龍口北部海域溫排水三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求量成倍增長，濱海電廠發(fā)展迅速。這些電廠通常利用海水進行機組冷卻降溫，其工藝的突出優(yōu)點為水源充足、降溫效果顯著，但利用后海水以溫排放形式向排水口附近海域排放熱污染，所引起的海水溫升擾亂水體原有的溫度分布，給生態(tài)環(huán)境帶來劇烈沖擊，同時可能影響電廠自身取水溫度，進而威脅機組運行的安全與穩(wěn)定。因此溫排水的數(shù)值模擬預測研究具有環(huán)境保護與工程設計的雙重意義。
　　本文以正在運行的龍口電廠排水海區(qū)為例，基于非結構網(wǎng)格

2、有限體積海岸和海洋模式（FVCOM）建立了三維溫排水數(shù)值模式。模式水平方向采用非結構的三角形網(wǎng)格，能夠較準確地擬合龍口北部海域眾多島嶼以及曲折的不規(guī)則岸線邊界；垂向上使用σ坐標，能夠更好的刻畫復雜地形。文中采用研究區(qū)的潮位、海流資料對水動力模式進行驗證，結合多斷面多站位實測資料對模式參數(shù)設置進行率定，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結果與實測資料相符合，說明了模式的有效性。針對夏、冬、秋（春）三個季節(jié)設計工況，對水溫平面分布與典型斷面特征進行研究，得到了工

3、程海區(qū)與觀測資料一致性較高的、空間步長小于30m的高分辨率溫度場模擬結果。將FVCOM模式結果與廣泛應用的基于Mike21模式的相同研究海區(qū)二維模擬結果進行對比，結果表明二者規(guī)律基本吻合，進一步的證實模式的可靠性。本文所建立的模式在達到二維模式深度的同時又能夠獲得二維模式無法模擬的水文斷面結構，得到了由于垂向混合不充分引起的分層現(xiàn)象，比較真實的反映溫排水的實際情況。
　　數(shù)值研究結果表明，溫度場平面分布差異主要來自潮流場及水深地形

4、共同作用，大潮期水動力條件強，潮流攜帶排放口高溫水團運移速度較快，高溫海水沿流場方向的輸移擴散范圍較大，小潮期相反；排水口附近特殊地形也顯著影響了溫排水運移特征，水下沙脊阻礙了水體熱量離岸方向的擴散，造成高溫區(qū)域沿岸線走向帶狀分布。溫排水影響范圍的季節(jié)性差異顯著，冬季溫升影響范圍大于夏、秋（春）季。就典型斷面而言，由于水溫對密度的直接影響，海水溫升呈現(xiàn)出明顯的垂向分布差異。同時，模式反映出了個別觀測站位實測過程中出現(xiàn)的“溫度跳躍”現(xiàn)象，