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随着全球人口剧增,工业、农业、交通运输业的迅速发展,向海洋排放的污染物也日益增加,海洋污染问题越来越受到国际社会的关注。港口作为人类活动集中的区域,所受到的污染更为严重。包括油类排放、工业废水和生活污水排放、固体废弃物的倾倒以及海洋和海岸工程建设与开发所带来对海洋和港口的有机物污染、富营养化、重金属污染、放射性污染和热污染等。
同时随着对港口环境、生态要求的提高,如何缓解港口水污染、改善港口水环境、促进港口可持续发展已成为越来越重要的问题。
当港口水环境承载力满足污染物的排放要求时,利用水体的自净能力缓解港口水污染将是最科学和经济的方式之一。根据港口自身条件和水动力特点,采用Mike21水动力模块,对不同港区布置形式污染物扩散规律进行研究,对比不同港区布置形式的港内水动力条件和污染物扩散规律。
本文模拟了5种港区布置形式,包括:单口门、双口门、三角形、突堤式及椭圆形。其中,港池面积均为3.62km2,口门处位于-2.Om等深线处,港池内开挖至-7.Om,航道底高程也为-7.Om,口门宽度300m(双口门各宽150m)。
在模拟计算中,对比不同时刻各种港区布置形式中污染物的浓度,分析不同港区布置形式下污染物的半交换周期,得到水动力条件与港区污染物净化之间的相互关系。根据计算结果,为港口的选址或建设提供参考:
(1)三角形和椭圆形港区在岸线与防波堤相接处形成弱流区,随着时间的发展,弱流区污染水体无法离开港区,后期浓度明显高于其它类型。
(2)由于三角形港区岸线与防波堤夹角较小,三角形港区的弱流区面积明显大于椭圆形港区。因此,在港区规划中,应尽量避免该情况的发生。
(3)单口门与双口门相比,双口门形式在潮流作用下,可形成独立的水体进出通道,污染物扩散效率较高。因此,在港区规划中,在满足其他设计条件的前提下,可适当采用多口门或透流式结构,以利港区内水体环境的改善。