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1、長(zhǎng)興島區(qū)域開(kāi)發(fā)海域排污口位置優(yōu)選及環(huán)境容量的研究大連市環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院1引言排污口位置選擇及優(yōu)化海洋環(huán)境容量及承載能力分析結(jié)語(yǔ) 21、引言 2005年大連市被國(guó)家環(huán)??偩至袨槿珖?guó)首批規(guī)劃環(huán)評(píng)試點(diǎn)城市。隨后大連城市發(fā)展規(guī)劃(2003-2020)、開(kāi)發(fā)區(qū)和長(zhǎng)興島的規(guī)劃環(huán)評(píng)已經(jīng)全面展開(kāi)。長(zhǎng)興島的規(guī)劃環(huán)評(píng)與其他規(guī)劃環(huán)評(píng)存在很大不同之處,長(zhǎng)興島開(kāi)發(fā)規(guī)劃作為新開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)域的規(guī)劃,對(duì)資源、環(huán)境等的約束條件考慮不足,長(zhǎng)興島開(kāi)發(fā)規(guī)劃的編制審批部門(mén),急切希望通過(guò)規(guī)劃環(huán)評(píng)工作的開(kāi)展,對(duì)環(huán)境方案加以?xún)?yōu)化,對(duì)環(huán)境等的約束條件予以明確。筆者通過(guò)參與長(zhǎng)興島規(guī)劃環(huán)評(píng)工作,結(jié)合長(zhǎng)興島周邊海域水動(dòng)力學(xué)條件分析及制約條件分析,假
2、定3個(gè)陸源污染物排海排污口方案,通過(guò)對(duì)假定方案的海洋環(huán)境容量及承載能力的計(jì)算分析,對(duì)各排放口方案進(jìn)行比選。給出推薦方案及對(duì)應(yīng)的環(huán)境容量,為區(qū)域開(kāi)發(fā)規(guī)劃決策及環(huán)境保護(hù)規(guī)劃提供依據(jù)。32、排污口位置選擇及優(yōu)化2.1排污口位置優(yōu)化原則 (1)污水排放口設(shè)置的法規(guī)要求 中華人民共和國(guó)防治海岸工程建設(shè)項(xiàng)目污染損害海洋環(huán)境管理?xiàng)l例(1990年8月1日起施行)第十四條規(guī)定:“設(shè)置向海域排放廢水設(shè)施的,應(yīng)當(dāng)合理利用海水自?xún)裟芰?,選擇好排污口的位置,采用暗溝或者管道方式排放,出水管口位置應(yīng)當(dāng)在低潮線以下?!? (2)充分利用海水的自?xún)裟芰?利用海水的自?xún)糇饔每蛇m當(dāng)降低排海污水的人工處置程度,節(jié)約大量的環(huán)保投資。
3、從經(jīng)濟(jì)意義上講,海水的自?xún)裟芰κ且环N可持續(xù)利用的寶貴的自然資源;從環(huán)境意義上講,海水的自?xún)裟芰τ质侵贫ㄎ鬯藕?biāo)準(zhǔn)和海洋環(huán)境目標(biāo)管理決策的重要依據(jù)。一般來(lái)說(shuō),海域開(kāi)敞、水深流強(qiáng)的海區(qū)都具有較強(qiáng)的自?xún)裟芰?,適合于排污口的設(shè)置。 從流場(chǎng)的分布態(tài)勢(shì)可明顯看出,在西部強(qiáng)流區(qū),海水自?xún)裟芰O強(qiáng),污染物質(zhì)會(huì)被快速稀釋擴(kuò)散。因此,在長(zhǎng)興島的西部建設(shè)污水排海工程是比較適宜的。 葫蘆山灣內(nèi)的港口建成后,形成封閉水域,只有狹窄水道與外界相通,水體呆滯,污染物不易向外海擴(kuò)散,港域內(nèi)水質(zhì)很容易變壞。因此,港區(qū)內(nèi)不宜設(shè)置排污口。5 (3)盡量遠(yuǎn)離自然保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感目標(biāo) 長(zhǎng)興島鄰近斑海豹自然保護(hù)區(qū),其北側(cè)是旅游度假區(qū),
4、在這些環(huán)境敏感區(qū)域內(nèi)不宜設(shè)置排污口。 (4)符合近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃的原則 根據(jù)大連市人民政府大政200622號(hào)關(guān)于呈批大連市近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃的請(qǐng)示及遼寧省環(huán)境保護(hù)局文件遼環(huán)函2006157號(hào)關(guān)于大連市近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃調(diào)整的復(fù)函,長(zhǎng)興島馬家咀子至高腦子角碼頭岸線向海延伸1000米,長(zhǎng)興島葫蘆山咀至五溝西咀碼頭岸線向海延伸1000米為4類(lèi)海域,其它海域?yàn)?類(lèi)海域。根據(jù)遼寧省沿海地區(qū)污水直接排入海域標(biāo)準(zhǔn),2類(lèi)海域禁止新建排污口,因此排污口應(yīng)設(shè)置在4類(lèi)海域。 6 (5)經(jīng)濟(jì)的原則 在滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的前提下,盡量節(jié)省工程費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也是一條重要的原則。72.2排污口預(yù)選方案 長(zhǎng)興島規(guī)劃的主
5、要港口區(qū)和工業(yè)園區(qū)處在葫蘆山灣沿岸,長(zhǎng)興島北岸的西段為預(yù)留港口發(fā)展區(qū)。根據(jù)規(guī)劃布局,結(jié)合陸域規(guī)劃情況,在長(zhǎng)興島選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置排污口預(yù)選方案。 對(duì)于長(zhǎng)興島來(lái)說(shuō),其北側(cè)是海濱浴場(chǎng)、旅游度假區(qū)和斑海豹自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū),南側(cè)是葫蘆山灣港口區(qū),都不宜設(shè)置排污口。長(zhǎng)興島西側(cè)面臨開(kāi)闊的遼東灣,水深流急,是難得的高能海域,是長(zhǎng)興島設(shè)置排污口的最佳地段,但該海域只有2側(cè)端為4類(lèi)海域,中間為2類(lèi)海域。因此,我們?cè)陂L(zhǎng)興島的西岸4類(lèi)海域確定排污口設(shè)置方案。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃顥l件,我們將排污口位置都設(shè)在離岸約300米處。為了進(jìn)行比選,在長(zhǎng)興島設(shè)三種排污口方案(方案1、2、3)。排污口預(yù)選方案示于圖1。 后面將通過(guò)各排污
6、口的環(huán)境容量計(jì)算來(lái)研究各排污口的環(huán)境可行性。89 大連市近岸海域環(huán)境功能區(qū)區(qū)劃圖10圖1 擬選排污口位置示意圖 123113、海洋環(huán)境容量及承載能力分析 我們以前面作出的排污口擬選方案為基礎(chǔ),通過(guò)允許排放量的計(jì)算來(lái)研究各排放口的環(huán)境容量,同時(shí)對(duì)各排放口方案進(jìn)行比選。 通過(guò)建立長(zhǎng)興島海域污染擴(kuò)散數(shù)值模型和海洋環(huán)境容量模型,研究入海污染物質(zhì)在海區(qū)內(nèi)的輸移擴(kuò)散過(guò)程和污染物影響濃度的空間分布規(guī)律,計(jì)算各排污口的允許排放量,為總量控制提供基本依據(jù)。123.1潮流場(chǎng)數(shù)值模型 長(zhǎng)興島周邊海域?yàn)榻稖\海,流速的垂向分布比較均勻,因此流場(chǎng)計(jì)算采用深度平均的二維淺水潮波方程。3.2污染物輸移擴(kuò)散模型 采用深度平均
7、的二維輸移擴(kuò)散方程 。133.3海域環(huán)境容量計(jì)算模型 在源強(qiáng)未知的情況下,可以首先直接研究響應(yīng)系數(shù)場(chǎng)的分布特征,從而預(yù)測(cè)某些規(guī)劃中的排放源的可能的環(huán)境影響。反之,通過(guò)設(shè)定滿(mǎn)足水質(zhì)控制目標(biāo)條件下的某種污染物質(zhì)的濃度值(亦即水質(zhì)目標(biāo)),可以推出陸源污染物的允許排放量,即環(huán)境容量。143.4長(zhǎng)興島陸源排污總量計(jì)算 長(zhǎng)興島沿岸目前沒(méi)有陸源排污口,因此不能進(jìn)行有針對(duì)性的總量控制計(jì)算。這里我們運(yùn)用前面敘述的環(huán)境容量研究的基本思路對(duì)長(zhǎng)興島海區(qū)的陸源排污總量控制作一些試驗(yàn)研究。在前面的3個(gè)排放口擬選方案的基礎(chǔ)上,計(jì)算各排污口方案的環(huán)境容量。 15(1)水質(zhì)控制目標(biāo)的確定 容量計(jì)算的污染指標(biāo)物為:COD、無(wú)機(jī)氮
8、 長(zhǎng)興島海域水質(zhì)控制目標(biāo)在近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃基礎(chǔ)上確定。排污口選擇要滿(mǎn)足稀釋擴(kuò)散條件好且環(huán)境功能區(qū)劃為4類(lèi)海域的條件,同時(shí)要盡可能遠(yuǎn)離斑海豹自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū),據(jù)此條件選出的排污口方案臨近環(huán)境功能區(qū)劃的2類(lèi)海域。根據(jù)這些情況,我們按類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定本海區(qū)的水質(zhì)控制目標(biāo)。即海區(qū)內(nèi),除了排污口附近劃定的混合區(qū)之外,COD的總體濃度應(yīng)小于3.0mg/l,無(wú)機(jī)氮的總體濃度應(yīng)小于0.30mg/l。16(2)混合區(qū)計(jì)算與分析 從環(huán)境管理的角度講,混合區(qū)系指排污口附近的一個(gè)局部的區(qū)域,在這個(gè)區(qū)域內(nèi),允許污染物的濃度超過(guò)規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),而在這個(gè)區(qū)域的邊緣線上和混合區(qū)以外,污染物的濃度應(yīng)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
9、 混合區(qū)范圍確定參照污水海洋處置工程污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GWKB4-2000)中的規(guī)定,根據(jù)長(zhǎng)興島附近海域?qū)嶋H情況,確定混合區(qū)范圍為0.48km2,假設(shè)允許混合區(qū)的形狀為圓形,則可反算出每個(gè)允許混合區(qū)的等效半徑為:R391m。 根據(jù)上面的分析結(jié)果,從環(huán)境安全的角度考慮,我們將3個(gè)擬選排污口的混合區(qū)半徑都取為300米。17(3)允許濃度增量 根據(jù)混合區(qū)的定義,在混合區(qū)的邊緣線上,污染物的總濃度值應(yīng)滿(mǎn)足水質(zhì)控制目標(biāo)。也就是說(shuō),在該處的本底濃度和排污影響濃度之和應(yīng)等于或小于水質(zhì)目標(biāo)的規(guī)定值。因此,在確定了混合區(qū)的位置和范圍之后,我們需要進(jìn)一步查明,在混合區(qū)的邊緣線上,污染因子的現(xiàn)狀濃度如何。如果現(xiàn)狀濃度小
10、于水質(zhì)目標(biāo)值,則表明本海區(qū)尚有剩余容量,允許排放一定數(shù)量的污染物,其濃度差額即為允許濃度增量,據(jù)此可反推允許排放量,即環(huán)境容量。如果現(xiàn)狀濃度等于或大于水質(zhì)控制目標(biāo)值,則表明本海區(qū)沒(méi)有剩余環(huán)境容量,不能進(jìn)行排污活動(dòng),而且應(yīng)采取相應(yīng)的環(huán)保治理措施。 18 根據(jù)本海區(qū)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)資料,本海域的COD本底濃度值為0.83mg/l,無(wú)機(jī)氮的本底濃度值為0.24mg/l。 前面已確定本海區(qū)的COD水質(zhì)目標(biāo)值為3.0mg/l,無(wú)機(jī)氮為0.30mg/l。減去本底濃度之后,其差額分別為2.17mg/l、0.06mg/l。也就是說(shuō),在混合區(qū)的邊緣線上,為確保滿(mǎn)足水質(zhì)目標(biāo)的要求,排污所引起的COD濃度增量應(yīng)不超過(guò)上述閾值。這個(gè)閾值稱(chēng)作允許濃度增量,它也是本海區(qū)環(huán)境容量的表征量。19(4)允許排放量的計(jì)算 響應(yīng)系數(shù)也具有隨潮變化的特點(diǎn)。從環(huán)境管理的角度講,考慮最不利條件。為此,我們對(duì)每個(gè)空間點(diǎn)選取其周期內(nèi)的最大值,然后繪制其包絡(luò)線。在這個(gè)數(shù)量場(chǎng)中選取混合區(qū)邊緣線上的數(shù)值參與計(jì)算?;旌蠀^(qū)邊緣線上的數(shù)值存在空間變化的特征,我們?nèi)匀贿x其最大值。經(jīng)計(jì)算求得各排污口的污染物允許排放量列于表1。20表1 污染物允許排放量(環(huán)境容量)計(jì)算結(jié)果排污口方案COD允許排放量(噸/年)無(wú)機(jī)氮允許排放量(噸/年)145622.1126
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