风电场水质环境影响评价

本工程所在的海域水深相对较浅，不考虑风的瞬时效应时，上、下水层的流速虽有差异，但分层现象并不明显。悬浮物扬起进入受纳水体后，水体中悬浮物浓度将产生一个梯度，在风、浪及海水涡动的垂向搅拌作用下，迅速与周围水体充分掺混稀释，使垂向污染物浓度梯度迅速减小，乃至可以忽略其垂向浓度梯度的存在。因此将海水视为单一水体，在潮流计算模型的基础上，采用沿水深平均的平面二维非恒定流和物质扩散数学模型来描述悬浮物的运动形态。

7.5.2.1　预测方法及参数

1.浅水物质扩散方程

悬浮物扩散方程为

其中

式中 x、y——空间水平坐标轴；

u、v——x、y轴向流速；

t——时间变量；

h——水深；

Dx、Dy——沿x、y轴向的涡动分散系数；

c——沿水深平均的人为升高物质浓度；

σ——污染源强度；

α——沉降系数；

ω——沉速；

R（c）——降雨或蒸发率。

2.浓度场定解条件

（1）边界条件。数学模型通常使用开边界（水边）和闭边界（岸边）两种边界条件。对于开边界，流入计算域时为

考虑到模型的范围足够大，取流入计算域的浓度值为零。

（2）初始条件为

式中 C0——计算初始时刻水域中各点的浓度值，计算中取为零。

7.5.2.2　模型建立

1.计算范围

为提高模型精度，满足研究需要，本次悬浮物扩散计算在前述风电场海域潮流数学模型的基础上，建立了局部的风电场潮流数学模型。它以拟建的风电场海域为中心，东西长约52km，南北宽约31km，模型范围约1.0×103km2，保证有足够的范围满足物质扩散场的计算。

2.计算参数

（1）涡动分散系数。沿水流方向Dx和垂直水流方向Dy的水流涡动分散系数分别为

（2）沉速。本工程海域关于泥沙特性已进行多年的调查研究，积累了丰富的研究资料。因而，模型预测引用的泥沙参数借鉴交通部天津水运工程科学研究所的研究成果。

工程海域附近泥沙沉速经验公式为

式中 ω——沉降速度，cm/s；(www.xing528.com)

S——悬浮物浓度，kg/m3；

V——流速，m/s；

d50——中值粒径，mm；

C——含盐度，取值21。

（3）降雨或蒸发率。本次计算不考虑降雨或蒸发率R（c），即R（c）=0。

3.施工方式及源强

（1）海底电缆铺设施工方式。工程电缆铺设采用开沟犁挖沟，施工进度的正常铺设速度为1m/min，电缆沟槽底宽0.5～1m，深2.5m，对主航道敷设深度不小于2m。电缆敷设要一次性不间断进行，遇突发性事件，如机械故障，由拖轮将其在海中定位或抛锚定位，排除故障后继续施工。

（2）源强。单条电缆铺设正常施工泥方量按6.5m3/min计，折合390m3/h，单条电缆施工的悬浮物源强以施工土方量的50%计，则为195m3/h。由于电缆沟槽开挖工程由两个施工队伍同时进行，故在4条电缆并行处的悬浮物源强取为390m3/h。然后，根据网格节点的源强权系数以及其代表的面积和水深，将其转化为模型的初始源强。

7.5.2.3　主要预测结果

考虑到风电场电缆的布设和施工方式造成的悬泥特点，以及当地水动力条件相近，在方案中选定6个位置（图7-7）作为典型的悬浮物排放点。考虑到电缆施工方式，C、D、E、F为单缆施工源点；A、B为双缆施工源点，按照预定源强排放。根据已建立并经过验证的风电场周边海域潮流数学模型和风电场悬浮物输移数学模型，增加悬浮物的排放，排放时间根据工程施工情况概化为12h（电缆铺设约0.7km），进行工程潮流场和悬浮物扩散浓度场的计算。

图7-7　风力发电机组墩柱和施工期悬浮物扩散排放源示意图

涨、落潮时悬浮物扩散影响范围以及包络线见图7-8～图7-10。

图7-8　电缆沟槽施工期涨潮悬浮物扩散影响范围（单位：mg/L）

图7-9　电缆沟槽施工期落潮悬浮物扩散影响范围（单位：mg/L）

图7-10　电缆沟槽施工期悬浮物扩散影响包络线（单位：mg/L）

表7-16给出了风电场电缆施工期中6个典型排放点悬浮物大于10mg/L（超二类水质标准）、20mg/L、50mg/L、100mg/L（超三类水质标准）和150mg/L（超四类水质标准）的影响面积及最远影响距离。

表7-18　施工期悬浮物增量值最大影响范围　单位：km2

图7-11给出了悬浮物增量值影响总面积包络线，表7-19给出了施工期悬浮物增量值最大可能影响总面积。

表7-19　施工期悬浮物增量值最大可能影响总面积　单位：km2

图7-11　电缆沟槽施工期悬浮物增量值影响总面积包络线

从图7-11、表7-18、表7-19中可以看出：

（1）悬浮物源强越大，扩散的范围越大，例如A点大于10mg/L的包络面积约6.6km2，而D点约0.6km2。

（2）人为增加悬浮物高浓度面积较小，而低浓度区的面积相对较大，例如方案中B点大于100mg/L（超三类水质标准）的包络面积约3200m2，而超二类水质标准（大于10mg/L）的面积约达到6.4km2。

（3）电缆沟槽施工期悬浮物增量值大于20mg/L的最大可能影响面积为28.6km2，大于10mg/L的最大可能影响面积为82.3km2。

实际上，悬浮物排放点附近的物质扩散具有明显的三维特性，若采用沿水深平均的二维模式计算，得到排放点远区的扩散范围等结果才具有参考意义。而且，根据电缆的施工方式，采用典型排放点的概化计算模式，得到的悬浮物扩散范围是保守的，偏于安全。