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海洋开发技术

2020-05-02 20:33能源世界 人已围观

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  声明:百科词条人人可编辑,词条创建和修改均免费,绝不存在官方及代理商付费代编,请勿上当受骗。详情

  海洋开发技术是海洋技术的一个分支,是人类进行海洋开发,实现海洋实际价值所采取的手段的总称,它是海洋开发吸收和消化各种现代科学技术、通用技术,使之适应海洋这个特殊的环境而形成的。它为传统海洋产业的改造和新兴海洋产业的迅速发展创造了条件,促进了海洋产业结构的调整。

  按海洋开发的性质,它分为海洋生物资源、油气资源、海底矿产资源、海洋能源、海水综合利用和海洋环境保护等专项开发技术。如海洋生物技术促进了海水增养殖业的发展,把传统的“狩猎”式渔业改造为新兴的“栽培”式和“放牧”式渔业;深海采油技术不仅加速了海洋油气业的发展,也加速了海洋服务业的发展,使海洋油气业的产值达到占海洋开发总产值一半以上的水平。

  海洋高科技这个概念大约是在70年代最先被人们提出来的。首先提出海洋高科技的是美国未来学家托史勒。在他那本畅销全球的著作《第三次浪潮》里,是这样描述新技术产业革命的,当人类迎接第三次浪潮技术革命时,海洋工程将和航天工程一道,成为新兴的产业骨干。这一观点,很快被世界许多国家的政治家、经济学家、科学家们所接受。进入80年代,一些发达国家便开始制定本国的科学技术发展战略,把海洋开发技术列人国家未来的发展战略规划之中。日本提出,海洋开发技术、原子能技术、空间开发技术等三大科技,为未来日本优先发展的现代高新技术产业。在海洋开发技术领域里,将深海勘探、水下作业、海水增养殖、深海采矿、海能源转换、海洋渔产资源保护和信息收集系统、渔业捕捞技术,以及船舶技术现代化列为近期和中期海洋高技术的发展目标。海洋资源所具有的巨大潜力,为实现社会的可持续发展提供了物质基础。

  众所周知,自然资源的状况,是一个社会和民族走上可持续发展道路的物质前提和基本条件。从这个意义上讲,可持续发展的社会和经济运行,实质上主要是在围绕可持续利用自然资源的基础上进行的。海洋资源作为自然资源的重要组成部分,不仅与其它资源一起,在整个资源大系统中发挥着不可替代的作用,而且正在显示出越来越重要的经济、社会价值。因随着许多陆地资源的日益减少 ,人类对海洋资源的依赖将日益增大。海洋中蕴藏着丰富的多种资源,如:生物资源、油气资源、固体矿物资源、海水资源、海洋能源、海洋旅游资源等,这些资源将为人类解决资源短缺提供巨大的物质支撑力。各种海洋资源在开发活动中所形成的不同的海洋产业,已成为沿海经济的重要内容之一,有的甚至作为支柱产业带动了区域经济的发展。然而,应该看到,尽管人们对海洋开发投入极大的热情,并已取得重大成就,但对海洋资源的开发利用程度却不是很高,除了传统的海洋生物资源外,其它资源的开发利用基本上处于初始阶段或低级水平。

  因此,海洋开发具有极大的发展前景。可以说,海洋是我们将来的依赖领域。通过有计划、有方向的海洋开发活动,可逐步解决沿海地区社会、经济发展中的重大制约问题,诸如:空间紧张、水资源短缺和食物数量与质量等问题。缓解沿海地区人口、资源、环境的矛盾,促进其社会与经济的可持续发展。

  其次,海洋资源的多层次复合性特点,要求其开发过程中必须系统规划、综合利用。海洋资源具有空间复合程度高的显著特点,许多资源在同一海区共存,既有生物资源,也有非生物资源,有和溶存或生活在海水中,有和储藏在海底或海底之下,也有的是通过水体运动而发生等。不少海域,海底是油气田,水体是渔场,水面是船舶航行的航道。海洋资源的这种多层次复合性、多功能性特点,决定了海洋的每一部分都拥有多种价值、多种功能,由此使海洋资源开发往往出现多行业的立体化开发,以及对同一海区某种资源的争相开发。这种状况要求任何海区资源的开发利用都必须建立在对区域基础功能和价值的客观了解与分析基础之上,即对该区全部的可利用资源(包括物质的和空间与环境的)进行科学评价。要在最充分地发挥海区自然优势功能的基础上,尽量地考虑到社会需要与可能的各方面因素,树立统筹兼顾、综合平衡的观念,力求使海域的客观价值得到最佳的使用。同时,海洋资源的这种空间性特点,也使海洋开发必须系统配套。因海洋资源开发受海洋自然环境条件的制约,如海底油气资源开发,其原理和方法与陆地石油工作,并不存在根本性的区别。但一层海水使得海洋石油勘探、开发比陆地复杂得多:海上风浪、海水运动、中高纬度冬季海冰活动、海底地质地貌动态、以及工作场地等都给勘探与开发带来一系列的困难和问题,因此,在海洋资源开发过程中,只有全面安排各有关方面的工作,才能确保开发的正常进行、功效提高和人命与财产的安全。

  第三,海洋资源的流动性特点,使其在开发过程中更易产生联带影响。海洋资源的最突出特点在于它具有流动性,即海水是流动的,海洋中的许多资源也是流动的。这一点决定了海洋资源开发与陆地资源开发的一个明显差别,即某一陆地地域的资源开发一般不会给不相连的陆地资源带来直接的影响。而海洋资源的开发和利用则不然,连续统一的海洋,通过流动的海水可把不同区域开发利用活动联系起来,即某一区域海洋资源的开发利用,不仅影响本区域内的自然生态环境和经济效益,而且必然影响到邻近海域甚至更大范围内的生态环境和经济效益,当然,这种影响可能是正面的,也可能是负面的。一旦因人类的不合理开发破坏了某种海洋资源的生存状况,那将对其它海洋资源的生存产生直接或间接的影响,并在可能危及海岸带资源、环境和经济的发展。海洋资源之间的这种联带作用,使海洋资源开发暗含着极大的风险性,稍有不慎,可影响全局和长远,破坏整体生态环境。因此,对海洋资源的可持续利用便显得尤为重要。

  第四,海洋资源开发利用中存在的问题,促使人们走向可持续之路。面对海洋中所蕴涵的丰富资源,在人们认识到海洋资源对区域经济的巨大拉动和支撑作用后,各沿每国家、地区以及受利益驱动的不同群体纷纷加入海洋开发的行列。由于海洋综合管理机制尚未建立起来,海洋开发技术落后,加之一些部门的急功近利,导致对海洋资源的严重破坏。表现在:海洋资源开发利用不合理,开发利用水平低、不充分,造成资源与环境的破坏和严重浪费;近海渔业资源捕捞过度使海洋生物资源、海洋生态系统遭到不同程度破坏;入海污染物总量逐年增加,致使某些海域环境污染加剧,等等影响可持续开发利用的环境和资源问题越来越突出。因此,海洋资源开发和利用中必须吸收人类在陆地开发中的经验和教训,尽最大可能防患于未然,不要重蹈覆辙。

  可持续发展观的核心内容是社会经济的发展不仅要考虑当代人的需要,而且要顾及子孙后代的发展需要,即要保证人类社会具有长远的、持续发展能力。在发展中实现人口、资源、环境的协调统一。海洋资源在整个自然资源系统及社会发展中所具有的重要作用,决定了在其开发和利用过程中必须实现可持续性。所谓海洋资源的可持续开发利用是指在海洋经济快速发展的同时,应该做到科学合理地开发利用海洋资源,不断提高海洋资源的开发利用水平及能力,力求形成一个科学合理的海洋资源开发体系;通过加强海洋环境保护、改善海洋生态环境,来维护海洋资源系统的良性循环,实现海洋资源与海洋经济、海洋环境的协调发展,并力争交给下一代一个良好的海洋资源环境。

  可持续发展的基本含义就是保证人类社会具有长远的持续发展能力。由此出发,海洋资源可待续开发利用所坚持的基本点就是:一是必须满足当代人的需求,尽可能使海洋资源得到最充分合理的利用,以为人类社会的发展提供更多的物质、精神支持;二是在满足当代人需求的同时不能牺牲、损害后代人的利益,要保证海洋资源具有持续发展的能力。由于在一定时期内,资源总是有限的,当代人只能利用一定限额的资源,以此来保证海洋资源有一个最小的安全存量,使再生资源能得到及时恢复,或使不可再生资源尽可能具有可持续性。如果当代人的发展以牺牲后代的利益为代价,这种竭泽而渔、顾此失彼的做法,必将使人类为此付出惨重的代价。

  海洋资源开发利用涉及许多行业,协调发展是客观要求,如石油、交通、水产、旅游、盐业等各行业要协调发展,各得其所;陆地海上应协调与合作,共同保护海洋生态环境;海洋开发与海洋资源和环境的承载能力协调一致,以保持海洋的可持续利用。同时还要注意到邻近区域所有开发的内容及其彼此之间可能发生的影响,力求每一类开发活动所产生的负面影响减少到最低限度。例如海岸带开发,因为在海岸地区,拥有丰富的矿产、生物、土地、动力、港口、旅游和环境资源,可供发展海水养殖、围垦、交通航运、采矿和发电等工农业生产,还可发展旅游事业等。所以,在海岸带实施开发时,决不可仅从本单位利益出发安排利用项目,必须综合论证,以决定取舍。对海洋资源的可持续利用,就要充分考虑到各种资源、各部门之间的相互关系,在保证整体利益的前提下,实现各种资源的协调发展,各部门的有机配合。为此,需要有高度的统筹协调,统一的规划,需要国家的综合管理。海洋资源开发程度越高,这种协调功能越要加强,最终应形成综合管理体制。

  公平性是一个涉及哲学、经济、伦理等多领域的范畴,具有多方面含义。从可持续意义上讲,公平性包括代内公平和代际公平。代内公平是指一代人之间对资源的合理配置,包括个人之间、集体之间、区域间、国家间的公平;代际公平则是指两代人之间的资源分配,代际公平要求当代人的发展不应以牺牲后代人的利益为代价。海洋资源的可持续开发利用就是要尽最大可能,保证既在同代人之间又能够在当代人和后代人之间实现海洋资源的合理配置。应该说,保证代际公平是海洋资源可持续利用中的最大困难。因当代人在决定利用海洋资源时,并不知道后代人对海洋资源的实际消费需求,当代人实际上是把自己对后代人的消费需求预测强加给后代人,按当代人的看法对后代人的需求状况进行推断。虽然当代人对后代人的需求状况预测可能有部分正确判断,但相邻两代人的需求肯定有差异,要对以后几代人的需求状况做出准确的估价,几乎是不可能的。因此,对海洋资源的可持续开发和利用实际上是一个不断进行调整而逐步趋向合理的过程。

  为体现海洋资源开发的可持续性,在实现对海洋资源合理有效开发的同时,改善海洋生态系统的质量,海洋资源的可持续利用应达到以下目标:

  在保证海洋资源可持续利用的基础上,强化开发深度和广度,提高开发的科技含量,争取海洋经济增加值的最大化,提高资源利用效率。

  ‚保持海洋生物资源的理性化捕获,使之与海洋生物自生产能力冲突最小化,保持生态系统有较强的恢复能力,保持海洋不可再生资源的有计划开采。

  ƒ保护海洋资源最优化发挥其功能,在规划和发展过程中为旅游和娱乐留下发展空间。开发中应从长计议,科学规划微观领域的功能,对其各功能进行优劣分析和机会成本分析,确定其最优化功能,同时兼顾其它功能的开发。对暂时或短时间内不能开发的功能,应确保其开发空间,杜绝无意识破坏行为。

  „海陆一体化开发,海洋资源与陆地资源的开发利用是相互促进的,要根据海陆一体化的战略,统筹沿海陆地区域和海洋区域的国土开发规划,坚持区域经济协调发展的方针,逐步形成不同类型的海岸带国土开发区。

  …开发与保护协调一致。开发与保护是相辅相成的,只有节制开发欲望,采取”欲取之,必先予之”的策略,才能保证资源系统的良性循环和持续开发利用。为此必须控制海洋污染。其目标包括研究开发和推广清洁技术,大力提倡绿色产品生产,限制某些特定的污水污物,限制排污总量、实施排污许可证制度等,以使海洋环境持久地发挥其各项功能。

  †保护人类平等享有海洋资源的权益。海洋为全人类亿共同拥有,对于海洋共同财产的开发不能无偿使用。要通过资产化管理的方式,对海洋资源的捕获成果收取适当的资源税并通过转移支付实现全社会的平等享有权利。

  ‡建立海洋综合管理体系,制定引导性的统一的海洋开发政策,逐步完善海洋开发和管理的协调工作,建立沿海各级政府的目标责任制,实现对海洋资源的法制化、资产化管理。

  总之,海洋资源的可持续利用,目的在于建设良性循环的海洋生态系统,形成科学合理的海洋开发体系,促进海洋经济持续发展。

  海洋资源的可持续开发利用,是一个系统工程,需要借助各种力量、依靠各相关前提条件的共同作用。从海洋资源开发的内外部保障、支撑体系来看,在当前,中国要实现海洋资源的可持续开发利用,必须从以下几方面加以保障:

  海洋内涵的丰富资源,可以为人类发展提供巨大的物质支撑,帮助人类解决陆地资源短缺所带来的各种困境。海洋作为不同于陆地的特殊自然体,其自身环境的复杂性、灾害的多样性,造成开发的艰难性,由此使海洋资源的供给相对不足,大量的海洋资源无法得到充分利用。要解决这个矛盾,关键要依靠海洋高新技术。没有一定的装备技术条件,海洋资源的开发活动将无法进行。因海洋开发是一项技术高度密集的行业,现代海洋工作广泛地采用了现代科技的重要成就,它对最新技术的使用程度,其多、其广、其高是其他行业很少能够与之比拟的。因此,海洋资源的可持续开发利用,在很大程度上主要是依赖于科学技术特别是海洋高科技的支撑。海洋科技主要包括海洋探测高技术、海洋油气矿产资源勘探开发高技术、海洋生物技术、海洋清洁生产技术等,其应用的重点将致力于海洋资源开发技术发展及其产业化、海洋资源可持续开发与保护、2020年春运高铁增加海洋资源开发中的服务保障技术等领域的研究。具体体现为:

  加强与海洋资源右持续利用有关的管理科学和应用基础科学的研究,如资源再生过程、海水养殖容量、海洋资源承载能力、海岸带陆海相互作用、综合管理的理论方法和机制等研究,利用先进的科学技术手段,对海洋资源的可持续利用水平做出科学评价和预测,为确保开发利用海洋的行动和政策提供科学依据。

  ‚依靠先进的科学,提高海洋资源勘查精度,探索新的、可开发利用的海洋生物、矿产、能源、水及空间等资源,以增强海洋资源转化为现实存量的可能性,提高海洋资源的供给能力,为世代利用海洋和从海洋持续获取利益提供资源储备。

  ƒ提高海洋开发技术水平,在研究开发海水利用技术、海洋生物技术、深海矿产资源开采技术、海洋空间开发利用技术的基础上,逐步形成海洋开发技术研究、实验、推广应用和向现实生产力转化的机制,推动海洋高新技术产品、产业和产业群快速增长,提高海洋资源利用效率和附加值,节省资源,促进海洋产业可持续发展。

  „利用先进的技术装备发展有利于海洋活动安全、有效和清洁生产的海洋服务业,实现海洋观测、监测、预报和信息传输的现代化,为海洋开发、减灾防灾、保护海洋环境等提供有效服务。

  实现海洋资源的可持续利用,需要有完善的市场经济体制为制度前提。但是,由于环境和资源带来的外部性问题,以及海洋资源开发所具有的特殊性,使得政府在海洋资源开发中起着重要作用。政府一方面通过相关政策支持海洋资源开发,另一方面对开发中的各类矛盾进行协调。当然,政府的作用并不是计划经济条件下的指令性安排,而是依法为海洋资源开发利用提供良好的市场环境,目的在于促使海洋资源开发的顺利、合理地进行。为保证海洋资源的可持续开发利用,政府所采取的政策主要有:

  产业政策。通过制定相关产业政策,严格限制资源浪费大、污染严重和破坏生态平衡的产业,在扶持有利于海洋资源可持续利用的产业发展的同时,加快处理好破坏浪费资源的产业的退出和转产。

  ‚投资政策。制定合理的投资政策,优化投资结构,对生态环境投资给予支持,保证生态环境投资与生产建设投资按比例协调发展。并通过筹措海洋产业风险基金,支持海洋高新技术的发展。

  ƒ技术政策。更新传统技术和开发新一代支持可持续利用海洋资源的新技术,大力开发和推广使用可节约资源、减少废物排放的海洋清洁生产技术和工艺。

  „财政税收政策。对超出国家规定标准的排污,根据规定收取排污费,还要进一步研究征收环境税,以此来促使开发者采用清洁生产技术。

  …资金信贷政策。建立国家海洋环境与资源保护基金,资助防治海洋环境污染和保护海洋资源的项目,这一类项目也应得到国家政策性银行的信贷支持;鼓励国家、地方和企业扩大利用外资来解决海洋资源与环境保护方面的问题。

  †资产化管理。对海洋资源实行有偿开发利用、有偿使用制度,将海洋资源开发利用权推向市场,并将收益用于资源的补偿,使海洋资源在开发利用的同时得到保护。

  海洋立法是沿海国管理海上活动,包括海洋资源开发利用和环境保护等活动的基本措施。在维护国家海洋权益、管理和保护海洋资源环境方面起着极其重要的作用。根据经济发展和对外开放的需要,中国已先后制定了一些涉海的专项(或单行)法规,但从总体上看,目前中国海洋法律制度不健全,尚未形成比较完整的海洋法规体系,有的法规是陆上法规向海洋的延伸,缺乏对海洋因有特性的考虑;有些行业法亦多从本部门发展着眼,缺少对其他行业的兼顾,特别是对海洋整体利益的考虑。因此,应当建立、健全以海洋基本法和综合管理法为主体的、行业法和地方法相互配套的海洋法规体系。从保障海洋资源可持续利用的角度讲,当前应做好以下几项工作:

  抓紧组织修订和起草对海洋污染防治和海洋资源保护方面的综合性法规,以便为其它专门性法规立法提供依据,在此基础上要制定地方性海洋环境与资源法规。

  ‚尽快制定出台针对海洋开发中出现的新问题的法规。例如,长期以来,我国一直实行”浓度标准”,即企业向海洋排放污水必须低于国家规定的浓度。但世界上许多国家已不再采用这个标准,转而采用”总量控制”。一些企业正是利用了”浓度标准”的空子,将污水用海水大量稀释,低于国家标准后再排放入海。这样做,对海洋整体而言,接纳的污染物总量并未改变。因此,应实行”浓度标准”与”总量控制”相结合的排污标准,并在有关法规中得以体现。

  ƒ在制定有关法规时要体现对环境与资源的保护。为此,一是要在有关综合性经济法规中体现可持续发展战略的思想;二是在有关产业法中,设立独立的环境与资源保护篇章;三是要在刑法中明确危害环境和资源的刑事责任。

  „加强沿海及海上执法队伍建设,建立和健全海洋执法监督机制,提高全民对海洋法制的认识和遵守法规的自觉性,切实保障海洋资源的可持续开发利

  海洋开发,需要获取大范围、精确的海洋环境数据,需要进行海底勘探、取样、水下施工等。要完成上述任务,需要一系列的海洋开发支撑技术,包括深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。

  向海洋要淡水已成定势。淡水资源奇缺的中东地区,数十年前就把海水淡化作为获取淡水资源的有效途径。美国正在积极建造海水淡化厂,以满足人们目前与将来对淡水的需求。全世界共有近8000座海水淡化厂,每天生产的淡水超过60亿米最近,俄罗斯海洋学家探测查明,世界各大洋底部也拥有极为丰富的淡水资源,其蕴藏量约占海水总量的20%。这为人类解决淡水危机展示了光明的前景。

  深海是指深度超过6000米的海域。世界上深度超过6000米的海沟有30多处,其中的20多处位于太平洋洋底,马里亚纳海沟的深度达11000米,是迄今为止发现的最深的海域。深海探测,对于深海生态的研究和利用、深海矿物的开采以及深海地质结构的研究,均具有非常重要的意义。

  美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家,“阿尔文”号深潜器曾在水下4000米处发现了海洋生物群落,“杰逊”号机器人潜入到了6000米深处。1960年,美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟――马里亚纳海沟,最大潜水深度为10916米。

  1997年,中国利用自制的无缆水下深潜机器人,进行深潜6000米深度的科学试验并取得成功,这标志着中国的深海开发已步入正轨。

  在漫长的地球历史中,沧海桑田、大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等都是地壳运动的表现形式。洋底是地壳最薄的部位,且有硅铝缺失现象,没有花岗岩那样坚硬的岩层。因此,洋底地壳是人类将认识的触角伸向地幔的最佳通道,“大洋钻探”是研究地球系统演化的最佳途径。

  为了得到整个洋壳6000米的剖面结构,从而获取地壳、地幔之间物质交换的第一手资料,美国自然科学基金会从1966年开始筹备“深海钻探”计划,即“大洋钻探”的前身。1968年8月, “格罗玛·挑战者”号深海钻探船,第一次驶进墨西哥湾,开始了长达15年的深海钻探,该船所收集的达百万卷的资料已成为地球科学的宝库,其研究成果证实了海底扩张,建立了“板块学说”,为地球科学带来了一场革命。

  1985年1月,美、英、法、德等国拉开了“大洋钻探”的序幕。“大洋钻探”计划主要从两方面展开研究:一是研究地壳与地幔的成分、结构和动态;二是研究地球环境,即水圈、冰圈、气圈和生物圈的演化。

  海洋遥感技术,主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。

  海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术,可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测,以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。

  海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进,为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。目前,美国、日本、俄罗斯等国已发射了10多颗专用海洋卫星,为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。

  中国的海洋遥感技术始于70年代,开始是借助国外气象卫星和陆地卫星的资料,开展空间海洋的应用研究,解决中国海洋开发、科学研究等实际问题。同时,中国积极研究发展本国的卫星遥感技术。1990年9月,中国发射“风云-1乙”卫星,该卫星上有两个波段为专用的海洋窗口,用于海洋遥感探测。

  海洋导航技术,主要包括无线电导航定位、惯性导航、卫星导航、水声定位和综合导航等。

  无线电导航定位系统,包括近程高精度定位系统和中远程导航定位系统。最早的无线世纪初发明的无线年代起,人们研制了一系列双曲线无线电导航系统,如美国的“罗兰”和“欧米加”,英国的“台卡”等。

  卫星导航系统是发展潜力最大的导航系统。1964年,美国推出了世界上第一个卫星导航系统――海军卫星导航系统,又称子午仪卫星导航系统。目前,该系统已成为使用最为广泛的船舶导航系统。

  中国的海洋导航定位技术起步较晚。1984年,中国从美国引进一套标准“罗兰-C”台链,在南海建设了一套远程无线电导航系统,即“长河二号”台链,填补了中国中远程无线电导航领域的空白。在卫星导航方面,中国注重发展陆地、海洋卫星导航定位,已成为世界上卫星定位点最多的国家之一。

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