[发明专利]一种矩形断面顺直河道温排水横向扩散断面面积计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矩形断面顺直河道温排水横向扩散断面面积计算方法，是一种环境水力学计算方法，是一种适用于内陆核电温排水排放的河道内最大横向扩散面积计算方法。

背景技术

电厂温排水的热污染问题是核电建设过程中面临的主要环境问题之一。电厂温排水排放会造成局部水域温度升高，危害水生生物，影响生态环境。由于内陆厂址受纳水域水体容积较小、水流运动较缓慢、水体交换能力较弱，且厂址周围人口密集、环境敏感点多，制约因素更加复杂，因此，内陆核电的水资源安全问题尤为凸显。一般情况下，要求温排水2℃温升线不超过河道横断面面积1/2。目前缺乏相应的河道温排水横向扩散最大断面面积计算方法。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种矩形断面顺直河道温排水横向扩散断面面积计算方法。所述的方法针对矩形断面顺直河道的研究对象，建立适应内陆厂址水域的三维数学模型，研究温排水在不同环境水域的掺混稀释规律，解决了针对内陆核电环保要求的温升线最大横断面面积的计算。

本发明是一种矩形断面顺直河道温排水横向扩散断面面积计算方法，所述方法的步骤如下：

总结分析的步骤：总结内陆不同类型河道的水力弥散特征及温排水扩散规律；提出适应内陆核电厂址水域的有代表性环境水体特征参数；

计算温升分布的步骤：计算温排水在不同环境水域中的分布形态；用于获得不同环境流条件下温升分布特性；

获得垂向最大和垂向平均温升等值线的步骤：用于获得不同环境流条件下垂向最大和垂向平均温升等值线，针对不同环境流条件，沿河道纵向连接不同深度上温升等值线的横向扩散最远点，得到垂向最大温升等值线；沿河道纵向连接水深平均温升的等值线，得到垂向平均温升等值线；

获得温升等值线横向扩散最大断面面积的步骤：针对不同环境流条件，根据垂向最大温升等值线和垂向平均温升等值线，分别获得两个温升等值线最大横向扩散距离处横断面上温升包络面积；并选取两个温升包络面积较大的一方作为温升等值线横向扩散最大断面面积；

无量纲化的步骤：用于将温升等值线横向扩散最大断面面积无量纲化，得到无量纲化的横向扩散最大断面面积特征量，并将环境来流条件无量纲化，得到无量纲化的来流比与环境流弗氏数相关的特征参数；

无量纲特征量曲线拟合的步骤：用于获得最大断面相对包络面积随来流比与环境流弗氏数相关的特征参数变化的关系曲线；

得到温升等值线最大断面相对包络面积公式的步骤：用于进行温升等值线横向扩散最大断面面积的计算，根据无量纲化最大断面相对包络面积随来流比与环境流弗氏数相关的特征参数变化的拟合曲线，可获得温升等值线（2℃、3℃、4℃）最大断面相对包络面积的计算公式：

其中：St为温升等值线最大断面相对包络面积、β为河道宽度B与水深h之比，β=B/h、γ为环境来流量Q_a与排放流量Q₀之比，、、、a，b， c为常数。

本发明产生的有益效果是：本发明利用影响温排水温升等值线横向扩散的最大断面相对包络面积的主要参数：包括来流比、宽深比、水深、环境流弗氏数等，在宽深比和来流比在一定范围内扩散的最大断面相对包络面积，随来流比与环境流弗氏数的特征参数的变化规律基本相同的原理，通过获得的顺直河道温排水温升等值线最大断面相对包络面积的计算公式，找到了矩形断面顺直河道温排水横向扩散最大断面面积计算的方法，为内陆核电温排水排放的厂址选择及环境影响评价提供了实用性的参考依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1a是本发明的实施例一所述使用举例中的出流方式俯视；

图1b是本发明的实施例一所述使用举例中的出流方式与水流方向垂直的断面示意图；

图2是本发明的实施例一所述方法的计算流程示意图；

图3是本发明的实施例一所述使用举例中的温排水排放最大温升等值线分布示意图；

图4是本发明的实施例一所述使用举例中的的温排水排放横断面温升分布示意图；

图5是本发明的实施例一所述使用举例中的2℃等温升线最大断面相对包络面积与来流比关系曲线示意图；

图6是本发明的实施例一所述使用举例中的3℃等温升线最大断面相对包络面积与来流比关系曲线示意图；