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第２０卷 第５期２０２２年９月中国水利水电科学研究院学报（中英文）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ．２０ Ｎｏ．５Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０２２收稿日期：２０２１－１０－１５；网络首发时间：２０２２－０７－１５网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１０．１７８８．ＴＶ．２０２２０７１３．１６５８．００１．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金项目（５１２０９２２８）作者简介：陈小莉（１９８０－），博士，教授级高级工程师，主要从事环境水力学研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｌ＿ｉｗｈｒ＠１２６．ｃｏｍ文章编号：２０９７－０９６Ｘ（２０２２）－０５－０３９４－０８滨海核电厂明渠深水温排放三维数值模拟研究陈小莉，张 强，赵懿臖，袁 珏（中国水利水电科学研究院水力学研究所，北京 １０００３８）摘要：核电厂温排水对海域环境的影响不容忽视，数学模型是预报温排水扩散范围的重要手段。
三维数学模型能反映水温垂向分层，相比二维模型更为精细，由于其对垂向流速求解存在简化，应用于不同排放型式的模拟精度尚需要深入论证。
本文针对深水明渠排放型式开展了温排水三维数值模拟，计算结果与物理模型及近区浮射流模型Ｃｏｒｍｉｘ进行了对比，结果表明三维数学模型计算的１℃温升范围与物理模型接近，４℃温升范围较物理模型和Ｃｏｒｍｉｘ显著偏小。
本项研究表明现有三维数学模型单独应用于明渠水深排放型式难以同时兼顾近远区模拟精度，需要进一步开展与近区浮射流模型的耦合研究以提升其适用性。
关键词：温排水；明渠排放；三维数学模型；水温分层；输移扩散 中图分类号：ＴＶ１３３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．１３２４４?ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｉｗｈｒ．２０２１０２５４１ 研究背景滨海核电厂通常采用海水直流循环冷却，由于热能利用效率仅有３４％左右，运行过程中会产生能量相当于２倍发电量的废热，以高于环境水体温度８～１０℃的温热水持续排入受纳海域，对海域环境造成的影响不容忽视。
某电厂温排水三维扩散特征物理模型研究及分析郭磊;黄本胜;邱静;赵吉国;刘中峰【摘要】温排水研究是电厂排水环境影响评价和海域使用评估的重要前提.受排水量、排水结构设计及受纳水体动力条件等影响,温排水三维热力扩散特征较为复杂,规律性不强,是电厂温排水研究的难点.以某\"近取远深排\"布置滨海电厂为例,采用物理模型试验手段,结合排水口多点多层温升实时监测数据,研究电厂排水三维热扩散特性.以大范围温排物理试验为基础,根据平面二维数值模拟成果,并结合电厂排水头部局部布置,在排水口表层2℃温升包络范围内,布置10条测温垂线,每条垂线设4个测温点.通过生潮系统及测温系统,监测不同工况下各测点温升值,插值并绘制三维垂向温升分布图,分析电厂排水口垂向温升分布及扩散特征.分析表明,就本项目温排水条件,高温升水团被约束在排水口附近较小区域内;温排垂向扩散呈椭榄或烛焰形态;底部高温升扩散受水平海流影响较小;温排水上浮过程中,高温升水团快速减小,低温升水团范围逐渐扩大.研究可为类似电厂排水三维热力扩散分析提供参考.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】6页(P26-30,39)【关键词】温排水;三维扩散特性;物理模型试验;自然邻点插值;生潮系统【作者】郭磊;黄本胜;邱静;赵吉国;刘中峰【作者单位】广东省水利水电科学研究院, 广东省水动力学应用研究重点实验室,河口水利技术国家地方联合工程实验室, 广东广州 510635;广东省水利水电科学研究院, 广东省水动力学应用研究重点实验室,河口水利技术国家地方联合工程实验室,广东广州 510635;广东省水利水电科学研究院, 广东省水动力学应用研究重点实验室,河口水利技术国家地方联合工程实验室, 广东广州 510635;广东省水利水电科学研究院, 广东省水动力学应用研究重点实验室,河口水利技术国家地方联合工程实验室, 广东广州 510635;广东省水利水电科学研究院, 广东省水动力学应用研究重点实验室,河口水利技术国家地方联合工程实验室, 广东广州 510635【正文语种】中文【中图分类】TV137;TM621直排方式电厂在运行过程中，机组废热将随循环冷却水排入工程附近水域，形成温排水。
浅谈核电厂温排水模型试验摘要：直流供水核电厂温排水不断地排入受纳水体，造成水域温度升高，对自身取水影响较大，以及影响水体水质，危害水中生物的生长，对周围水域造成热污染。
因此需依据工程规划、设计进度安排，分阶段采用适宜的数学模型计算、物理模型试验手段开展相应研究工作，为工程规划设计及其环境影响评价提供依据。
关键词：核电厂；温排水数值模拟试验；温排水物理模型试验冷却水作为核电厂的机组冷源，经过热交换后，温度一般升高8℃～12℃，成为“温水”流出。
冷却水的注入影响核电站取排水工程水体的水力热力特性，取水温升的高低直接关系到电厂机组效率，水温超过一定限度，还将被迫降低负荷，成为机组满发的巨大障碍，如何利用现有水源的冷却能力来满足工程取水温升的要求，成了冷却水水工设计中的关键问题。
同时，电厂循环冷却水直接排入受纳水域也会对水质、水生物等产生许多连带影响，严重时会发生热污染现象。
特别是核电厂冷却水中有时包含不同程度的低放射性物质，这对环境的影响更不容忽视。
因此需依据工程规划、设计进度安排，分阶段采用适宜的数学模型计算、物理模型试验手段开展相应研究工作，以便合理地选择取排水口的位置和形式，为工程规划设计及其环境影响评价提供依据。
1.核电厂温排水模型试验种类温排水模型试验须根据类比分析或热扩散预测研究的方法获得温升范围，目前常用的热扩散研究方法是数值模拟计算和物理模型试验。
因此温排水模型试验种类分为：温排水数值模拟试验和温排水物理模型试验。
受潮汐影响水域的冷却水工程数值模拟技术经过近二十年的发展，在工程中已得到广泛应用。
目前比较成熟的数值模拟方法(主要是平面二维模型)主要针对冷却水工程的远区问题，对近区热浮力流动的模拟计算离工程需要尚有一定距离，故在实际工程中仍常采用物理模型来研究排取水口的近区三维流动。
通常采用数模和物模相结合的方法(复合模型)来确定电厂冷却水工程的布置方案，数模着重从总体上计算分析受纳水体的热容量和分析总体布置方案；物模则侧重于排取水口的近区热力流的模拟和具体工程布置方案、取排水口体形和尺寸的确定与优化。
滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟陈小莉;张强;赵懿珺;袁珏【摘要】温排水是滨海核电厂面临的重要环境问题,模型预报是评价排放影响的主要手段.三维数学模型能精细反映温排水扩散,是预报模型的主要发展方向,但目前其模拟适用性尚需要进一步深入研究.本文以某浅水明渠排放核电厂为例,开展了海域潮流及温排水三维数值模拟,并与二维模拟及物理模型试验进行了对比分析,比较结果表明,三维数学模型模拟的近区水温垂向分布与物理模型吻合,模拟的表层4℃和1℃温升范围与其它模型相比具有合理性.研究结果表明三维数学模型能合理反映浅水明渠排放浮力作用下的水温分层,较好兼顾近区和远区的模拟精度,对此种排放型式具有较好的适用性.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2018(016)003【总页数】6页(P207-212)【关键词】温排水;明渠排放;三维数学模型;水温分层;输移扩散;浅水排放【作者】陈小莉;张强;赵懿珺;袁珏【作者单位】中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】TV1331 研究背景现有核电厂的热能利用效率仅有34%左右，滨海厂址一般采用海水进行直流冷却，余热主要以温排水形式排入大海，对近岸海域环境存在诸多不利影响。
因此温排水影响是滨海核电厂环境影响评价重点关注的问题。
数学模型和物理模型是核电厂规划阶段预测温排水影响的主要手段。
温排水在排放出流近区与环境水体发生剧烈掺混，随后随潮扩散到远区，由于近区和远区的稀释扩散时间和空间尺度差异较大，同一模型兼顾近区和远区存在困难。
国内以往主要采用小范围物理模型试验和大范围二维数学模型相结合模拟海域温排水扩散，物理模型用于模拟取排水近区水域水力、热力特性，二维数学模型用于模拟大范围远区水动力输运。
第40卷第1期2009年1月人 民 长 江Y angtze R i verV o.l 40,N o .1Jan .,2009收稿日期:2008-11-20作者简介:张继民,男,水利部松辽流域水资源保护局监测中心,工程师,硕士研究生。
文章编号:1001-4179(2009)01-0059-04Delf t3D 在海湾电厂温排水数值模拟中的应用张继民1张新周2汤红亮3曾广恩4(1.水利部松辽流域水资源保护局监测中心,吉林长春130021; 2.河海大学水电学院,江苏南京210098; 3.上海宝川水利设计有限公司,上海201900; 4.浙江省水文局温州市水文站,浙江温州325000)摘要:河口海湾电厂的温排水受到潮汐、波浪、盐度、风场等水文气象因素的影响,对电厂所在水域的温排水运动的流场和温度场的数值模型计算比一般水域的电厂温排水数值模型计算更为复杂。
尝试运用D elft3D 模型对北仑电厂三期扩建工程的温排水进行数值模拟,通过对扩建工程4种排水口布置方案的计算分析和比较,得出了和物理模型试验吻合较好的结果,提出了合理的排水口布置方式,确定了温升的范围。
关 键 词:温排水;数学模型;表层温升;取水温升;河口海湾电厂中图分类号:TV 131.61 文献标识码:A很多火电厂将废热水排到各种水域中,如水库、湖泊、河流、港湾和近海等,从而使受纳水体增温,水生态系统平衡失调,水生生物生存受到威胁,水产资源受到破坏。
这些问题已引起了各方面的重视,相关研究工作也在积极展开[1]。
弄清楚水域温排水运动的水力热力特性以及降解扩散的过程,从而准确预测出温排水运动的流场和温排水的温升范围,是确定合理的工程布置方式以及评价工程对周围环境影响的首要条件。
而在预测温排水运动的流场和温度场的方法中,温排水数学模型计算往往是非常省力而有效的。
为了减少投资,我国沿海地区兴建的电厂大多都靠近海湾或河口,以利用海水进行电厂废热水的排放冷却,而该水域水流受潮汐、波浪等水文条件的影响呈现非恒定状态,而且河口海湾地区处于盐淡水交汇处,盐度梯度及形成的异重流对冷热水的掺混和热量输移扩散、温升范围都有影响。
三维温排水、水质模拟方案1.背景丹江口水库位于汉江中上游，水域横跨鄂、豫两省，是国家南水北调中线工程的饮用水水源保护区，其水源质量关系重大，我公司通过全面的收集整理当地的水文水质条件资料，进行水动力水质模拟。
通过数值模拟的方法，可以从定性、定量的角度分析遇到突发情况时，污染物的扩散过程，因而可以更快地做出应急预案，帮助决策，减少损失。
利用水环境数值模拟软件3EWATER，对丹江口水库建立了一套三维应急水动力水质模型，模拟突发情况时，水库中的温排水以及水质的变化情况，为突发水污染应急做决策依据。
2.建模过程2.1勾画边界使用GISMODEL直接加载用户提供的丹江口水库边界文件，边界范围如下：图 1 河道边界轮廓示意图2.2绘制网格使用RGFGRID加载GISMODEL处理完毕的丹江口水库的边界文件，绘制计算网格。
共38199个网格，如下图所示：图 2 计算网格示意图2.3参数设置使用GISFLOW加载RGFGRID绘制完毕的网格，进行三维水动力、温排水、水质模拟。
三维模拟一共分为5层，每层平均分布，模拟时间步长为1min；初始条件：温排水初始温度设为25℃；选择边界：入流边界有郧县、丹江入口、淅川，出流边界有黄家港和南水北调取水口；污染物为DDT（滴滴涕），污染物的释放点如下图；释放条件：污染源为第3层（中间层）排放；DDT的衰变率为0.002。
图 3 污染物释放点位置示意图3.结果分析参数设置完毕后，开始进行模型计算。
3EWATER基于Delft3D为计算引擎，支持大时间步长而保证计算的稳定性。
计算总耗时约8分钟，用GISPLOT查看计算结果，分别选择温度和污染物，进行扩散模拟。
3.1温度场结果展示可以看到，三维模型良好地表现了各层的差异性。
查看温度的模拟结果，表层污染源附近的温度如下：图 4 表层温度示意图底层的温度如下：图 5 底层温度示意图可以看出，由于温排水温度较高，密度较小，在随水流迁移扩散的过程中，温排水向表层迁移，导致表层水体温升加大，底层基本没有温升。
