电厂温排水影响数学模型研究及应用

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1、第26卷第1期长江科学院院报Vo1．26No．12009年01月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJan．2009文章编号：1001—5485(2009)01—0029—04电厂温排水影响数学模型研究及应用蔺秋生，金琨，黄莉(长江科学院河流研究所，武汉430010)摘要：为了研究电厂温排水对其受纳水体环境温升影响，在已有工作的基础上，建立了基于河势贴体计算网格形式的平面二维水动力及热扩散数学模型。热扩散模型中各主要参数敏感性分析数值试验结果表明，从定性分析上看，所建立的数学模型模拟结果符合一般温升影响客观规律。应用实例也表明，数模计

2、算与物模试验成果温升影响分布规律基本一致，统计1℃温升影响包络线面积、数模与物模计算误差均在8％以内。这说明所建立的数学模型在一定程度上可以反映河道内温排水所带来的温升影响，且具有一定的精度。关键词：电厂；温排水；数学模型中图分类号：X143；TV131．4文献标识码：A近年来，火力发电行业发展迅速，电厂冷却循环响到的最大水层深度，来减小温升分层现象带来的水的需求量日益增加，但同时，大量冷却水的集中排计算误差。因此，可以采用沿水深平均的平面二维放也对其受纳水体的生态环境造成越来越显著的影模型来近似模拟温排水扩散问题，对于较长河段范响；因此电厂温排水影响愈来愈受到人们的关注。围的模拟问题，具有一

3、定的优势。根据有关文献资料，一些发达国家在20世纪70年代以前就开始了电厂温排水对水生生态环境影响的1数学模型建立研究，并召开了多次国际性研讨会。从20世纪80年代初开始，国内相继出现了相关研究成果介绍。1．1模型基本方程如今，在火力发电厂建设编制环境影响报告书时，其本文选取了基于边界层坐标系下河势贴体正交对水体环境影响评价是重要研究内容之一。曲线网格形式的平面二维水动力及热扩散基本方根据《取水许可制度实施办法》(国务院令程。该网格形式与其它网格形式相比具有如下特[1993]119号)，对于直接从江河、湖泊或地下取水点]：①能保证二维网格严格正交；②网格走向与并需申请取水许可证的新建、改建、扩

4、建的建设项河道整体河势基本保持一致；③在节省计算工作量目，项目业主单位应当按照有关规定进行建设项目的同时不存在较强的坐标变换；④便于与河道一维水资源论证，编制建设项目水资源论证报告书，其数学模型嵌套。具体方程形式如下：中，“建设项目退水情况及其对水环境影响分析”是(1)水流连续方程O该报告书中的重要章节。+(+-(~h)+～，。v因此，出于实际研究工作的需要，本文在已有工(2)水流运动方程作的基础上，试图建立温排水温升影响的平面二维数学模型，并以长江河道某电厂取排水工程为例，对鲁()+[南()一)20t()]+[v(如)一模型进行验证计算分析，为相关研究工作提供技术导()]++盛+一：。，支撑

5、。实际河道水流运动为复杂的三维问题，在排水鲁(+[“()一(导(]+[v(一口附近，由于温水密度小于周围水体，因此可能存在寻(++血一+～分层现象，但经过一定距离的充分掺混后，分层现象(3)热扩散方程会不明显。另外，对于河道水深较大、温升分层明显的情况，可在求解热扩散方程时，通过限制温水能影-~7(Th)+“()一)Da2()]+[Th)收稿日期：2008—01—31；修回日期：2008—06—18基金项目：水利部现代水利科技创新项目“长江中下游岸线开发利用对防洪影响初步研究”(Ⅺ)S2007—09)作者简介：蔺秋生(1977一)，男，山西新绛人，工程师，硕士，主要从事水力学及河流动力学数值模

6、拟方面的研究，(电话)027—82829871(电子信箱)jss9871@vip．163．com。长江科学院院报2009正热系数的综合，有多种经验公式可以选择参考。本文D暴()]kT=q。T。。选取应用较多的F．Gunneberg公式，其表达式为式中：z，v，t为边界层坐标系下平面二维及时间坐k=J9·2．2×10一(T+273．15)+(0．0015+标；R为边界层坐标系512轴的曲率半径；Z，h分别0l0⋯2I(25【)1l7_2．366T。)×10而+为水位、水深；，v为沿水深平均的，Y向流速分量；g，，U分别为重力加速度、糙率系数、水流紊动1621]粘性系数；厂为柯氏力系数；T为温升(

7、可理解为式中：2为水面以上2m处的风速；T为计算温升△T)；D为热扩散系数；k为水面综合散热系数；f0，加环境水温；为系数。C为水密度、水比热；q0，“0，0分别为单位面积上水流的源汇强度及速度分量；T为热源处的温升。2热扩散模型主要影响因子敏感性1．2模型定解条件分析模型方程的定解条件包括两类，边界条件和初温排水数学模型建立后，为了初步了解热扩散影始条件。响规律，以便为进一步的模型应用打下基础，