趙芬++李穎茹++徐海奔++吳修鋒

摘 要：采用平面二維潮流溫度場模型對位于半封閉型海灣內(nèi)的某電廠溫排水分布情況進行分析研究，主要預(yù)測不同典型水文條件下的溫排水影響范圍是否滿足世行標準（排放口半徑100 m處溫升不得超過3 ℃），從而為電廠取、排水口設(shè)計方案（位置及型式等）提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：半封閉海灣 溫排水 數(shù)值模擬 世行標準

中圖分類號：TV131 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0024-03

半封閉海灣一般三面是陸地，只有一面的全部或局部與外部海域相連，因此其潮流動力較弱，對溫排水的摻混、稀釋效果較差，導(dǎo)致電廠取、排水布置具有較大的難度。

以位于馬爾代夫群島海域的某柴油發(fā)電廠為例（見圖1），該電廠位于海灣內(nèi)，三面封閉，僅靠西側(cè)的航道深槽和珊瑚礁與外海相連。選用沿水深平均的二維潮流溫度場模型進行潮流場和溫度場的計算分析，研究低潮流動力條件下電廠溫排水的分布規(guī)律，特別是其3 ℃溫升包絡(luò)線是否能夠滿足不超過排水口半徑100 m的世界銀行環(huán)保要求，從而為電廠取、排水工程布置提供技術(shù)依據(jù)。

電廠位于馬爾代夫群島的機場島胡爾馬累市，電廠通過2條自流引水管從港池取水，取水頭位于廠區(qū)西側(cè)，深入港池內(nèi)部，距離取水泵房約為53 m；排水口位于廠區(qū)南側(cè)近岸，采用開敞式表層排水方式。

電廠規(guī)劃建設(shè)6臺8 924 kW柴油發(fā)電機組，最大排水流量為1.10 m3/s，排水溫升8.52 ℃。

1 數(shù)學(xué)模型

針對電廠所在海灣的形狀及潮流特征，選用沿水深平均的平面二維潮流溫度場數(shù)學(xué)模型。在計算時，外海開邊界給定逐時潮位過程線。

該數(shù)學(xué)模型控制方程屬混合型算子方程，可采用剖開算子法求解。由于避開了人工濾波方法，該方法具有良好的計算穩(wěn)定性和較高的計算精度。

2 計算條件

2.1 水文條件

根據(jù)電廠附近全球潮位預(yù)報站的潮位統(tǒng)計資料，典型潮型分別選取典型大、中、小潮水文條件。

2.2 計算參數(shù)

根據(jù)計算海域的實際情況，海床糙率選取0.016～0.020；水面綜合散熱系數(shù)按照我國《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(guī)范》推薦的公式確定，為安全起見，在計算該參數(shù)時不考慮風(fēng)速的影響；擴散系數(shù)選用Ex=5.0 m2/s，Ey=0.5 m2/s。

3 潮流場計算成果分析

圖3為計算海域典型時刻潮流場。由圖3可知，電廠所在港池三面封閉，西部雖然與外海相通，但大部分為水下潛礁，過水能力較弱，主要通過西部的南側(cè)航道口門和北側(cè)小口門與外海進行潮流交換。電廠工程近岸岸線較為平順，潮流為基本呈東西方向的往復(fù)流，但工程海域潮流動力很弱，對溫排水的稀釋和擴散較差。此外，由于水下潛礁較多，在低潮位時常會露出水面，灘槽流速差異較為明顯。由于在計算中采用了動邊界處理技術(shù)，隨潮位變化而產(chǎn)生的灘槽差異得到了較好的體現(xiàn)。

4 溫排水計算成果分析

圖4為電廠在不同典型水文條件下的全潮最大溫升包絡(luò)線，由圖4可知以下幾點。

（1）電廠附近近岸海域潮流主流方向為東西向的往復(fù)流，由于廠址位于港區(qū)深處，距離航道口門較遠，近岸潮流動力較弱，全潮大部分時段的漲、落潮流速小于5 cm/s。

（2）電廠采用近岸排水方式，在漲潮時，溫排水被近岸水流帶向廠址東側(cè)海域；在落潮時，溫排水被近岸水流帶向廠址西側(cè)海域。

計算水文條件下，電廠近岸水域潮流為往復(fù)流，溫排水主要影響排水口東、西兩側(cè)近岸水域，0.5 ℃和1.0 ℃溫升區(qū)呈較為明顯的扁長狀分布形態(tài)，2.0 ℃以上高溫升區(qū)主要集中在排水口附近，呈近似橢圓狀的分布形態(tài)。

（3）電廠所在海域潮差變化較小，不同水文條件下的潮流動力差別不明顯，相應(yīng)的溫排水影響面積也差別不大，其中0.5 ℃和1.0 ℃等溫升分布范圍稍大，2.0 ℃及其以上高溫升分布范圍較小，僅局限于排水口附近水域。

（4）電廠3.0 ℃等溫升值全潮包絡(luò)線的最大影響長度為70 m，最大寬度50 m，沒有超出以排水口為中心、半徑100 m的圓形海域。

5 結(jié)語

半封閉海灣三面為陸地，只有一面的全部或局部與外海聯(lián)通，潮流動力較弱，電廠溫排水難以被潮流輸運、稀釋至外海海域，其取、排水布置具有較大的難度。該文所研究的電廠由于機組容量較小，溫排水水量較少，雖然布置在半封閉海灣內(nèi)，但由于排出的熱量有限，可以被水體摻混、散發(fā)，其溫升影響范圍滿足世行標準。但該工程具有一定的特殊性，一般而言，電廠排水口盡量不要布置在潮流動力較弱的水域，如庫區(qū)、湖泊及半封閉海灣等水體。

參考文獻

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