一种基于气泡幕阵列的防污扩散方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及环保疏浚技术领域，尤其涉及一种基于气泡幕阵列的防污扩散方法及系统。通过气泡幕阵列实现泥沙泄漏浓度的控制，获取现场水域深度、水体表面泥沙随流扩散速度以及浑水泥沙浓度，根据现场水深和水体表面泥沙随流扩散速度，确定第一列气泡幕单宽供气量，根据现场水深、气泡幕单宽供气量和浑水泥沙浓度，结合气泡幕作用下泥沙浓度随流扩散计算，确定下一列气泡幕位置的泥沙泄漏浓度，根据下一列气泡幕位置的泥沙泄漏浓度是否超过设定阈值，若超过设定阈值，开启该列气泡幕，并重新确定第三列气泡幕位置的浓度，直至泥沙泄露浓度满足要求，根据疏浚工程现场情况，合理设置气泡幕的供气量以及开启数量，有效防止泥沙泄漏。有效防止泥沙泄漏。有效防止泥沙泄漏。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气泡幕阵列的防污扩散方法与系统


[0001]本专利技术涉及环保疏浚
，尤其涉及一种防污扩散方法与系统。

技术介绍

[0002]疏浚是采用机械、水力及人力进行水下土石方开挖施工，然而疏浚过程会引起细颗粒泥沙的悬浮和扩散，为防止这种扩散污染，基本措施是在疏浚施工区域外布设防污帘，若有泥驳等船舶进出疏浚施工区域，需要频繁移动防污帘，另一种措施是放置气泡幕，气泡幕较于防污帘的优势是不阻碍船舶正常移动。
[0003]气泡幕是底床上开孔管产生的气泡带动水体而形成的向上羽流。该羽流在水面附近又形成水平回流，在水平回流的作用下，浑水回到浑水区域，从而将悬浮的疏浚底泥限制在疏浚区域内，防止泥沙扩散污染。气泡幕属于非物理屏障，因气泡幕供气量设置不合理的原因，常常导致气泡幕不能完全防止泥沙颗粒扩散，当气泡幕供气量过小时，仍然有部分泥沙颗粒穿过向上羽流扩散，造成水体污染，无法有效控制颗粒泥沙的泄露扩散，当气泡幕供气量过大时，气泡幕风机长时间的高负荷工作既不安全也造成了能源浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气泡幕阵列的防污扩散方法，其特征在于，包括气泡幕阵列，所述气泡幕阵列包括多列平行布置的气泡幕，所述方法包括下述步骤：步骤1：获取现场水域深度h、水体表面泥沙随流扩散速度u
m
以及浑水泥沙浓度c
m
；步骤2：根据步骤1获取的h和u
m
，确定第n列气泡幕单宽供气量步骤3：根据获取的h、和c
m
，结合气泡幕作用下泥沙浓度随流扩散计算，确定第n+1列气泡幕位置的泥沙泄漏浓度c；步骤4：判断第n+1列气泡幕位置的c是否超过设定阈值，若超过设定阈值，开启第n+1列气泡幕；步骤5:重复步骤2至步骤4的方法，依据已经确定的各气泡幕的数据计算后续各列气泡幕位置的c值，直至c值满足设定阈值要求，完成气泡幕阵列的防污扩散设置。2.根据权利要求1所述的防污扩散方法，其特征在于，在步骤2中，所述气泡幕单宽供气量通过以下公式获取：其中，g表示重力加速度；h
atm
为标准大气压水头。3.根据权利要求1所述的防污扩散方法，其特征在于，所述泥沙浓度随流扩散计算包括如下步骤：步骤3.1：根据h和第n列气泡幕单宽供气量通过气泡羽流计算，获取气泡羽流中心处垂向时均速度垂向速度分布标准差σ和紊动粘滞系数μ
t
；步骤3.2：根据结合气泡幕水平流任一点流速计算公式，确定表层水平流速u；步骤3.3：根据c
m
、和u结合σ和μ
t
以及泥沙颗粒随流扩散稳定浓度计算公式，确认第n+1列气泡幕位置的c。4.根据权利要求3所述的防污扩散方法，其特征在于，所述步骤3.1中，所述气泡羽流计算具体为：所述气泡羽流计算根据h和第n列气泡幕单宽供气量由无量纲羽流动量方程和无量纲动能方程，结合紊动粘滞系数计算公式，确定σ和μ
t
；所述无量纲动量方程为：式中，k为气泡羽流水质点脉动动能垂向分量与时均动能垂向分量之比；λ表示为气泡羽流时均速度分布标准差与时均质量分布标准差之比；υ、ζ、ξ均为无量纲参数；所述无量纲参数υ表达式为：式中，Δw为相对于羽流的气泡滑移速度；
所述无量纲参数ζ表达式为：ζ＝z/h
*
；式中，z表示为水深高度；h
*
为标准大气压水头h
atm
与现场水深h之和；所述无量纲参数ξ表达式为：所述气泡羽流动能方程为：式中G表达式为：式中，I为经验常数项；所述紊动粘滞系数计算公式为：式中w表示为垂直流速分量时均值，且满足5.根据权利要求4所述的防污扩散方法，其特征在于，所述k、λ、以及Δw均为经验参数，其中，所述k取值范围为0.28
‑
0.32，所述λ取值范围为0.475
‑
0.525，所述Δw取0.28m/s
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：潘子煜，刘根生，李列顺，陈润浩，林宝瑧，伍贤熙，黄筱云，黄伦超，夏波，江诗群，赵文彬，刘子亮，
申请(专利权)人：广州打捞局，
类型：发明
国别省市：