2014年環(huán)評師《案例分析》考點:環(huán)境影響預測海域潮流

　　2014年環(huán)境影響評價師考試報名時間匯總

　　環(huán)境影響預測海域潮流

　　環(huán)境空氣質量和聲環(huán)境影響預測評價(略)，重點介紹海洋環(huán)境影響評價。

　　1.評價海域潮流數值模型

　　(1)實測潮位、潮流的調和分析

　?、僬{查海域根據需要本次計算海域分為大海域和評價海域。

　　大海域是由海頭和北海、海口和海安聯線及中間陸地岸線所圍成的海域。

　　對于評價海域，考慮到污染物入海后經物理、化學和生物過程作用，污染物在離岸10km左右即可得到充分稀釋或降解，評價海域由SI、S2、S3、海岸圍成的海 域組成(S1 點:109°15’54’，E，19°54’12’’N; S2 點：109°06’30"E，19°54，128’’N; S3 點：109°0630ME, 19°37,20MN)o

　　大海域內共獲得七個站一個月長度的實測潮位資料，及七個站周日觀測長度的 實測潮流數據。

　?、诔蔽徽{和分析潮位調和分析采用中期觀測資料長度的調和分析方法，潮流 調和分析?用引入差比數法的單周日潮流調和分析方法。兩種方法詳見《海洋調查規(guī)范：海洋調查資料處理》(GB 1276.7―91)。

　　主要包括潮汐類型、洋浦近岸海域潮汐特征、潮流調和分析結果。

　　(2)海域潮流數值模型

　　①流體動力學模型對于沿岸淺海，特別是半封閉海灣，其基本運動是由外來 潮波引起的潮汐運動，即協振潮。因此，我們主要研究潮流及潮致拉格朗日余流。

　　選用一個固著于“/-平面”上的直角坐標系(107平面)和靜止海面重合，組 成右手坐標系，z軸向上為正，于是描述正壓海洋的深度平均運動方程組為：

　　ot ox ay dt dx dy dx C H pH dx dy

　　dt dx dy dy C H pH dx dy

　　式中，《――從平均水平面起算的水面高度;

　　H=C+H0――總體水深(//o為從平均水平面起算的水體深度); f=2cosm(p――科氏系數為地球自轉角速度，爐為地球緯度);

　　g=9.81 m/s2-- 重力加速度;

　　e――水平渦動黏滯系數;

　　rsxy Tsy 水面上的風應力Tsy=, W 為風速，pa

　　為空氣密度，0為風方向角，r2為風應力系數，約為0.0026);

　　u、v――對應于I、F軸的平均流速分量; t――時間; p――海水密度;

　　C――Chezy系數(cm1/2/s,主要取決于海底粗糙度，同時依賴于水深，通常 應用 Manning 公式，C = AM//6 .

　　n------- 表征海底粗糖度的Manning系數。

　　方程的定解條件為：

　　初始條件：,=0 時，u = uQ，v=v0，d 邊界條件：開邊界，

　　岸邊界，= 0 (沿岸移動，H為邊界法線方向)

　　由以上方程構成了完整的二維淺海潮波的閉合定解方程組。

　　對于f的取值，要求具有滿意的精度。

　?、诖蠛Ｓ虺绷髂Ｐ褪紫冉⒋蠛Ｓ虻某绷髂Ｐ停闷溆嬎憬Y果，為評價海 域提供邊界強迫水位輸入數據。對大海域的潮流數值模型，?用不規(guī)劃三角形網格的分步雜交法。

　　a. 水界水位輸入方式

　　對于洋浦近岸海域，其潮汐性質為正規(guī)口潮，而潮流為不正規(guī)日潮流，應考慮 多個分潮的共同作用。本次通過對幾個主要分潮K'、M2、&、/V %的組 合并與實測資料對比發(fā)現，僅以&、G、從三大分潮相疊加，即可大致代表從小潮 變至大潮再從大潮變至小潮這一半月過程，強迫水位?。?/P>

　　C(0 = cos((70it-g0x) + Hkx cos(%t-gk') + HMi cos(aM2 -gMi) t―0, 1，2，…，360 h

　　b. 潮位和潮流驗證

　　根據大海域的實際潮波性質，為更好的取得評價海域所需要的高精邊界值，對 大海域分別建立了 m2、o,三個主要分潮的潮流模型，在計算域內選取了洋浦、 烏石兩處作為潮位驗證點，海上選取了 c,、c2, c3、?四處測流點作為潮流驗證點。

　　總體來說，大海域的m2、&、G三個分潮潮流模型的數值模擬結果與實測結果 符合程度是良好的，其計算結果的精度滿足為評價海域提供邊界條件的精度要求。

　　C.評價海域潮流模型

　　評價海域?用矩形網格的ADI數值解法。

　　d. 計算潮流場分析

　　得出表示低潮時、漲潮中間時、高潮時、落潮中間時四個代表時刻的計算潮流 場。由于評價海域地處北部灣復雜的潮波系統(tǒng)中，整個海域漲落潮時存在差異，低潮時，洋浦鼻以西開闊水域已經轉流，開始漲潮，但以東水域，仍還處于落潮階段, 新英灣口附近最木流速約40cm/s，其余水域流速較小。漲潮中間時，開闊水域潮流 速度加大，方向由南向北，洋浦鼻以東水域，海水涌向新英灣。高潮時，零米等深線以上灘涂被淹沒，流速變小。落潮中間時，流速加大，開闊水域方向由北向南， 新英灣內海水流向外海。

　　2.評價海域C0D濃度預測

　　(1)對流一擴散輸運模型經垂向空間平均的物質輸運方程為：

　　dP+udP+vdP.l.(D dP)-±m(xù) ^) = S

　　dt dx dy dxK x dx} dyK y dy}

　　式中，P――海水中污染物濃度;

　　S――單位時間排給單位體積海水的污染物質量;

　　Ac，Dy――分散系數; w, v――深度平均流速。

　　對于上述對流一擴散方程，還需給定適當的邊界條件和初始條件，其中開邊界上入流段的P值取廠，這樣我們便有了如下的邊界條件：

　　陸邊界：Dn = 0

　　開邊界：P = Pf (入流)

　　半+vn^ = 0 (出流)

　　at dn

　　物質輸運模型采用ADI數值解法。

　　(2)排污口選址原則

　?、傥鬯欧挪挥绊懜浇Ｓ虻氖褂霉δ?

　?、谂盼劭趹O在物理自凈能力較強的海域;

　?、郾M量縮短污水截流管線長度，減少污水提升泵站，以便降低基建投資和運行 費用;

　?、芩顥l件好，建設排海工程投資較少;

　　⑤貫徹污染物集中處理制度，在可能的條件下盡量減少排污口，減少排放污水的影響范圍，降低建設排海工程的投資。

　　3.評價海域拉格朗日余流模型

　　海水微團經過一個潮周期后，不再回到初始位置，而有了一個凈位移，用表示，即：

　　^ = Kx0^o + T)-y(x0Jo)

　　式中，x0――質點初始位置; t0――初始時刻;

　　yix^)――軌跡方程;

　　T――潮周期。

　　由于是在拉格朗日意義下研究質點的周期平均遷移，因而Af稱為拉格朗曰漂移，除以周期后，即定義為拉格朗日余流速度：

　　海水質點的拉格朗日漂移或拉格朗日余流速度反映了海水周期平均的實際運移 方向和速率，因此，也反映了隨同海水一起運動的溶解態(tài)或顆粒態(tài)污染物的輸運方向和速率。由于流場處處充滿了海水質點，我們又可以建立余流場的概念，通過對 海域拉格朗日余流場的分析，可以區(qū)分拉格朗日余流速度較大的水交換活躍區(qū)和拉 格朗日余流速度較小的水交換滯緩區(qū)。可為沿海地區(qū)城市布局、產業(yè)結構、海域功 能區(qū)劃、排污口選址等提供環(huán)境依據。

　　采用歐拉一拉格朗日方法，通過對海水微團的拉格朗日數值追蹤，可以了解污 染物的運動軌跡、遷移途徑、在海域內的滯留時間、來源和去向等，這也是海洋環(huán)保工作中需要解決的重要問題。

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