摘 要：选择合适的环保措施是减小工程对环境影响的主要手段，在环境要求敏感水域施工，设置防污屏是一种较好的环保措施。防污屏是一种先进的需大力推广应用的预防水中悬浮物污染扩散的装置，能有效地将施工水域同外界隔离开来，从而防止混浊水的扩散，起到保护水域生态环境的作用。
关键词：防污屏 水域生态环境 CFD模拟计算
1.引言
为了贯彻党的“十九大”提出的绿色发展理念，促进日照港口转型升级，日照港组织实施了全国首个退岸还海修复整治工程。
2.项目概况及意义
海州湾日照港北区港口岸线退岸还海修复整治工程（简称海龙湾工程）位于日照市石臼灯塔风景区南侧，是国内首个港口岸线退还生态岸线的实例。本工程建成后能延长生态海岸线，提升城市品位。
3.技术选择
为了选择最优的环保措施，本项目决定选用防污屏技术来减少海上吹沙施工造成的水体污染，介绍如下。
3.1技术特点
防污屏是防治海域、河流及湖泊的水上施工污染、控制并减少施工时泥沙污染的必备器材，主要功能是用来拦截和沉降水体泥沙。
3.2技术优势
具有抗风浪能力强，坚固耐用，使用方便，易于清理维修、能够重复利用等优点，非常适于在施工水域中长期布放。
4.技术说明
4.1基本构造
防污屏由带有浮体的水上拦阻部分和用高强度滤布制成的水下部分构成。柔性的、聚酯织物形成的裙边被顶部浮体和底部的配重链维持在垂直状态。用多个装在裙边上、浮体上边、紧靠浮体下面的拉力带（上部为拉力绳）和底部配重链承受水流和其它因素引起的力。防污屏长度一般为20m一节，通过节节相连可在现场连成需要的长度。结构见图1。
4.2适用性
防污屏包围圈的里面细粒悬浮固体的浓度很高，悬浮物为可大量迅速沉淀的絮状物。大多数（95%）细粒固体将迅速沉到水底形成流动泥浆层，并以约1：200的斜度从排出口向外伸展。另外的5%物质将悬浮在泥浆层上边的水体中，使防污屏内的水变浑。防污屏包围中一些细粒物质会絮凝化或沉淀。防污屏能使水流限制在防污屏下面以减少屏外水体的混浊程度，以达到控制混浊水扩散的目的。
合理地布设和维护防污屏能有效地控制混浊水的流动，但不能全部拦截和控制流动的泥浆。当泥浆积聚到屏体下沿配重链的高度，防污屏就必须向离开排出口的方向移动，否则沉淀物在裙体下部的积聚、将防污屏掩埋继而拉入水中，甚至最终将防污屏淹没。
在包围区扩大前、或防污屏需移到新的位置以防止裙体下沿被淤泥掩埋前，防污屏保持原始布放形状。其保持时间取决于屏内淤泥的积聚和布设几何形状的相对关系、排放速率和初始底间隙。围困区的面积被可用防污屏的总长度所限制，围困面积增加，防污屏重新移动前的停留时间增长。此外，水底沉积物和裙体下沿的距离越大，防污屏的移动频率越低，但拦截泥沙的效果将降低。
4.3效率
在水流较小（≤0.25m/s）的场合，防污屏外面水的混浊度（mg/l）可比屏内或上游的减少80～90%。虽然可能有混浊物在屏下面流动，就整体而言，水体上层悬浮物量大大减少了。
但在中等流（≤0.5m/s）情况下，合理布放和维护防污屏就可有效地控制（在屏体下面）的混浊水流。
4.4应用效果分析及工程实例
4.4.1保护特定的水域并能改善水质
水的颜色变化标志着水质的变化或污染程度，防污屏的材料有滤材，除了可以滤掉一些杂物之外，尚有吸附功能，能吸附一些有机和无机物，改善水的浊度和色度，在某些排污口，煤码头的尘粉影响区等场合更为适合。
4.4.2国内主要业绩
防污屏技术在国内重要工程施工时被广泛采用，例如武汉钢铁项目应用防污屏约350米，新力国际技术产品有限公司香港项目应用防污屏约150米；烟台港西港区30万吨级航道工程项目应用防污屏约850米。
5.海龙湾工程项目防污屏布置方案
5.1海流条件
本工程于2015年8月1日～9日期间在工程区域进行大、中、小潮期间的海流进行观测。观测手段为9个海流观测点进行同步观测，根据观测结果：该海区潮流为正规半日潮流区；该海区潮流为往复流，主流向为NE～SW，涨潮流向为偏SW向，落潮流向为偏NE向；海流流速：各测站大潮期间最大涨潮流速变化区间为0.64m/s～1.06m/s，其中最大涨潮流流速出现在东南侧，对应流向为220°；大潮期间最大落潮流速变化区间为0.42m/s～0.57m/s，其中最 大落潮流流速出现南侧，对应流向为35°
5.2计算方案
采用计算流体动力（CFD）方法，对污染物随海流的漂移进行数值模拟，分析污染物扩散趋势，对海洋环境污染风险进行评估，并根据分析结果，提出防污屏布置方案（参见图4）。本工程吹填施工区域在规划的市区黄金海岸区域，污染物高浓度区主要集中在南北拦沙堤和隔沙堤环抱的海湾区。以该区域为计算核心区，对周围海区进行扩展，以减少边界对流动的影响。施工区域主要的海流条件为大潮期间最大涨潮流速变化区间为0.64m/s～1.06m/s，对应流向为220°；大潮期间最大落潮流速变化区间为0.42m/s～0.57m/s，对应流向为35°。计算中选取最恶劣的海流条件，即涨潮流速1.06m/s，对应流向为220°，落潮流速0.57m/ s，对应流向为35°。吹填施工中，吹出的海沙较为清洁，其中污染物含量较低。为了对污染风险最大可能性进行评估，计算中将污染物浓度取较高值。吹填总流量为20000m3/h，其中沙浓度为35%，海沙中混有的污染物含量为4%。S着吹填的进行，污染物将流出，并随着海流漂移扩散。退潮时污染物随着退潮海流的方向向外海域漂移扩散，可采用防污屏技术进行防护。污染物会随着退潮海流漂移扩散，但扩散的区域分布不大，并且吹填施工中的海沙中污染物浓度很低，向外海扩散的污染物量较少，采取防污屏进行防护，则污染的影响更小；根据物模实验、该区域的水文资料及海龙湾现场实际情况，在施工的海湾处沿着退潮海流的方向布置防污屏进行防护，防止污染物向外海漂移扩散，能确保该区域的海水水质不被污染，经计算，防污屏布置位置见图4。
6.CFD模拟计算结论
（1）涨潮时，在南北拦沙堤和隔沙堤围成的海湾内流动出现很大的漩涡，在吹填施工时，污染物基本在海湾内分布，基本不会向外海漂移扩散。
（2）退潮时污染物随着退潮海流的方向向外海域漂移扩散，但扩散的区域分布不大。
7.布设效果分析
在本工程施工中，污染物高浓度区主要集中在南北拦沙堤和隔沙堤环抱的海湾区，为了减少利用疏浚工程船舶进行吹沙施工时，海沙中混合的污染物受到海流的影响随海水的流动向海洋扩散，确保该区域吹沙施工的污染物不被扩散，选用垂直布设防污屏作为该工程施工区防治海水污染的一种有效手段，经数模及物模分析论证及分析评估，选用防污屏布设来防治施工水域的水体污染，是目前最为经济、有效、可行方案。
8.结语
水体区域施工造成的水质污染将被高度重视，作为防治水体污水的有效控制设施防污屏将被大量的推广应用，需进一步加强中外防污屏技术的交流及合作，不断积累设计及施工经验，提高该技术的实用性及适用性，加快推动环保事业的发展。
参考文献：
[1]港口与航道水文规范[S]. （JTS145-2015）.
[2]日照港总体规划，中交水运规划设计院有限公司，2008.
[3]青岛光明环保技术有限公司相关资料.
