2010年環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)方法輔導(dǎo):海水中污染物的混合擴(kuò)散

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排放到海洋中的污水,一般是含有各種污染物的淡水。它的密度都比海水小,入海后一面與海水混合而稀釋,一面在海面向四周擴(kuò)展。圖6-2給出了污水入海后混合擴(kuò)散的一個剖面。反映弱混合海域,即潮汐較小,潮流不大,垂直混合較弱海域的擴(kuò)散狀況。
    從圖6-2中可以看出,排放到海中的污水浮在海洋表層向外擴(kuò)展,它的稀釋是海水通過它的底面逐漸混入到污水中進(jìn)行的。隨著離排污口距離的增加,稀釋倍數(shù)也逐漸增加。污水層的厚度在排放口附近較深,然后逐漸減小。向外擴(kuò)展到一定程度,即污水的密度達(dá)到一定界限值即形成擴(kuò)展前沿——鋒面,這時污水的稀釋倍數(shù)達(dá)到60~100倍。鋒面外側(cè)的海水明顯向污水層下方潛入,形成清晰的界面,即所謂鋒面,這樣的界面在污水層的底部也清晰可見。鋒面受到風(fēng)和潮的作用,其形狀和出現(xiàn)的地點(diǎn)會不斷變化,有時會變得模糊不清。
    
    圖6-2 污水在海面上的擴(kuò)展
    污水層的厚度通常為1~2 m,污水從排出口到達(dá)它的前沿需1~2 h。根據(jù)大量的實(shí)測資料,擴(kuò)散域的面積與排放量之間有如下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系:
    lgA=1.226 lgQ+0.0855
    式中:
    A——若是淡水的情況,則表示稀釋60~100倍時的擴(kuò)展范圍,m2;
    若是溫排水的情況,則表示形成1~2 ℃溫差的限界面積,m2;
    Q——排放量,m3/d。
    溫排水在海里的對流擴(kuò)散規(guī)律與COD等一般污染物類似,但也有不同點(diǎn),溫排水溫度比海水高,熱水總是會浮到冷水上面,如果淺海中潮流混合比較強(qiáng)烈,溫排水入海后不久就和水體垂直混合均勻,如果垂直混合不是很強(qiáng)烈時,則溫排水只影響到水的表層,這時需要用復(fù)雜的三維模型來描述,根據(jù)美國和法國科學(xué)家對溫排水預(yù)測的研究結(jié)果,溫排水只影響到淺表層2~4 m,用修正后二維模型預(yù)測溫排水的影響分布,同樣可得到合理的結(jié)果。
    溫排水?dāng)y帶的熱量除了被潮流帶走一部分,另一部分通過與大氣的熱交換釋放到大氣中。這個熱交換的強(qiáng)度由R(表面綜合散熱系數(shù))表示,一般與水溫、水面風(fēng)速等有關(guān)。
    溢油在海面上的變化是極其復(fù)雜的。其中有物理過程、化學(xué)過程和生物過程等,同時與當(dāng)?shù)睾^(qū)氣象條件、海水運(yùn)動有著直接的關(guān)系。溢油動力學(xué)過程一般劃分為擴(kuò)展過程和漂移過程。
    擴(kuò)展過程:對實(shí)際溢油事件的觀測發(fā)現(xiàn),在溢油的最初數(shù)十小時內(nèi),擴(kuò)展過程占支配地位,這種支配地位隨時間而逐漸變?nèi)酢U(kuò)展過程主要受慣性力、重力、黏性力和表面張力控制,擴(kuò)展過程可分為三個階段:慣性-重力階段;重力-黏性階段;黏性-表面張力階段。擴(kuò)展過程的一個明顯特征是它的各向異性,如在主風(fēng)向上,油膜被拉長,在油膜的迎風(fēng)面上形成堆積等。
    漂移過程:漂移過程是油膜在外界動力場(如風(fēng)應(yīng)力、油水界面切應(yīng)力等)驅(qū)動下的整體運(yùn)動,其運(yùn)動速度由三部分組成,即潮流、風(fēng)海流、風(fēng)浪余流,前兩者不會因油膜存在而發(fā)生大的變化。