砂船舶产生的含油废水会对海水水质和海洋生态环境造成影响。采砂结束后,海床地形地貌及潮流场等改变会对附近海域水 动力、冲淤环 境、通航环境 等产生影响。

2.3 环保措施

应合理安排施工船舶数量和位置,射流功率和抽砂泵功率应相匹配,尽量减少抽砂过程产生的悬浮物;采砂船溢流泄水口应通过管道进行水底排放,减少悬浮泥沙对表层水体的影响;对采砂作业准确定位,防止越界开采、超量开采、超强度开采;施工船舶须预留距边界50~60 m的距离进行开采,保证开采完毕后,塌方的范围不会超过申请用海的区域范围。

2.4 监测频率及内容

控制开采深度、开采面积、开采量和采砂强度,加强对施工单位的监管和海砂开采跟踪动态监测工作,发现问题及时解决,防止海砂开采对海洋资源、生态环境、海洋设施以及海岸、海底地形等造成损害。根据不同监测内容确定相应监测范围、布设监测站位等,监测范围应比申请采砂范围有所扩大[10]。

一般情况下,开采后每半年监测1次。根据项目特点,定期进行海底地形、水深测量,并给出海砂开采前后的地形定量变化数据。海砂开采结束后对开采区进行系统的水深测量,作为续期依据。水质监测时,在大、小潮期的涨、落潮各进行1次,重点监测悬浮物的变化,监测方法应按《海洋监测规范(GB 17378-2007)》执行。如果海砂开采期间出现大范围的悬浮物扩散,或者需要加快海砂开采 进度等,应及时进 行临时跟 踪监测。

3 人工鱼礁工程

人工鱼礁是人为在海中设置的构筑物,其目的是改善海域生态环境,营造海洋生物栖息的良好环境,为鱼类等提供繁殖、生长、索饵等场所,达到保护、增殖和提高渔获量的目的。目前国内外已经广泛地开展了人工鱼礁建设,对近海海洋生物栖息地 和渔场进 行修复,取得了较 好的效果[11,12,13,14,15]。

3.1 设计

人工鱼礁规划过程的最重要部分是设计,包括材料的选择、位置的准确安放、礁石的结构设计等。为特定目的建造的礁石通常有若干个组件组成,其设计应满足以下标准和要求:一是根据礁石的建设用途,重点考虑几何尺寸和形状,使之能够“吸引”有关动物,使藻类、鱼类、软体动物、珊瑚等能够被快速吸引或定植在礁石表面或周围;二是礁石应具有足够的工程强度,无论是礁石的个体组成部分,还是整体构筑物,应能承受海洋环境的物理应力而不致损坏;三是能够在最小的占地空间、最少的海洋生态环境影响情况下,满足预期的目标;四是根据需要,可以将礁石移走[16,17,18,19]。

3.2 材料

应在考虑构筑物的制作、运输、安放和持续维护的前提下,以最低的经济成本,但不能降低环境标准,合理选择材料建造人工鱼礁。材料的选择原则如下:可以使用天然的、回收利用的或预制的材料,优先使用天然材料;所使用的材料必须是惰性的,不会通过渗沥、物理、化学风化或生物活动等引起污染,同时应能承受海水水质恶化的影响;可以使用符合《伦敦条约》条款的废弃物,如疏浚物、无机地质材料、废弃平台等;对于价格昂贵或不易获得的材料,不应考虑;所使用的材料不会影响将来移植到礁石上物种的性质;位于无遮蔽的、高能 地区的礁 石应使用 重型材料,例如岩石、混凝土和钢材等[20,21,22]。

3.3 主要环境影响

礁石安放时由爆炸物、作业船只和其他机械设备引起的水下噪声和振动级增加,可能会造成生物栖息地破坏,导致鱼类、鸟类、海洋哺乳动物等临时性迁移,同时不可避免地使生活在礁石底部的底上动物和底内动物群落窒息,生物群落发生变化,也可能引入外来物种等[23,24]。

人工鱼礁构筑物尽可能固定在地层上以避免移位,应具有足够的稳定性以抵御波浪和潮流的冲击力,并能够承受拖网渔船的牵引力。一旦人工鱼礁(或礁石的组件)移位到邻近的具有较高保存或保护价值的区域,礁石就会对生态系统或船舶航行等造成危害。

3.4 监测频率及内容

人工鱼礁投放前,在预定设置海区要对不同季节的海域生态 环境进行 监测与调 查,包括水温、盐度、透明度、水质化学成分、海流流向、流速及浮游生物组成等。

人工鱼礁投放后,可依据材料不同,定期对人工鱼礁区域的生态环境和生物资源状况以及礁体本身进行监测,以确定所投放的人工鱼礁是否达到预期目标,以及人工鱼礁礁体材料的耐久性和稳定性如何等。监测内容主要包括人工鱼礁区域的生物数量、生物种类等变化,礁体的掩埋、位置变动、损坏情况等。

其实人工鱼礁的监测不是最终目的,而是通过监测所获得的资料来评估人工鱼礁投放后的成效,获得相应的经验和教训,为今后建造和投放人工鱼礁提供参考。同时,只有将生态调查和社会调查相结合,进行全面的动态监测,才能正确指导人工鱼礁的建礁工作,提高人工鱼礁的增殖效果,进而实现渔业资源的可持续发展。

4 海水淡化工程

海水淡化,即利用海水脱盐生产淡水,是人类追求了几百年的梦想。海水淡化工程增加了淡水总量,且不受时空和气候的影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供给。海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、多级闪 蒸蒸馏法、低 温多效蒸 馏法、反渗透法等,目前利用反渗透膜的反渗透法,以其设备简单、易于维护和设备模块化等优点迅速占领市场,逐步取代蒸馏法,成为应用最广泛的方法[25,26,27,28]。

4.1 主要环境影响

(1)浓盐水对海洋生态系统的影响。海水淡化厂排放的浓 盐水的盐 度一般是 取用海水 的2倍,若这些浓盐水排放方式不当,将导致排放海域盐度升高,改变海洋生物本身体液与其生活环境海水中渗透压的平衡,从而降低海洋生物的繁殖能力。另外,排放浓盐 水的密度 大于自然 海水,其入海后易于沉降在水底,阻碍海水的垂直混合,并在排水口附近形成高盐沙漠,使原有的环流模式产生改变[29,30,31]。

(2)污染物排放对海洋生态系统的影响。海水淡化厂排放水中污染物主要包括化学添加剂(如氯气或次氯 酸钠)、抑垢剂 (通常为聚 磷酸盐)、防沫剂、防蚀剂、酸洗剂,以及管路腐蚀产生的毒性重金属(如Cu、Ni、Mo、Cr、Zn)等,这些污染物都会对海洋生态系统造成危害[32,33]。

(3)海水抽取对浮游和底栖生物的影响。海水本身就是许多海洋生物的栖息地,海水抽取时必然会将其中的微小生物直接抽走而造成生物量下降。个体较大的浮游生物、鱼类、贝类等通过卷吸、撞击也会受到损伤。如果取水口处于鱼类等海洋动物繁殖地段,在繁殖季节海水中存在大量的鱼卵和仔鱼,大规模取水会导致鱼卵和仔鱼的损失,影响鱼类等生物繁殖和补充。因此,在大力发展海水淡化事业的同时,决不可忽视其对海洋生态环境的负面影响。

4.2 环保措施

在海水淡化工程规划和建设中,应避免在潟湖、半封闭性海湾等水交换能力较差的水域选择厂址,宜选择开放性、水交换通畅且水质良好的水域;要通过模型计算和现场数据验证来确定海水淡化量的每日最大值;海水淡化厂排放的浓盐水及其所含的污染物,都要经适当处理,达标后才能排放入海。

4.3 监测频率及内容

监测区域通常以所占海域的边界向外5km范围以内,主要监测要素为盐度、重金属、化学添加剂、温度等。盐度和温度应每天进行监测,重金属和化学添加剂应每月监测2~4次,有条件最好能够安装实时在线监测系统。尽量避免工程用海以外海区盐度增加0.5以上,完全避免其盐度增加1的情况出现。生态环境监测内容主要包括浮游植物、浮游动物、底栖生物等,至少半年监测1次。

5 小结

通过对海上 油气开发、海 砂开采、人工 鱼礁、海水淡化等资 源开发与 保护类海 洋工程的工艺分析,阐述了各类海洋工程的特征污染物、主要环境影响及 环保措施 等,将建设期 和运营期的重点监测内容汇总于表1,该结论可为海洋管理部门开展 海洋工程 分类监测 与管理提 供依据。

摘要：根据海洋工程环境影响报告书及相关文献资料,阐述了海上油气开发、海砂开采、人工鱼礁、海水淡化等资源开发与保护类海洋工程项目的特征污染物、主要环境影响及相应环保措施等,提出了各类海洋工程的监测频率及监测内容,为海洋工程分类管理提供依据。