邊界與海洋研究大全11篇

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篇（1）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.247

0 引言

波浪對船舶以及水工建筑物的安全穩定有重大影響，對海浪的研究一直都是各國學者的前言學科，傳統的物理模型實驗，由于場地，經費，以及試驗周期的限制已經不能滿足學者們對海浪的研究了。隨著計算機的普及，波浪數值模擬被越來越多的學者運用到研究中。MIKE 21 BW波浪模型由丹麥DHI開發，模型基于Madsen和S?rensen[1]提出的改進的Boussinesq方程數值解，經過多年的驗證和比較， BW二維模型可以較好地模擬港口、海岸工程中的眾多波浪現象，包括波浪折射、繞射，波浪破碎，淺水變形，底部摩擦，波浪反射，運動岸線等現象[2]。同時，像波群，碎波，次諧波與超諧波等現象也同樣可以用MIKE 21 BW二維模型進行模擬。此外，BW模型還能描述波傳播中低頻振蕩的產生與衰減等細節，這對于港內共振，湖震和岸線演變的模擬意義重大[3]。模型岸邊界采用窄縫法來描述運動岸線，假設在岸灘上存在若干個很窄的縫隙，該縫隙具有和岸灘前水域同樣的水深。由于窄縫的寬度很小，所以其不會影響波浪在岸灘上的變形與破碎[4]。本文利用MIKE 21 BW二維模型，采用阻尼消波法對單頻波在二維水槽中進行數值求解，在于理論解進行對比分析中得出BW二維模型能有效的模擬單頻波在水槽中的傳播，并表現出較強的非線性作用。

1 控制方程

3 數值模擬計算

數值模擬中水槽長度設為10倍波長，水深為0.45m。。水槽左邊界、右邊界與底部邊界均設置為固壁邊界，頂部邊界設置為壓力入口。網格尺寸水平方向取為0.08m，豎直方向取為0.025m，時間步長取為0.01s。分別模擬周期為2.0s和4.2s的兩個單頻波，振幅均取為0.01m。圖（a），（b）分別為MIKE 21 BW模型對周期為2.0s和4.2s數值計算結果與理論解的對比，其監測點設在10倍波長處。圖（a）與（b）的計算結果均與理論解吻合，且從圖1可見，波面出現波峰尖陡，波谷平坦，MIKE 21 BW模型可以有效地模擬非線性波，較好的表現出波浪的非線性作用。

4 結論

本文首先闡述了MIKE 21 BW二維模型的基本原理以及消波方法，通過建立數值二維水槽模擬物理模型實驗中的波浪環境，通過將數值解與理論解進行對比驗證，波高與周期與理論解吻合良好，說明本模型適用于單頻波數值的模擬。

參考文獻：

[1]Madsen P A，S?rensen O R.A new form of the boussinesq equations with improved linear dispersion characteristics[J].Part 2：A Slowly-varying Bathymetry.Coastal Eng.1992（18）：183-204.

[2]王衛遠，何倩倩，楊娟.杭州灣海域波浪數值模擬研究50年一遇[J].海洋學研究，2013（04）：44-48.

[3]趙智幫，劉子琪，孫精石.深水航道對波浪傳播影響規律的研究[J].中國港灣建設，2001（06）：9-15.

篇（2）

    作者簡介:劉諾,中國政法大學國際法專業碩士研究生,研究方向:國際公法

    中圖分類號:D99文獻標識碼:A文章編號:1009-0592(2012)05-247-02

    一、單一海洋劃界的源起

    緬因灣位于美加交界處,20世紀60年代雙方均在喬治沙洲地區頒發碳化氫資源勘探許可證,區域重疊形成爭端。開始僅涉大陸架,美國主張其大陸架的外界為100英里等深線;加拿大則據1958年《大陸架公約》主張等距離線。1976年兩國相繼宣布200海里專屬漁區,劃界爭端擴大到大陸架上覆水域。雙方協議于1981年11月將爭端提交國際法院并成立特別分庭。分庭指出,本案要作的是用一條線劃界,即劃定一條同時適用于大陸架和上覆水域的界線,在這種情況下,只能使用不對兩個目標中的一個給予優惠而又損害另一目標的標準或標準的綜合,應優先考慮由于其中立性而最適合多種劃界用途的標準。由此可見,單一海洋劃界并不是起源于多邊條約而是起源于國家實踐。緬因灣劃界案是國際法院判決的涉及大陸架和專屬漁區統一劃界的第一個案例,也是單一海洋劃界的首次實踐,更是《聯合國海洋法公約》于1982年通過并開放簽署以后的第一個案例,其判決代表了國際海洋劃界領域發展的新趨勢即單一海洋劃界。

    二、單一海洋劃界的產生

    不同沿海國基于國際法所規定的權利基礎而對特定海域的權利主張之間發生重疊是導致產生海洋劃界問題的原因。因此要產生海洋劃界必須有權利重疊。而單一海洋劃界中忽略了大陸架上的地質地貌因素,大陸架和專屬經濟區的權利基礎都是距離標準。先不論實際劃界中不考慮地質地貌因素,要使兩者權利分別重疊,有關國家的海岸必須相鄰或者即使相向海岸間的距離也不能超過400海里。因為一旦超過400海里,有關國家的專屬經濟區勢必不存在重疊區域,也談不上權利分別發生重疊而需要同時進行劃界,也就不會有單一海洋劃界了。

    大陸架和專屬經濟區都是國家管轄范圍內的海域,都享有主權權利,從領海基線量起的200海里范圍內兩者甚至是一個重疊區域。基于實際需要,大陸架應與專屬經濟區保持同一界線:(1)方便性的考慮,可以避免相關國家在同一海域內管轄權相沖突。(2)經濟性的考慮,避免單獨劃界的麻煩,節省劃界資源,從而使沿海國的海洋利益得到最大限度滿足。

    《公約》明確規定了大陸架以及專屬經濟區的劃界問題,但對相鄰或相向國家間大陸架及專屬經濟區界限的劃定原則卻采取了回避態度,只籠統規定“應在國際法院規約第38條所指國際法的基礎上以協議劃定,以便得到公平解決"。《公約》第74和83條規定具有一致性,但不能保證專屬經濟區和大陸架劃界必然相同。專屬經濟區和大陸架劃界時通過談判協商達成的“公平解決"很可能會不同,即考慮決定一個劃界線時“特殊"或“相關"的情況很可能在每個案件中都是不同的。大陸架劃界先應考慮的是自然延伸原則而專屬經濟區劃界無須考慮。經濟因素、歷史性捕魚權利等是專屬經濟區劃界應考慮的而對大陸架劃界卻無任何影響,所以大陸架和專屬經濟區邊界并不一定重合。“考慮到公平適用于海床和相關水域的不同,而相同規則的適用并不一定意味著對大陸架劃的界線將與專屬經濟區相符,這就提出了一個單一海洋劃界問題。”也就是說雖然兩者的劃界規定一致,并不意味著劃出的界線是單一界線。

    三、單一海洋劃界的性質

    單一海洋劃界即基于實際管理便利和避免管轄爭端的考慮國家傾向于為海床、底土和上覆水域劃一條單一的界線。國際法院在緬因灣案中第一次決定用單一線劃分海床和上覆水域,其適用的中立性標準主要考慮了地理事實(地理因素包括海岸形狀、相關當事國海岸線長度之間的合理比例、島嶼和海港工程等),隨后的幾內亞/幾內亞比紹案及法國加拿大仲裁案強調了地理因素的重要性而拒絕考慮地質地貌因素。1992年加拿大、法國案仲裁庭指出:"當案件的目的是對大陸架及其上覆水域進行單一、全方位劃界時,海床的自然結構就不再重要了。至于劃出的界線是否達到公平效果就依賴于國家間的意愿了。單一海洋劃界一開始源于國家實踐,不源于條約也不源于國際習慣更不是一項國際義務,沿海國當然可以為海床、底土和上覆水域分別進行劃界甚而劃兩條完全不同的邊界。而國家實踐方面也確實不乏實例如1978年澳大利亞和巴布亞新幾內亞在托里斯海峽的劃界及1997年澳大利亞和印度尼西亞在印度洋的劃界。如果說為水域和底土分開劃界,劃界的結果是兩條線在地理上重合實際成為立體的一條線,此時不是單一海洋劃界,仍是為專屬經濟區和大陸架分別劃界,不過是兩次劃界形成了單一劃界的效果,也不符合單一海洋劃界制度的功效即方便性、經濟性的考慮。所以說單一海洋劃界不應只是一個結果,還包括了過程。

    四、單一海洋劃界的發展及適用

    《公約》確立專屬經濟區制度,使國家間的海洋劃界從涉及大陸架發展到也包括專屬經濟區,增加了海洋劃界爭端的數量和過程的復雜性。由于大陸架和專屬經濟區制度上的相似性,使得采用單一線既劃分大陸架又劃分專屬經濟區成為可能,而采用單一線劃界的諸多好處令很多國家越來越傾向于“單一海洋劃界”的概念。單純涉及大陸架劃界的協議和為大陸架和專屬經濟區分別劃界的協議越來越少,而為大陸架和專屬經濟區劃一條單一邊界的實踐正在大量增加。單一海洋邊界之所以產生,在于國家希望用一條不間斷的邊界來劃分歸屬于它們管轄的各種不同的且部分重疊的海域。那么單一海洋劃界在具體劃界適用時,又是如何進行的呢?

篇（3）

作者簡介：劉諾，中國政法大學國際法專業碩士研究生，研究方向：國際公法

中圖分類號：D99文獻標識碼：A文章編號：1009-0592(2012)05-247-02

一、單一海洋劃界的源起

緬因灣位于美加交界處，20世紀60年代雙方均在喬治沙洲地區頒發碳化氫資源勘探許可證，區域重疊形成爭端。開始僅涉大陸架，美國主張其大陸架的外界為100英里等深線；加拿大則據1958年《大陸架公約》主張等距離線。1976年兩國相繼宣布200海里專屬漁區，劃界爭端擴大到大陸架上覆水域。雙方協議于1981年11月將爭端提交國際法院并成立特別分庭。分庭指出，本案要作的是用一條線劃界，即劃定一條同時適用于大陸架和上覆水域的界線，在這種情況下，只能使用不對兩個目標中的一個給予優惠而又損害另一目標的標準或標準的綜合，應優先考慮由于其中立性而最適合多種劃界用途的標準。由此可見，單一海洋劃界并不是起源于多邊條約而是起源于國家實踐。緬因灣劃界案是國際法院判決的涉及大陸架和專屬漁區統一劃界的第一個案例，也是單一海洋劃界的首次實踐，更是《聯合國海洋法公約》于1982年通過并開放簽署以后的第一個案例，其判決代表了國際海洋劃界領域發展的新趨勢即單一海洋劃界。

二、單一海洋劃界的產生

不同沿海國基于國際法所規定的權利基礎而對特定海域的權利主張之間發生重疊是導致產生海洋劃界問題的原因。因此要產生海洋劃界必須有權利重疊。而單一海洋劃界中忽略了大陸架上的地質地貌因素，大陸架和專屬經濟區的權利基礎都是距離標準。先不論實際劃界中不考慮地質地貌因素，要使兩者權利分別重疊，有關國家的海岸必須相鄰或者即使相向海岸間的距離也不能超過400海里。因為一旦超過400海里，有關國家的專屬經濟區勢必不存在重疊區域，也談不上權利分別發生重疊而需要同時進行劃界，也就不會有單一海洋劃界了。

大陸架和專屬經濟區都是國家管轄范圍內的海域，都享有主權權利，從領海基線量起的200海里范圍內兩者甚至是一個重疊區域。基于實際需要，大陸架應與專屬經濟區保持同一界線：（1）方便性的考慮，可以避免相關國家在同一海域內管轄權相沖突。（2）經濟性的考慮，避免單獨劃界的麻煩，節省劃界資源，從而使沿海國的海洋利益得到最大限度滿足。

《公約》明確規定了大陸架以及專屬經濟區的劃界問題，但對相鄰或相向國家間大陸架及專屬經濟區界限的劃定原則卻采取了回避態度，只籠統規定“應在國際法院規約第38條所指國際法的基礎上以協議劃定，以便得到公平解決"。《公約》第74和83條規定具有一致性，但不能保證專屬經濟區和大陸架劃界必然相同。專屬經濟區和大陸架劃界時通過談判協商達成的“公平解決"很可能會不同，即考慮決定一個劃界線時“特殊"或“相關"的情況很可能在每個案件中都是不同的。大陸架劃界先應考慮的是自然延伸原則而專屬經濟區劃界無須考慮。經濟因素、歷史性捕魚權利等是專屬經濟區劃界應考慮的而對大陸架劃界卻無任何影響，所以大陸架和專屬經濟區邊界并不一定重合。“考慮到公平適用于海床和相關水域的不同，而相同規則的適用并不一定意味著對大陸架劃的界線將與專屬經濟區相符，這就提出了一個單一海洋劃界問題。”也就是說雖然兩者的劃界規定一致，并不意味著劃出的界線是單一界線。

三、單一海洋劃界的性質

單一海洋劃界即基于實際管理便利和避免管轄爭端的考慮國家傾向于為海床、底土和上覆水域劃一條單一的界線。國際法院在緬因灣案中第一次決定用單一線劃分海床和上覆水域，其適用的中立性標準主要考慮了地理事實（地理因素包括海岸形狀、相關當事國海岸線長度之間的合理比例、島嶼和海港工程等），隨后的幾內亞/幾內亞比紹案及法國加拿大仲裁案強調了地理因素的重要性而拒絕考慮地質地貌因素。1992年加拿大、法國案仲裁庭指出："當案件的目的是對大陸架及其上覆水域進行單一、全方位劃界時，海床的自然結構就不再重要了。至于劃出的界線是否達到公平效果就依賴于國家間的意愿了。單一海洋劃界一開始源于國家實踐，不源于條約也不源于國際習慣更不是一項國際義務，沿海國當然可以為海床、底土和上覆水域分別進行劃界甚而劃兩條完全不同的邊界。而國家實踐方面也確實不乏實例如1978年澳大利亞和巴布亞新幾內亞在托里斯海峽的劃界及1997年澳大利亞和印度尼西亞在印度洋的劃界。如果說為水域和底土分開劃界，劃界的結果是兩條線在地理上重合實際成為立體的一條線，此時不是單一海洋劃界，仍是為專屬經濟區和大陸架分別劃界，不過是兩次劃界形成了單一劃界的效果，也不符合單一海洋劃界制度的功效即方便性、經濟性的考慮。所以說單一海洋劃界不應只是一個結果，還包括了過程。

四、單一海洋劃界的發展及適用

《公約》確立專屬經濟區制度，使國家間的海洋劃界從涉及大陸架發展到也包括專屬經濟區，增加了海洋劃界爭端的數量和過程的復雜性。由于大陸架和專屬經濟區制度上的相似性，使得采用單一線既劃分大陸架又劃分專屬經濟區成為可能，而采用單一線劃界的諸多好處令很多國家越來越傾向于“單一海洋劃界”的概念。單純涉及大陸架劃界的協議和為大陸架和專屬經濟區分別劃界的協議越來越少，而為大陸架和專屬經濟區劃一條單一邊界的實踐正在大量增加。單一海洋邊界之所以產生，在于國家希望用一條不間斷的邊界來劃分歸屬于它們管轄的各種不同的且部分重疊的海域。那么單一海洋劃界在具體劃界適用時，又是如何進行的呢？

篇（4）

海洋物理屬于海洋科學學科的專業。

海洋科學是研究海洋的自然現象、性質及其變化規律，以及與開發利用海洋有關的知識體系。它的研究對象是占地球表面百分之七十一的海洋，包括海水、溶解和懸浮于海水中的物質、生活于海洋中的生物、海底沉積和海底巖石圈，以及海面上的大氣邊界層和河口海岸帶。

海洋科學的研究領域十分廣泛，其主要內容包括對于海洋中的物理、化學、生物和地質過程的基礎研究，和面向海洋資源開發利用以及海上軍事活動等的應用研究。

（來源：文章屋網 ）

篇（5）

中圖分類號：G640文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2014）04-0073-02

當今世界，人口激增，耕地銳減，資源匱乏，環境惡化，在如此嚴峻的現實面前，各個國家都想方設法謀求出路，其中不少國家將目光投向海洋，我國也不例外。隨著我國綜合國力的增強和經濟的飛速發展，我國迫切需要開發海洋資源，繁榮海洋經濟，建設海洋強國，以便在激烈的國際競爭中立于不敗之地。建設海洋強國必須把海洋科學人才培養放在首要地位。筆者認為綜合實驗是典型的、個性特征明顯的智力創新活動，它可以通過多種科研方法和思維方式，使受教育者形成創新思想、產生創新意識，提高創新能力。因此，綜合實驗是海洋教育的重要平臺，是人才培養的有效途徑。

一、海洋科學研究的內容與特點

（一）海洋科學研究的內容

海洋科學是研究地球上海洋的自然現象、性質及其變化規律，以及和開發與利用海洋相關的知識體系。它的研究對象，既有占地球表面近71%的海洋，其中包括海洋中的水以及海水中溶解或懸浮的物質，生存于海洋中的生物；也有海洋底邊界――海洋沉積和海底巖石圈，以及海洋側邊界――河口、海岸帶，還有海洋的上邊界――海面上的大氣邊界層等等。它的研究內容，既有海水的運動規律、海洋中的物理、化學、生物、地質過程，及其相互作用的基礎理論，也包括海洋資源開發、利用以及海洋軍事活動的應用研究。這些研究，不但涉及力學、物理學、化學、生物學、地質學、大氣科學以及水文科學，還涉及環境科學、管理科學和法學等。因此，海洋科學是一個綜合性極強的科學體系[1]。

（二）海洋科學研究的特點

海洋科學研究有其顯著的特點。第一，依賴于直接觀測。直接觀測的資料既為實驗和數學研究提供借鑒，又對實驗和數學方法研究的結果予以驗證。第二，信息論、控制論、系統論等方法在海洋科學研究中的作用越來越突顯。直接的海洋觀測獲取到大量的信息資料，但這些信息資料是局部和片斷的，只有借助于信息論、控制論、系統論的觀點和方法進行加工，通過系統功能模擬模型進行研究，才能取得良好效果。第三，學科分支越來越細且相互交叉與滲透，趨于綜合與整體化研究[2]。

二、海洋科學人才培養現狀

十幾年來，我國非常重視海洋科學人才培養，海洋科學人才無論在數量上還是在技術水平上都有了很大提高，但跟社會整體科技水平和國際海洋科學整體水平相比還存在顯著差距。我國在海洋科學人才培養中存在的主要問題：（1）國民海洋意識淡薄：“重陸輕海”思想根深蒂固；（2）學歷結構不合理：海洋從業人員中，低學歷人員比例太大 ，高學歷人才缺乏；（3）年齡結構不合理：海洋高端人才老化現象嚴重，中青年高端人才匱乏；（4）專業技術結構不合理：海洋高新技術專業、應用型專業、特色專業以及品牌專業開設較少，專業技術人員比例遠遠低于中等發達國家水平；（5）人才流動渠道不暢通：人才引進困難，流失和浪費現象嚴重，用人機制不合理[3]。

三、綜合實驗在海洋科學人才培養中的作用

（一）注重海洋科學基礎教育

海洋化學綜合實驗，應該在以人為本的教育理念下，以科學發展觀為指導，以學生為主體，融合現代最新科學、科技知識，選取時代前沿課題，這既能調動學生的主觀能動性，又能解決現實問題。教師應縱觀全局，宏觀把控學生思想動態，正確引導學生手腦并用，在實事求是的基礎上展開實驗項目。綜合實驗的目的主要是培養學生查閱文獻能力、分析綜合能力、實驗動手能力、數據處理能力、應對困難與挑戰能力、創新能力和奉獻精神等[4-6]。

（二）綜合實驗開展現狀

海洋環境污染日趨嚴重，已經給人類的生產生活帶來嚴重影響和重大經濟損失（有時是毀滅性的），進而惡化了全球生態環境。天津科技大學海洋科學與工程學院海洋科學系在實踐教學環節，在大四第一學期開設海洋化學綜合實驗和海洋生物綜合實驗，對天津近岸海域進行每年一次的環境調查與監測，讓學生了解附近海域的狀況，分析海域環境是否異常，進而分析異常原因，科學擬定解決對策。指導教師立足于學院現有實驗室條件和儀器設備資源，立足于學生對基礎知識和專業知識的掌握情況，宏觀把控學生的選題。現以海洋化學綜合實驗為例，談談綜合實驗在海洋科學人才培養中的作用。

海洋化學綜合實驗主要涉及四類實驗項目，見表1。

表1海洋化學綜合實驗的項目名稱及內容

（三）綜合實驗開展的意義

通過海洋化學綜合實驗，使學生經歷一次海上實習訓練，在整個出海過程中學生受到了課堂里無法感受的教育：（1）加強安全防范和自我保護意識。（2）相互關心與協作精神。（3）采樣需要注意的要領，分為海水和沉積物樣品以及生物樣品，如何進行前期準備及預處理等。（4）精心設計采樣點的分布，使采集到的樣品既有一定的代表性（表層、水深5米、底層或其他），又覆蓋一定的海域范圍，使所得數據具有一定的參考價值。（5）數據處理。用不同的方法處理數據，再通過不同的方式加以表達，看結果是否一致，如果不一致，分析哪種處理方法更合理，哪種表達形式更確切、更直觀等。（6）結果討論。對測得的數據進行匯總，看同一站位不同水深的同一檢測要素之間的關系，再看不同站位相同水深的同一檢測要素之間的關系，最后系統分析各種檢測要素的分布特征及其存在形態，并用所學理論知識加以解釋，簡要探討其機理。（7）提出應對措施。通過測定數據分析環境因子是否異常，導致異常原因，并進一步擬定應對措施。（8）撰寫實驗報告的過程，使學生學會系統分析實驗數據，探討實驗中遇到的各種現象，提高撰寫科研論文的能力等。

更重要的是，海上實習訓練，使學生對海洋有了更深入的認識，開闊了他們的視野，激發了他們探索海洋、開發海洋、利用海洋的興致和信心，奠定了服務海洋事業的基礎。通過海洋化學綜合實驗的開展，我們清楚地看到，學生的學習習慣和思維方式發生了明顯的改變，整體能力有了顯著提高[7]。

實踐教學是人才培養的重要平臺，綜合實驗在平臺中起著關鍵性的作用。海洋科學綜合實驗要把握時代精神和現實需要，適時進行更新與完善。通過綜合實驗的訓練，激發學生的學習熱情，加強他們對海洋科學專業的理解與熱愛，開闊視野，增強應對困難與挑戰的能力，培養吃苦耐勞的精神，培養創新意識，提高創新能力，為其今后的工作學習奠定良好基礎。培養優秀的海洋人才，編寫機制靈活、內容新穎、綠色環保、體現時代精神與創新精神的綜合實驗教材尤為重要。

參考文獻：

[1][2]馮士，李鳳岐，李少菁.海洋科學導論[M].北京：高等教育出版社，2010：5-11.

[3]潘愛珍，苗振清.我國海洋教育發展與海洋人才培養研究[J].浙江海洋學院學報：人文科學版，2009，（2）.

[4]段曉英，姚天明，楊勇等.巧設綜合實驗 提升綜合能力[J].實驗室研究與探索，2008，（4）.

[5]肖建富，高瞻，李桂新.綜合性實驗的界定與作用探析[J].實驗技術與管理，2008，（12）.

[6]卞國慶，魏永前，耿明華等.以人為本的化學綜合實驗改革與探索[J].實驗室研究與探索，2007，（10）.

[7]朱志彪，高山.設置綜合設計性實驗 提高學生綜合素質[J].實驗室研究與探索，2010，（7）.

篇（6）

中圖分類號： TN011+.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）07?0039?05

Abstract： Since the demand of maritime electromagnetic environment prediction is increasingly urgent， and the maritime atmospheric duct has prominent influence on radio?wave propagation and operation of electronic information system， the discrete mixed Fourier transform （DMFT） method of parabolic equation model is selected to solve the radio?wave propagation loss in atmospheric duct environment. The electric field intensity computing method based on the propagation loss and radiation source parameter is put forward to predict the electromagnetic field spatial distribution. According to the calculated result and the electromagnetic environment national military standards， the electromagnetic radiation hazard area for staff and equipments is given， which provides a method to accurately predict the maritime electromagnetic environment distribution and analyze the influence of electromagnetic radiation on electronic information system.

Keywords： atmospheric duct； parabolic equation； electric field intensity； electromagnetic radiation hazard area

0 引 言

隨著科學技術的不斷發展，電子設備數量迅速增長，種類日益繁多，電磁環境日趨復雜，對其中電子信息系統的影響越來越大，危害越來越嚴重。它造成的電磁輻射與干擾會導致設備故障、裝備損傷甚至人員傷亡，成為影響社會進步與公共安全、國防建設與軍隊發展的重要威脅。海洋由于其氣候環境、地表類型的獨特性，大氣活動特征明顯，大氣波導現象頻繁出現，對電磁波傳播過程影響顯著。隨著海上資源的不斷開發、海洋運輸業的發展以及軍事領域的需求，對海上電磁環境的預測十分必要，如何客觀計算海上電磁場分布，準確預測電磁態勢，科學分析電磁環境效應，已成為影響軍事作戰與民用領域的關鍵，具有重要的研究意義與廣泛的應用前景[1]。

近年來，國內外諸多單位、學者對大氣波導異常傳播特性展開了研究，但主要針對波導形成機理、規律以及電波傳播特性方面，對波導環境下場強分布及電磁輻射危害評估問題研究甚少[2]。如何利用PE計算結果進行場強計算，預測電磁態勢，以解決國防及民用領域各種問題，仍需要進一步研究。

當前對海上電波傳播預測方法主要有射線追蹤法、波導模型理論、拋物方程法和混合法等[3]。其中拋物方程（Parabolic Equation，PE）法是從波動方程中推導出來的確定性電波傳播模型，用于計算復雜幾何參數和電學參數條件下的電波傳播問題[4]。PE模型能夠定量計算電磁波傳播過程的傳播損耗，提供復雜大氣結構和邊界條件下的精確解，不僅考慮了不規則地形特征與地表結構的邊界條件，也涵蓋了大氣結構對電波傳播的折射效應，同時其本身還反映了電波傳播的折射和繞射機理，具有其他方法不具備的優點與特性[5]。因此本文選用PE模型進行海上電波傳播計算。

場強通常指電矢量的大小（單位：V/m），用于度量電磁環境與電磁干擾的強弱。本文給出了PE模型及其離散混合傅里葉變換求解方法，根據傳播因子結合輻射源發射功率、天線方向圖等參數計算電場強度，得到電磁場的空間分布。根據電磁環境國軍標規定的電磁輻射極限值，給出輻射源對人員、設備的電磁輻射危害區域，從而可以有效預防電磁輻射造成的人員傷害和設備損壞。

1 拋物方程法

1.1 PE模型的建立

設電磁場的時諧因子為[e-iωt，]標量[ψ]表示任意場分量。在二維電波傳播問題中，只考慮在[（x，z）]平面傳播，則對于水平/垂直極化波分別只存在非零的電場分量/磁場分量。水平極化時，場強[E]與[y]無關，[ψ（x，z）=E（x，z）]；垂直極化時，[ψ（x，z）=H（x，z）]。

PE模型的解法主要有分步傅里葉變換法（SSFT）、有限差分法（FD）和有限元法（FE）等，需要在一定的初始條件和邊界條件下才能進行，包括輻射源初始場分布、上方吸收邊界以及下方阻抗邊界。

初始場與輻射源特性有關，可采用天線方向圖法或格林函數法進行求解。通過天線方向圖法求解時，當仰角較大時，結果不夠準確，而格林函數法可以較好地解決該問題，因此采用格林函數法。

在所關心的高度計算區域上運行PE，需要在上方進行人為截斷，即設置吸收上邊界。為了避免邊界產生的強反射，導致電磁波反射進入計算域，必須滿足Sommerfeld輻射條件，即場在吸收區域內平滑衰減為0，這里采用Turkey窗函數法[9?10]。

電波在非完全導電表面傳播，需要用阻抗邊界（Leontovich邊界）條件進行描述，表現為PE模型下邊界條件。SSFT算法只能用于處理完全導電邊界條件，混合傅里葉變換（MFT）引入了阻抗邊界條件，將FFT轉化為正、余弦變換，解決了該問題，但仍存在數值解不穩定的現象；離散混合傅里葉變換（DMFT）采用離散正、余弦變換進行求解，利用向后差分公式來離散邊界條件，有效地解決了上述問題[6]。

1.2 離散混合傅里葉變換

3 基于國軍標的電磁輻射危害評估方法

電磁輻射指的是電磁能量以電磁波的形式通過空間傳播的現象。大量實驗和調查結果表明，高強度的電磁輻射會對人體健康帶來很大影響，甚至誘發癌癥，此外會對各種電子設備的正常運行造成干擾，影響其使用壽命和工作性能[11]。國軍標GJB5313和GJB1389A?2005中規定了電磁輻射對作業區、生活區人員的暴露限值以及系統對外部電磁環境的適應性要求和電磁輻射的危害防護要求，部分標準如表1，表2所示。

面對電磁輻射帶來的危害，要建立和完善相應的法規和標準，加強電磁輻射環境影響評估，而進行影響評估的基礎則是對電磁環境的預測和測量[11]。本文應用PE結果計算電場強度，給出平面內的電磁場分布情況，結合國軍標極限值，可得到輻射源對海上設備、人員的電磁輻射危害區域，判斷危害強度，為精確評估海上電磁環境效應，有效預防電磁輻射污染提供思路與方法。

4 數值仿真與分析

取海水相對介電常數為53.5，電導率為5 S/m，粗糙海面風速為10 m/s，可得到波導條件下的電波傳播損耗如圖3所示。

由圖3可以看出：在蒸發波導對電波傳播產生的陷獲作用，電波受大氣折射，在修正折射指數梯度為負值時向下偏轉，軌跡彎向地面；電波在波導層中傳播損耗明顯減小，形成超視距傳播。利用式（21），可以得到電磁場空間分布如圖4所示。

圖4所示的電磁場空間分布情況與傳播損耗基本一致，可以明顯看出，電波在波導層向下偏轉，受蒸發波導影響顯著。在陷獲層中，電波傳播損耗減小，電場強度增強，若不考慮大氣波導而采用經驗/半經驗模型進行場強計算，勢必造成較大誤差。從圖4中可以看出電磁場場強較大值主要集中于20 km之內，根據表1，表2的電磁輻射極限值，頻率為10 GHz時對應極限值如表4所示。

圖5中，紅色表示電磁輻射對設備/燃油超標區域，場強值>200 V/m；橙色表示工作區電磁輻射對人員超標區域，場強值>19.4 V/m；黃色表示生活區電磁輻射對人員超標區域，場強值>13.7 V/m；藍色表示未超標區域，場強值

5 結 論

PE模型考慮了大氣折射率、邊界阻抗、對流層散射等情況，電磁計算精度較高，能有效預測海上大氣波導條件下電波傳播的陷獲現象。本文采用DMFT求解拋物方程，引入了阻抗邊界條件，考慮了粗糙海面對電波傳播的影響，提出了基于PE模型的電場強度計算方法，得到平面內電磁場空間分布。進一步提出了基于國軍標的PE場強計算應用方法。通過仿真，預測了輻射源的電磁場空間分布情況，給出了平面電磁輻射危害區域。結果分析表明，在蒸發波導條件下，電波傳播存在陷獲現象，波導層內場強值較高，對海面電子信息系統影響較大。PE模型只用于二維平面上電波傳播計算，如何將基于PE模型的電磁環境預測拓展為三維情況，仍需要進一步分析研究。

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篇（7）

二、青堆子灣海域潮流場及營養鹽輸運模擬分析

青堆子灣位于遼東半島黃海北部莊河市境內，東為南尖半島，西為黑島半島所環抱，全灣總面積156.8km2，注入該海灣的河流主要有湖里河和英那河，河流挾帶大量泥沙入灣，從而使灘涂不斷向灣口淤漲延伸，每年淤漲約百米，導致青堆子灣出現干灘面積達130km2，占總面積的83%，灣內大于零米水深水域面積26.8km2，巖礁面積1.8km2，灣口水深2.3m。海底地形坡度為0.05~0.1%。由于全灣水域清潔，水質較佳，營養鹽豐富，適宜養殖。灣內主要為農漁、鹽漁、植葦等產業，濱海低地修筑港池養殖對蝦、海參等。因此憑借得天獨厚的自然條件，青堆子灣成為黃海北部唯一的以水產養殖為主要產業的海灣。周邊重點排污的除了河流還有青堆子灣入海口和鞍子山潮溝等的重點養殖區排污口。本文以非恒定流潮流場的模擬結果為背景，以半交換時間為指標計算了青堆子灣的水體交換能力，建立了青堆子灣海域營養鹽分布的對流擴散模型，對僅考慮四個重點排污口情況下，對海域環境的影響進行了數值模擬，表1和表2分別給出了測站的位置和排污口排污量的大小。初始條件：水動力模型初始條件：初始水位、初始流速均為零；水體交換模型初始條件：COD，DIN灣內的初始濃度設為1，灣外設為零；水質輸運模型初始條件：COD，DIN的初始濃度取為零。邊界條件：水動力模型邊界條件：水面邊界：通過風引起的剪應力來描述為：計算了水體的半交換時間來分析青堆子灣的水交換規律，可見整個灣平均水體半交換時間為6.5d，水體交換能力在灣的不同區域存在差別，灣口開放活躍區水交換能力最強，最強處僅為0.6d；灣中央較強，從中部到灣頂的極淺水區半交換時間逐漸加長，灣頂呆滯區最弱。另外，青堆子灣口寬度相對于灣內縱伸來說并不狹窄，也能說明該灣水動力輸運條件良好，與前述的水體交換能力模擬結果一致。青堆子灣灣淺水闊，而且灣頂有大面積潮灘，水流較緩，導致污染物大部分在排污口附近的灣頂處富積，在本計算海域條件下，污染物的擴散經過11d后其濃度分布達到穩定狀態，取第22個潮周期的濃度場輸出作為模擬預測濃度場，限于篇幅，給出兩個典型時刻的濃度場分布狀況。綜合分析可知超一、二類海水水質標準（水質標準GB3097-1997）[8]的最大包絡圖面積為1.22km2，等效半徑為623m。同時根據無機氮及化學耗氧量的濃度場模擬結果亦可知，即使排污口附近的水質也未超過三類海水水質標準，不會對海洋水產養殖環境造成嚴重影響，可見本文數值模擬方法可為海洋水產環境保護提供基礎方法，可為海域環境整治提供定量化的數據支持。

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關鍵詞：

海底滑坡；海底管線；CFD模擬；非牛頓流體；沖擊截面形狀

1引言

海洋中蘊藏著豐富的礦產資源，已成為資源開發較為活躍的區域。由于承受著各種地質環境條件的制約，因而海底通常處于不穩定狀態［1］。而海底滑坡則是海底中最常見、出現頻率最高的地質災害［2］。海底管線作為海上運輸資源的主要手段，其數量也隨著開發活動的愈加頻繁而日益增加［3］。海底滑坡能破壞海底石油平臺與海洋工程設施，甚至能夠引起諸如海嘯等自然災害，給經濟社會造成重大損失［4］。因此，評價海底的穩定性并進行滑坡－管線相互作用分析，不僅對資源開發防避相關地質災害具有重要的科學意義和應用價值，而且可為深水區油氣勘探平臺的穩定性分析和天然氣水合物勘探開發提供重要的科學依據［5］。Zakeri等［6］在2007年通過常規模型試驗模擬了管線受垂直向水下滑坡的沖擊作用，研究了不同泥漿含量、泥漿流速對沖擊荷載的影響，建立了雷諾數與法向阻力系數CD－90間的數學表達關系式。隨后Zakeri［7］于2009年采用計算流體動力學CFD法模擬了不同沖擊角度下水下滑坡對懸跨管線的作用力，計算中采用Herschel－Bulkley模型，擴展了之前模型試驗的結果，提出了軸向阻力系數CD－0與雷諾數的計算公式，并修正CD－90的計算公式。Liu等［8］采用Power－Law模型，對不同沖擊角度下懸跨管線的受力進行計算，并通過對比土力學方法與流體力學方法的結果，提出法向阻力系數與沖擊角度相關，并進一步修正了CD－90和CD－0的計算公式。Liu等、Zakeri等研究均模擬了懸跨狀態下的管線受力，尚未考慮不同沖擊角度滑坡對置于海床表面管線的受力。又由于底床粗糙度是研究河口海岸沉積物運移和水流結構的重要因素［9］，故在模擬時將采用粗糙底面以區別于Liu等的研究。另外李少華認為管線所受到的阻力與管線表面粗糙程度、管線沿沖擊方向的形狀等因素有關［10］，因此將進一步考慮沖擊截面形狀對管線阻力的影響。本研究采用CFD法，模擬不同沖擊角度下海底滑坡對置于海床表面管線的作用力，討論沖擊角度、泥漿含量、滑移速度的影響，提出置于海床表面工況下管線法向阻力系數CD－90和軸向阻力系數CD－0的計算公式，并整理了CD－0與沖擊角度的相關性。同時討論了管線所受阻力與沖擊截面形狀之間的關系。

2CFD數值模擬

2．1流變模型

海底滑坡從初始狀態失穩滑移，逐漸轉變成泥漿狀態、到形成混濁流，最終穩定沉積下來。剪切速率與切應力不滿足線性關系，故不能看作牛頓流體。在流體力學研究中，將海底滑坡的流動物質看成僅由一種物質組成的黏滯力很高的流體，可以用Bingham、Herschel－Bulkley或其他Power－Law等非牛頓流體的流變模型來描述。下面僅介紹本文模擬采用的Her－schel－Bulkley流變模型。Herschel－Bulkley模型被應用于Zakeri分析泥漿的組成特性中，本文模擬保持一致，流變方程為：τ＝τy＋K•γ＆n，（1）式中，τ表示切應力，τy表示屈服應力，與泥漿含量有關，γ＆為剪切速率，表達式為γ＆＝U∞D，U∞為自由來流的流速，D為管線直徑，K為稠度系數，n為流性指數。Herschel－Bulkley模型與Bingham模型相比的優點是在當剪切應力達到臨界應力后，流變方程為非線性，而后者的流變方程為線性方程。在模擬計算中表征流體流動性的參數是表觀黏度ηa，可表示為：ηa＝τyγ＆n＋ηp，（2）式中，ηp表示流體的塑性黏度。本文之所以選用Herschel－Bulkley流變模型，是因為富含黏性的土的特性可以用Herschel－Bulkley流變模型進行描述［6］。因為在剪切速率γ＆很小時，Power－Law流變模型存在著一定缺陷［11］。非牛頓流體雷諾數Renon－Newtonian計算公式［5］為：Renon－Newtonian＝ρ•U2∞τ，（3）式中，τ值可根據公式（1）計算獲得，不同含量泥漿的流變模型參數列于表1。本文泥漿體流動過程中計算得到的雷諾數Re均小于350，可視為層流［12］，與工程實際中雷諾數的范圍也較為接近［5］。

2．2CFD數值模型

CFD法是計算技術與數值計算技術的結合體，是流體試驗用數值模擬方法求解的過程［13］。通過ANSYSCFX13．0軟件進行模擬計算，對模型進行前、后處理，得到所需要的數據。本文采用水和泥漿二相自由表面流，且泥漿組成與Zakeri模型試驗試樣保持一致，具體見表1。共模擬7個不同的沖擊角度，包括0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。其中，90°是指垂直于管線軸線方向的沖擊，0°是指平行于管線軸向方向的沖擊。由Liu等［8］研究結果得到，管線直徑的大小對管線受力并無顯著影響，本研究中為與Zakeri試驗數據對比，管線外徑取為25mm，管線具體的平面布置情況如圖1所示。模型的邊界條件與Zakeri［7］、Liu等［8］相同，管線采用銅管，銅管表面應用粗糙無滑移邊界條件，粗糙率ks取0．0015mm。四周邊壁采用光滑壁面條件，底面采用粗糙無滑移邊界條件，ks取0．5mm。銅管與底面的粗糙率均與Zakeri的模型試驗保持一致。網格由ANSYSICEMCFD13．0繪制，其中一個算例網格見圖2所示。圖2a左側藍色的矩形為泥漿進口，在模擬開始后泥漿以預先設定的恒定速度流入，泥漿出口在右端，邊界條件設為開放式邊界條件。在管線周圍進行網格加密，加密區網格最大尺寸為7．5mm。由于圓管表面處的流速變化較大，故在表面設置邊界層，邊界層的厚度取為3mm，共5層。其他區域的網格最大尺寸為50mm。模擬中泥漿流動采用連續流體、層流、自由表面流，而水流動產生的湍流采用雷諾數平均法RANS中的雙方程k－ε模型，即速度與長度分開求解的傳輸模型的一種，適合絕大多數的工程湍流模型，其中k為湍動能，定義為速度波動變化量，單位為m2／s2；ε為湍動能耗散，即速度波動耗散的速率［13］。Liu等［8］等利用低流速產生較小雷諾數，并考慮流速低時泥漿對管線的覆蓋問題，限定最小流速為0．3m／s。本文模擬中，流速低到0．2m／s甚至更小時，泥漿仍能完全覆蓋管線，實現了更低流速的工況。為了消除或減小邊壁對管線受力的影響，管線所計算的陰影部分至少距離模型邊壁4倍管徑長度，且管線并沒有完全延伸至另一側壁面［6—7］，如圖1所示。假定在沖擊過程中，管線不發生變形。

3沖擊截面形狀對阻力影響

3．1沖擊截面的高寬比

在工程中，顆粒的形態通常用顆粒的“長寬比α”來表示［15］。長寬比的定義式為：α＝L／W，（18）式中，L為顆粒投影的最大弦長，W為與顆粒投影面積相等的與最大弦長相對應的短邊長。已有研究表明［15］，顆粒的長寬比能夠有效地描述顆粒的形狀。因假設在沖擊過程中管線不發生變形，引入截面形狀作為影響管線所受阻力的因素進行研究。本文借鑒“長寬比”概念，提出管線截面“高寬比”來表征泥漿在不同角度沖擊管線工況下截面形狀的參數。定義高寬比λr為沖擊截面在豎直方向上的長度與水平方向的長度的比值，即：λr＝VH，（19）式中，V表示管線截面在豎直方向上的長度值，H表示管線截面在水平方向上的長度值，見圖7。本研究中，沿泥漿流動方向，不同角度管線的截面為橢圓形，沖擊截面的高寬比λr即為橢圓截面長短兩軸之比。當λr＝1時，即泥漿沖擊方向與管線軸線垂直，沖擊截面為圓形。當λr＜1時，即當管線與流動方向的夾角為θ時，沖擊截面豎向方向上的長度值小于水平方向的長度值。隨著沖擊角度的增加，豎向和水平向兩方向上截面長度的比值越來越小，即高寬比λr隨著沖擊角度增加而減小。當λr＞1時，即截面豎向方向上的長度值大于水平方向的長度值，對應實際工程中豎向傾斜的管線。另外，由于0°管線的沖擊截面比較特殊，故沒有計入本次截面形狀的討論中。

3．2阻力系數與截面形狀關系

考慮不同沖擊角度的管線，將截面的高寬比進行分別表示。沖擊截面水平方向的長度即為橢圓的長軸，可以表示為：H＝2a，（20）式中，a值可由沖擊角度θ與管線直徑D表示出來。不同角度管線的具體截面的大小可見圖8，利用三角函數關系進行推導可得到關系式：a＝D2•sinθ．（21）結合式（20）、（21）得到截面水平方向的長度值H，截面豎向的長度值即為管徑D，即V＝D。因此，整理以上各式并利用定義式（19）得到不同沖擊角度管線截面的高寬比為：λr＝sinθ．（22）利用式（22）對本文模擬數據的結果進行分析，包括流體力學方法中的法向阻力系數CD－90與軸向阻力系數CD－0。結合式（12）、（13），可以得到法向阻力系數與軸向阻力系數與高寬比關系式為：CD－90＝19．16λ0．55r•Re＋0．65／λ0．55r，（23）CD－0＝8．361Re•（1－λ2r）0．22（0≤λr≤1）．（24）當沖擊截面為純圓形時，對應泥漿垂直管線軸向方向沖擊工況，根據式（24）計算得到CD－0為0，即管線軸向受力為0，這與模擬計算結果及分析結論一致。沖擊角度為0°的管線即為λr＝0的情況。因此，軸向阻力計算式（24）中，給定高寬比的適用范圍為，0≤λr≤1。

3．3豎向傾斜管線截面形狀分析

在實際的海洋工程中，海底管線可能由于海床表面的凹凸不平等原因而處于豎向傾斜的狀態，對應上述高寬比λr＞1情況。將兩種取值范圍（λr＞1和λr＜1）的高寬比截面形狀進行對比（圖7），圖7a、7b分別表示管線在豎向平面內傾斜角度45°時的截面形狀與沖擊角度為45°的水平管線的截面形狀。當管線為豎向傾斜時，截面形狀變成豎向橢圓形，同水平管線分析方法給出此時高寬比表達式為：λr＝1／sinθ．（25）流體力學分析方法具體計算結果見圖9。得到法向阻力系數CD－90與Re的數據擬合結果為：CD－90＝15．34Re＋0．9622，（26）式（26）的擬合度R2為0．9989。當管線豎向傾斜的角度為45°時，可由式（25）計算得到高寬比的值為λr＝1．4142。利用高寬比與阻力系數計算式（23），代入高寬比，得到相應的系數為15．8348，這一數值與模擬得到的15．34非常接近，誤差僅在3％左右。由于要實現分析軸向阻力系數的豎向橢圓截面比較復雜，并未分析討論，因此本文給出式（24）的適用范圍僅為0≤λr≤1。

4結論

本文針對置于海床表面工況的管線，利用計算流體動力學CFD法，采用與Zakeri的試驗條件一致的粗糙不滑移的底面邊界條件，進行法向阻力系數與軸向阻力系數的研究，討論了滑坡沖擊角度、沖擊速度以及沖擊截面形狀關于阻力系數的影響規律，得到如下結論：

（1）得到管線放置在海床表面的工況下，法向阻力系數CD－90與軸向阻力系數CD－0的表達式。由表達式可見，作用在管線的力只與泥漿的基本特性、沖擊速度以及管線的幾何尺寸有關。

（2）提出截面“高寬比λr”用于表征沖擊截面形狀，并得到了法向阻力系數CD－90與軸向阻力系數CD－0隨高寬比λr變化的表達式，并分析討論了表達式的的適用范圍。

（3）通過CFD算例驗證，針對豎向傾斜45°工況的管線，數值計算得到的結果與本文法向阻力系數CD－90隨高寬比λr表達式中相應高寬比下的結果僅相差3％，證明了阻力系數隨高寬比變化的表達式是有效的。

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篇（9）

中圖分類號：DF935 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8330（2017）02-0140-09

爭端當事國在爭議海域的單方面石油活動，能否作為劃界的考慮因素，是海洋劃界過程中常常遇到的一個問題。研究該問題，對于中國而言，同樣具有現實意義，因為南海其他聲索國一直以來都在南沙群島附近海域實施大量的單方面石油活動，因此我們有必要研究這些單方面石油活動到底會對最終的海洋劃界產生何種影響。為了更好地闡釋單方面石油活動對海洋劃界的影響，筆者將現有的相關國際判例分成兩類進行分析：“不作為劃界考慮因素”和“作為劃界考慮因素”。

一、不作為劃界的考慮因素

在1982年“利比亞―突尼斯大陸架劃界案”中，國際法院認為與確定劃界方法高度相關的情況就是當事國的行為，但在分析當事國的石油活動后，國際法院并沒有發現當事國之間存在默示協議（Tacit Agreement）。①通過對國際法院判決的分析不難發現，如果能夠通過當事國先前的石油活動證明默示協議的存在，那么當事國的石油活動就是確定劃界方法必須考慮的因素之一。值得一提的是，雖然國際法院未能通過當事國的石油活動得出默示協議，但是卻認為，當法國和意大利分別負責突尼斯和利比亞對外關系時，法國和意大利就漁業管轄權的分界線所形成的臨時協議（Modus Vivendi），應當作為大陸架劃界的考慮因素。1913年發生了意大利的魚雷艇在突尼斯主張的ZV45°線②以內海域逮捕希臘漁船事件后，意大利劃了一條與加迪爾角（Ras Ajdir）海岸線垂直的界線，意大利當局在1931年再次重申了這條界線，這一情形持續到突尼斯和利比亞獨立。在此期間，負責突尼斯外交的法國當局一直沉默和不抗議，國際法院認為這足以證明臨時協議的存在。雖然僅憑臨時協議尚不能證明兩國之間存在公認的海上邊界，但是對于臨時協議的尊重，長期以來沒有受到任何一方的正式反對，這可以確保在選擇兩國間大陸架的劃界方法時，它可以作為一個歷史性理由。參見前引①， paras.93―95.盡管該案中臨時協議的出現只與漁業問題相關，但仍為后來“緬因灣劃界案”中加拿大主張石油活動應當作為劃界考慮因素提供了重要的借鑒。因此，“利比亞―突尼斯大陸架劃界案”開創性地提出了判斷當事國的石油活動是否應當作為海洋劃界的考慮因素的具體方法，即能否通過當事國的石油活動證明當事國之間存在默示協議或臨時協議。

在1984年的“緬因灣劃界案”中，為了證明應當適用中間線作為劃界方法，加拿大主張其在爭議海域中間線的加拿大一側所實施的石油勘探活動獲得美國方面的默認（Acquiescence），兩國的實踐也表明，它們已經就中間線作為雙方石油特許權區域之間的界線達成臨時協議，因為加拿大所主張的中間線與美國所主張的線出現重合，這兩條線重合的情況，至少從1965年到1972年一直被當事國雙方以及許多石油公司所尊重。參見 Delimitation of the Maritime Boundary in the Gulf of Maine Area， Judgment， ICJ Reports 1984， paras.128， 131， 132， 135， 149.可見，加拿大極力主張其石油活動應當作為確定最終劃界方法的考慮因素。但是國際法院分庭的判決，并沒有支持加拿大的這一主張。理由是：（1）際法院分庭無法得出美國默認在喬治淺灘（Geogres Bank）劃界中使用中間線的結論。分庭認為，對于美國和加拿大的海上邊界問題，在20世紀60年代結束之前，美國的態度一直不明確并且有相當的不一致。加拿大所提供的事實不能保證得出以下結論，即美國政府徹底地承認中間線作為兩國大陸架管轄權的邊界；也不能保證僅僅因為對于加拿大從1964年到1969年11月間所發放的勘探許可證，美國政府沒有作出回應，就在法律上阻止美國繼續主張沿著東北海峽的邊界，或者阻止美國主張調整后的垂線的西南部所有區域。雖然在加拿大頒發第一個勘探喬治淺灘的許可后，美國保持沉默展現出它一定程度的輕率，但是任何試圖將禁止反言的法律后果歸因于這個短暫的沉默，似乎有點過分。根據上述分析，國際法院分庭認為，僅僅由于美國的遲延，就認定其已經默認同意加拿大的主張，或者放棄其權利，顯然逾越了援引默認所必需的條件。參見前引④， paras.137， 138， 140―142. 通過國際法院分庭的分析可知，對于加拿大在爭議海域的石油活動，美國政府沒有及時提出抗議，并且這種狀態持續了數年，但是在國際法院分庭看來，尚不構成默認，只是被認定為遲延。可見，在默認的認定過程中，對于時間要素有著較高的要求。（2）國際法院分庭也沒有發現存在臨時協議。分庭認為，即便假設在當事國各自頒發許可證的區域之間存在事實上的界線，這也不能認為，與“利比亞―突尼斯大陸架劃界案”中國際法院得出結論所依據的情形具有可比性。此外，即便根據加拿大的觀點，從1965年到1972年，至少是臨時協議的形成時期，但在分庭看來，這一段時間太短，即使事實正如加拿大所宣稱的那樣，當事國雙方的石油活動都沒有逾越重合的界線，也不足以產生此種法律效果。參見前引④， paras.150―151.由此可見，時間因素對于臨時協議的形成同樣至關重要。通過對“緬因灣劃界案”的分析可以看出，爭端當事國雖然可以主張其石油活動獲得其他當事國的默認，或者當事國之間已就石油活動的范圍達成臨時協議，但是在認定默認或臨時協議過程中，對時間要素有著較高的要求。

在“利比亞―馬耳他大陸架劃界案”中，馬耳他認為，利比亞為部分石油特許權區域所確立的北部邊界，使得許可證獲得者不得在中間線以北區域進行石油活動，這表明了利比亞對馬耳他所主張的中間線的默認。當事國已經通過其行為表明，中間線與本案最終劃界非常相關。但是國際法院卻很簡潔地否定了馬耳他的主張，國際法院認為雙方爭端的歷史，以及當事國有關大陸架的立法和勘探活動，無需詳細列明，國際法院認為其無法從其爭端歷史中找出任何值得考慮的事情，在本案中無法對任何一方的行為模式進行識別，以便充分明確地構成默認。參見Continental Shelf （Libyan Arab Jamahiriya/ Malta）， Judgment， ICJ Reports 1985， paras.24―25.

在“法國―加拿大仲裁案”中，對于雙方當事國同時頒發的一些勘探許可，是否應當作為劃界考慮因素的問題，仲裁庭認為由于雙方相互抗議，當事國均沒有實施鉆探作業，這種情況下，仲裁庭沒有理由去考慮潛在的礦產資源對劃界的影響。參見 Court of Arbitration for the Delimitation of Maritime Areas between Canada and France： Decision in Case Concerning Delimitation of Maritime Areas， International Legal Materials， Vol.31， No.5， 1992， para.89.仲裁庭之所以不將當事國的石油活動作為劃界考慮因素，原因在于當事國的石油活動從一開始就遭到其他當事國的反對，任何一方當事國都無法主張默認、臨時協議的存在。

“喀麥隆―尼日利亞劃界案”也就單方面石油活動會對爭議海域的劃界產生何種影響，作了較為詳盡的分析。在該案中，對于G點以南海域的劃界問題，尼日利亞認為當事國所實施的有關頒發石油特許權以及開采石油的行為，會產生事實上的分界線，在確立海洋邊界時扮演了非常重要的角色。在待劃界的海域內，國際法院不應該重新分配已由尼日利亞、赤道幾內亞和喀麥隆的實踐所確立的石油特許權，國際法院在決定海洋邊界走向時，應當尊重現有特許權的布局。國際法絕不會為了重新分配石油特許權而無視這些國家實踐，因為由于重新分配而導致長期存在的石油特許權的變化，將會制造很大困難，也與劃界中的公平考慮不相符。尼日利亞聲稱，喀麥隆所主張的界線，完全忽視了在爭議海域大陸架上長期存在的、被尼日利亞和喀麥隆遵守的、有關石油勘探開發的大量實踐，這將導致將原本屬于尼日利亞或赤道幾內亞的大量石油特許權分配給喀麥隆。尼日利亞認為，其在喀麥隆所主張的海域內的石油活動是長期公開的，在啟動訴訟程序之前，喀麥隆從未提出質疑和反對，足以構成默認以及確立權利的基礎。參見 Land and Maritime Boundary between Cameroon and Nigeria （Cameroon v.Nigeria： Equatorial Guinea intervening），Judgment， ICJ Reports 2002， para.282.作為回應，喀麥隆認為，在國際判例法中，石油實踐在劃界中只能賦予有限的意義。因為沿海國對大陸架的權利是固有的，不取決于沿海國行使該權利。在G點以南不遠區域，存在一個喀麥隆、赤道幾內亞和尼日利亞三國特許權的重疊區域，因此該區域不存在一條事實上的分界線可以作為劃界的基礎。此外，喀麥隆還否認其對于尼日利亞特許權的沉默構成默認，因為尼日利亞當局并沒將新的特許權通知喀麥隆。前引⑨， para.283.國際法院認為，“盡管在理論上，當事國之間就它們各自的石油特許權的位置達成明示或默示協議，可能意味著它們就各自擁有的海域達成合意。但是石油特許權和油井本身，不能被視為證明調整或改變臨時界線具有正當性的相關情形。如果當事國的石油實踐是基于當事國之間明示或默示的協議，那么應當予以考慮。但是在本案中，當事國雙方并未就石油特許權達成協議，因此當事國的石油實踐不是海洋劃界應當考慮的因素”。前引⑨， para.304.通過對該案判決的分析可以看出，尼日利亞主張在海上劃界中考慮石油活動的理由，仍是其石油活動獲得喀麥隆的默認，或者當事國之間就石油活動的范圍達成明示或默示協議。但是相較于先前的案件，該案也有一個鮮明的特點，即尼日利亞非常看重石油活動在劃界中的作用，甚至將其上升到“決定性因素”前引⑨， para.303.的地位。

在“尼加拉瓜―洪都拉斯領土海洋爭端案”中，洪都拉斯認為，基于當事國雙方之間的默示協議，兩國之間存在一條以北緯15°線為界的事實上的界線。為了證明自己的主張，洪都拉斯提出了一系列證據，其中就包括當事國雙方的石油活動。洪都拉斯主張，自從1906年西班牙國王作出裁決后，雙方有關北緯15°線的石油特許權實踐是一致的，甚至沿著該線進行了協調，這足以表明存在默示協議。洪都拉斯指出，其在南至北緯15°線的區域頒發了一系列的石油特許權，并未引起尼加拉瓜的抗議；同樣，尼加拉瓜在北至北緯15°線的區域頒發了一系列的石油特許權。洪都拉斯認為，盡管尼加拉瓜的一些石油特許權區域沒有明確其北部邊界，但由于尼加拉瓜石油特許權區域的布局和面積剛好契合將北緯15°線作為其北部邊界，等于承認了該條界線的存在。洪都拉斯還特別提及科科馬里納油井（Coco Marina），這可以為尼加拉瓜明確承認有關海上邊界的協議提供決定性的證據。這個由兩國聯合經營的橫跨北緯15°線的油井，是由洪都拉斯聯合石油公司（Union Oil Company of Honduras）和位于尼加拉瓜的中美洲聯合石油公司（Union Oil Company of Central America）共同經營，并事先得到兩國政府的批準。參見 Territorial and Maritime Dispute between Nicaragua and Honduras in the Caribbean Sea （Nicaragua v.Honduras），Judgment， ICJ Reports 2007， paras.237―239， 257.際法院認為：“有關存在默示協議的證據必須令人信服。確立一個永久海上邊界，是一個十分重要的事情，不能輕易推定存在默示協議。一條事實上的分界線，在某些情況下相當于存在一條經協議的法定邊界，更多的時候僅具有臨時分界線，或者基于特定具體目的分界線（例如分配稀缺資源）的性質。即使有一條在一段時間內提供了便利的臨時分界線，也與國際邊界存在區別。”參見前引B13， para.253.對于洪都拉斯提出的將尼加拉瓜頒發的石油特許權作為默示協議的證據，國際法院認為，尼加拉瓜在其頒發的石油特許權中，通過使其特許權區域的北部邊界處于尚未確定的狀態，或者回避提及其與洪都拉斯的邊界的方式，對自己與洪都拉斯之間海上邊界問題保留了立場。雖然國際法院也注意到，在1961年到1977年的這段時間內，北緯15°線似乎與當事國雙方的行為有一定的關聯，但是國際法院認為其時間跨度短，不足以認定當事國之間存在一個法律上確定的國際海上邊界。參見前引B13， paras.254， 256.

二、作為劃界的考慮因素

在筆者所收集的判例中，“也門―厄立特里亞仲裁案”是唯一明確將當事國的單方面石油活動作為海上劃界考慮因素的案件。厄立特里亞認為，眾多石油合同的存在足以表明，應當沿著中間線確定海上邊界，并堅稱，仲裁庭在第一階段所作出的判決支持了“歷史性中間線”，應當將其作為兩國海上邊界線，并強調，在也門與外國石油公司所締結的一些石油合同中，在不考慮爭議島嶼作為基點的情況下，合同區域從也門海岸一直向西延伸到紅海的中間線。厄立特里亞發現，其所締結的一項石油合同的區域與也門所締結的一項石油合同的區域，正好沿著中間線穿越大哈尼什島（Greater Hanish）。厄立特里亞還指出，也門的一項石油合同中含有一條中間線，將埃塞俄比亞（厄立特里亞的被繼承國）標在中間線以西，也門被標在中間線以東。在也門提交仲裁庭的一份地圖中，兩國石油合同區域的邊界線正是沿著雙方海岸之間的中間線延伸的。厄立特里亞認為，雖然當事國的石油合同本身不等同于相互接受中間線作為邊界，或者接受一條臨時分界線，但是在不考慮爭議島嶼對海上界線走向的影響的情況下，當事國的石油合同為采用“歷史性中間線 （Historical Median Line） ”劃分紅海海域，提供了一個具有說服力的基礎。參見 The Eritrea-Yemen Arbitration （Phase 2： Maritime Delimitation）， 3 October 1996， para.79.仲裁庭在其最終判決中將石油合同視為劃界應當考慮的因素，“兩國的海上界線應當是一條多用途的單一中間線，盡可能的是兩國相向的大陸海岸線之間的中間線。這種方法不僅符合類似情況下的實踐和先例，同時也為當事國雙方所熟知……在不考慮島嶼爭端的情況下，也門、埃塞俄比亞和厄立特里亞所締結的海上石油合同在一定程度上，支持了在厄立特里亞和也門之間的相向海岸以中間線劃分各自管轄權”。參見前引B16， para.132.雖然仲裁庭直截了當地認定石油合同在一定程度上支持了中間線的劃界方法，但并沒有給出這一結論的具體理由。筆者認為，通過雙方當事國過去的石油實踐，可以看出雙方原先石油合同的地理范圍一直沿著中間線劃分，這就表明長期以來，雙方當事國已經通過各自的實際行動，就石油活動的范圍達成合意，這也足以支持本案中的石油合同應當作為劃界的考慮因素。

三、判定單方面石油活動能否作為海洋劃界考慮因素的標準

通過對上述案例的分析，不難發現每一起案件中都有當事國主張應當將其先前的石油活動作為劃界的考慮因素，但僅有一例判決是將先前的石油活動作為劃界的考慮因素。這也印證了“巴巴多斯―特立尼達和多巴哥仲裁案”判決中的論斷，“與資源相關的標準，在國際法院和仲裁庭的判決中會被謹慎對待，國際法院和仲裁庭并沒有普遍地將這一因素作為影響劃界的相關因素”。Arbitration between Barbados and the Republic of Trinidad and Tobago， relating to the Delimitation of the Exclusive Economic Zone and the Continental Shelf between Them， Decision of 11 April 2006， Reports of International Arbitral Awards， Vol.XXVII， 2008， para.241.即便如此，所有判決在分析是否應當將原先的石油活動作為海上劃界的考慮因素時，其所適用的標準是一致的，即是否存在臨時協議、默認、明示或默示協議。遺憾的是，上述所有判決并沒有對這些基本概念進行詳細闡述，只是零星地提及這一問題。為此，筆者覺得有必要對它們進行詳細分析，以了解單方面石油活動在何種情況下，方才構成臨時協議、默認、明示或默示協議的效果。

（一）臨時協議

“臨時協議（Modus Vivendi）”并不是國際法上的專門術語，其主要是指爭端當事國在爭端最終解決之前，達成的初步、臨時或過渡協議。參見Wojciech Burek， Modus Vivendi， Max Planck Encyclopedia of Public International Law， ， visited on 22 October， 2015.“臨時協議是一個典型的有缺陷的國際法行為，通常都會被后來更為詳盡和正式的國際協議所取代；臨時協議通常不具備法律拘束力，其主要功能在于暫停有關臨時協議規定的事項的沖突，以便當事國之間在爭端解決之前，進行和平且富有成效的互動”。參見 W.Michael Reisman， Unratified Treaties and Other Unperfected Acts in International Law： Constitutional Functions， Vanderbilt Journal of Transnational Law， Vol.35， No.3， 2002， p.738.臨時協議通常用于指代非正式和臨時的政治安排，必須和條約進行區分，條約是國際層面上當事國之間更為穩定的協議，如停戰協議或者投降協議，隨后會被實質性的和平條約所取代。參見 Don E.Scheid， Modus Vivendi， in Deen K.Chatterjee （ed.）， Encyclopedia of Global Justice， Springer， 2011， p.705.早在1974年“英國―冰島漁業管轄權案”的判決中，國際法院就對臨時協議的內涵進行了闡述，“1973年的臨時協議沒有將自己描述為爭端的解決，除了具有明確的期限外，無疑還具有臨時安排的性質，既不損害當事國的權利，也不規定任何一方放棄有關爭端事項的主張”。Fisheries Jurisdiction （United Kingdom v.Iceland）， Judgment， ICJ Reports 1974， para.38.這也就意味著，該案中的任何一方當事國，不得依據該項臨時協議，妨礙國際法院依據爭端事實本身作出判決，也不得迫使國際法院作出駁回一方法律主張的判決。對于石油活動同樣如此，即使當事國之間因為石油活動達成某項臨時協議，任何一方都不得將其作為支持自己劃界主張的依據。正因如此，對于“利比亞―突尼斯大陸架劃界案”認定臨時協議作為劃界考慮因素的做法，文森法官（Judge Evensen）明確提出反對意見，他認為，“一項臨時協議含有兩個基本要素：首先，爭端解決之前的臨時協議具有臨時性；其次，這一安排不得對當事國雙方造成損害”。Continental Shelf （Tunisia/Libyan Arab Jamahiriya）， ICJ Reports 1982， Dissenting Opinion of Judge Evensen， p.292.“R時協議”這一術語在19世紀和20世紀之交以及20世紀上半葉時，曾得到廣泛使用，主要涉及漁業、海上劃界以及商業關系，但是現在使用其表示具有法律拘束力的做法已經消失，截止到2011年，聯合國集中使用這一表述的條約共33個，最后一個的注明日期為1977年。參見 Wojciech Burek， Modus Vivendi， Max Planck Encyclopedia of Public International Law， ， visited on 22 October， 2015.在筆者目前收集到的涉及石油活動的海洋劃界案中，只有“利比亞―突尼斯大陸架劃界案”和“緬因灣劃界案”提及臨時協議這一術語，從1984年之后的所有相關案件中再未出現，只剩下默認、明示或默示協議的表述，足見在海洋劃界案中，臨時協議已逐漸淡出歷史舞臺。筆者認為臨時協議的淡出也在情理之中，臨時協議涉及的是有關海上劃界的問題，屬于事關國家領土的重大事項，必須經國家權力機關批準后，方才具有法律效力。參見李浩培：《條約法概論》，法律出版社2003年版，第21頁。鑒于臨時協議僅具有歷史意義，筆者就不再分析如何通過單方面石油活動，判定是否存在臨時協議。

（二）默認

“默認”是上述諸多案例中出現頻率很高的一個術語。“字典對于默認解釋就是默示同意，本質上是一個消極的概念，是指一國在面對構成威脅或侵害其權利的情形時，所表現的不作為，該國不打算以一種積極的形式作出回應，默認通常是在需要以一種積極回應以表示反對的情形下，采取沉默或不抗議”。I.C.MacGibbon， The Scope of Acquiescence in International Law， British Year Book of International Law， Vol.31， 1954， p.143.布朗利（Ian Brownlie）也認為，“沒有提出抗議的行為模式，通常被描述為默認”。Ian Brownlie， Recognition in Theory and Practice， British Year Book of International Law， Vol.53， No.1， 1982， p.201.通過這些表述，不難發現抗議對于能否認定默認，起著決定性的作用。通常說來，“抗議就是構成抗議國的正式反對，從而使得被抗議國知曉，抗議國不會承認抗議直接針對的行為的合法性，不會默認該行為所創造的或者將要創造的情形，也無意在此情形下放棄自己的權利”。參見 I.C.MacGibbon， Some Observations on the Part of Protest in International Law， British Year Book of International Law， Vol.30， 1953， p.298.既然當事國的消極不作為會催生默認，那么默認又會產生何種法律效果呢？“在國際社會中，一國原本有違現行國際法的行為或措施，會因為其他國家，特別是利益相關國家沒有提出有效的抗議，就可以產生有效的法律權利”。Phil C.W.Chan， Acquiescence/Estoppel in International Boundary： Temple of Preab Vibear Revisited， Chinese Journal of International Law， Vol.3， No.2， 2004， p.422.在“緬因灣劃界案”的判決中，國際法院也明確指出，默認源自于善意和公平這兩個基本原則，默認等同于，通過會被另一方當事國理解為同意的單方面行為，所表現出來的默示承認。參見Delimitation of the Maritime Boundary in the Gulf of Maine Area， Judgment， ICJ Reports 1984， para.130.邁克爾?拜爾（Michael Byers）聲稱，默認本質上源自于“合法例外原則”。參見 Michael Byers， Custom， Power and the Power of Rules： International Relations and Customary International Law， Cambridge University Press， 1999， pp.106―107.“默認的功能等同于同意，被史密斯教授（ Professor Smith）描述為‘國際法的立法過程’，使得先前仍在發展的規則以及尚未形成的權利蓋上了合法性的印章……默認的價值在于，作為認可某一行為合法性并排除其非法性的一種形式，同時還提供了一個客觀而實際的標準”。前引B26， p.145.一旦通過默認，使得一國的不法行為符合現行際法，表示默認的國家就不得再否認該行為的合法性。參見前引B29， p.424.

雖然默認是用以排除不法行為的違法性，但是鑒于其在劃界中的重要地位，因此在實踐中不能輕易地推定存在默認。參見 Kaiyan Homi Kaikobad， Some Observations on the Doctrine of Continuity and Finality of Boundaries， British Year Book of International Law， Vol.54， No.1， 1983， p.126.

構成默認至少應滿足以下兩種條件：

首先，在認定當事國的行為是否構成默認時，應當對默認進行嚴格意義上的解釋，確保默認規則得到實際而可接受的適用。不是當事國的沉默都可以被解讀為默認，關鍵取決于沉默做出的環境。“如果一國在被告知某一情形，或者某一情形廣為人知時，并且該國當時可以或應當提出抗議，但是該國一直保持沉默，那么就可以理解為默認，或者放棄提出相反的主張”。前引B26， p.170.對于這一觀點，我們可以從三個方面進行解讀。（1）如果認定一國的沉默是默認，就必須以其知曉某一情形作為前提條件。由于默認通常是隱含的，而非真實存在的，需要通過對當事國的行為進行分析而推定得出，如果一國不知曉某一情形，默認就根本不可能存在。參見 D.H.N.Johnson， Acquisitive Prescription in International Law， British Year Book of International Law， Vol.27， 1950， p.347.那么如何認定一國是否知曉某一情形？最直接的方法就看該國是否得到通知，也就是說，當一方當事國在提出主張或做出行為后，是否將此情況及時通知其他當事國。早期的觀點并不認為正式通知是默認成立的必要條件，前引B26， pp.176―178.但是筆者認為這一觀點已經不合時宜，在上文提及的一些案件中，一方當事國是否發出正式通知，往往成為案件爭論的焦點之一。例如，在“緬因灣劃界案”中，加拿大主張從1964年起，在喬治淺灘的東北部實施了由其授權的地震勘探研究，而美國當局也知曉這一行為；但是美國政府卻認為，加拿大從未發表過官方的公告或者其他的出版物，以期自己的海洋主張為世界所知曉，美國無法通過間接的方式推斷這種主張的存在。參見前引④， paras.131， 134.同樣在“喀麥隆―尼日利亞劃界案”中，尼日利亞認為，其長期的石油實踐構成了默認的基礎；同時，尼日利亞否認自己沒有履行通知的義務，它認為有關其石油實踐的信息無論如何都是可以公開獲得的。但是喀麥隆并不認同尼日利亞的觀點，主張不應該從其對于尼日利亞頒發的石油特許權的沉默中作出任何猜測，因為尼日利亞當局并沒有像其曾經承諾的那樣，將新的石油特許權通知喀麥隆。參見前引⑨， paras.282―283.為了消除這種原本可以避免的爭論，筆者認為，任何一方當事國在爭議海域單方面實施石油活動后，應當及時正式通知其他當事國，更何況如今的通訊技術十分發達，可以很便捷地給其他當事國發出正式通知。（2）當事國可以或應當提出抗議，卻保持沉默 。進行抗議似乎是一國本能的自我保護機制，因此一國在適當情形下未提出抗議，那么國際法庭在審查該國給出的未進行抗議的理由時，就會持有一定程度的懷疑。參見前引B26， p.171.（3）當事國的這種沉默持續了較長的時間。因為根據沉默而推定的默認，會隨著沉默持續的時間長度而成比例地得到加強。雖然關于持續時間的長度沒有一個具體的標準，但是可以從已有案件找到一些參照。例如，在“英國―挪威漁業案”中，國際法院認為，挪威國內法所規定的劃界方法為國際社會所默認，整個沉默的時間從1869年一直到1933年，持續了64年。參見 Fisheries Case （United Kingdom v.Norway）， Judgment， ICJ Reports 1951， p.138.而在前文多次提及的“緬因灣劃界案”中，對于1964年到1969年11月加拿大發放勘探許可證，美國政府在這5年時間內沒有作出回應，國際法院分庭僅認定為遲延，尚不構成默認。參見前引④， para.138.

其次，在判定是否構成默認時，還應注意另一個限制性規定，即在當事國之間的爭端已經公開化之后，也就是在關鍵日期確定之后，不應再主張任何一方的沉默構成默認。因為此時有關爭端的重大事實均已發生，參見 L.F.E.Goldie， the Critical Date， the International and Comparative Law Quarterly， Vol.12， No.2， 1963， p.1251.當事國之間的海洋主張已經出現基本的對立，意味著在爭端解決之前，雙方各自的立場是不會發生改變的，這也就為自此之后當事國的行為定下了基調，那就是，即使針對其他當事國的某些行為未提出抗議，也不能認定為默認。

前文已經提到，一方當事國要想主張其單方面石油活動，獲得其他當事國的默認，必須要證明該活動發生在關鍵日期之前，而且已經將相關情況及時地正式通知其他當事國，其他當事國在收到通知后相當長的一段時間內沒有提出抗議。稍加分析就會發現，這一系列的標準很難全部滿足，尤其是在將實施單方面石油活動的信息正式通知其他當事國后，其他當事國肯定會提出抗議。因此試圖以默認為由，將單方面石油活動作為海上劃界的考慮因素的想法，實施起來困難重重，這也正好解釋了為什么在前述案例的判決中，均未出現認定存在默認的情形。

（三）明示或默示協議

在上述案件中，“明示或默示協議”也是一個被反復提及的術語。其中明示協議不難理解，就是指當事國之間就各自石油活動的范圍，達成明確的協議，可以直接通過協議的字面意思，知曉當事國之間已就各自擁有的海域達成合意。雖然明示協議簡單明了，但是在實踐中卻難覓其蹤跡，原因在于當事國之間很難就爭議海域內的石油活動范圍達成明示協議，否則爭議海域也就不復存在了。至于“默示協議”這個術語，本身也不難理解，就是說當事國之間未就石油活動達成明示協議，只能從當事國各自的石油活動，發現當事國之間就石油活動的地域范圍達成合意。需要指出的是，不能因為默示協議和默認表述相近，而想當然地認為二者關系密切。實際上，這兩個術語之間的區別是明顯的。首先，默認是一個單方面行為，能否構成默認，就取決于默認國一方的態度；而默示協議本是一個雙方行為，需要當事國之間達成合意。其次，默認需要默認國消極的不作為，從而推定其同意；而默示協議則需要當事國的積極作為，只有通過對全體當事國的行為進行分析，方能發現當事國之間已經就某些事項達成合意。參見 Coalter G.Lathrop， Sovereignty over Pedra Branca/Pulau Batu Puteh， Middle Rocks and South Ledge （Malaysia/Singapore）， American Journal of International Law， Vol.102， 2008， p.834.鑒于默示協議的存在與否，取決于當事國之間是否存在合意，因此，只要能夠通過全體當事國的石油活動，發現當事國之間已就爭議海域內各自活動的范圍達成一致，那么就可以作為海上劃界的考慮因素。

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中圖分類號： TE53；TB115.1文獻標志碼： B

0引言

21世紀是海洋的世紀，隨著海洋的開發與利用，海洋石油成為熱點話題.我國南海海域寬達2×106 km2，是世界上四大海洋油氣聚集中心之一.我國海洋石油儲量約為2.30×1010～3.00×1010 t，天然氣儲量3.38×1014 m3.[12]目前，國際海洋石油工程界普遍認可的深水定義是水深300 m.[3]我國水深300 m以上的海域達1.537×106 km2[4]，但大部分尚未被勘探，因此，深海石油的勘探將成為我國未來海洋資源開發的主要方向.

作為海洋油氣開發不可或缺的設備，水下采油樹在水下生產系統中起著至關重要的作用.[58]但是，由于我國深水石油的開采起步晚，技術不全面，深水采油樹的開發受到限制.長期以來，水下采油樹的關鍵技術被美國FMC和Cameron以及挪威Aker Kvaerner Subsea 三大廠商所壟斷，這3家企業占有世界采油樹市場90%以上的份額.由于水下采油樹的結構復雜，對材料性能和密封技術的要求很高，控制系統和閥等單元部件容易出現問題.目前，國內海洋石油的裝備主要靠進口，因此對水下采油樹相關技術進行國產化研究，對突破國外技術封鎖有重大意義.[911]

1CAE分析簡介

1.1分析目的和要求

水下采油樹可分為立式和臥式2種，兩者的主要區別在于油管懸掛器和閘閥閥組的安裝位置不同.[12]本文研究的水下采油樹為臥式采油樹，其特點是油管掛在采油樹本體內，采油樹的閥組位于油管掛的側面，生產油管和油管掛的安裝要后于采油樹自身.

采用通用CFD軟件FLUENT 6.3對采油樹流場進行CAE分析，評定流體流動和分布特點，并計算流阻.CAE分析和結果要滿足合適的API 6A的溫度要求：上游18～121 ℃，下游46～121 ℃.

1.2采油樹工況

采油樹以節流閥作為整棵樹的上下游分界，以流進節流閥的一端為上游，流出節流閥的一端為下游.上、下游油管流道由130.175 0 mm（518英寸）變為103.187 5 mm（4116英寸）.

在采油樹實際工作過程中，流道內一般為氣液混合相（CO2含量較高，基本沒有H2S），其設計使用壽命為20 a，設計水深為500 m.在流體特別是氣體流過節流閥時，由于壓差的存在，將產生絕熱節現象，即焦耳湯普生效應，節流閥及節流閥下游的設備會受此低溫效應的影響，因此上游主要設備（指與流體接觸的設備）額定設計溫度為18～121 ℃，下游設備額定設計溫度為46～121 ℃.

采油樹的額定壓力為69.0 MPa，測試壓力為103.5 MPa.實際上，節流閥的節流作用及流道孔徑由大變小導致下游壓力變小，也就是說，在上游負荷達到額定工作壓力的時候，下游設備并沒有達到額定工作壓力.

1.3分析內容和假設

根據給定的工作環境，分析各組件關鍵部位在各種工況下流場的變化規律.

以當前的計算機計算速度和內存，直接求解NS方程非常困難，故采用雷諾平均方程.

1.4計算方法

可壓縮流體流動和傳熱的控制方程可用雷諾平均NS方程表示，把流動變量放入連續性方程和動量方程，并且取一段時間的平均值，即

ρt+xi（ρui）=0 （1）

t（ρui）+xj（ρuiuj）=-pxi+

xjμuixj+ujxi-23δijulxl+xj（-ρu′iu′j）（2）

此方程適用于變密度的氣液混合流動，其中-ρu′iu′j稱為雷諾壓力，可利用Boussinesq假設把雷諾壓力與平均速度梯度連續起來，即-ρu′iu′j=μiuiuj+ujxi-23ρk+μtuixiδij（3）Boussinesq假設用在SA模型，kε模型和kω模型中，采用標準的kε湍流方程描述流體在管道內的流動狀態，該方程主要基于湍流動能k和擴散率ε，即

t（ρk）+xi（ρkixi）=

xjμ+μiσkkxj+Gk+Gb-ρε-YM+Sk（4）

t（ρε）+xi（ρεμi）=xjμ+μiσεεxj+

C1εεk（Gk+C3εGk）-C2ερε2k+Sε （5）

式中：ρ為流體密度，kg/m3；μ為流體動力黏度；C1ε，C2ε和C3ε為經驗常數，取值分別為1.44，1.92和0.99；σk和σε分別為k和ε的普朗特數，取值分別為1.0和1.3.[13]

此模型包含低雷諾數影響和可壓縮影響，適用于混合邊界層計算和受壁面限制的流動計算.

1.5采油樹整體分析

采油樹主要組成部分見圖1和2.H4連接器用于采油樹本體和井口的連接.油管掛坐于采油樹本體，并與采油樹本體的生產主閥和環空主閥相通.油管掛垂直中心孔以中心堵頭密封.油管掛往上為內置樹帽（仍位于采油樹本體內），再往上是垃圾帽，防止落入泥沙等.采油樹本體內的環空主閥連接環空翼閥閥組，環空翼閥閥組連接環空跨接管.環空跨接管和采油樹本體的生產主閥都接入生產翼閥閥組.通過連接管1，生產翼閥閥組和雙孔連接器流入口連接，流入口經過變徑〔130.175 0 mm（518英寸）變為103.187 5 mm（4116英寸）〕進入RPM模塊內的節流閥，然后又流回雙孔連接器的出口，經過生產隔離閥，通過連接管2將直徑101.6 mm（4英寸）管道連接器連接起來.

圖 1采油樹總裝圖

Fig.1Christmas tree assembly diagram

圖 2采油樹總裝圖剖面

Fig.2Profile of christmas tree of assembly diagram

在采油樹內，流體的流通路線見圖3，通過H4連接器將采油樹本體和井口鎖緊固定，通過井下的油管將流體引入油管掛，再通過采油樹上的各類閥、閥組、連接管和連接器最終通過直徑101.6 mm（4英寸）管道連接器連接到外接管線.

圖 3流體流通路線

Fig.3Fluid circulation route

2CAE流場分析

2.1流體域模型

采油樹流體域模型見圖4.抽取流道壁并進行適當簡化，如忽略螺紋、小孔、小插拴和倒角等.圖 4采油樹流體域模型

Fig.4Fluid domain model of christmas tree

2.2網格劃分

網格劃分見圖5，共劃分2 381 521個四面體網格.由Gambit網格質量檢查功能知：最差網格歪斜度為0.784 991，小于標準值0.97，所以所劃分的網格質量較好，所有網格在整個流體計算域內分布均勻、整齊，所以，用此網格進行計算能夠滿足工程精度要求，具體的網格質量檢查見圖5c.

a）采油樹網格劃分

b1）節流閥b2）油管掛

b）節流閥和油管掛本體局部網格放大

c）采油樹網格質量檢查

圖 5采油樹網格劃分和質量檢查

Fig.5Christmas tree mesh and quality check

2.3邊界條件設定

計算域入口采用質量流量入口，出口采用壓力出口，其他位置設置為固壁條件.認為管道中流動介質為完全甲烷氣體.壓力差分格式采用標準離散差分格式，動量方程、動能方程和湍動能耗散率均采用2階迎風差分格式，通過SIMPLE算法耦合求解速度和壓力方程.

2.4計算工況

環境溫度：取海底深度為-340 m以下，中部深度約-170 m，平均環境溫度見表1.

表 1環境溫度

Tab.1Temperature of environment℃項目空氣海水海面中部海底最高36.031.423.519.5最低15.922.017.09.5

根據已知資料得到采油樹的最大日產量為6×105 m3，因此得到甲烷氣體在標準大氣壓下15.6 ℃時的體積流量Q=6×10524×3 600=6.944 m3/s （6）質量流量M=ρ標Q （7）式中：M為質量流量，kg/s；ρ標為甲烷氣體在標準大氣壓15.6 ℃時的密度，ρ標=0.677 6 kg/m3.具體計算過程見式（3）.計算工況見表2.

表 2計算工況

Tab.2Calculation conditions工況質量流量

入口/（kg/s）出口

壓力/MPa入口

溫度/°C出口

溫度/°C環境

溫度/°C工況14.706 3.81032019工況24.70612.11032019

2.5設計壓力

采油樹額定工作壓力為69.0 MPa，測試壓力為103.5 MPa.

2.6分析計算

1）選擇FLUENT求解器.選擇三維單精度求解器進行分析.

2）網格的相關操作.讀入Gambit軟件生成的網格文件；檢查網格，確認最小網格體積小于零，否則需重新劃分網格；設置計算區域大小、模型和實際幾何尺寸的單位換算.

3）選擇計算模型.定義求解器，指定計算模型：選擇能量方程，選擇流態為湍流，湍流模式為kε兩方程模型，設置模型參數.

4）設置操作環境.

5）定義流體的物理性質.將流入采油樹中的流體看作純甲烷氣體，將材料的物理性質從數據庫中調出，并給定2種工況下的密度.

6）設置邊界條件.設置流體計算區域，設置質量流量入口邊界條件和壓力出口邊界條件，其他邊界條件設置為固壁，設置入口溫度和出口溫度（見表2）.

7）求解方法的設置.設置求解參數，進行初始化；打開殘差圖，設置精度為0.000 01，在迭代計算時可動態顯示殘差，保存計算文件；設置迭代500次，進行迭代計算.

8）計算結果顯示.對給定的2種工況分別進行計算，完成后提取壓力云圖和速度云圖，見圖6～9，計算結果匯總見表3.

a）壓力云圖

b）節流閥和計量閥處壓力云圖局部放大

圖 6工況1采油樹壓力云圖

Fig.6Pressure contours of christmas tree under working condition 1

由圖6可知：最大壓力Pmax=24.1 MPa，最小壓力Pmin=3.2 MPa，壓差ΔP=20.9 MPa；由于節流閥和計量閥的作用，整個采油樹的壓力出現3段明顯的變化.由圖7可知：最大速度umax=739 m/s，最小速度umin=0；流體在經過節流閥過程中速度增大，最大速度出現在節流閥和計量閥處，其他位置速度都很低.由圖8可知：最大壓力Pmax=24.4 MPa，最小壓力Pmin=7.95 MPa，壓差ΔP=16.45 MPa；由于節流閥的節流作用，壓力發生急劇變化.由圖9可知：最大速度umax=494 m/s，最小速度umin=0；由于節流閥的節流作用，流體在經過節流閥時速度急劇增加.

a）速度云圖

同理，采油樹整體的壓力損失計算結果見表5和6，采油樹內流體流動過程見圖4.其中壓力損失ΔP=ρgh （12）式中：h為總水頭損失，單位m.由表6可知，當管道中流動的介質完全是甲烷氣體時候，最大的壓力損失為1.596 3 MPa.

表 5工況1采油樹總流阻計算結果

Tab.5Total flow resistance calculation results of christmas tree under condition 1構件沿程水頭損失/m局部水頭損失/m總水頭頭損失/m壓力損失/MPa油管掛本體0.056 7.7267.7820.002直徑127.0 mm（5英寸）彎管0.112 36.48136.5930.007雙孔連接器0.6806 370.5166 371.1961.298直徑101.6 mm（4英寸）彎管10.12418.41418.5380.004生產隔離閥0.04300.0430直徑101.6 mm（4英寸）管20.41519.81520.230.004總損失1.4306 452.9526 454.3821.315

表 6工況2采油樹總流阻計算結果

Tab.6Total flow resistance calculation results of christmas tree under condition 2構件沿程水頭損失/m局部水頭損失/m總水頭頭損失/m壓力損失/MPa油管掛本體0.0061.0891.0950.000 7127.0 mm（5英寸）彎管0.0135.1205.1330.003 2雙孔連接器0.0792 450.2372 450.3161.588 4直徑101.6 mm（4英寸）彎管10.0142.7882.8020.001 8生產隔離閥0.00500.0050直徑101.6 mm（4英寸）管20.0483.3993.4470.002 2總損失0.1652 462.6332 462.7981.596 3

4結束語

利用FLUENT對采油樹內流體流動特點和壓力的變化進行模擬，并計算流阻.結果表明：2種工況的壓力和速度變化較均勻，只是在變直徑處或直角彎管處會出現湍流現象.由流阻計算可知壓力損失約1.596 3 MPa.參考文獻：

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篇（11）

Abstract: to a certain type of jack-up drilling platform as an example of the cantilever beam establish corresponding structure analysis model, and gives out the analysis of load and boundary conditions, and under the conditions of different load calculation results are analyzed and evaluated, and can be used for this kind of structure design of the reference.

Keywords: cantilever beam and structure analysis.

中圖分類號：O655.4 文獻標識碼：A 文章編號：

正文：

1 引言

陸上可利用的資源和能源越來越少，許多國家都把開發利用海洋資源和能源作為國家戰略[1]。經過近幾十年的高速發展，我國的能源問題日益嚴峻。我國的海域遼闊，海上資源的開發潛力巨大，是未來我國能源可持續發展的重點[2~4]。

海上作業平臺是進行海上資源開發的重要裝備，目前我國在海上鉆井平臺的開發設計方面與技術先進國家尚有較大差距。移動式海上平臺在我國海上油氣勘探開發中發揮著重要作用[5]，開展海上平臺關鍵技術研究對保障我國能源安全和推動我國裝備制造業的發展具有重要意義。

自升式鉆井平臺屬于海上移動式平臺，適宜于近淺海作業，是目前被廣泛使用的海上鉆井裝備之一。本文以某型自升式鉆井平臺的懸臂梁為例，對其進行結構分析和強度評估，為此類結構的設計提供參考方法。

2 懸臂梁分析模型

大型通用有限元程序MSC.Patran/Nastran被廣泛應用于船舶及海洋工程領域，并且通過多數主要船級社的認可，本文采用該程序對懸臂梁進行建模和結構分析。

本文對靜載工況下的懸臂梁結構進行分析。懸臂梁結構的主要承載構件為左、右舷側的縱向艙壁結構，考慮到結構的對稱性，對分析模型進行適當簡化，取右舷的縱向艙壁結構進行分析。

懸臂梁分析模型由殼與實體單元組成，艙壁結構的板材和扶強材部分采用殼單元模擬，艙壁結構底部和頂部的厚法蘭板材采用實體單元模擬。整個模型共有節點8126個，單元8560個，其中實體單元1306個，四邊形殼單元5827個，三角形殼單元1427個。懸臂梁的分析模型如圖1所示。

圖1 懸臂梁結構模型

懸臂梁結構的所有材質為高強或超高強度鋼，最小屈服應力不小于355MPa。艙壁結構的主要構件包括井架下艙壁板、頂部和底部厚板及其中間的艙壁板，其余的為次要構件。平臺外部結構的設計最低溫度為－20°C，艙壁板材的板厚及對應材料等級如表1所示。

艙壁結構在底部基線0～2.61m、5.22～8.535m高度范圍內及艙壁與井架橫梁連接位置采用HT53和EQ56級超高強度鋼，其余部位結構采用DH36、EH36級高強度鋼材。

3 載荷條件

分析采用的載荷取自懸臂梁結構的設計載荷，設計載荷具體內容如表2所示。

分析時，最大的合成井架載荷取11564.8kN，這一載荷值包含所有的回復力、大鉤/轉動載荷和拉力載荷。

根據懸臂梁和井架在不同位置時的作業載荷情況，選取兩種關鍵載荷工況進行結構分析。

1）工況1：懸臂梁處于最大伸長狀態，鉆井中心位于船體外側22.86m，向右舷側移4.572m。施加的載荷如表3所示。

在工況1載荷條件下，懸臂梁前端部的固定載荷達到最大值，相應的大鉤載荷為4852.768kN，不考慮鉆桿載荷。

2）工況2：最大剪切狀態，鉆井中心位于船體外側13.716m，向右舷側移4.572m。施加的載荷如4所示。

表4 工況2載荷

在工況2載荷條件下，懸臂梁的支承載荷達到最大值，相應的大鉤載荷和轉動載荷分別為7116.8kN和4448kN，不考慮鉆桿載荷。

4 邊界條件

懸臂梁的支承位置邊界采用彈簧單元來模擬，懸臂梁前端的底部的法蘭與固定扣裝置之間的間隙采用設定的位移邊界來代替，模型的一側施加側向約束。不同工況下的邊界約束具體如圖2、3所示。

圖2 工況1邊界約束

圖3 工況2邊界約束

5 計算結果及分析

5.1 計算結果

各工況載荷下的懸臂梁結構應力計算結果（Pa）如下：

1）工況1：懸臂梁最大伸長狀態（最大彎矩狀態）

圖4 等效應力分布

圖5 縱向應力分布

圖6 剪應力分布

2）工況2：最大剪切狀態

圖7 等效應力分布

圖8 縱向應力分布

圖9 剪應力分布

由圖4～9中的應力分布可以看出，對于所有工況，板材構件較大應力出現在舷側縱向艙壁與井架橫梁連接位置及與底部支承位置對應的艙壁上部及底部區域：最大等效應力發生在艙壁與井架橫梁連接位置，最大值為363MPa；最大縱向應力發生在與支承位置對應的懸臂梁頂部區域，該應力屬彎曲應力，最大值為227MPa；最大剪切應力均發生在艙壁與井架橫梁連接位置，最大值為182MPa。

各工況下的結構最大應力計算結果如表5所示。

表5 不同工況下的結構最大應力

根據ABS和CCS規范相關內容要求，平臺各部分結構的應力必須小于構件的許用應力[6,7]。

許用應力 （1）

其中， 為材料的屈服應力， 為安全系數。根據CCS船級社《海上移動平臺入級與建造規范》[6]，安全系數按下表取用：

表6 安全系數

根據上述計算結果，懸臂梁結構的強度滿足規范要求。

6 結語

本文以某型自升式鉆井平臺的懸臂梁結構為例，采用數值仿真方法對靜載荷工況下的懸臂梁進行分析，并參照海上平臺規范要求對計算結果進行分析和評估。結果表明，支撐井架艙壁結構、懸臂梁底部支撐位置及其對應的懸臂梁頂部區域為高應力區域，在進行結構設計時應予以足夠重視。算例中的懸臂梁結構設計滿足海上平臺規范規定的強度要求，本文的分析方法和所得結論可供平臺設計人員參考。

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