温排水物理模型试验在火电厂取排水布置和水环境影响评价中的应用.pdf

六、环境泥沙、生态泥沙及其他 ‘897‘ 温排水物理模型试验在火电厂取排水布置和 水环境影响评价中的应用 李振青路彩霞 (长江科学院河流研究所 武汉430010) 摘要：本文在介绍温排水物理模型试验的边界控制、试验设备工艺和试验条件选取等技术要求的基础 上，详细论述了在温排水物理模型上进行火电厂取排水布置的研究方法和内容，并简要论述了利用温排 水物理模型对所涉及的水环境影响研究做了简要的论述。 关键词：温排水模型试验火电厂取排水布置 1前言 火电厂温排水所涉及的取排水方案优化问题，关系到电厂取排水经济可行的成败； 温排水可能对水环境的影响问题，关系到项目建设可行与否的决策与评价的基本定论。 温排水物理模型试验是对二元水体中温水扩散和掺混运动的实体三维模拟。通过温排水 物理模型试验可以解决实际生产活动中火电厂取排水方案优化问题以及温排放可能对环 境的影响等问题。本文就温排水物理模型试验在电厂取排水布置与水环境评价中的应用 进行较为系统的综述，对该项工作的展开和提高有着实际参考意义。 2温排水物理模型设计、控制及试验条件选取 2．1 温排水物理模型设计 应用物理模型研究温排水在河道中的扩散运动，除满足物理模型所要求的几何相似、 水流运动相似外，还要满足温排水模型相似率的要求，即浮力相似和热扩散相似。温排 水物理模型为了保证水流结构的相似和热扩散的相似，一般选用局部正态模型。 下面列出浮力相似和热扩散相似比尺关系式。 2．1．1 浮力相似 由于电厂排入江中的温水与江中水温不同，其水温高、密度小，按照温排水出流浮 力相似，需满足密度佛汝德数相等。 。：兰兰：1 孓≯ 作者简介：李振青，男，1963年出生，高级工程师，主要从事专业为河道治理、工程泥沙研究、堤防工程设计等。 ．898． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 式中：P，为排放温水的密度；P为排水口前上游来水密度。 在满足重力相似条件下，则有 口生2a生竺21 在试验中根据原型的不同水温温度及排水温差，结合模型来水的温度丁，根据相似 要求控制温排水温度，，以同时满足浮力和重力相似比尺的要求。 2．1．2热扩散相似 由如下形式的对流传热方程可导出温排水的对流、扩散及与大气热交换的相似条件 S1，——{十_lSz_l一——∥ ——+甜——+v——十w一=——l占r—l十——l 西 舐 却 瑟 舐l“础I却l7却Iazl‘昆f 署+甜蓑+V爹+w詈=丢l豢]+专卜詈}+昙卜警卜刍pCph口 式中：0为温差，即某一点温度与自然温度之差；￡、岛、岛为X、Y、z方向的紊流热扩 散系数；Ks,为包括向大气对流、扩散、辐射、蒸发等热量传输在内的综合散热系数；C口 为比热容。 方程式等号左侧第一项为温度时变项，第二、i、四项为由对流引起的温度位变项； 等号右侧第一、二、i项为由扩散引起的温度位变项，第四项为与大气热交换产生的水 面综合散热项。 2．2温排水模型边界控制 由于温排水模型要模拟取排水河段局部的水流和边界条件，局部正态模型的比尺一 般取得较小，以尽量使模型做大，保证取排水模型水流结构相似，热扩散相似的基础上， 提高模型的精度。而电厂取排水往往位于大的江河(1zt女n长江)中，大的江河水源丰沛， 河道宽大，而模型往往受场地条件的限制不可能十分得大，这就自然产生了矛盾。在大 的江河中温排放往往影响不到全江，解决的办法是模型横向模拟范围仅考虑温排放从一 岸向另一岸扩散的最大距离，把温排水模型做成半江模型或全江的j三分之二。 半江或全江的i分之二模型，存在另一岸边界条件的控制问题。其通常的做法是以 保证模型从上到下横断面的过流能力一致为基本前提条件，这一条件的实现是以模型验 证来达到的，模型验证流量可以是原型实测，也可以是整体模型提供的水流条件(特