2014年环评师《案例分析》考点:环境影响预测海域潮流

　　2014年环境影响评价师考试报名时间汇总

　　环境影响预测海域潮流

　　环境空气质量和声环境影响预测评价(略)，重点介绍海洋环境影响评价。

　　1.评价海域潮流数值模型

　　(1)实测潮位、潮流的调和分析

　　①调查海域根据需要本次计算海域分为大海域和评价海域。

　　大海域是由海头和北海、海口和海安联线及中间陆地岸线所围成的海域。

　　对于评价海域，考虑到污染物入海后经物理、化学和生物过程作用，污染物在离岸10km左右即可得到充分稀释或降解，评价海域由SI、S2、S3、海岸围成的海 域组成(S1 点:109°15’54’，E，19°54’12’’N; S2 点：109°06’30"E，19°54，128’’N; S3 点：109°0630ME, 19°37,20MN)o

　　大海域内共获得七个站一个月长度的实测潮位资料，及七个站周日观测长度的 实测潮流数据。

　　②潮位调和分析潮位调和分析采用中期观测资料长度的调和分析方法，潮流 调和分析?用引入差比数法的单周日潮流调和分析方法。两种方法详见《海洋调查规范：海洋调查资料处理》(GB 1276.7―91)。

　　主要包括潮汐类型、洋浦近岸海域潮汐特征、潮流调和分析结果。

　　(2)海域潮流数值模型

　　①流体动力学模型对于沿岸浅海，特别是半封闭海湾，其基本运动是由外来 潮波引起的潮汐运动，即协振潮。因此，我们主要研究潮流及潮致拉格朗日余流。

　　选用一个固着于“/-平面”上的直角坐标系(107平面)和静止海面重合，组 成右手坐标系，z轴向上为正，于是描述正压海洋的深度平均运动方程组为：

　　ot ox ay dt dx dy dx C H pH dx dy

　　dt dx dy dy C H pH dx dy

　　式中，《――从平均水平面起算的水面高度;

　　H=C+H0――总体水深(//o为从平均水平面起算的水体深度); f=2cosm(p――科氏系数为地球自转角速度，炉为地球纬度);

　　g=9.81 m/s2-- 重力加速度;

　　e――水平涡动黏滞系数;

　　rsxy Tsy 水面上的风应力Tsy=, W 为风速，pa

　　为空气密度，0为风方向角，r2为风应力系数，约为0.0026);

　　u、v――对应于I、F轴的平均流速分量; t――时间; p――海水密度;

　　C――Chezy系数(cm1/2/s,主要取决于海底粗糙度，同时依赖于水深，通常 应用 Manning 公式，C = AM//6 .

　　n------- 表征海底粗糖度的Manning系数。

　　方程的定解条件为：

　　初始条件：,=0 时，u = uQ，v=v0，d 边界条件：开边界，

　　岸边界，= 0 (沿岸移动，H为边界法线方向)

　　由以上方程构成了完整的二维浅海潮波的闭合定解方程组。

　　对于f的取值，要求具有满意的精度。

　　②大海域潮流模型首先建立大海域的潮流模型，利用其计算结果，为评价海 域提供边界强迫水位输入数据。对大海域的潮流数值模型，?用不规划三角形网格的分步杂交法。

　　a. 水界水位输入方式

　　对于洋浦近岸海域，其潮汐性质为正规口潮，而潮流为不正规日潮流，应考虑 多个分潮的共同作用。本次通过对几个主要分潮K'、M2、&、/V %的组 合并与实测资料对比发现，仅以&、G、从三大分潮相叠加，即可大致代表从小潮 变至大潮再从大潮变至小潮这一半月过程，强迫水位取：

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

　　b. 潮位和潮流验证

　　根据大海域的实际潮波性质，为更好的取得评价海域所需要的高精边界值，对 大海域分别建立了 m2、o,三个主要分潮的潮流模型，在计算域内选取了洋浦、 乌石两处作为潮位验证点，海上选取了 c,、c2, c3、?四处测流点作为潮流验证点。

　　总体来说，大海域的m2、&、G三个分潮潮流模型的数值模拟结果与实测结果 符合程度是良好的，其计算结果的精度满足为评价海域提供边界条件的精度要求。

　　C.评价海域潮流模型

　　评价海域?用矩形网格的ADI数值解法。

　　d. 计算潮流场分析

　　得出表示低潮时、涨潮中间时、高潮时、落潮中间时四个代表时刻的计算潮流 场。由于评价海域地处北部湾复杂的潮波系统中，整个海域涨落潮时存在差异，低潮时，洋浦鼻以西开阔水域已经转流，开始涨潮，但以东水域，仍还处于落潮阶段, 新英湾口附近最木流速约40cm/s，其余水域流速较小。涨潮中间时，开阔水域潮流 速度加大，方向由南向北，洋浦鼻以东水域，海水涌向新英湾。高潮时，零米等深线以上滩涂被淹没，流速变小。落潮中间时，流速加大，开阔水域方向由北向南， 新英湾内海水流向外海。

　　2.评价海域C0D浓度预测

　　(1)对流一扩散输运模型经垂向空间平均的物质输运方程为：

　　dP+udP+vdP.l.(D dP)-±m ^) = S

　　dt dx dy dxK x dx} dyK y dy}

　　式中，P――海水中污染物浓度;

　　S――单位时间排给单位体积海水的污染物质量;

　　Ac，Dy――分散系数; w, v――深度平均流速。

　　对于上述对流一扩散方程，还需给定适当的边界条件和初始条件，其中开边界上入流段的P值取厂，这样我们便有了如下的边界条件：

　　陆边界：Dn = 0

　　开边界：P = Pf (入流)

　　半+vn^ = 0 (出流)

　　at dn

　　物质输运模型采用ADI数值解法。

　　(2)排污口选址原则

　　①污水排放不影响附近海域的使用功能;

　　②排污口应设在物理自净能力较强的海域;

　　③尽量缩短污水截流管线长度，减少污水提升泵站，以便降低基建投资和运行 费用;

　　④水深条件好，建设排海工程投资较少;

　　⑤贯彻污染物集中处理制度，在可能的条件下尽量减少排污口，减少排放污水的影响范围，降低建设排海工程的投资。

　　3.评价海域拉格朗日余流模型

　　海水微团经过一个潮周期后，不再回到初始位置，而有了一个净位移，用表示，即：

　　^ = Kx0^o + T)-y(x0Jo)

　　式中，x0――质点初始位置; t0――初始时刻;

　　yix^)――轨迹方程;

　　T――潮周期。

　　由于是在拉格朗日意义下研究质点的周期平均迁移，因而Af称为拉格朗曰漂移，除以周期后，即定义为拉格朗日余流速度：

　　海水质点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实际运移 方向和速率，因此，也反映了随同海水一起运动的溶解态或颗粒态污染物的输运方向和速率。由于流场处处充满了海水质点，我们又可以建立余流场的概念，通过对 海域拉格朗日余流场的分析，可以区分拉格朗日余流速度较大的水交换活跃区和拉 格朗日余流速度较小的水交换滞缓区。可为沿海地区城市布局、产业结构、海域功 能区划、排污口选址等提供环境依据。

　　采用欧拉一拉格朗日方法，通过对海水微团的拉格朗日数值追踪，可以了解污 染物的运动轨迹、迁移途径、在海域内的滞留时间、来源和去向等，这也是海洋环保工作中需要解决的重要问题。

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