电厂温排水热扩散三维数值模拟研究

第２１卷　第５期２０２３年９月中国水利水电科学研究院学报（中英文）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ．２１　Ｎｏ．５Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０２３收稿日期：２０２３－０２－０２；网络首发时间：２０２３－０９－１３网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１０．１７８８．ＴＶ．２０２３０９１２．０８４８．００１作者简介：向杨（１９８７－），高级工程师，主要从事核电取排水研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｙａｎｇ＠ｓｎｐｄｒｉ．ｃｏｍ通信作者：张东文（１９６４－），教授级高级工程师，主要从事核电冷却方式研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｄｏｎｇｗｅｎ＠ｓｎｐｄｒｉ．ｃｏｍ文章编号：２０９７－０９６Ｘ（２０２３）－０５－０４８２－０８两种分层方式对温排水三维数值模拟的影响研究向　杨１，李延军２，陈　丹３，韩　瑞４，刘福建５，张东文１（１．国核电力规划设计研究院有限公司，北京　１０００９５；２．山东核电有限公司，山东烟台　２６４０００；３．丹华水利环境技术（上海）有限公司，上海　２００２３５；４．中国水利水电科学研究院，北京　１０００３８；５．菏泽市市场监管监测中心，山东菏泽　２７４０００）摘要：三维数学模型近年来越来越多地被用于研究滨海电厂温排水环境影响问题。

海域自由面随潮波动、地形复杂多变，垂向网格的划分方式在一定程度上会影响流场、温度场计算结果。

本文以某滨海核电厂为例，采用ＭＩＫＥ３软件开发斜压三维水动力水温模型，在总分层数即算力保持一致的情况下探究纯ｓｉｇｍａ分层和垂向混合分层两种分层方式对计算结果的影响。

结果表明：两种垂向分层模式对海域潮位的计算精度影响不大，但对有垂向流速梯度的流场刻画会产生一定影响，在近岸海域采用ｓｉｇｍａ分层模式有利于捕捉垂向流速的变化特征；同时，纯ｓｉｇｍａ分层方案下，４℃最大温升包络面积约为混合分层的４倍，表明不同垂向分层模式可能会对高温升包络面积计算结果产生较为显著的影响。

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。

汕头港水域温排水热扩散的三维数值模拟
黄平
【期刊名称】《海洋环境科学》
【年(卷),期】1996(15)1
【摘要】本文建立了汕头港水域温排水扩散的三维数学模型，并采用特征差分方法求其解，对该法在三维情况下的稳定条件作了推导，给出了判断公式。

上述模型被应用于汕头热电厂废热水排放的环境影响评价中，实例计算表明，该模型算法程序简单，计算结果合理。

【总页数】7页(P59-65)
【关键词】热扩散;温排水;三维数值模拟;汕头港水域
【作者】黄平
【作者单位】中山大学环境科学系
【正文语种】中文
【中图分类】U652.3
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