[发明专利]一种沿海LNG接收站冷排水和余氯的海洋环境影响预测方法

权利要求书

1.一种沿海LNG接收站冷排水和余氯的海洋环境影响预测方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

第1步、收集LNG接收站的相关数据，包括规模、水文实测资料、流场等海洋水动力条件、水深、气象条件、地理位置、海洋生物资源、LNG汽化用水的海水取水、生物灭活加氯及含余氯冷水排放，建立能自动识别特定海域潮流的准三维潮流模型及海洋生态基础数据库，其中海洋生态基础数据库包括鱼卵仔鱼模块、幼体模块、成体模块及游泳生物模块，建立LNG接收站运行工况模块，包括汽化用水取水模块、生物灭活加氯模块、温降控制、余氯控制及排水模块；

第2步、基于第1步建立的潮流模型，结合实验室数据分析，有针对性地建立LNG接收站冷排水的扩散模块，计算正常工况和非正常工况下沿海LNG接收站利用海水汽化LNG并连续48h排放冷水带来的水温变化量及影响范围；冷排水扩散模块为基于fick扩散定律的三维温度扩散模型；

第3步、基于第1步建立的潮流模型，结合第2步建立的冷排水扩散模块，及实验室数据分析，建立冷排水中余氯扩散模块，该模块采用基于fick扩散定律的三维污染物浓度扩散模型，计算正常工况和非正常工况下沿海LNG接收站使用加氯灭活海水汽化LNG带来的排水中余氯浓度变化及影响范围；

第4步、由第1步建立的数据库中的海洋生态基础数据库，建立海洋生物资源损失量计算模块，包括取水口机械卷载影响、灭活影响、温降影响、余氯影响四个分模块及数据库，通过余氯毒性试验和冷排水影响试验，对正常工况和非正常工况下特定排放时间、特定温差和余氯浓度增量进行分级，计算并界定各情景下各种生物资源的损失量；温度降低对海洋生物资源造成一定影响，损失量主要为鱼卵仔鱼；余氯对海洋生物资源损失量涵盖鱼卵仔鱼、幼鱼、成鱼及成虾，其中鱼卵仔鱼累积死亡较高，影响较大；余氯影响带来的海洋生物资源损失量包括受影响海域成鱼成虾的损失量、鱼卵仔鱼损失量及幼鱼损失量；鱼卵仔鱼损失量为该海域现存的鱼卵仔鱼与死亡率的乘积；现存成鱼及现存成虾的损失量采用海洋生物资源直接损失量计，海洋生物资源直接损失量为海洋生物资源尾数密度与影响面积、海水深度、个体海洋生物资源规格重量的乘积；现存幼鱼的损失量为其成长阶段的成长率与海洋生物资源直接损失量的乘积；

第5步、将第1步、第2步、第3步、第4步建立的各模块的计算成果按照相应的情景进行组合和叠加计算，重点考虑累积影响，给出大潮期涨急落急、小潮期涨急落急、正常工况及非正常工况、不同温降和不同余氯浓度增量下，沿海LNG接收站汽化LNG用水对海洋环境的影响程度及范围，及其相应可能造成的海洋生物资源损失量清单；运营情景动态组合模块主要分为正常工况及非正常工况冷排水扩散模块、余氯扩散模块、生物灭活加氯模块以及大潮期涨急落急、小潮期涨急落急，海洋生物资源损失量应考虑LNG汽化用水取水口的机械卷载效应、灭活影响、温降影响及余氯影响带来的海洋生物资源损失量以及长时间排放冷排水带来的累积影响，避免余氯浓度和水温降低对海洋生物资源损失量的重复计算，取影响较大的值计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第2步建立的冷排水扩散模块按照环境保护相关法规、标准、推荐的排放温降设计方案，设定不同的冷排水温度变化情景，并根据冷排水不易扩散热量的特点，采用基于fick扩散定律的三维温度扩散模型，确定冷排水在水体中的水平扩散系数和垂直扩散参数，通过数值模拟方法计算其随海流运动的三维扩散温度及影响范围，无需核定表面温度交换系数以及界定温度场的边界条件，从而显著节省了计算工作量，大幅提高了计算效率；通过设置计算范围并布置高分辨率网格，提高了计算精度，采用该模型对48h连续长时间排放条件下的不同冷排水温度变化情景的影响进行预测计算，计算结果以不同温降值的最大影响距离和包络面积等温降地理分布特征值表示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，第3步建立的余氯扩散模块在三维潮流场计算的基础上，采用基于fick扩散定律的三维污染物浓度扩散模型，结合排水量和余氯排放浓度，考虑余氯衰减，确定余氯在水体中的水平扩散系数和垂直扩散参数，通过数值模拟方法模拟余氯在海水中的三维浓度场，定量说明余氯排放对水质的影响程度和影响范围，计算结果以余氯浓度及其对应的最大扩散距离、包络面积参数表示。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，第4步和第5步建立的海洋生物资源损失量计算模块不仅关注了温降、余氯毒理效应带来的海洋生物资源损失量，还计算取水过程的机械卷载及灭活对海洋生物资源造成的损失量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，第4步和第5步计算的海洋生物资源损失量通过动态调整运行工况、温差和余氯增量等级，计算各情景下温度、余氯的累积影响面积及程度，以及综合考虑各方面因素的总的海洋生物资源损失量，进而优化出对海洋生物资源影响程度较低的冷排水温降和余氯含量控制方案，有利于LNG清洁能源利用中的环境友好战略的实现。