日照港吹填施工中污染物擴散數值分析

發布時間：2019-12-04所屬分類：管理論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:在海州灣日照港北區港口岸線退岸還海修復整治工程中，擬采用疏浚工程船舶在近海岸進行吹填施工形成黃金海岸，沙灘面積44.97萬m2。針對吹填施工中海沙中的污染物會在海水中擴散而污染海洋環境的問題，對吹填過程中污染物的擴散進行預測。采用計算流體動

　　摘要:在海州灣日照港北區港口岸線退岸還海修復整治工程中，擬采用疏浚工程船舶在近海岸進行吹填施工形成黃金海岸，沙灘面積44.97萬m2。針對吹填施工中海沙中的污染物會在海水中擴散而污染海洋環境的問題，對吹填過程中污染物的擴散進行預測。采用計算流體動力學(CFD)方法，就近海岸吹填施工中污染物擴散趨勢進行數值模擬，分析污染物擴散情況，評價施工方案對海洋環境污染的風險。根據污染物擴散趨勢及分析結果，提出防污屏布置方案。實踐證明，在吹填工程中應用防污屏能夠防止污染物擴散。

　　關鍵詞:污染物擴散;防污屏;數值分析;CFD

　　在海州灣日照港北區港口岸線退岸還海修復整治工程中，計劃采用疏浚工程船舶在近海岸進行吹填施工形成沙灘。隨著人們對環境標準要求的提高，吹填施工中海沙污染物對水體的污染問題不容忽視[1]。本文利用計算流體動力學(CFD)技術[2]對近海岸吹填施工中污染物擴散趨勢進行數值模擬，分析污染物擴散情況，針對污染物的擴散，提出防污屏布置方案的建議。防污屏是國外應用較為廣泛的一種防懸浮物污染擴散裝置，它可以將施工水域同外界隔離開，使污染的泥質不擴散，從而保護水域生態環境[3]。

　　1項目背景

　　1.1建設方案

　　日照港石臼港區退岸還海修復整治岸線工程，擬自現有護岸向海側延伸，打造黃金海岸帶。沙灘南北端分別布設南、北攔沙堤穩定沙灘形態，減少沙的流失。

　　1.2海流條件

　　對工程區域大、中、小潮期間的海流污染物擴散進行觀測，結果表明，該海區潮流為往復流，主流向為NE-SW，漲潮流向為偏SW向，落潮流向為偏NE向(圖1)。

　　2數值模擬

　　2.1計算方案

　　利用疏浚船舶進行吹填施工時，海沙中混合的污染物隨海水的流動向海洋擴散，污染海洋環境。采用CFD方法，對污染物隨海流的漂移進行數值模擬，分析污染物擴散趨勢，對海洋環境污染風險進行評估，并根據分析結果，提出防污屏布置方案。

　　污染物高濃度區主要集中在南北攔沙堤和隔沙堤環抱的海灣區，以該區域為核心計算區，對周圍海區進行擴展，以減少邊界對流動的影響。

　　施工區域主要的海流條件為大潮期間最大漲潮流速為0.64～1.06m�Ns，對應流向為220°;大潮期間最大落潮流速為0.42～0.57m�Ns，對應流向為35°。計算中選取最惡劣的海流條件，即漲潮流速1.06m�Ns，對應流向為220°，落潮流速0.57m�Ns，對應流向為35°。

　　為了對吹填施工中污染風險的最大可能性進行評估，將污染物濃度取較高值。吹填總流量為2萬m3�Nh，其中沙濃度為35%，海沙中混有的污染物含量為4%。選取3個施工地點作為典型施工條件進行分析，吹填施工點見圖2。

　　2.2計算結果分析

　　2.2.1漲潮情況

　　通過CFD計算，得到漲潮時海域流速分布以及施工船舶分別在施工點1、2和3進行吹填施工時海域的速度分布(圖3)。漲潮時在南北攔沙堤和隔沙堤圍成的海灣內產生漩渦，當工程船在不同的施工地點進行吹填作業時，海域內的流速分布發生變化，但整體的速度場變化相對較小。整個海域的流速分布主要受來流方向的影響。

　　隨著吹填施工的進行，吹填砂內混合的污染物流出，并隨著海流漂移擴散。漲潮時污染物漂移路線及其濃度分布見圖4。通過計算分析可以看出，在漲潮海流條件下，由于海流主要向海岸方向流動，污染物集中分布在海灣內，基本不會向遠海擴散。

　　2.2.2退潮情況

　　通過CFD計算，得到退潮時海域流速分布，當施工船舶分別在施工點1、2和3進行吹填施工時，海域的速度分布發生變化(圖5)。退潮時整個海域的海水將流向遠海，海灣內的海水也將隨著海流流向遠海。

　　退潮時污染物隨著海流的方向向外海域漂移擴散，污染物漂移路線及濃度分布見圖6。盡管海灣內部污染物的濃度較高，但隨著漂移距離的增加，污染物的濃度逐步降低。污染物隨著退潮海流漂移擴散，但擴散的區域不大，海沙中污染物濃度很低，向外海擴散的污染物量很小。若采取防污屏進行防護，將污染物控制在海灣內，防止其流向外海產生污染，污染的影響更小。

　　2.3防污屏布置方案

　　根據分析結果，在施工的海灣處沿著退潮海流方向布置防污屏進行防護，防止污染物向外海漂移擴散，防污屏布置見圖7。

　　3結論

　　1)漲潮時，在南北攔沙堤和隔沙堤圍成的海灣內流動出現很大的漩渦，在吹填施工時，污染物基本在海灣內分布而不向外海漂移擴散。

　　2)退潮時，污染物隨著退潮海流的方向向外海域漂移擴散，在海灣內部污染物的濃度較高，隨著漂移距離的增加，污染物濃度逐步降低，但整體的擴散區域與污染物濃度都不大。

　　3)在施工的海灣處沿著退潮海流方向布置防污屏進行防護，可以防止污染物向外海漂移擴散，避免對海洋環境產生污染。

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