流域形状对气泡帘防污特性的影响研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 选题的目的及意义

随着社会的进步,科技的发展,人们环保意识的增强,国家对疏浚吹填工程的环保标准提出了更高的要求,在施工过程中,河床在挖泥船搅动下产生悬浮泥沙,并受水流作用而扩散,导致疏浚区域周边及下游水域悬浮物浓度增加,恶化水体环境质量,威胁水生生态环境健康,影响水体使用功能[1]

航道疏浚工程对浮游生物的影响,主要是施工中造成的悬浮泥沙降低了海水的透光率,影响了浮游植物的光合作用,从而降低了海水的初级生产力。施工过程中对海底的搅动,使一些底栖性藻类暂时混入海水中,从而改变了一定区域内浮游植物的群落结构。但上述影响只是暂时性的和小范围的,随着施工阶段的结束,海域将恢复正常。工程也不会对海洋生态保护区产生明显的不利影响[2]

目前比较成熟的技术是通过在施工区域设置防污屏用来控制或避免沉积物悬浮和水体浑浊[3]。而对一些短时间不易沉淀下来的物质, 将其控制在有限区域能为其提供足够的停留时间而使其从悬浮液中沉降出来, 从而减少土体流失到其他区域, 避免可能的负面影响发生。悬浮的泥沙也可以从因为泥沙悬浮而造成环境破坏的区域中分离出来[4]

因此,研究并准确掌握疏浚施工引起的悬浮物扩散规律以及发展防止其扩散的技术具有重要意义。目前水上防污屏主要有两种形式,一种是由土工布等工程材料制作的防污屏,另外一种是利用流体特性制作的气泡式防污帘,后者是一种新型的防悬浮污染物扩散技术,既能满足悬浮物扩散的环保标准,又能够保证通航条件,研究这种新型的防污技术对于疏浚环保工程有着重大的意义。

1.2 国内外的研究现状分析

1.2.1国外研究现状分析

国外对于防污屏技术的研究也可以分为两个方面,一种是关于传统防污屏的研究,另外一方面则是研究气泡式防污帘,而气泡式防污帘主要研究气泡羽流的壁附效应。

传统防污屏应用的极限条件最早是美国进行研究的。因为过深的水域和过高的流速都会限制防污屏的实施。因此20世纪70年代, 美国就开始评估防污屏, 采用了相应的设计标准, 包含了防污屏制作材质、尺寸、摆放方向、允许偏差、关节之间跨距、固定装置等重要设计环节。之后美国环保局在相关文献中指出, “在比较浅的静态水中使用防污屏最有效。水深的增加和水流、潮汐、波浪等条件的出现均将使它效果减弱。总之, 不要在水深超过6.5 m和水流大于0.5m/s的水中使用防污屏” [5]

国外防污屏的重复利用主要出现在日本。由于日本资源匮乏, 因而将防污屏进行重复使用。但是防污屏越用越老化, 能否继续使用需要进行计算。日本主要采取收集防污屏使用劣化程度的估计数据来重新进行计算核实防污屏的污染扩散防止机能主要是防污帷幕, 另外还包含防污帷幕垂直方向具备稳定功能的浮体结构, 张拉稳定系统及固定锚结构等。这些浮体结构和张拉稳定系统及固定锚结构等的历时劣化程度比较低, 也不容易老化损坏, 而由土工织物组成的防污帷幕历时劣化的影响程度非常大, 因此, 防污帷幕材料的性能是主要的不确定因素。同时, 防污帷幕缝合质量也是重点, 经过一段时间对缝合处的影响采用系数法用强度值进行评价, 初次使用和再使用设定不同的初始值。以防污屏防污帷幕强度为对象的研究, 根据工程产品回收点的试验数据和实践海域实验数据等众多历时退化收集数据, 设计用的劣化强度函数作为计算依据。在日本业界, 这方面数据量比较缺乏, 所以如果使用以前缺乏所需数据的再利用品, 需要先采取试验的方法获取相应的专业数据[6]

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