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长江河口电厂温排水输运扩散数值模拟

吴宇帆 朱建荣

吴宇帆, 朱建荣. 长江河口电厂温排水输运扩散数值模拟[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 126-137, 147. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.016
引用本文: 吴宇帆, 朱建荣. 长江河口电厂温排水输运扩散数值模拟[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 126-137, 147. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.016
WU Yu-fan, ZHU Jian-rong. Numerical simulation of transport and diffusion of thermal discharge water from the power plants in the Changjiang estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 126-137, 147. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.016
Citation: WU Yu-fan, ZHU Jian-rong. Numerical simulation of transport and diffusion of thermal discharge water from the power plants in the Changjiang estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 126-137, 147. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.016

长江河口电厂温排水输运扩散数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.016
基金项目: 

上海市科学技术委员会重点项目 1423100402

详细信息
    作者简介:

    吴宇帆, 男, 硕士研究生, 从事河口海岸动力学研究.E-mail:504277150@qq.com

    通讯作者:

    朱建荣, 男, 教授, 博士生导师, 从事河口海洋学研究.E-mail:jrzhu@sklec.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: P333

Numerical simulation of transport and diffusion of thermal discharge water from the power plants in the Changjiang estuary

  • 摘要: 本文建立长江河口温排水三维数值模式,模拟华能石洞口第一电厂二期改进工程和综合考虑整个长江河口电厂夏季温排水输运扩散,分析温排水对敏感目标的影响.受长江径流和混合作用,温排水沿南支南岸向下游输运扩散.在仅考虑本工程情况下,在排水口附近温升出现了超过2.0℃的区域,但在取水口温排水的影响微小,温升仅为0.04℃左右.全潮平均表层温升3.0、2.0、1.0℃的面积分别为0.12、0.6、1.42 km2.潮周期和全潮平均温升1℃包络线未进入陈行水库水源地保护区.在综合考虑整个长江河口电厂情况下,温升超过1℃的影响范围大,主要分布在太仓发电厂至外高桥发电厂下游沿南支南岸约50 km的水域内.华能发电厂附近和下游水域温升显著,出现了温升超过4℃的较大范围.全潮平均表层温升3.0、2.0、1.0℃的面积分别为2.34、4.16、13.52 km2.沿本工程取水口和排水口断面,温升沿岸大、离岸小,在近岸出现垂向分层.温升1℃等温线侵入了陈行水库水源地保护区.在陈行水库水源地二级保护区内大潮、中潮、小潮和全潮平均温升1℃的面积分别为1.9、1.82、1.75和1.83 km2.长江河口电厂夏季排放温排水对青草沙水库和东风西沙水库水源地保护区,以及九段沙湿地自然保护区和崇明东滩鸟类自然保护区均没有影响.
  • 图  1  长江河口石洞口附近电厂位置

    注: 黑点为电厂排水口位置,华能电厂上游为陈行水库水源地保护区

    Fig.  1  Positions of the power plants near Shidongkou in the Changjiang estuary

    图  2  长江河口电厂位置

    注: 黑点为排水口位置

    Fig.  2  Positions of the power plants in the whole Changjiang estuary

    图  3  模式计算区域和网格

    注: b和c分别为崇头和口门区域局部放大图

    Fig.  3  Model domain and grids (a), enlarged grids in the area of Chongtou (b) and in the area of the river mouth (c)

    图  4  石洞口区域加密网格及码头、栈桥分布

    Fig.  4  Refined grids and positions of dock and trestle bridge near Shidongkou area

    图  5  仅考虑本工程南支部分水域全潮平均表层温升

    Fig.  5  Distribution of whole tide-averaged surface temperature rise in part of the South Branch only considered the project

    图  6  本工程取排水口断面位置

    Fig.  6  Section locations cross the water intake and drain outlet of the project

    图  7  沿本工程取水口断面全潮平均温升垂向剖面分布

    注: 三角形处为取水口位置

    Fig.  7  Vertical profile distribution of whole tide-averaged temperature rise along the intake section of the project

    图  8  沿本工程排水口断面全潮平均温升垂向剖面分布

    注: 三角形处为排水口位置

    Fig.  8  Vertical profile distribution of whole tide-averaged temperature rise along the drainage section of the project

    图  9  综合考虑整个长江河口电厂的长江河口全潮平均表层温升

    注: 绿色虚线内为陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库水源地保护区,九段沙湿地自然保护区和崇明东滩鸟类自然保护区

    Fig.  9  Distributions of whole tide-averaged surface temperature rise considered the whole power plants in the Changjiang estuary

    图  10  综合考虑整个长江河口电厂石洞口附近水域全潮平均表层温升

    Fig.  10  Distributions of whole tide-averaged surface temperature rise near Shidongkou area considered the whole power plants in the Changjiang Estuary

    图  11  沿本工程取水口断面全潮平均温升垂向剖面分布

    注: 黑色三角形处为本工程取水口位置

    Fig.  11  Vertical profile distribution of whole tide-averaged temperature rise along the intake section of the project

    图  12  沿本工程排水口断面全潮平均温升垂向剖面分布

    注: 黑色三角形处为本工程排水口位置

    Fig.  12  Vertical profile distribution of whole tide-averaged temperature rise alongthe drainage section of the project

    表  1  长江河口电厂夏季装机容量及取排水工程参数

    Tab.  1  Parameters of installed capacities, water intake and drainage of the power plants in the Changjiang estuary in summer

    名称 装机容量/MW 取排水流量/(m3·s-1) 凝汽器循环水温升/℃
    国华太仓发电有限公司 2×600 44 9
    太仓港协鑫发电有限公司一期 2×125 11 9
    太仓港协鑫发电有限公司二期 2×300 22 9
    太仓港协鑫发电有限公司三期 2×300 24 9
    太仓华能电厂一期 2×300 22.64 9
    太仓华能电厂二期 2×600 40.8 9
    常熟发电有限公司一期 4×300 50 9
    华润电力常熟公司 (常熟二期) 3×600 63 9
    常熟发电有限公司三期 2×1000 64 9
    华能上海石洞口第一电厂 2×660 41 9
    华能上海石洞口第二电厂 (一期及二期) 2×600+2×600 42+41.32 9
    华能石洞口燃机电厂 3×390 21.57 7
    浦钢CCPP电厂 160 12 8
    宝钢电厂 2×600+350 35+12 8
    上海外高桥发电有限公司第一发电厂 2×600 42 9.0
    上海外高桥发电有限公司第二发电厂 2×900 48 9.0
    上海外高桥发电有限公司第三发电厂 2×1000 50 9.0
    长江口黎明资源再利用中心 2×20 2.3 10.0
    申能崇明燃气电厂 2×400 14.1 8.0
    长兴岛第二发电厂 2×12 1.5 9
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    表  2  综合考虑长江河口各个电厂温排水情况下平均温升面积

    Tab.  2  Area of averaged temperature rise considered the whole power plants in the Changjiang estuary

    km2
    温升3 ℃的面积 温升2 ℃的面积 温升1 ℃的面积 温升0.5 ℃的面积
    大潮 表层 2.43 4.28 12.90 38.39
    中层 2.19 4.18 12.61 39.21
    底层 2.04 3.95 11.66 38.50
    中潮 表层 2.36 4.19 12.22 37.90
    中层 2.18 4.13 12.07 38.87
    底层 2.02 3.89 11.36 38.22
    小潮 表层 2.31 4.00 15.23 36.18
    中层 2.21 4.11 14.33 38.72
    底层 2.09 3.98 13.38 41.05
    全潮平均 表层 2.34 4.16 13.52 37.60
    中层 2.19 4.12 12.43 39.09
    底层 2.04 3.93 11.67 39.28
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    表  3  综合考虑整个长江河口电厂情况下陈行水库一、二级保护区内各温升包络线的最大和平均温升面积及温升持续时间

    Tab.  3  Area of the maximum and averaged temperature rise in the temperature rise envelope, duration of temperature rise in first and secondary water resource reserve of Chenhang reservoir considered the whole power plants in the Changjiang estuary

    保护区 潮位 最大温升面积/km2 平均温升面积/km2 持续时间/h
    温升3 ℃ 温升2 ℃ 温升1 ℃ 温升3 ℃ 温升2 ℃ 温升1 ℃ 温升3 ℃ 温升2 ℃ 温升1 ℃
    一级保护区 大潮 0.26 0.74 1.29 0 0 1.01 3 5.5 >12
    中潮 0.25 0.73 1.22 0 0 0.98 3 6 >12
    小潮 0 0.21 1.36 0 0 0.97 0 3 10.5
    全潮 0.17 0.56 1.29 0 0 1.00 2 4.83 11.83
    二级保护区 大潮 0.48 1.32 2.20 0.01 0.18 1.90 12 12 >12
    中潮 0.48 1.29 2.14 0.01 0.18 1.82 >12 >12 >12
    小潮 0.26 0.56 1.90 0.01 0.16 1.75 >12 >12 >12
    全潮 0.41 1.06 2.08 0.01 0.18 1.83 >12 >12 >12
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  • [1] 许晟轶, 朱建荣, 陈昞睿.长江河口石洞口电厂扩建工程温排水三维数值模拟[J].华东师范大学学报 (自然科学版), 2010(6):26-34. http://xblk.ecnu.edu.cn/CN/abstract/abstract24514.shtml
    [2] HARLEMAN D R F, HALL L C. Thermal diffusion of condenser water in a river during steady and unsteady flows with application to the T.V. A. Browns Ferry nuclear power plant[J]. Hydrodynamics Laboratory Report, 1968(3):98-115.
    [3] MCGUIRK J J, RODI W. A depth averaged mathematical model for near field of side Discharges into open channel flow[J]. Fluid Mech, 1978(86):761-781. https://www.researchgate.net/publication/231981204_A_depth-averaged_mathematical_model_for_the_near_field_of_side_discharges_into_open-channel_flow
    [4] WEBB B W, NOBILIS F. Water temperature behavior in the River Danube during the twentieth century[J]. Hydrobiologia, 1994, 291:105-113. doi:  10.1007/BF00044439
    [5] HAMRICK J M, MILLS W B. Analysis of water temperatures in Conowingo Pond as influenced by the Peach Bottom atomic power plant thermal discharge[J]. Environmental Science & Policy, 2000(3):197-209. https://www2.epa.gov/sites/production/files/documents/EFDC_References.pdf
    [6] POORNIMA E H, RAJADURAI M, RAO T S, et al. Impact of thermal discharge from a tropical coastal power plant on phytoplankton[J]. Journal of Thermal Biology, 2005, 30(4):307-316. doi:  10.1016/j.jtherbio.2005.01.004
    [7] MOATAR F, GAILHARD J. Water temperature behaviour in the River Loire since 1976 and 1881[J]. Comptes Rendus Geosciences, 2006, 338(5):319-328. doi:  10.1016/j.crte.2006.02.011
    [8] 王银爽. 电厂温排水数值模拟[D]. 南京: 河海大学, 2007.
    [9] 崔丹, 姜治兵.近岸海域电厂温排水数值模拟[J].长江科学院院报, 2008, 25(2):13-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJKB200802004.htm
    [10] 张继民. 电厂温排水对水生生物的热影响及水质影响研究[D]. 南京: 河海大学, 2006.
    [11] 吴海杰, 王志刚, 陈淑丰.滨海电站温排水数值模拟[J].电力科技与环保, 2005, 21(4):48-51. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLHB200504015.htm
    [12] 朱羿. 电厂温排放的水环境数学模拟及热环境容量计算[D]. 南京: 河海大学, 2005.
    [13] 杨芳丽, 谢作涛, 张小峰, 等.非正交曲线坐标系平面二维电厂温排水模拟[J].水利水运工程学报, 2005(2):36-40. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLSY200502008.htm
    [14] 周莉华. 基于, POM, 模型的天生港电厂温排水三维数值模拟研究[D]. 南京: 河海大学, 2006.
    [15] 朱军政.强潮海湾温排水三维数值模拟[J].水力发电学报, 2007, 26(4):56-60. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SFXB200704011.htm
    [16] 何国建, 赵慧明, 方红卫.潮汐影响下电厂温排水运动的三维数值模拟[J].水力发电学报, 2008, 27(3):125-131. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SFXB200803023.htm
    [17] QIU C, ZHU J R. Influence of seasonal runoff regulation by the Three Gorges Reservoir on saltwater intrusion in the Changjiang River Estuary[J]. Continental Shelf Research, 2013, 71:16-26. doi:  10.1016/j.csr.2013.09.024
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  • 收稿日期:  2016-02-22
  • 刊出日期:  2017-03-25

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