DB37T-海湾纳潮量数值模拟技术指南编制说明

《海湾纳潮量数值计算技术规程（报批稿）》地方标准编制说明一、工作简况（一）任务来源2020年2月，山东省市场监管局关于征集海洋领域2020年地方标准制（修）订项目的通知，通知中指出：“围绕‘海洋强省’建设，重点征集海洋执法、海岛保护与利用、海域综合管理、海洋生态修复保护、海洋观测与监测、海洋防灾减灾等方面的标准。”标准起草组依据该通知，在已有成果的基础上编制《海湾纳潮量数值模拟技术指南》，形成地方标准项目建议书、地方标准申报项目实施与评估工作方案申报表和标准草案报送山东省海洋局。2020年7月，山东省市场监督管理局发布《山东省市场监督管理局关于印发2020年度地方标准（修）订计划项目的通知》（鲁市监标字〔2020〕249号），全面推进“山东标准”建设，《湾纳潮量数值模拟技术指南》作为山东省地方标准项目正式立项，山东省海洋资源与环境研究院作为牵头单位承担该标准的起草工作。标准起草组根据专家论证会和专家审查会意见，专家组认为本标准规定的海湾纳潮量是基于数值模拟结果由纳潮量计算公式得出，较为符合规程标准的功能定位，专家建议标准名称更改为《海湾纳潮量数值计算技术规程》。本标准由山东省海洋局提出并组织实施，并由山东省海洋标准化技术委员会归口。（二）起草单位、起草人及任务分工1、起草单位：山东省海洋资源与环境研究院、山东省国土空间数据和遥感技术研究院、青岛市运输事业发展中心、斯坦德技术工程（青岛）有限公司。2、起草人：朱金龙、徐艳东、孙伟、刘昕、汪健平、刘宁、孙贵芹、关纯安、杨立鹏、苏博、朱淑香、韩慧宗、魏潇、张娟、王玉祯、聂朝辉。3、任务分工朱金龙：作为本标准起草负责人，全面组织标准起草工作，制定标准起草大纲及主要内容，统筹起草组工作，组织标准审查、报批等工作；徐艳东：组织实施标准制定方案，调度起草组成员推进标准制定程序和进度；孙伟：参与标准技术内容的撰写，组织协调标准制定所需资源；刘昕：参与标准技术内容的撰写，调度起草组成员推进标准制定程序和进度；汪健平：组织起草组人员进行调研，提供标准编写所需的资料，参与标准编写；刘宁：提供标准编写所需的资料，负责标准各章节草稿撰写；孙贵芹：提供标准编写所需的资料，负责标准各章节草稿撰写；关纯安：提供标准编写所需的资料，负责标准各章节草稿撰写；杨立鹏：提供标准编写所需的资料，负责标准各章节草稿撰写；苏博：提供标准编写所需的资料，负责标准各章节草稿撰写；朱淑香：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见；韩慧宗：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见；魏潇：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见；张娟：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见；王玉祯：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见；聂朝辉：提供标准编写所需的资料，协助发布、整理征求意见。（三）起草过程1、前期工作在接到标准制定任务以后，成立了标准起草组，充分收集了已发布的国家标准、行业标准、地方标准及其他相关文献资料。其中，国家标准包括：《海洋调查规范》（GB/T12763.2）、《海湾围填海规划环境影响评价技术导则》（GB/T29726）、《航道测量基本术语》（GB/T39619）；海洋行业标准包括：《海洋监测技术规程》（HY/T147.7）；交通行业标准包括：《水运工程模拟试验技术规范》（JTS/T231）；水利行业标准包括：《溃坝洪水模拟技术规程》（SL/T164）。通过研究上述已收集到的相关资料，掌握了国内相关标准的制定情况，进一步确定规程编制的框架和内容，为本标准的起草奠定了良好基础。2、开展研讨，形成标准专家征求意见稿结合收集到的相关资料，总结目前海湾纳潮量计算方法的经验成果和存在的问题，开展内部讨论会，充分吸收各方面经验，详细研讨海湾平面二维潮波数值模型建立和纳潮量计算方法。2021年4月编制形成了《海湾纳潮量数值模拟技术指南》（专家征求意见稿）。3、组织征求意见，形成标准送审讨论稿2021年5月，《海湾纳潮量数值模拟技术指南》（专家征求意见稿）通过电子邮件方式定向征求了监测机构、高校、科研院所、管理机构、企业等31家单位的意见，征求意见单位情况见表1。同时，按照要求在山东省海洋标准化技术委员会网站公开征求意见。收到“征求意见稿”后，收到反馈专家意见31份，其中2份无意见。项目组根据专家的意见和建议，进行《海湾纳潮量数值模拟技术指南》修改工作，形成《海湾纳潮量数值模拟技术指南》（送审讨论稿），并编写完成标准（送审讨论稿）的编制说明。表1征求意见稿征求单位情况一览表序号单位类型和数量单位1监测机构，7个国家海洋局北海环境监测中心国家海洋局烟台海洋环境监测中心站山东省生态环境监测中心山东省海洋预报减灾中心天津市海洋环境监测预报中心烟台市海洋环境监测预报中心威海市海洋与渔业监测减灾中心2高校，4个中国海洋大学山东农业大学烟台大学天津农学院3科研院所，9个自然资源部第一海洋研究所自然资源部第二海洋研究所中国水产科学研究院南海水产研究所国家海洋局南海规划与环境研究院珠江水利委员会珠江水利科学研究院山东省标准化研究院山东省海洋科学研究院浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院）山东省渔业技术推广站4管理机构，4个国家海洋信息中心山东省海洋工程咨询协会青岛市黄岛区交通局长岛国家海洋公园管理中心5企业，7个山东港口烟台港集团有限公司烟建集团有限公司青岛市水利勘测设计研究院有限公司青岛中海昶洋环境科技有限公司青岛瀚海海洋工程设计研究有限公司烟台润达垃圾处理运营有限公司澳瑞环保(大连)有限公司4、经过专家论证，形成标准送审稿2021年11月，山东省海洋局、山东省海洋标准化技术委员会在济南组织召开了山东省地方标准《海湾纳潮量数值模拟技术指南》专家论证会议。会议邀请5名专家组成标准论证专家组，与会专家听取了起草单位关于标准编制情况的汇报和说明，审查了标准送审讨论稿、编制说明和意见汇总表，经质询讨论，专家建议标准名称修改为《海湾纳潮量数值计算技术规程》。起草组根据专家意见，按照规程要求对标准进行修改完善，形成了标准送审稿，报标准化行政主管部门组织专家审查。图1专家论证会意见5、省市场监督管理局初审，修改完善标准送审稿2022年8-12月，山东省市场监督管理局组织专家对标准（送审稿）进行了技术审查，并给出了《海湾纳潮量数值模拟技术指南》项目技术审查意见，提出了材料的完整性意见0条，标准草案草稿意见9条，地方标准编制说明意见5条，征求意见汇总处理表意见3条。标准起草组根据专家意见,进一步完善了标准（送审稿），规范编写了征求意见汇总处理表，补充和调整了编制说明的格式和内容。6、经过专家审查，形成标准报批稿2023年4月，山东省海洋局在济南组织召开了《海湾纳潮量数值模拟技术指南》山东省地方标准专家审查会议，山东省市场监督管理局对审查会议进行监督指导。来自中国海洋大学等单位9名专家组成了审查委员会。审查委员会听取了标准编制情况汇报，对标准文本和标准编制说明进行了逐章、逐条审查。审查委员会对标准材料提出了审查意见，标准起草组根据审查意见对标准进行了修改完善，审查委员会对修改内容予以确认，建议标准名称修改为《海湾纳潮量数值计算技术规程》。会议一致同意该标准通过审查，要求起草单位尽快形成报批材料后上报山东省市场监督管理局。标准起草组根据专家审查会意见，形成了标准（报批稿），报山东省市场监督管理局。图2专家审查会意见二、地方标准制定目的和意义海湾的纳潮量是其接纳潮水的体积。对于海湾而言，纳潮量直接反应了海湾的自净能力，是湾内外水体以及物质交换的基础，对海湾内物质输运扩散起着决定性的作用。国家提出并不断强化科学发展、增强海洋生态文明建设要求，对海洋资源环境的保护力度越来越大。山东省是我国重要的沿海省份，目前我省正在推进海洋强省建设，而随着海岸带经济的快速发展，近岸生态环境承受着巨大压力，污染防治形势不容乐观，海洋生态功能不同程度受损。纳潮量是海湾环境容量计算的关键指标，海湾环境容量是制定海湾环境管理目标和污水排海标准的重要依据，是合理制定海域污染控制对策，实施排污总量控制的关键。因此，评估海湾纳潮能力对海湾的生态环境保护具有重要意义。国内外关于海湾纳潮量的研究较多，发展了多种技术方法和评价体系，并在众多海湾有所应用，但迄今为止，国内尚未制定相关的标准或技术规程，更无适用于业务应用的统一、便捷方法，致使海洋主管部门无法对污染较为严重的海湾实施合理的排污总量控制制度。因此，有必要推出适用于业务体系推广应用的海湾纳潮量技术规程，以便进行各海湾的横向和纵向比较及协同管理。本规程旨在通过总结分析各种海湾纳潮量计算方法，并结合当前先进的技术手段和数据获取方式，从科学性、实用性和可操作性等方面考虑，对海湾二维潮波数值模型的建立和纳潮量计算方法做出了详细规定，将为开展海湾环境水力特性研究中纳潮量计算提供一套可操作的技术流程，有利于回应社会公众关切和决策者急需了解的关键问题。因此，形成一套可操作性强、示范效应好、适用于业务体系推广应用的海湾纳潮量数值计算技术规程是十分必要的。三、地方标准编制原则、主要技术内容和确定依据（一）标准编制原则和依据1、标准编制原则标准按照标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则（GB/T1.1-2020）的规定起草。本标准制定以“科学、合理和可操作”原则，结合当前数值计算技术和数据获取方式，针对我省近岸海湾特点，从科学性、技术完整性、操作可行性等方面综合考虑，提出适合业务化推广的海湾纳潮量数值计算技术，供相关海洋管理部门和科研人员参考。为指导海湾纳潮量数值计算，提高计算结果的准确性和可靠性，为海湾环境水力特性研究提供技术支撑。2、标准编制依据本标准的编制以国内已发布的国家标准、海洋行业标准、交通行业标准等作为依据，其中包括的主要标准有：GB/T12763.2海洋调查规范第2部分：海洋水文观测；HY/T147.7海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法；JTS/T231水运工程模拟试验技术规范。（二）标准的框架主要包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、基本程序、资料收集、二维潮波数值模型、纳潮量计算、成果与报告。（三）标准主要内容及确定依据1、术语和定义“纳潮量”定义，采纳专家审查会意见，将“纳潮量”定义改写为“由于潮汐涨落引起的海湾水体体积的变化量。”“潮差”定义，采纳征求意见阶段和中期审查阶段的专家意见，同时参照国家标准《航道测量基本术语》（GB/T39619-2020），参考书籍《潮汐原理与计算》（黄祖珂等，2005），将原定义中“潮位高度差”更改为“潮位差”，并增加“在一个潮汐周期内”描述。“单宽流量”定义，采纳专家审查会意见，将“单宽流量”定义改写为“单位时间通过单位宽度断面的水体体积。”2、基本程序“基本程序”给出了模型建立与验证资料收集、海湾二维潮波数值模拟与验证、纳潮量计算、成果与报告编写等方面的内容和要求。3、二维潮波数值模型章节5.1岸线与水深，由于水深测量年份无法完全与岸线数据年份同步，因此，水深数据应选取与岸线数据年份相近的资料。章节6.2计算域的确定及网格剖分，参照《海湾围填海规划环境影评价技术导则》（GB/T29726）、《水运工程模拟试验技术规范》（JTS/T231）、《溃坝洪水模拟技术规程》（SL/T164）。章节6.5验证计算及精度控制，模型验证站位数量控制参照《海湾围填海规划环境影响评价技术导则》（GB/T29726）。验证计算及精度控制参照《水运工程模拟试验技术规范》（JTS/T231）。4、纳潮量计算本标准推荐采用两种海湾纳潮量计算方法，一种是通过潮波数值计算结果，得到湾内各个网格的平均潮差与其代表面积的乘积，然后累加求和得到海湾纳潮量，此种方法计算得到的是平均条件下的海湾纳潮量。第二种方法采用湾口断面流量累计法计算得到某一特定时期（大潮期、小潮期）的海湾纳潮量。=1\*GB3①平均纳潮量计算细节说明通过潮波数值计算结果，得到海湾内各个网格的平均潮差与其代表面积的乘积，然后累加求和得到该海湾的平均纳潮量。模型各网格单元的平均潮差计算公式参考基础课程教材书籍《潮汐原理与计算》（黄祖珂等，2005）、《潮汐和潮流的分析和预报》（方国洪等，1986）、《实用潮汐学》（郑文振，1959），该公式经常被用于海图潮信表中平均潮差的计算，以备航海人员使用。=2\*GB3②潮周期纳潮量计算细节说明潮周期纳潮量是通过计算湾口断面上各个控制点的单宽流量，由全断面单宽流量沿口门宽度累计得到整个断面的时间序列流量，然后按涨潮或落潮期进行流量累计即可得到海湾潮周期纳潮量。根据水力学单宽流量公式，将流经断面的流速v向垂直断面方向分解为vsin(γ-α)，那么流经湾口断面的单宽流量为hvsin(γ-α)。单宽流量公式中，γ角定义为N向与断面起点至终点方向顺时针的夹角，面向海湾，断面左端点为起点，右端点为终点，见图3。由单宽流量公式可知，沿断面起点至终点方向，向左穿过断面的单宽流量为正数，向右穿过断面的单宽流量为负数。图3γ角定义示意图5、成果与报告规定了海湾纳潮量数值计算的成果要求及其报告编写内容。四、与现行相关法律、行政法规和其他标准的关系本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致，无冲突或矛盾之处。五、重大分歧意见的处理过程、处理意见及其依据无重大分歧。六、对地方标准自发布日期至实施日期之间的过渡期的建议及理由建议该标准自发布日期至实施日期之间的过渡期为一个月。建议政府有关部门及时进行标准宣贯和标准培训，为我省合理配置用海要素、制定海湾环境管理目标与污染防控对策提供方法依据。七、其他需要说明的内容（一）涉及专利情况本标准内容不涉及专利，不涉及专利纠纷。（二）方法验证本标准已在国家海洋局烟台海洋环境监测中心站、芝罘区现代海洋产业发展促进中心、青岛中海昶洋环境科技有限公司进行了方法验证试验。选择莱州湾为研究对象进行海湾纳潮量计算，国家海洋局烟台海洋环境监测中心站选择潮周期纳潮量计算方法，计算结果表明：莱州湾大潮期纳潮量为6.87×109m3，小潮期纳潮量为4.93×109m3；芝罘区现代海洋产业发展促进中心选择平均纳潮量计算方法，计算结果表明：莱州湾平均潮量为6.0×109m3；青岛中海昶洋环境科技有限公司选择平均纳潮量计算方法和潮周期纳潮量计算方法，计算结果表明，莱州湾平均潮量为6.01×109m3，莱州湾大潮期纳潮量为6.85×109m3，小潮期纳潮量为4.94×109m3。采用相同纳潮量计算方法，三家验证单位计算结果无显著性差异。三家验证单位均得出，本标准推荐采用的两种计算方法，即可得到海湾的平均纳潮量，又可得到某一特