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(jì)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(jìn)行機(jī)組冷卻降溫，其工藝的突出優(yōu)點(diǎn)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(shí)可能影響電廠自身取水溫度，進(jìn)而威脅機(jī)組運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。因此溫排水的數(shù)值模擬預(yù)測研究具有環(huán)境保護(hù)與工程設(shè)計(jì)的雙重意義。
　　本文以正在運(yùn)行的龍口電廠排水海區(qū)為例，基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格

2、有限體積海岸和海洋模式（FVCOM）建立了三維溫排水?dāng)?shù)值模式。模式水平方向采用非結(jié)構(gòu)的三角形網(wǎng)格，能夠較準(zhǔn)確地?cái)M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(biāo)，能夠更好的刻畫復(fù)雜地形。文中采用研究區(qū)的潮位、海流資料對水動(dòng)力模式進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)合多斷面多站位實(shí)測資料對模式參數(shù)設(shè)置進(jìn)行率定，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測資料相符合，說明了模式的有效性。針對夏、冬、秋（春）三個(gè)季節(jié)設(shè)計(jì)工況，對水溫平面分布與典型斷面特征進(jìn)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(jié)果。將FVCOM模式結(jié)果與廣泛應(yīng)用的基于Mike21模式的相同研究海區(qū)二維模擬結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明二者規(guī)律基本吻合，進(jìn)一步的證實(shí)模式的可靠性。本文所建立的模式在達(dá)到二維模式深度的同時(shí)又能夠獲得二維模式無法模擬的水文斷面結(jié)構(gòu)，得到了由于垂向混合不充分引起的分層現(xiàn)象，比較真實(shí)的反映溫排水的實(shí)際情況。
　　數(shù)值研究結(jié)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(dòng)力條件強(qiáng)，潮流攜帶排放口高溫水團(tuán)運(yùn)移速度較快，高溫海水沿流場方向的輸移擴(kuò)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(yùn)移特征，水下沙脊阻礙了水體熱量離岸方向的擴(kuò)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(shí)，模式反映出了個(gè)別觀測站位實(shí)測過程中出現(xiàn)的“溫度跳躍”現(xiàn)象，