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《大連海域機場工程對某海域水環(huán)境影響數(shù)據(jù)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、大連海域機場工程對某海域水環(huán)境影響數(shù)據(jù)研究1緒論1.1課題研究的背景與目的在人類賴以生存的地球上，海洋面積約3.62億平方公里，占據(jù)了整個地球表面面積的71%,而陸地資源僅占29%[1]。近百年來，隨著人口數(shù)量的急劇增加，社會的現(xiàn)代化進程不斷加快，人多地少的矛盾越來越突出，可利用的土地資源逐漸減少，近岸及近海工程建設日益活躍，導致海洋環(huán)境遭受著前所未有的壓力，海域水質惡化、海岸線燭退、海洋生物滅絕，頻繁發(fā)生的海洋環(huán)境災難反復地提醒我們必須將海洋工程建設給環(huán)境帶來的不利影響降到最低。20世紀六七十年代，美國、日本、
2、加拿大等國開始提出在海上建造機場的構想[2]。1975年，日本建成了世界上第一座海上人工島機場-長崎機場。隨后，美國、韓國、加拿大等國家相繼修建了兼具水產漁業(yè)、石油開發(fā)等多項功能的海上機場，且機場人工島的結構形式也在不斷改進[3]。我國早在1974就開始籌建香港海上國際機場，并于1992開始修建，歷時6年建成，建成后的整個機場用地為香港增加了約1%的面積。與此同時，1992年3月澳門國際機場也破土動工，并于1995年建成，機場建成后，為澳門的經濟發(fā)展和交通運輸帶來了便利。海上機場成為了沿海人口密集地區(qū)緩解航空客運
3、物流壓力和土地資源匱乏這兩者之間矛盾的重要手段之一。大連市航空客運吞吐量日益飽和，為了滿足空港發(fā)展的需要，基于前人的經驗，大連市政府自1994年起便有步驟地開展了新機場的選址工作。面臨大連市耕地不斷減少和建設用地需求不斷上升的矛盾，擬將海上機場建于大連市金州灣海域。根據(jù)海洋環(huán)境保護要求，海上建筑物建設過程中除了要考慮結構物的設計、施工技術外，必須對海上建筑物建設過程中以及建筑物建成后對周圍水環(huán)境空間海洋物理、海洋生態(tài)的影響進行充分的評估與分析。金州灣是金州區(qū)工業(yè)和生活廢水以及北大河、紅旗河等流域的最終歸處。因為機
4、場人工島位于近灣底水域，加之施工通道，在灣底形成半封閉水域，該水域水質的保障成為機場建設環(huán)境保護面臨的挑戰(zhàn)性課題。為了最大限度地降低海上機場工程對金州灣海域環(huán)境的影響，必須全面掌握機場工程建設后水動力條件的變化情況及和污染物輸移擴散狀況，并以對環(huán)境影響最小為目標制定工程總體規(guī)劃布置方案及施工方案。為達到上述目的，采用數(shù)值模擬方法，建立工程水域水動力及污染物輸移擴散數(shù)值模型，計算分析不同工程方案條件下金州灣海域水動力及水環(huán)境變化情況。以灣內水體物理自凈能力、半更換期、局部污染物追蹤粒子運動軌跡、局部污染物追蹤粒子存
5、留時間及施工通道開口處加權平均流速為評價指標，探討最佳工程方案。研究結果對建立金州灣海域水質環(huán)境評價體系、合理確定海上機場人工島工程平面布置及施工方案有重要的指導意義。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1水動力模型流場模擬是在流體力學中的連續(xù)性方程和水流運動方程的基礎上數(shù)值求解水力要素，其應用史可追溯到一百五十余年前流體力學相應方程建立之初。1905年Chrystal就蘇格蘭湖假潮作過完整的推算，1915年Stemeck對地中海水流作過全面的分析計算，但是，由于計算能力的限制，當時只能將計算水域概化為一維水域，結果只能
6、從宏觀上顯示主要流動特性[4]。水動力模型真正應用于解決工程問題始于十九世紀五十年代計算機發(fā)明之后。1952-1954年Isaacson和TesK,Leberg、Mellor等在POM模型的基礎上發(fā)展了淺海三維水動力學模型E(3-DEstuarine,CoastalandOceanModel),該模型繼承了POM模型的一些優(yōu)點，但與POM模型相比，不受CFL條件的限制，從而可以取得較長的時間步長。著名的ESED(海洋環(huán)境泥沙模型)就是基于E模型發(fā)展而來的模擬水動力、波浪和沉積物輸運的三維數(shù)值模型。謝飛等18]基于
7、EC0M模型，引入干濕網(wǎng)格法變動邊界處理技術，建立了三維動邊界潮流數(shù)值模型，并將該模型用于海州灣近岸海域三維潮流場模擬。2水動力模型和污染物輸移擴散模型丹麥水動力研究所（DHI)開發(fā)了流體力學數(shù)值計算軟件MIKE,其中MIKE21和MIKE3分別為二維和三維模型，MIKE模型都具有很好的界面，能處理許多不同類型的水動力條件，該模型可用于模擬河流、湖泊、河口、海灣、海岸及海洋的潮流、波浪、泥沙及污染物濃度場。高級圖形用戶界面與高效計算引擎的結合使得MIKE21在世界范圍內成為很多專業(yè)河口海岸工程技術人員不可缺少的工
8、具。目前該軟件在國內的應用發(fā)展也很快，并在一些大型工程中被廣泛應用，如：長江口綜合治理工程，杭州灣數(shù)值模擬、南水北調工程、重慶市城市排污評價、太湖富營養(yǎng)模型、香港新機場工程建設、臺灣桃園工業(yè)港新建工程等[43]。計算流體流動和污染物輸移擴散時，除了要建立描述物理現(xiàn)象的控制微分方程外，還需要由其初始條件和邊界條件一起構成定解問題，對于非穩(wěn)態(tài)問題，所有計算變量在開始計算前需要
