宽浅型水域温排水横向输移扩散特性研究

发布时间：2017-12-16 14:08

  本文关键词：宽浅型水域温排水横向输移扩散特性研究

  更多相关文章： 温排水 横向混合系数 水槽试验 数值模拟 表面散热相似

【摘要】：水环境影响数值模拟是电厂温排水环境影响预报评估的重要手段,亦是未来主要的发展趋势。横向混合系数是表征温排水掺混稀释特性的重要参数,是对横向扩散段环境水体污染物自净能力的直接反应。保证模拟水域扩散参数计算、选取的准确性直接影响到预报结果的可靠性,对水域生态环境的保护、电厂的规划及选址工作均具有重要意义。至今尚缺少针对温排水工程横向扩散规律的系统性研究成果,而直接运用一般污染物横向混合系数计算方法难以准确反映温排水水力、热力性质的特殊性,易出现较大偏差。本文根据工程水域的普遍水力特性及火/核电厂温排水工程水力、热力的基本特性,依托人工控制气象条件下表面散热相似水槽试验模拟与数学模型扩散效应验证分析相结合的手段,探讨了宽浅型水域温排水近岸排放条件下水域宽度、流速、水深以及温排水出流浮力特性等要素对横向扩散规律的影响。研究工作为宽浅水域温排水输移扩散特性研究奠定了基础,为温排水数模计算中扩散参数的计算、选取提供了技术支撑。研究成果也为类似污染物横向扩散问题研究提供了重要的参考依据。本项研究结果表明:(1)在本文控制条件下(宽深比范围55 ≤ S/hi ≤ 150,环境流量与排水量之比12 ≤Q/qe≤ 52.5)水域宽度变化对温排水横向输移扩散影响很小。宽度影响强弱与平均流速、环境水深间存在关联关系,流速越大、水深越深,宽浅水域宽度改变产生的影响越小。(2)温排水横向混合能力随平均流速、水深增加而增强,相应表层温升分布形态随之发生改变。流速、水深变化对温排水垂向温升分布结构均具有重要影响,流速增加使温排水垂向温升分布趋于均化,水深增加诱使温排水垂向分层效应增强,热水向水体表层聚集,驱使表层扩散宽度增大。(3)温排水温差二次流作用诱使横向混合系数值明显增大,对比分析表明,温排水横向混合系数值数倍于一般中性污染物。这与前人研究成果基本一致。(4)有、无取水条件下流场、温度场存在一定差异,但整体分布基本一致。相应工况横向混合系数值基本相同,据此认为该局部水力因素对温排水横向扩散效应不构成明显影响。最终,以试验模拟结果为参照,依托数值模拟手段拟合得到了相应工况横向混合系数值,并线性回归分析得到顺直宽浅型水域温排水横向混合系数计算公式:Ey = 0.1837(U/u*)1.32hu*经初步验证该公式的准确性较好,相应的应用条件为:宽深比范围B/h≥ 55,环境来流比范围Q/qe ≥ 12。
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV137

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本文编号：1296292