2014年環(huán)評(píng)師《案例分析》考點(diǎn):環(huán)境影響預(yù)測(cè)海域潮流

　　2014年環(huán)境影響評(píng)價(jià)師考試報(bào)名時(shí)間匯總

　　環(huán)境影響預(yù)測(cè)海域潮流

　　環(huán)境空氣質(zhì)量和聲環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)(略)，重點(diǎn)介紹海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

　　1.評(píng)價(jià)海域潮流數(shù)值模型

　　(1)實(shí)測(cè)潮位、潮流的調(diào)和分析

　?、僬{(diào)查海域根據(jù)需要本次計(jì)算海域分為大海域和評(píng)價(jià)海域。

　　大海域是由海頭和北海、?？诤秃０猜?lián)線及中間陸地岸線所圍成的海域。

　　對(duì)于評(píng)價(jià)海域，考慮到污染物入海后經(jīng)物理、化學(xué)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(píng)價(jià)海域由SI、S2、S3、海岸圍成的海 域組成(S1 點(diǎn):109°15’54’，E，19°54’12’’N; S2 點(diǎn)：109°06’30"E，19°54，128’’N; S3 點(diǎn)：109°0630ME, 19°37,20MN)o

　　大海域內(nèi)共獲得七個(gè)站一個(gè)月長(zhǎng)度的實(shí)測(cè)潮位資料，及七個(gè)站周日觀測(cè)長(zhǎng)度的 實(shí)測(cè)潮流數(shù)據(jù)。

　?、诔蔽徽{(diào)和分析潮位調(diào)和分析采用中期觀測(cè)資料長(zhǎng)度的調(diào)和分析方法，潮流 調(diào)和分析?用引入差比數(shù)法的單周日潮流調(diào)和分析方法。兩種方法詳見《海洋調(diào)查規(guī)范：海洋調(diào)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(diào)和分析結(jié)果。

　　(2)海域潮流數(shù)值模型

　?、倭黧w動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于沿岸淺海，特別是半封閉海灣，其基本運(yùn)動(dòng)是由外來 潮波引起的潮汐運(yùn)動(dòng)，即協(xié)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(gè)固著于“/-平面”上的直角坐標(biāo)系(107平面)和靜止海面重合，組 成右手坐標(biāo)系，z軸向上為正，于是描述正壓海洋的深度平均運(yùn)動(dòng)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(shù)為地球自轉(zhuǎn)角速度，爐為地球緯度);

　　g=9.81 m/s2-- 重力加速度;

　　e――水平渦動(dòng)黏滯系數(shù);

　　rsxy Tsy 水面上的風(fēng)應(yīng)力Tsy=, W 為風(fēng)速，pa

　　為空氣密度，0為風(fēng)方向角，r2為風(fēng)應(yīng)力系數(shù)，約為0.0026);

　　u、v――對(duì)應(yīng)于I、F軸的平均流速分量; t――時(shí)間; p――海水密度;

　　C――Chezy系數(shù)(cm1/2/s,主要取決于海底粗糙度，同時(shí)依賴于水深，通常 應(yīng)用 Manning 公式，C = AM//6 .

　　n------- 表征海底粗糖度的Manning系數(shù)。

　　方程的定解條件為：

　　初始條件：,=0 時(shí)，u = uQ，v=v0，d 邊界條件：開邊界，

　　岸邊界，= 0 (沿岸移動(dòng)，H為邊界法線方向)

　　由以上方程構(gòu)成了完整的二維淺海潮波的閉合定解方程組。

　　對(duì)于f的取值，要求具有滿意的精度。

　　②大海域潮流模型首先建立大海域的潮流模型，利用其計(jì)算結(jié)果，為評(píng)價(jià)海 域提供邊界強(qiáng)迫水位輸入數(shù)據(jù)。對(duì)大海域的潮流數(shù)值模型，?用不規(guī)劃三角形網(wǎng)格的分步雜交法。

　　a. 水界水位輸入方式

　　對(duì)于洋浦近岸海域，其潮汐性質(zhì)為正規(guī)口潮，而潮流為不正規(guī)日潮流，應(yīng)考慮 多個(gè)分潮的共同作用。本次通過對(duì)幾個(gè)主要分潮K'、M2、&、/V %的組 合并與實(shí)測(cè)資料對(duì)比發(fā)現(xiàn)，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(qiáng)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(yàn)證

　　根據(jù)大海域的實(shí)際潮波性質(zhì)，為更好的取得評(píng)價(jià)海域所需要的高精邊界值，對(duì) 大海域分別建立了 m2、o,三個(gè)主要分潮的潮流模型，在計(jì)算域內(nèi)選取了洋浦、 烏石兩處作為潮位驗(yàn)證點(diǎn)，海上選取了 c,、c2, c3、?四處測(cè)流點(diǎn)作為潮流驗(yàn)證點(diǎn)。

　　總體來說，大海域的m2、&、G三個(gè)分潮潮流模型的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果 符合程度是良好的，其計(jì)算結(jié)果的精度滿足為評(píng)價(jià)海域提供邊界條件的精度要求。

　　C.評(píng)價(jià)海域潮流模型

　　評(píng)價(jià)海域?用矩形網(wǎng)格的ADI數(shù)值解法。

　　d. 計(jì)算潮流場(chǎng)分析

　　得出表示低潮時(shí)、漲潮中間時(shí)、高潮時(shí)、落潮中間時(shí)四個(gè)代表時(shí)刻的計(jì)算潮流 場(chǎng)。由于評(píng)價(jià)海域地處北部灣復(fù)雜的潮波系統(tǒng)中，整個(gè)海域漲落潮時(shí)存在差異，低潮時(shí)，洋浦鼻以西開闊水域已經(jīng)轉(zhuǎn)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(shí)，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(shí)，零米等深線以上灘涂被淹沒，流速變小。落潮中間時(shí)，流速加大，開闊水域方向由北向南， 新英灣內(nèi)海水流向外海。

　　2.評(píng)價(jià)海域C0D濃度預(yù)測(cè)

　　(1)對(duì)流一擴(kuò)散輸運(yùn)模型經(jīng)垂向空間平均的物質(zhì)輸運(yùn)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(shí)間排給單位體積海水的污染物質(zhì)量;

　　Ac，Dy――分散系數(shù); w, v――深度平均流速。

　　對(duì)于上述對(duì)流一擴(kuò)散方程，還需給定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l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(zhì)輸運(yùn)模型采用ADI數(shù)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?yīng)設(shè)在物理自凈能力較強(qiáng)的海域;

　　③盡量縮短污水截流管線長(zhǎng)度，減少污水提升泵站，以便降低基建投資和運(yùn)行 費(fèi)用;

　?、芩顥l件好，建設(shè)排海工程投資較少;

　?、葚瀼匚廴疚锛刑幚碇贫龋诳赡艿臈l件下盡量減少排污口，減少排放污水的影響范圍，降低建設(shè)排海工程的投資。

　　3.評(píng)價(jià)海域拉格朗日余流模型

　　海水微團(tuán)經(jīng)過一個(gè)潮周期后，不再回到初始位置，而有了一個(gè)凈位移，用表示，即：

　　^ = Kx0^o + T)-y(x0Jo)

　　式中，x0――質(zhì)點(diǎn)初始位置; t0――初始時(shí)刻;

　　yix^)――軌跡方程;

　　T――潮周期。

　　由于是在拉格朗日意義下研究質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)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(shí)際運(yùn)移 方向和速率，因此，也反映了隨同海水一起運(yùn)動(dòng)的溶解態(tài)或顆粒態(tài)污染物的輸運(yùn)方向和速率。由于流場(chǎng)處處充滿了海水質(zhì)點(diǎn)，我們又可以建立余流場(chǎng)的概念，通過對(duì) 海域拉格朗日余流場(chǎng)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)?？蔀檠睾５貐^(qū)城市布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、海域功 能區(qū)劃、排污口選址等提供環(huán)境依據(jù)。

　　采用歐拉一拉格朗日方法，通過對(duì)海水微團(tuán)的拉格朗日數(shù)值追蹤，可以了解污 染物的運(yùn)動(dòng)軌跡、遷移途徑、在海域內(nèi)的滯留時(shí)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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