港口区建设对近岸海域环境容量的影响.docVIP

PAGE  PAGE 7 港口区建设对近岸海域环境容量的影响 　　摘 要：近岸海域环境容量是人类社会经济活动重要的资源，港口区的建设影响周边海域的水动力场条件，同时影响其环境容量。文章以广东省潮州市柘林湾及其周边海域为研究对象，建立了平面二维动态水动力水质数学模型，结合污染源分布，建立污染源-近岸海域水质的响应关系，并计算环境容量，再结合潮州新区规划各港口区的建设，计算港口区建设后的近岸海域环境容量，两者进行对比分析。分析结果表明：港口区的建设改变了海岸线形状，削弱海湾水动力强度，港口区附近海域环境容量明显减小，距离较远则影响不大。 　　关键词：近岸海域；数学模型；环境容量；港口区 　　中图分类号：X26 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0064-02 　　海洋资源是人类赖以生存的自然资源的重要组成部分，除为人类提供海洋生物、海底矿产、油气等巨大的实物以外，同时其天然庞大的水体亦为人类提供了环境资源[1]。水环境容量是指水体在规定的环境目标下所能容纳的污染物的最大负荷，其大小与水体特征、水质目标及污染物特性有关[2]。近岸海域环境容量归根结底是一种水环境容量，其大小由所属海域水动力特征、近岸海域功能区划和污染物排放特征等共同决定。 　　随着经济社会的高速发展，人们对近岸海域的资源利用日益增大，尤其是港口区的建设较为普遍，此类建设往往工程量较大，且涉及到填海造陆，改变了局部近岸海域的天然岸线分布，一定范围内的海水潮汐、波浪等水动力特征将受到影响，进而影响了环境容量。鉴此，本文以潮州市柘林湾海域为例，讨论区域港口建设对近岸海域环境容量的影响。 　　1 工程概况 　　为进一步提升潮州市社会经济发展水平，拟开发所辖近岸海域建设港口区。潮州用海规划拟建港口区共3个，分别为三百门港口区、西澳港口区和金狮湾港口区。 　　2 近岸海域环境容量计算方法 　　2.1 环境容量计算方法 　　2.1.1 计算方法 　　在同一海域的各个排放源位置确定的情况下，在一定的水质目标约束下计算该海域的允许排放总量及其在各排放源之间的分配，就是海域的总量控制。 　　一般来说环境容量问题可以表述为：在选定的一组水质控制点的污染物浓度不超过其各自对应的环境标准的前提下，使各排污口的污染负荷量之和为最大，即： 　　目标函数：maxL=■■j=1■j（1） 　　约束条件：■■j=1aijxj+c■≤■（i=1，2，...，m）xj≥0（j=1，2...，n） 　　式中，i为水质控制点编号；m为水质控制点数目；j为排污口编号；n为排污口数目；x为负荷量；L为总负荷量，即环境容量；aij为第j个排污口的单位负荷量对第i个水质控制点的污染贡献度系数；cb为水质控制点的污染背景浓度； 为水质控制点处的环境标准值。 　　式2左边实际上是控制点处的浓度。由于水质扩散模型是线性的，浓度有可迭加性，所以用线性迭加的方法来求某一点的浓度是可行的。由此，求解海域环境容量问题归结到求解由式1～3所表达的线性规划问题。 　　其中贡献度系数aij（i=1，…，m；j=1，…，n）的求解是以线性规划法求解环境容量的关键，也是工作量最大的部分。根据定义，可假想在一个排污口给1个单位负荷量，即xj=1，而其它排污口无负荷量排出，即xk=0 （k=1，…，n；k≠j ），然后用二维水质模型计算出在这种情况下的浓度分布，确定出m个水质控制点的浓度值，即为aij（i=1，…，m）。改变排污口，重复以上步骤，就可以求出每个排污口的aij。在以上所有计算中，均不考虑背景浓度。 　　对于一般工作而言，由于实际环境容量的计算仅限于一个排污口（附近污染源对控制点的贡献通过水质模拟计入背景浓度），即j=1，而相应的约束条件为控制排污口稀释混合区边界上的浓度必须满足水质目标，因此可选取排污口在稀释混合区边界上带来最大浓度增值的点作为控制点，即i=1。相应的，贡献度系数aij退化为amax（amax为控制排污口单位负荷量在稀释混合区边上产生的最大浓度值）。因此，上述的容量计算公式可简化为： 　　目标函数：maxL=x 　　约束条件：amaxx+c■≤■x≥0 　　由此可推出排污口容量：x≤■ 　　2.1.2 关键计算参数选取 　　本文计算因子选取COD；降解系数根据查阅相关研究材料获取，具体为0.08/d。 　　2.2 近岸海域二维潮流水质数学模型建立 　　因各港口区水深较浅，盐度、流场、污染物质浓度等特征在铅垂方向差异不大，因此采用二维浅水方程模拟研究范围水动力水质特征，采用垂向平均的二维对流扩散方程描述污染物进入水体后的时空分布特征，以此为基础计算近岸海域环境容量。 　　2.2.1 潮流场计算模式 　　使用平面二维浅水方