秦山核电三期工程取水口冲淤变化研究和预测论文

《秦山核电三期工程取水口冲淤变化研究和预测论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、秦山核电三期工程取水口冲淤变化研究和预测论文摘要：本文采用河床演变分析的方法研究秦山核电三期工程取水口附近海床的冲淤变化，并用数学模型和实体模型在验证的基础上进行了近期变化预测，为核电厂安全运行数十年和保证循环冷却水正常供水提供了科学依据。关键词：河床演变数学模型实体模型预测1前言秦山核电三期工程位于毗邻钱塘江河口的杭州湾顶附近的秦山、螳螂山(图1)。三期工程拟建二台Candub重水堆机组，装机容量为150万k3/s。由于取水口所在海域潮强流急、含沙量大，又是杭州湾北岸深槽的末段，海床受上游钱塘江河口径流丰、平、枯的变化和围垦(钱塘江河口上游已围近百万亩)的影响而发生剧烈的冲淤变化

2、.freel、平均水深7～10m的深槽，称之为杭州湾北岸深槽。秦山核电取水口位于杭州湾北岸深槽的末段这一大环境中。因而深槽的冲淤变化，将直接影响到取水口的运行。图1秦山核电位置示意图SchematiclocationplanofQinshanNuclearPo(深槽范围)、高程-2.0以下的深槽容积变化可知，北岸深槽的上段(场前以上)40年来是淤积的，累计淤积0.76亿m3。场前以下至金山段是冲刷的，累计冲刷0.77亿m3。2.2秦山深潭的冲淤变化和形成机理在杭州湾北岸深槽稳定性分析的基础上，根据40余年来厂区水域的10多次较大比尺(1/万)测图分析，秦山深潭自1971年以来至19

3、88年，多年来呈累计淤积的变化，总计淤积4177万m3，平均淤厚5.0m，-18m以下深潭面积减小42.8%，而1988年以来变化不大，基本趋于稳定，仅有季节性的冲淤变化（呈“夏淤冬冲”的特点）。其淤积原因是由于河口段60年代和70年代末遭受连续枯水年加上大规模的围垦引起的，且淤积的时空分布有滞后现象。其淤积和面积缩小的部位主要在离岸的三个方向，而近岸边没有单向累积性的淤积变化。秦山深潭是由于秦山、螳螂山在平面上凸出岸线300m以上，形似一座丁坝。涨、落潮流由于丁坝的绕流作用而形成坝头附近的上升、下降的螺旋流，水流集中冲刷形成类似于坝头的冲刷坑。另外还有道罗山岛屿的绕流冲刷作用。运

4、用张定邦1以实验资料为基础的公式(1)式中k为与边坡系数有关的系数，k=f(m)；h0为行近水深；V为行近流速；ds为大于某粒径重量百分数5%所对应的粒径；d为平均粒径；α为水流与坝轴线交角。计算冲刷坑最大深度h，当流速达3～4m/s时，坑底高程可冲深到-30～40m左右，与实际情况基本一致。2.3取水口附近冲淤变化取水口底设计标高为-13m。根据历年水下地形图分析，取水口附近在矶头绕流和回流的作用下，形成一个深水陡坡，-13m线比较稳定，平面摆动不大，最大摆幅为20～40m，越近矶头头部越稳定，只要取水口离岸一定距离布置时，完全可以满足设计标高要求。虽然秦山深潭多年来

5、呈淤积趋势，但历年来淤得最高时（包括季节性变化）取水口附近深潭最深点还在-26m以下，且近岸陡坡无累积性单向淤积。2.4秦山水域水沙运动概貌秦山水域大潮时涨、落潮平均流速在0.90～1.8m/s，涨、落潮最大流速可达3～4m/s。螳螂山和道罗山之间的水道内流速更大。(1)流路与流态浮标流路追踪资料表明，涨潮时有二股水流向秦山、道罗山口门辐集交会，经道罗山水道时其间的水流十分湍急，上下翻滚，形成螺旋流。落潮时受杨柳山、秦山挑流作用，主要向白塔山外侧流去，经道罗山至北岸深槽的落潮流相对较强。另外，在螳螂山、道罗山附近均有回流存在，水流流态和结构十分复杂。数模和实体模型均模拟了上

6、述流路和流态。(2)流场分布纵向变化水域内涨潮时流速沿程向上游增大；落潮时向下游递减。横向变化越近岸边涨落潮流速比值越大；离岸愈远，比值越小，甚至小于1。近岸水量是净进，离岸远时为净出。说明近岸区域是受涨潮流控制，由于外海涨潮流强度、方向几十年来无大的变化，因而近岸无单向淤积趋势。而离岸远处受落潮流控制，而落潮流速受上游河口围涂的影响已减小10%以上，从而造成离岸远处区域的单向淤积。(3)含沙量分布与输沙特征秦山水域内涨、落潮含沙量最大可达5～12kg/m3，平均为3～6kg/m3。涨潮时含沙量沿程向上递增，落潮时向下游递减；悬沙和底质粒径也呈相同趋势变化。近岸涨落潮输沙量

7、比值大于1，离岸远处则反之。大、小潮输沙量可差2～4倍。3数学模型简介和验证3.1数学模型简介考虑到杭州湾和钱塘江河口是以悬沙输移为主，故采用潮汐水流、泥沙输移及河床变形垂线平均的二维模式来进行数值模拟计算2。其水流泥沙运动基本方程为(2)(3)(4)(5)(6)式中Z为潮位；H为水深；g为重力加速度；u、v为分别为x、y方向上垂线平均流速分量；f为柯氏力系数；Cz为谢才系数；Z0为河床高程；t为时间；εx、εy分别为水流在x、y方向的涡动扩散系数；ω为泥沙的沉速