南迪普電站溫排水影響數(shù)值模擬研究

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1、第42卷第13期人民長(zhǎng)江Vo1．42．No．1320l1年7月YangtzeRiverJuly，2011文章編號(hào)：1001—4179(2011)13—0087—03南迪普電站溫排水影響數(shù)值模擬研究華維娜，張根廣，李雪江(西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌712100)摘要：為了評(píng)估電站的溫排水對(duì)自然水域的影響，通過對(duì)巴基斯坦南迪普聯(lián)合循環(huán)電站取排水系統(tǒng)進(jìn)行平面二維數(shù)學(xué)模擬，對(duì)溫排水水體的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，并與物理模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明：應(yīng)用溫排水運(yùn)動(dòng)的平面二維數(shù)學(xué)模型對(duì)寬淺河道進(jìn)行溫排水影響計(jì)算，可以較為準(zhǔn)確地模擬溫排水對(duì)自然水域的影響程度，并可對(duì)取

2、排水工程布置方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為工程設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：取排水；數(shù)值模擬；溫排水；南迪普電站中圖法分類號(hào)：TV732文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A近年來火力發(fā)電行業(yè)迅速發(fā)展，而電廠排放的冷對(duì)取、排水工程布置方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)，可為相關(guān)研究工卻水熱量高，容易引起周圍水域水溫的升高，導(dǎo)致不同作提供技術(shù)支撐。程度的熱污染，由此直接影響取排水工程布置方案的l工程概況確定。分析溫排水對(duì)自然水域的影響，在電站環(huán)境影響評(píng)價(jià)和冷卻效率的評(píng)估方面具有重要意義。南迪普425MW聯(lián)合循環(huán)電站位于巴基斯坦拉合在分析電廠溫排水所引起的溫升等問題時(shí)，通常爾地區(qū)u．C．c．運(yùn)河左岸，工程冷卻水源為U．C．C運(yùn)采用物理模

3、型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法對(duì)其進(jìn)行研究預(yù)河地表水，冷卻水系統(tǒng)擬采用直流加再循環(huán)供水方式。測(cè)。近年來，溫排水?dāng)?shù)學(xué)模型計(jì)算以其方便有效的特水電站正常運(yùn)行時(shí)，直流冷卻水排至水電站上游；當(dāng)水點(diǎn)在預(yù)測(cè)溫排水運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)中得到了廣電站停機(jī)時(shí)，直流冷卻水排至水電站下游。取排水位泛應(yīng)用。任華堂等人采用平面二維數(shù)學(xué)模型對(duì)印尼百置示意見圖1。由于電站下游排水口距取水口距離較通熱電站附近海域的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬，為印度尼西遠(yuǎn)，之間又有水電站隔斷，溫排水溫升不會(huì)影響到取水亞百通電站的環(huán)境影響及對(duì)策研究提供了參考依口。因此，數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算主要模擬電站上游排水據(jù)；黃向陽等人通過建立熱擴(kuò)散三維數(shù)學(xué)模型，?？跍?/p>

4、排水溫升效應(yīng)，計(jì)算區(qū)域包括水電站以上長(zhǎng)713擬了湖水熱源泵系統(tǒng)溫排水對(duì)排放口附近水域的溫升m的運(yùn)河、擬建工程取水口及電站上游排水口，運(yùn)河長(zhǎng)分布情況，與試驗(yàn)實(shí)測(cè)水溫?cái)M合較好；藺秋生等人年流量為289．54m／s，取排水流量約為12．5m／s，冷采用平面二維水動(dòng)力及熱擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型，研究了電廠卻水溫升為8℃。溫排水對(duì)其受納水體環(huán)境的溫升影響，計(jì)算結(jié)果也與物理模型試驗(yàn)成果溫升影響分布規(guī)律基本一致。針對(duì)本研究項(xiàng)目，因模擬的U．C．C(UpperChenabCa—na1)運(yùn)河水深相對(duì)運(yùn)河水面寬度及長(zhǎng)度較小，流速和水溫在垂直方向上的變化不大，因此，本文采用平面二維水流運(yùn)動(dòng)方程和溫度輸移擴(kuò)散方程對(duì)

5、電站取排水系統(tǒng)進(jìn)行平面二維數(shù)學(xué)模擬，分析溫排水對(duì)水域的影響，圖1取排水位置示意(單位：m)收稿日期：201l—O3—26作者簡(jiǎn)介：華維娜，女，碩士研究生，主要從事水力學(xué)計(jì)算研究工作。E—mail：lalal102hua@126．com88人民長(zhǎng)江2．2邊界條件2數(shù)學(xué)模型(1)進(jìn)口邊界。運(yùn)河進(jìn)口和排水口定義為流速進(jìn)2．1基本方程口條件，主流初始溫度定義為306K(即33℃)，排水口采用k—s湍流模型封閉Reynolds方程作為紊流初始溫度定義為314K(即41℃)，相應(yīng)的紊動(dòng)能k和控制方程，不可壓縮流體標(biāo)準(zhǔn)k～模型控制方程組耗散率由參考文獻(xiàn)[6—7]確定：為：k=÷(u，)(7)二連

6、續(xù)方程：，．3／2++：0(1)s=(8)0t0xOy式中，I為湍流強(qiáng)度，，=0．16(Re。)一，Re。為按水動(dòng)量方程：力半徑計(jì)算得到的Reynolds數(shù)。取0．09。旦—Ot+O+Oy=(●Op●)+xOxx(2)出口邊界。出口定義為流速出13條件。(一P1一XtVI)一Op+S(2)(3)固壁邊界條件。壁面采用無滑移邊界條件，0x+5,oz陸地邊界按絕熱條件考慮。旦0t+O+Oy=(-O—p-)+2．3計(jì)算范圍及網(wǎng)格劃分xOxx網(wǎng)格剖分采用四邊形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格作為計(jì)算的控制單(考一P伽)一塑一Oy+s(3j)元，網(wǎng)格步長(zhǎng)為0．5m，共劃分363588個(gè)節(jié)點(diǎn)，式中，P為水的密度；“和

7、分別為水平面上和Y兩個(gè)361764個(gè)單元。方向的水流流速；為水體的分子動(dòng)力黏度系數(shù)；3計(jì)算結(jié)果與分析一p、一p、一p為Reynolds應(yīng)力項(xiàng)，可寫成通用形式：3．1模型驗(yàn)證一p=等+差)一(p+差選取上游排水口=603In處垂線平均流速及溫排水沿程溫升影響范圍作為驗(yàn)證資料，驗(yàn)證結(jié)果見圖k方程2，3一。由圖可見，計(jì)算的垂線平均流速及溫排水沿警～蓋=蠹c”+，蓑+G一c4，程溫升影響范圍與物理模型實(shí)測(cè)資料吻合良好，表明數(shù)學(xué)模型采用的物理參數(shù)合理，計(jì)算方法可靠，能夠其中G為