楊代軍

摘 要：選擇合適的環(huán)保措施是減小工程對(duì)環(huán)境影響的主要手段，在環(huán)境要求敏感水域施工，設(shè)置防污屏是一種較好的環(huán)保措施。防污屏是一種先進(jìn)的需大力推廣應(yīng)用的預(yù)防水中懸浮物污染擴(kuò)散的裝置，能有效地將施工水域同外界隔離開(kāi)來(lái)，從而防止混濁水的擴(kuò)散，起到保護(hù)水域生態(tài)環(huán)境的作用。

關(guān)鍵詞：防污屏 水域生態(tài)環(huán)境 CFD模擬計(jì)算

1.引言

為了貫徹黨的“十九大”提出的綠色發(fā)展理念，促進(jìn)日照港口轉(zhuǎn)型升級(jí)，日照港組織實(shí)施了全國(guó)首個(gè)退岸還海修復(fù)整治工程。

2.項(xiàng)目概況及意義

海州灣日照港北區(qū)港口岸線退岸還海修復(fù)整治工程（簡(jiǎn)稱海龍灣工程）位于日照市石臼燈塔風(fēng)景區(qū)南側(cè)，是國(guó)內(nèi)首個(gè)港口岸線退還生態(tài)岸線的實(shí)例。本工程建成后能延長(zhǎng)生態(tài)海岸線，提升城市品位。

3.技術(shù)選擇

為了選擇最優(yōu)的環(huán)保措施，本項(xiàng)目決定選用防污屏技術(shù)來(lái)減少海上吹沙施工造成的水體污染，介紹如下。

3.1技術(shù)特點(diǎn)

防污屏是防治海域、河流及湖泊的水上施工污染、控制并減少施工時(shí)泥沙污染的必備器材，主要功能是用來(lái)攔截和沉降水體泥沙。

3.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)

具有抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，使用方便，易于清理維修、能夠重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，非常適于在施工水域中長(zhǎng)期布放。

4.技術(shù)說(shuō)明

4.1基本構(gòu)造

防污屏由帶有浮體的水上攔阻部分和用高強(qiáng)度濾布制成的水下部分構(gòu)成。柔性的、聚酯織物形成的裙邊被頂部浮體和底部的配重鏈維持在垂直狀態(tài)。用多個(gè)裝在裙邊上、浮體上邊、緊靠浮體下面的拉力帶（上部為拉力繩）和底部配重鏈承受水流和其它因素引起的力。防污屏長(zhǎng)度一般為20m一節(jié)，通過(guò)節(jié)節(jié)相連可在現(xiàn)場(chǎng)連成需要的長(zhǎng)度。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

4.2適用性

防污屏包圍圈的里面細(xì)粒懸浮固體的濃度很高，懸浮物為可大量迅速沉淀的絮狀物。大多數(shù)（95%）細(xì)粒固體將迅速沉到水底形成流動(dòng)泥漿層，并以約1：200的斜度從排出口向外伸展。另外的5%物質(zhì)將懸浮在泥漿層上邊的水體中，使防污屏內(nèi)的水變渾。防污屏包圍中一些細(xì)粒物質(zhì)會(huì)絮凝化或沉淀。防污屏能使水流限制在防污屏下面以減少屏外水體的混濁程度，以達(dá)到控制混濁水?dāng)U散的目的。

合理地布設(shè)和維護(hù)防污屏能有效地控制混濁水的流動(dòng)，但不能全部攔截和控制流動(dòng)的泥漿。當(dāng)泥漿積聚到屏體下沿配重鏈的高度，防污屏就必須向離開(kāi)排出口的方向移動(dòng)，否則沉淀物在裙體下部的積聚、將防污屏掩埋繼而拉入水中，甚至最終將防污屏淹沒(méi)。

在包圍區(qū)擴(kuò)大前、或防污屏需移到新的位置以防止裙體下沿被淤泥掩埋前，防污屏保持原始布放形狀。其保持時(shí)間取決于屏內(nèi)淤泥的積聚和布設(shè)幾何形狀的相對(duì)關(guān)系、排放速率和初始底間隙。圍困區(qū)的面積被可用防污屏的總長(zhǎng)度所限制，圍困面積增加，防污屏重新移動(dòng)前的停留時(shí)間增長(zhǎng)。此外，水底沉積物和裙體下沿的距離越大，防污屏的移動(dòng)頻率越低，但攔截泥沙的效果將降低。

4.3效率

在水流較?。ā?.25m/s）的場(chǎng)合，防污屏外面水的混濁度（mg/l）可比屏內(nèi)或上游的減少80～90%。雖然可能有混濁物在屏下面流動(dòng)，就整體而言，水體上層懸浮物量大大減少了。

但在中等流（≤0.5m/s）情況下，合理布放和維護(hù)防污屏就可有效地控制（在屏體下面）的混濁水流。

4.4應(yīng)用效果分析及工程實(shí)例

4.4.1保護(hù)特定的水域并能改善水質(zhì)

水的顏色變化標(biāo)志著水質(zhì)的變化或污染程度，防污屏的材料有濾材，除了可以濾掉一些雜物之外，尚有吸附功能，能吸附一些有機(jī)和無(wú)機(jī)物，改善水的濁度和色度，在某些排污口，煤碼頭的塵粉影響區(qū)等場(chǎng)合更為適合。

4.4.2國(guó)內(nèi)主要業(yè)績(jī)

防污屏技術(shù)在國(guó)內(nèi)重要工程施工時(shí)被廣泛采用，例如武漢鋼鐵項(xiàng)目應(yīng)用防污屏約350米，新力國(guó)際技術(shù)產(chǎn)品有限公司香港項(xiàng)目應(yīng)用防污屏約150米；煙臺(tái)港西港區(qū)30萬(wàn)噸級(jí)航道工程項(xiàng)目應(yīng)用防污屏約850米。

5.海龍灣工程項(xiàng)目防污屏布置方案

5.1海流條件

本工程于2015年8月1日～9日期間在工程區(qū)域進(jìn)行大、中、小潮期間的海流進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)手段為9個(gè)海流觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行同步觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果：該海區(qū)潮流為正規(guī)半日潮流區(qū)；該海區(qū)潮流為往復(fù)流，主流向?yàn)镹E～SW，漲潮流向?yàn)槠玈W向，落潮流向?yàn)槠玁E向；海流流速：各測(cè)站大潮期間最大漲潮流速變化區(qū)間為0.64m/s～1.06m/s，其中最大漲潮流流速出現(xiàn)在東南側(cè)，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?20°；大潮期間最大落潮流速變化區(qū)間為0.42m/s～0.57m/s，其中最 大落潮流流速出現(xiàn)南側(cè)，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?5°

5.2計(jì)算方案

采用計(jì)算流體動(dòng)力（CFD）方法，對(duì)污染物隨海流的漂移進(jìn)行數(shù)值模擬，分析污染物擴(kuò)散趨勢(shì)，對(duì)海洋環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)分析結(jié)果，提出防污屏布置方案（參見(jiàn)圖4）。本工程吹填施工區(qū)域在規(guī)劃的市區(qū)黃金海岸區(qū)域，污染物高濃度區(qū)主要集中在南北攔沙堤和隔沙堤環(huán)抱的海灣區(qū)。以該區(qū)域?yàn)橛?jì)算核心區(qū)，對(duì)周?chē)^(qū)進(jìn)行擴(kuò)展，以減少邊界對(duì)流動(dòng)的影響。施工區(qū)域主要的海流條件為大潮期間最大漲潮流速變化區(qū)間為0.64m/s～1.06m/s，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?20°；大潮期間最大落潮流速變化區(qū)間為0.42m/s～0.57m/s，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?5°。計(jì)算中選取最惡劣的海流條件，即漲潮流速1.06m/s，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?20°，落潮流速0.57m/ s，對(duì)應(yīng)流向?yàn)?5°。吹填施工中，吹出的海沙較為清潔，其中污染物含量較低。為了對(duì)污染風(fēng)險(xiǎn)最大可能性進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算中將污染物濃度取較高值。吹填總流量為20000m3/h，其中沙濃度為35%，海沙中混有的污染物含量為4%。隨著吹填的進(jìn)行，污染物將流出，并隨著海流漂移擴(kuò)散。退潮時(shí)污染物隨著退潮海流的方向向外海域漂移擴(kuò)散，可采用防污屏技術(shù)進(jìn)行防護(hù)。污染物會(huì)隨著退潮海流漂移擴(kuò)散，但擴(kuò)散的區(qū)域分布不大，并且吹填施工中的海沙中污染物濃度很低，向外海擴(kuò)散的污染物量較少，采取防污屏進(jìn)行防護(hù)，則污染的影響更??；根據(jù)物模實(shí)驗(yàn)、該區(qū)域的水文資料及海龍灣現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在施工的海灣處沿著退潮海流的方向布置防污屏進(jìn)行防護(hù)，防止污染物向外海漂移擴(kuò)散，能確保該區(qū)域的海水水質(zhì)不被污染，經(jīng)計(jì)算，防污屏布置位置見(jiàn)圖4。

6.CFD模擬計(jì)算結(jié)論

（1）漲潮時(shí)，在南北攔沙堤和隔沙堤圍成的海灣內(nèi)流動(dòng)出現(xiàn)很大的漩渦，在吹填施工時(shí)，污染物基本在海灣內(nèi)分布，基本不會(huì)向外海漂移擴(kuò)散。

（2）退潮時(shí)污染物隨著退潮海流的方向向外海域漂移擴(kuò)散，但擴(kuò)散的區(qū)域分布不大。

7.布設(shè)效果分析

在本工程施工中，污染物高濃度區(qū)主要集中在南北攔沙堤和隔沙堤環(huán)抱的海灣區(qū)，為了減少利用疏浚工程船舶進(jìn)行吹沙施工時(shí)，海沙中混合的污染物受到海流的影響隨海水的流動(dòng)向海洋擴(kuò)散，確保該區(qū)域吹沙施工的污染物不被擴(kuò)散，選用垂直布設(shè)防污屏作為該工程施工區(qū)防治海水污染的一種有效手段，經(jīng)數(shù)模及物模分析論證及分析評(píng)估，選用防污屏布設(shè)來(lái)防治施工水域的水體污染，是目前最為經(jīng)濟(jì)、有效、可行方案。

8.結(jié)語(yǔ)

水體區(qū)域施工造成的水質(zhì)污染將被高度重視，作為防治水體污水的有效控制設(shè)施防污屏將被大量的推廣應(yīng)用，需進(jìn)一步加強(qiáng)中外防污屏技術(shù)的交流及合作，不斷積累設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)，提高該技術(shù)的實(shí)用性及適用性，加快推動(dòng)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]港口與航道水文規(guī)范[S]. （JTS145-2015）.

[2]日照港總體規(guī)劃，中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2008.

[3]青島光明環(huán)保技術(shù)有限公司相關(guān)資料.