倾倒泥沙中部分遮蔽的优点外文翻译资料

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倾倒泥沙中部分遮蔽的优点

Jacob Hjelmager Jensen ⁎, Sina Saremi, Carlos Jimenez, Louis Hadjioannou

摘要

通常采用的开体泥驳在海上倾倒疏浚泥沙的方法，导致水柱沉淀物的沉积减少，并导致细小物质的分散，从而对敏感的“下游”栖息地如珊瑚礁构成风险。使用缝合封闭土工织物袋包含沉积物负荷用于使污染沉积物的损失最小化，但在操作效率方面是昂贵的。经过初步实验室试验的有希望的观察，研究了在海上释放的部分遮蔽的沉积物载荷的下降。部分遮蔽是用刚性，开放的容器以及柔性开放的袋子实现的。测量了这些遮蔽模式的沉积物损失，并且观察到甚至有限的和未缝合的遮蔽可以有效地使水夹带在下降的载荷中。特别地，长袖柔性袋实际上自动消除了负载的暴露并因此损失。

1.引言

在海上倾倒疏浚物或其他类型的泥沙负荷经常使用开体泥驳或开底泥驳。在开底泥驳中，底部在大型液压铰链上纵向打开，负载受引力作用将落入水下（图1）.当负载释放时，沉淀物形成像羽毛一样的流体落入海底。羽流取代周围的水，因为它急速下降，产生向上（补偿）的回流流场。水分离的背风侧的羽流，通过羽流引起的压差吸入到 核心。通过夹带水稀释羽流导致羽流的快速膨胀，导致羽流密度的降低，因此其在水柱中减速和保留时间更长。这个过程增加了沉积物持续存在的可能性，结果是，沉降羽流将容易将其大部分细粒发射到周围水中。如果接触到周围水流，这些细粒可能潜在地进入更远的持续存在的羽流沉淀物中。这种区域性羽流将对环境形成挑战，特别是在敏感的生态系统（如珊瑚礁，海草场等，2012）。

水框架指令，欧洲议会海洋战略框架指令和废物框架指令都认识到由人为因素引起悬浮沉积物的变化是海洋中的一个主要污染物，同样的还有溢出的废弃物和细小颗粒。所以，重点是开发环保方法，用来有效地减轻和控制释放的细小颗粒带来的影响。

传统上是在允许的地方倾倒泥沙以减轻浑浊的羽流对开放海域带来的影响。倾倒通常仅允许位于距离敏感受体足够远“下游”的位置处，并且通常位于更深的水域，其中水流是平静的，随后的再悬浮事件几乎不可能对环境造成影响。因此，现有的倾销做法依赖于容积比较大的大海去容纳羽流让其远离敏感地区。

图1.拥有国际海事服务的开体泥驳（IMCBrokers）

注意船体纵向分裂和船舷的降低（干舷降低）

在各种限制性练习下倾倒污染物和废料将会服从更严格的污染物倒入海洋环境的规定，污染沉积物分散到海洋环境中。在这种情况下，负载和周围水之间的任何相互作用通常是不被允许的（无论在下降期间或者降落在海床上时），在源头上采取措施是必要的。

一种常见的措施是在容器或袋子中密封污染的沉积物或废料。通常强大的土工布袋包括使用几层编织聚丙烯（参见Bowles and Fleischer（1999））。这些袋子，当缝合封闭时，实际上确保消除沉积物溢出（即阻碍沉积物和环境水的相互作用），并设计为在与海底碰撞时变形时保持密封。Bowles and Fleischer（1999）报道，这种密封袋的体积损失减少了超过0.003％。 此外，这些袋子可以承受长期的盐水侵蚀和潮流风化。土工织物容器的尺寸和用途各有不同。 例如，装载600立方米的袋子放在驳船的内侧，缝合封闭，随后倾倒，这种方式被用来处理污染的沉积物（例如，TENCATE Geocontainer手册）。

考虑到大规模疏浚作业量会涉及到小型疏浚作业，采用上述处理污染沉积物或废物的措施作为通用方法是不可行的。这部分是因为对织物的强度和不渗透性的要求很高，部分是因为密封（缝合）手动完成。

这项工作的根本动机是勾勒出一个实用的处理（未受污染）沉积物（例如疏浚渣）的环保方法。据认为，适用船体的袋子安装在开体泥驳上有一个从源头上处理疏浚泥沙的潜力，并从处理疏浚泥沙的过程中减少滞留时间和最小化（如果不消除）细小颗粒的排放。即使集装袋在开封的情况下使用，仍然会提供显著的遮蔽负载作用。一般而言，未开封（未密封）袋子中的未受污染的废弃物倾倒将受益于：i）不需要（手动）密封，ii）在耐海底冲击和长期的强度磨损上不受严格纺织品规格限制，iii）发射的细小颗粒对海底的影响不受严格的标准制约。这些轻松的条件可以转换成比用于污染沉积物的袋子更大的袋子以及用可降解材料做成的袋子。

为了调查使用非密封遮蔽负载的倾倒效率和测试上面的假设进行了两个现场实验。两个实验都是在近岸进行的在塞浦路斯南部海岸的水域，在阿亚纳帕湾内，时间分别在2014年3月和2015年7月。家用规模的容器装的各种有效载荷从分开的平底船上被释放，观察水流过程中沉淀物的损失，并记录下沉淀物的实际损失量。Jensen等人（2015）展示了详细的实验场地、水流条件及释放载荷相关羽流的范围。在下文中，将进一步详细描述遮蔽实验。

2.初步实验

在丹麦技术大学的水力实验室进行了初步小规模试验实验。相对较小的开放圆柱形塑料桶和装载一半沉积物的塑料袋在相对较深的筒仓中的水柱中释放。观察遮蔽沉积物负荷与周围水体之间的相互作用，通过测量容器中水柱的下降得知沉淀物的损失量。

2.1.实验设置

圆柱形铲斗的高度为4.75厘米，直径为3厘米。烫完后，袋子的宽度和高度5厘米和4.75厘米，分别对应于相当于直径（EQ（约1））约为3厘米。筒仓是97厘米深,与提供一个水筒仓的容器高度比约为20。使用的是两平均粒径为0.07 mm的细无粘结石英砂，相对密度为2.65，直径小的塑料颗粒2毫米，相对密度为1.27。细砂，与在苏美尔等人报道一致。（2011）。附录A正式规定了泥沙流失的参数，并简要讨论模型缩放效应。在释放之前，测量桶装满了沉积物和水。填充沉积物的初始高度被设置为中间桶标记，然后沉积物要么转移到袋或保存在桶里。容器被降低到筒仓时释放。使用钩通过它的把柄将从筒仓底部的桶拉回。等到在桶中的高度稳定后读数，其中的袋子意味着剩余的泥沙被转移到桶中去了。只有在稳定期间发生的损失是有意义，容器翻倒或以某种方式溢出与地接触的事件重复。基于释放前和稳定后填充沉积物的水平，损失量可以被估算。

2.2．主要观察

两种类型的容器（刚性桶和柔性袋）显示良好的遮蔽能力和明显的保留时间降低与相应的非遮蔽释放的保留时间相比在下降负载的时间方面。发现使用遮蔽负载的开放桶部分地阻止周围水与环境的相互作用;然而，容器的损失从未超过初始沉积物量的5％。然而，在所有测试用例中，发现这个开放式包可以完全消除损失。消除损失的原因更进一步在“灵活的遮蔽能力容器”一节中进行了讨论和解释。

3.现场试验

作为对实验室观察结果的延续容器的遮蔽能力（并减少模型缩放的假象;见附录A），在露天和深水域进行了两次活动。这些活动包括在水下拍摄和录像的沉降载荷（另见Jensen等人，2015年深入技术描述），可以是通过使用参考部分中提供的链接查看。照片和录像可用以支持下面实验报告和以及接下来的观察。

3.1．实验方案

在两次运动中，总共准备了21名载客，由潜水员进行拍摄和拍摄。表1提供了这些负载和容器规格的总结。前15个载荷（即试验1至15）已完成，在2014年3月的活动期间，另外还有6个负载（即测试16至21）在2015年7月的运动期间进行。这两个活动有意地在平静的天气下进行。因此在类似的条件下进行（水温为主偏差）。实验的重复性，其中大多数情况通过使用两个或多达五个相同的负载进行评估。在表1中，容器及其负载的特征在于容器容积Vcon;容器直径d，初始载荷的体积，Vload;容器中负载的高度，b; 套管的长度（也称为附属物），a和容器的长度L（= a b）。而可以获得桶的直径和体积，使用相同的圆直径和相同的圆柱体积对于包来说是同样的措施。

表一. 测试和测量体积损失概述

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