海洋工程中悬浮泥沙源强的确定
施工产生的悬浮泥沙对附近海域水质影响的定量预测分析
施工产生的悬浮泥沙对附近海域水质影响的定量预测分析曾小辉;吴迪;肖笋【摘要】This paper focuses on the quantitative analysis and prediction on the impact of suspended sediment to the inshore water quality during Zhuhai port LNG channel dredging and construction process. To fully understand the distribution of inshore tidal current, on the basis of the inspection on the hydrological characteristics of the project sea area and its nearby waters, combining with the data from the test flow and tide gauge stations, as well as information on the preliminary work, this paper uses a numerical simulation method to simulate and calculates the state of tidal current field of the project sea area and its nearby waters, and reproduces its movement and characteristics. On the basis of the simulation of tidal current field, this model will predict the transport and diffusion of the suspension and be used to analyze the impact to the inshore water quality during construction.%为了全面地了解珠海港LNG航道附近海域的潮流分布特征，在查阅有关该海域及其附近海域水文特征的基础上，结合模拟区附近的测流站、验潮站资料以及有关前期工作资料，采用数值模拟方法对工程海区及其附近海域的潮流场状况进行了数值模拟计算，再现了模拟区的潮流运动过程和特征。
海洋工程中悬浮泥沙源强的确定
海洋工程中悬浮泥沙源强的确定摘要：随着各类海洋工程的施工建设，各类海洋工程施工均会引起周边海域悬浮泥沙剧增，会对项目周边海域的环境产生不利影响。
目前国内没有对海洋工程中涉及的悬浮泥沙源强作出完整的归类，总结在海洋环评中多年的工作经验，本文对海洋工程中悬浮泥沙源强类型进行了总结归纳，为海洋环评中悬浮泥沙源强的选取提供参考和依据。
关键词：悬浮泥沙源强海洋环境影响近年来，随着我国海洋经济的迅速发展，各类海洋工程的施工建设，包括填海造地、港口建设、航道疏浚、跨海桥梁、各类透水构筑物及非透水构筑物等，均会引起周边海域悬浮泥沙剧增，会对项目周边海域的环境产生不利影响。
其中悬浮泥沙的扩散输移对海洋环境影响较大，主要表现为悬浮泥沙的扩散输移范围和浓度变化对海水环境和海洋生态环境的不利影响。
针对国内外学者对海洋工程中的悬浮泥沙源强确定缺乏比较全面系统的论述，为此，本文根据笔者工作中经验对海洋工程中涉及的悬浮泥沙源强的确定进行了总结，可为海洋工程环境影响评价悬浮物污染开展综合分析，根据工程的底质条件合理选择设备类型提供理论依据。
1悬浮泥沙源强类型海洋环评中数值模拟分析和悬浮泥沙污染源的存在形式密切相关，悬浮泥沙源强一般在空间上分为：点源、线源、面源和体源；根据持续时间可分为瞬时源和连续源。
根据海洋工程施工计划和施工特点的不同，在海洋环评数值模拟中对泥沙源强的处理方式也不同。
一般疏浚挖泥及疏浚土抛投时采用设置固定点源或瞬时源的方式进行模拟；溢流及抛石采用设置连续固定点源的方式进行模拟；爆破挤淤一般采用瞬时点源；管道及航道的开挖根据施工线路的特点采用移动点源的方式进行模拟。
2悬浮泥沙源强计算方法针对不同的工程类型，由施工引起的泥沙源强确定方法也不同，目前泥沙源强的确定一般采用公式计算结合同类工程经验或现场监测数据进行推算。
本文根据笔者的工作经验对海洋环评中涉及的源强方法进行了总结。
2.1疏浚源强项目工程类型为疏浚，采用的施工机械一般为绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、抓斗船，悬浮泥沙发生量按照《港口建设项目环境影响评价规范》中提出的公式计算源强。
不同类型挖泥船疏浚悬浮物影响的对比分析
ｐ ０
部后 ，稀泥浆从溢流门溢出 ，当吸入的泥浆浓度与溢流 口溢 出浓度基本相同时， 船舱装载的仪器指示泥舱 已经达到满载。
Ｘｒ ｏ即
５ ６
２ ０ １ ７年第 ７期 （ 总第 １ ２ ７期 ）
Ｐｏ
底 栖 生物 死亡 、 悬 浮 泥沙影 响水质 进 而对 海 洋生 物造 成 损害 。 １ ． ２ 耙 吸 式挖 泥船 疏 浚及 抛 泥 的影 响 因素 耙 吸式 挖 泥船 是一 种边 走边 挖 ，且挖 泥 、装 泥 和卸 泥等 全 部 工作 都 由 自身来 完 成 的挖 泥船 ， 主要 设 备 由泥 耙 、 泥泵 、 闸阀、 管 道 系统 和泥 舱组 成 。 耙 吸式 挖 泥船 进行 疏 浚作 业 时 ， 挖 泥 船两 侧 配备 的吸泥 耙 头放 置在 疏 浚 的港池 、航道 上 ，船 往前 开 ， 耙 头把 泥耙 起 来 。 吸泥 耙 头上 的 吸泥 管与 泵机 连 接 ， 靠 真空压 力 将 泥 吸进 泥舱 ；泥 舱 两侧 设有 溢 流 门 ，当泥 浆进 入 泥舱 时 ，颗 粒较 粗 的物 质沉 入舱 底 ，泥 浆 量超 过溢 流 门底
升起 ，再 转 动挖 泥 机 到泥 驳将 泥 卸掉 。挖泥 机 又转 回挖 掘 地 点 ，进行 挖 泥 ，如此 循 环作 业 。
１ 不 同类型 挖 泥船 疏 浚对 环境 的 影 响分析
１ ． １ 绞吸 式挖船上装有强有力 的离心泵 ， 船艏装有一个绞刀架 ，挖泥时将绞刀架放下 ，头部的绞刀伸 放到挖泥区的底部 ，旋转绞刀把海泥绞烂 ，在绞刀 口下方利
同挖泥船疏浚产生的悬浮物源强及其环境影响仍缺乏全面系 统的比较分析 ，为此 ，本文通过选取常用的挖泥船作为研究 对象 ，对其悬浮物污染开展综合分析 ，可为疏浚工程环境影 响分析评价 、挖泥船的合理选型等提供理论依据。
工程施工引起的三山岛附近海域的悬浮物扩散研究
工程施工引起的三山岛附近海域的悬浮物扩散研究作者：赵海勃王昆宋伦刘桂英宋永刚来源：《河北渔业》2014年第03期DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.03.004摘要：利用非恒定保守型水质跟踪预报模型，将施工引起的污染物作为线源影响输入，模拟了三山岛附近海域工程施工前后的水动力及悬浮物浓度的平面实时分布状况。
给出不同典型时刻下该海域的潮流场及浓度场的计算结果，据此对三山岛附近海域工程施工后的悬浮物对流输运状况进行分析评价。
关键词：三山岛；非恒定保守型水质跟踪预报模型；悬浮物扩散小窑湾、大窑湾及大连湾是黄海北部的重要原生构造湾，周围陆地为海拔较低的丘陵地貌和堆积平原，高处经受风化剥蚀，低处接收沉积物堆积。
常见剥蚀地貌有尖-圆顶状侵蚀-剥蚀高丘、圆顶侵蚀-剥蚀低丘和剥蚀台地等，地形起伏平缓，相对海拔较低。
丘陵坡脚及谷地常见坡洪积、冲洪积扇裙。
偶见冰川作用形成的冰积台地、冰碛台地，以及湖积凹地、风成砂地等。
靠近海湾湾顶陆域多见冲洪积平原、河流三角洲和海积平原。
海岸为典型的基岩海岸，尤以岬角处海岸最为典型，发育海蚀崖与倒石堆、海蚀洞穴、海蚀残丘和岩脊滩。
湾顶处以堆积地貌为主，常见岸堤、潟湖、海滩、沙嘴等。
三山岛位于大连湾[1]湾口东南外海区域，湾内海底地貌以水下浅滩为主，自湾顶向湾口缓慢倾斜，地形平坦单调。
大连湾口处坡度显著增大，水深自15 m迅速增加到30 m，坡度达到15‰，海底地形总体平坦单调。
正是得力于其独特的海况和水质条件，其国家级水产种质资源保护区——三山岛海域国家级水产种质资源保护区的试验区和三山岛市级海珍品资源保护区位于其附近海域，由于工程施工的需要，施工引起的污染物排放入海，影响其保护区的海水水质状况，本文利用非恒定保守型水质跟踪预报模型[2]，将施工引起的污染物作为线源影响输入，模拟了三山岛附近海域工程施工前后的水动力及悬浮物浓度的平面实时分布状况。
1 水动力环境影响分析在海洋环境规划和环境评价中，海流总是作为更重要的环境动力予以详尽的调查。
漳州LNG码头工程悬浮物影响预测研究
漳州LNG码头工程悬浮物影响预测研究吕立功【摘要】利用二维水动力模型,对漳州LNG码头建设海域潮流进行数值模拟,在潮流模拟验证正确的基础上,建立悬浮物输移、扩散模型,预测工程抛石和港池疏浚施工过程中产生的悬浮物浓度,给出悬浮物超标面积,分析该工程对海洋水质环境的影响.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2014(043)005【总页数】5页(P151-154,160)【关键词】数值模拟;悬浮物;输移扩散【作者】吕立功【作者单位】中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】U656.1中海福建天然气有限责任公司投资建设的秀屿LNG接收站项目在港池疏浚、吹填和基槽开挖过程中引起的悬浮物对海域的水质产生一定程度的影响，污染程度与疏浚区的底质粒度、海域水文状况、疏浚方式等密切相关[1]。
采用对流、扩散模式，预测该工程施工过程中产生悬浮泥沙对海洋环境的影响。
1 潮流数值模型1.1 基本控制方程1)连续方程。
(1)2)运动方程。
(3)式中符号含义见文献[2]。
1.2 边界条件在闭边界处法向流速为零。
开边界处输入潮波：(4)式中：σi——第i个分潮的角速度(共取4个主要分潮：M2、S2、O1、K1); fi、θi——第i个分潮的交点因子和迟角订正;Hi和Gi——调和常数，分别为分潮的振幅和迟角;Vi——分潮的时角[3]。
1.3 计算域和网格设置图1 大海域计算网格图本项目所建立的海域数学模型计算域范围见图1，即为图中A点(浮头湾)、B点、C点(围头)3点,以及岸线围成的海域。
坐标范围为北纬23°50′～24°45′，东经117°45′～118°38′。
模拟采用非结构三角网格，整个模拟区域内由1 256个节点和20 354个三角单元组成。
1.4 模型验证利用d1～d3、1#、2#站位的实测潮流、潮位资料，分别绘制了实测和计算的潮流潮位验证。
海底输水管道敷设过程中悬浮泥沙对海洋环境影响的数值研究_黄兰芳
表 1 悬浮泥沙源强 T able 1 Intensity o f suspended silt source
工段
管道长度/ km
管道埋深/ m
开挖宽度/ m
源强/ kg # s- 1
1 号( 其它区)
4. 70
2. 63
1. 5
39. 45
2 号( 航道区)
5. 30
3. 63
1. 8
65. 34
将较连续施工长, 因而连续施工为最不利的情况。
3. 3 悬浮泥沙源强计算
各段在进行施工时, 随着工程的推进, 施工点慢慢向前推移, 亦即源强释放点向前移
动。海底悬浮泥沙源强 Q( kg/ s) 按照工程挖沙量的 30% 计, 工程挖沙量根据开挖进度 L 、
泥沙容重 Cs 、开挖深度 H 和开挖横截面宽度 W 等参数计算( 式 5) :
表 2 悬浮泥沙浓度增量最大影响范围出现时刻 T able 2 T ime o ccurr ing at the max imum ext end in the incr ements o f the suspended silt co ncentration
工段
出现时刻
增量影响范围较小, 但悬沙增量大于 10
系数, A= 0. 15~ 0. 4; X 为悬浮泥沙的沉降速度, 根据相关资料工程海域的悬浮泥沙中值
粒径取 0. 000 33 m m[ 5] , 故 X 为 5 @ 10- 8 m/ s; SQ = Q/ A 为事故排放产生的悬浮泥沙的源
项, 其中 Q 为悬浮泥沙源强, A 为悬浮泥沙源强所在计算节点的控制面积。
12
海岸工程
第1期
30 卷
黄兰芳, 等: 海底输水管道敷 设过程中悬浮泥沙对海洋环境影响的数值研究
悬移质泥沙测验方法
悬移质泥沙测验方法
悬移质泥沙是指质地较细、密度较小、易悬浮在水中的泥沙颗粒，其中包括黏土、泥、砂等。
在水利、水电、水运工程等领域中，悬移质泥沙的特性和含量对工程设计和施工具有重要影响。
为了了解悬移质泥沙的含量和特性，可以使用不同的测验方法。
以下是几种常见的悬移质泥沙测验方法：
1. 沉降速率法：将悬浮液置于一个高度为1米的透明玻璃管内，记录泥沙颗粒沉降的速率，据此计算出悬移质泥沙的含量。
2. 毛细管法：将悬浮液放入一根毛细管中，根据毛细管内液体上升的高度计算出泥沙颗粒的直径和含量。
3. 离心沉降法：将悬浮液放入一个离心机中进行离心沉降，根据沉淀的时间和质量计算出悬移质泥沙的含量。
4. 筛分法：将悬浮液通过不同孔径的筛网，根据筛网上残留的泥沙颗粒和被筛通过的泥沙颗粒数量计算出悬移质泥沙的含量和粒
径分布。
这些测验方法各有优缺点，应根据具体情况选择合适的方法。
通过测定悬移质泥沙的含量和特性，可以更好地了解水体质量和水利工程水文条件，为工程设计和管理提供科学依据。
- 1 -。
悬浮物对海洋环境影响的研究 以董家口港油品码头建设工程为例_赵迎春
２ ｕ ｕ槡 ｕ２ ＋ｖ ε ｖ ＋ｇ ｘ －ｆ ＝－ｇ ζ ２ ｙ Ｃ ｘ ｙ ＺＨ
（
）
１ ． ３ 计算域和网格设置
２］ 计 算 域 范 围［ 为 由 灌 河 口、崂 山 湾 两 点 及
（ ） ２
岸线围 成 的 海 域，模 拟 采 用 非 结 构 三 角 网 格。 坐标 范 围 为 ３ ４ °１ ７ ′５ ０ ″Ｎ ～ ３ ６ °１ ６ ′１ １ ″Ｎ， １ １ ９ ° ０ ５ ′ ４ ２ ″ Ｅ～１ ２ ０ ° ３ ３ ′ ５ ２ ″ Ｅ。 为 了 清 楚 了 解 和
北海海洋 工 程 勘 察 研 究 院 于 大 潮 期 在 工 程 海 域 进行的两 个 站 位 潮 流 和 潮 位 观 测 资 料 ， 绘 制 了 。 实测和计算的潮流潮位验证曲线 （ 图 ２ 和图 ３） 由图 ２ 可 以 看 出 ， 计 算 值 和 实 测 值 符 合 良 好 ， 能较好地反映工程周边海域潮流状况 。
Ｃ Ｓ 为浓度 。
２ ． １ ． ２ 边界条件 岸边界条件 ： 浓度通量为零 ； 开边界条件 ： 入流 （ ） ８
Ｃ Γ＝ Ｐ０
增量影响 ， 取 Ｐ０ ＝０。 出流
式中 ： Γ 为水边界 ；Ｐ０ 为边界浓度 ， 模型仅计算
Ｃ Ｃ ＋Ｕｎ ｗ ＝ ０ ｔ ｎ
式中 ：Ｕｎ 边界法向流速 ； ｎ 为法向 。 ２ ． １ ． ３ 初始条件
） 最大流速对应流向／ （ ° 百分比 －３ ５ ． ０ －２ ５ ． ９ －１ ２ ． ９ －５ ． ３ －５ ． ０ １ ． ４ １ ． ３ －２ ． ９ －０ ． ８ １ ． ４ －１ ７ ． ６ ５ ． ３ ６ ． ３ ４ ． ９ －５ ． ８ －２ 工程前 ２ ４ ６ ． ４ ７ ２ ５ ４ ． ９ ２ ２ ４ ９ ． ７ ５ ２ ５ ０ ． ７ ６ ２ ６ ９ ． ５ ９ ２ ５ １ ． ８ ６ ６ ６ ． ６ ９ ６ ７ ． ７ ８ ６ ８ ． １ ０ ６ ７ ． １ ９ ９ ３ ． ７ ２ １ ７ ５ ． ０ ４ ８ ５ ． ０ ４ ２ ４ ２ ． ９ ３ ２ ２ ９ ． ６ ６ 工程后 ２ ４ ３ ． ９ ５ ２ ６ １ ． ５ ５ ２ ５ ８ ． ３ ６ ２ ５ １ ． ３ ０ ２ ７ １ ． ６ ３ ２ ４ ７ ． ７ １ ６ ４ ． ８ ５ ６ ７ ． ５ ２ ６ ７ ． ９ ９ ６ ７ ． ３ ７ ９ ３ ． １ １ １ ６ ５ ． ０ ４ ８ ８ ． ５ ６ ２ ４ ５ ． ０ ８ ２ ２ ８ ． ２ ２ 差值 －２ ． ５ ２ ６ ． ６ ２ ８ ． ６ ０ ０ ． ５ ４ ２ ． ０ ３ －４ ． １ ５ －１ ． ８ ４ －０ ． ２ ７ －０ ． １ １ ０ ． １ ８ －０ ． ６ １ ０ ． ０ ０ －１ ． ５ ２ ３ ． １ ５ ２ ． ４ ４ －１
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海洋工程中悬浮泥沙源强的确定
摘要：随着各类海洋工程的施工建设，各类海洋工程施工均会引起周边海域悬
浮泥沙剧增，会对项目周边海域的环境产生不利影响。
目前国内没有对海洋工程
中涉及的悬浮泥沙源强作出完整的归类，总结在海洋环评中多年的工作经验，本
文对海洋工程中悬浮泥沙源强类型进行了总结归纳，为海洋环评中悬浮泥沙源强
的选取提供参考和依据。
关键词：悬浮泥沙源强海洋环境影响
近年来，随着我国海洋经济的迅速发展，各类海洋工程的施工建设，包括填
海造地、港口建设、航道疏浚、跨海桥梁、各类透水构筑物及非透水构筑物等，
均会引起周边海域悬浮泥沙剧增，会对项目周边海域的环境产生不利影响。
其中
悬浮泥沙的扩散输移对海洋环境影响较大，主要表现为悬浮泥沙的扩散输移范围
和浓度变化对海水环境和海洋生态环境的不利影响。
针对国内外学者对海洋工程
中的悬浮泥沙源强确定缺乏比较全面系统的论述，为此，本文根据笔者工作中经
验对海洋工程中涉及的悬浮泥沙源强的确定进行了总结，可为海洋工程环境影响
评价悬浮物污染开展综合分析，根据工程的底质条件合理选择设备类型提供理论
依据。
1悬浮泥沙源强类型
海洋环评中数值模拟分析和悬浮泥沙污染源的存在形式密切相关，悬浮泥沙
源强一般在空间上分为：点源、线源、面源和体源；根据持续时间可分为瞬时源
和连续源。
根据海洋工程施工计划和施工特点的不同，在海洋环评数值模拟中对
泥沙源强的处理方式也不同。
一般疏浚挖泥及疏浚土抛投时采用设置固定点源或
瞬时源的方式进行模拟；溢流及抛石采用设置连续固定点源的方式进行模拟；爆
破挤淤一般采用瞬时点源；管道及航道的开挖根据施工线路的特点采用移动点源
的方式进行模拟。
2悬浮泥沙源强计算方法
针对不同的工程类型，由施工引起的泥沙源强确定方法也不同，目前泥沙源
强的确定一般采用公式计算结合同类工程经验或现场监测数据进行推算。
本文根
据笔者的工作经验对海洋环评中涉及的源强方法进行了总结。
2.1疏浚源强
项目工程类型为疏浚，采用的施工机械一般为绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、抓斗船，悬浮泥沙发生量按照《港口建设项目环境影响评价规范》中提出的公式
计算源强。
Fs—悬浮泥沙源强（kg/s）；
m泥—一天爆破抛泥量（kg）；
V水—受纳水体体积（m3）；
t—一天实际施工的时间（h）。
2.8类比分析法确定源强
根据Mott MacDonald 1990年进行的疏浚泥沙再悬浮系统试验数据，绞吸式挖泥船泥沙
再悬浮率为3~5kg/m3，环境影响评价中泥沙再悬浮率一般取最大值5kg/m3，则疏浚效率为1600m3/h的绞吸式挖泥船作业将产生8000kg/h的悬浮泥沙，换算源强为2.22kg/s。
根据Mott MacDonald 1990年进行的疏浚泥沙再悬浮系统试验数据，在淤泥沙质海床进
行耙吸式挖泥，泥沙再悬浮率为15kg/m3,长江口实验结果表明，耙吸式挖泥船泥舱溢流浓度
为1.5kg/m3,流量5650 m3/h。
目前港池、航道疏浚常用船型为疏浚效率为4500 m3/h的耙吸
式挖泥船，据此计算4500 m3/h耙吸式挖泥船产生的悬浮泥沙为67500 m3/h，泥舱溢流的悬
浮泥沙为8475kg/h，则每艘疏浚效率为4500 m3/h耙吸式挖泥船施工悬浮泥沙源强约为75975kg/h（21.11kg/s）。
实际计算源强是根据项目是否为淤泥底质，采用相关系数，同时根据耙吸式挖泥船实际工作效率进行调整。
2.9实测法确定源强
戴明新通过在天津港的大量现场实测资料推算得出生产率为500 m3/h的链斗船作业悬浮
泥沙的释放源强为6.23kg/s；胶州湾西岸的黄岛前湾内现场取样分析表明：一艘1600 m3/h
的绞吸式挖泥船，产生的泥沙源强约为2.5kg/s；而一艘4500 m3/h耙吸式挖泥船，产生的泥
沙源强约为7.5～12.5kg/s；根据天津港、大连港等同类港口施工期监测数据，结合不同地区、不同施工条件的情况得到：8 m3抓斗船产生的悬浮泥沙源强约为0.96～1.79kg/s，１450
m3/h绞吸式挖泥船悬浮泥沙源强约为2.22～3.5kg/s，１600 m3/h绞吸式挖泥船悬浮泥沙源
强约为2.4～3.75kg/s，１500 m3/h耙吸式挖泥船约为3.83～5kg/s，3000 m3/h耙吸式挖泥船
产生的悬浮泥沙源强约为10kg/s。
3结论
综合上述研究成果，可在海洋工程施工中，结合实际施工情况，根据不同的工程类型，
采用不同的施工机械、施工强度对悬浮泥沙源强进行确定，目前泥沙源强的确定一般采用公
式计算结合同类工程经验或现场监测数据进行推算。
提高源强分析计算结果的准确性，可以
更准确地评估悬浮泥沙对周边海域环境的影响程度。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通运输部.港口建设项目环境影响评价规范:JTS105-1-2011[S].2011
[2]Mott MacDonald.Contaminated spoil management study,final report,Volume 1,for
EPD.1991.
[3]袁道伟.悬浮颗粒物在三维超流场中的输运数值模拟[D].青岛:中国海洋大学环境科学与
工程学院,2004.
[4]李孟国.海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用[D].青岛:青岛海洋大
学,2002.
[5]Salomon J C. Modelling turbidity maximum in the Seine estuary[J]Elseviser Oceanography Series,1981(32).
[6]王志勇,戴明新.天津港海域海洋生态环境调查初步研究,交通环保,2004年第04期.
基金项目：广东省自然科学基金重点项目（S2013020012823）
作者简介：刘玲（1977-），女，国家注册环评工程师，主要从事海洋工程环境影响评价。