關于在海州灣日照港北港區港口岸線退岸還海修復整治工程中設置防污屏等環保措施的研究分析

楊代軍

摘 要：選擇合適的環保措施是減小工程對環境影響的主要手段，在環境要求敏感水域施工，設置防污屏是一種較好的環保措施。防污屏是一種先進的需大力推廣應用的預防水中懸浮物污染擴散的裝置，能有效地將施工水域同外界隔離開來，從而防止混濁水的擴散，起到保護水域生態環境的作用。

關鍵詞：防污屏 水域生態環境 CFD模擬計算

1.引言

為了貫徹黨的“十九大”提出的綠色發展理念，促進日照港口轉型升級，日照港組織實施了全國首個退岸還海修復整治工程。

2.項目概況及意義

海州灣日照港北區港口岸線退岸還海修復整治工程（簡稱海龍灣工程）位于日照市石臼燈塔風景區南側，是國內首個港口岸線退還生態岸線的實例。本工程建成后能延長生態海岸線，提升城市品位。

3.技術選擇

為了選擇最優的環保措施，本項目決定選用防污屏技術來減少海上吹沙施工造成的水體污染，介紹如下。

3.1技術特點

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

3.2技術優勢

具有抗風浪能力強，堅固耐用，使用方便，易于清理維修、能夠重復利用等優點，非常適于在施工水域中長期布放。

4.技術說明

4.1基本構造

防污屏由帶有浮體的水上攔阻部分和用高強度濾布制成的水下部分構成。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。用多個裝在裙邊上、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。防污屏長度一般為20m一節，通過節節相連可在現場連成需要的長度。結構見圖1。

4.2適用性

防污屏包圍圈的里面細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（95%）細粒固體將迅速沉到水底形成流動泥漿層，并以約1：200的斜度從排出口向外伸展。另外的5%物質將懸浮在泥漿層上邊的水體中，使防污屏內的水變渾。防污屏包圍中一些細粒物質會絮凝化或沉淀。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，以達到控制混濁水擴散的目的。

合理地布設和維護防污屏能有效地控制混濁水的流動，但不能全部攔截和控制流動的泥漿。當泥漿積聚到屏體下沿配重鏈的高度，防污屏就必須向離開排出口的方向移動，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。

在包圍區擴大前、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。其保持時間取決于屏內淤泥的積聚和布設幾何形狀的相對關系、排放速率和初始底間隙。圍困區的面積被可用防污屏的總長度所限制，圍困面積增加，防污屏重新移動前的停留時間增長。此外，水底沉積物和裙體下沿的距離越大，防污屏的移動頻率越低，但攔截泥沙的效果將降低。

4.3效率

在水流較小（≤0.25m/s）的場合，防污屏外面水的混濁度（mg/l）可比屏內或上游的減少80～90%。雖然可能有混濁物在屏下面流動，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，合理布放和維護防污屏就可有效地控制（在屏體下面）的混濁水流。

4.4應用效果分析及工程實例

4.4.1保護特定的水域并能改善水質

水的顏色變化標志著水質的變化或污染程度，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，能吸附一些有機和無機物，改善水的濁度和色度，在某些排污口，煤碼頭的塵粉影響區等場合更為適合。

4.4.2國內主要業績

防污屏技術在國內重要工程施工時被廣泛采用，例如武漢鋼鐵項目應用防污屏約350米，新力國際技術產品有限公司香港項目應用防污屏約150米；煙臺港西港區30萬噸級航道工程項目應用防污屏約850米。

5.海龍灣工程項目防污屏布置方案

5.1海流條件

本工程于2015年8月1日～9日期間在工程區域進行大、中、小潮期間的海流進行觀測。觀測手段為9個海流觀測點進行同步觀測，根據觀測結果：該海區潮流為正規半日潮流區；該海區潮流為往復流，主流向為NE～SW，漲潮流向為偏SW向，落潮流向為偏NE向；海流流速：各測站大潮期間最大漲潮流速變化區間為0.64m/s～1.06m/s，其中最大漲潮流流速出現在東南側，對應流向為220°；大潮期間最大落潮流速變化區間為0.42m/s～0.57m/s，其中最 大落潮流流速出現南側，對應流向為35°

5.2計算方案

采用計算流體動力（CFD）方法，對污染物隨海流的漂移進行數值模擬，分析污染物擴散趨勢，對海洋環境污染風險進行評估，并根據分析結果，提出防污屏布置方案（參見圖4）。本工程吹填施工區域在規劃的市區黃金海岸區域，污染物高濃度區主要集中在南北攔沙堤和隔沙堤環抱的海灣區。以該區域為計算核心區，對周圍海區進行擴展，以減少邊界對流動的影響。施工區域主要的海流條件為大潮期間最大漲潮流速變化區間為0.64m/s～1.06m/s，對應流向為220°；大潮期間最大落潮流速變化區間為0.42m/s～0.57m/s，對應流向為35°。計算中選取最惡劣的海流條件，即漲潮流速1.06m/s，對應流向為220°，落潮流速0.57m/ s，對應流向為35°。吹填施工中，吹出的海沙較為清潔，其中污染物含量較低。為了對污染風險最大可能性進行評估，計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%。隨著吹填的進行，污染物將流出，并隨著海流漂移擴散。退潮時污染物隨著退潮海流的方向向外海域漂移擴散，可采用防污屏技術進行防護。污染物會隨著退潮海流漂移擴散，但擴散的區域分布不大，并且吹填施工中的海沙中污染物濃度很低，向外海擴散的污染物量較少，采取防污屏進行防護，則污染的影響更小；根據物模實驗、該區域的水文資料及海龍灣現場實際情況，在施工的海灣處沿著退潮海流的方向布置防污屏進行防護，防止污染物向外海漂移擴散，能確保該區域的海水水質不被污染，經計算，防污屏布置位置見圖4。

6.CFD模擬計算結論

（1）漲潮時，在南北攔沙堤和隔沙堤圍成的海灣內流動出現很大的漩渦，在吹填施工時，污染物基本在海灣內分布，基本不會向外海漂移擴散。

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

7.布設效果分析

在本工程施工中，污染物高濃度區主要集中在南北攔沙堤和隔沙堤環抱的海灣區，為了減少利用疏浚工程船舶進行吹沙施工時，海沙中混合的污染物受到海流的影響隨海水的流動向海洋擴散，確保該區域吹沙施工的污染物不被擴散，選用垂直布設防污屏作為該工程施工區防治海水污染的一種有效手段，經數模及物模分析論證及分析評估，選用防污屏布設來防治施工水域的水體污染，是目前最為經濟、有效、可行方案。

8.結語

水體區域施工造成的水質污染將被高度重視，作為防治水體污水的有效控制設施防污屏將被大量的推廣應用，需進一步加強中外防污屏技術的交流及合作，不斷積累設計及施工經驗，提高該技術的實用性及適用性，加快推動環保事業的發展。

參考文獻：

[1]港口與航道水文規范[S]. （JTS145-2015）.

[2]日照港總體規劃，中交水運規劃設計院有限公司，2008.

[3]青島光明環保技術有限公司相關資料.