核电厂冷却水及含放射性液态流出物的三维数值模拟

建立河道三维水流和冷却水及含放射性液态流出物三维数学模型,对某滨河核电厂冷却水排放及含放射性液态流出物核素分布进行数值模拟研究,分析厂址排水口附近的温度场和浓度场的扩散规律。研究结果表明:方程中考虑排放口的流量动量,可合理反映扩散管周边的流态;厂址独特的河弯水力特性,使得不同扩散管布置对排放物质的稀释结果影响不大;各方案0.1℃温升线均未超过河道宽度的1/4,影响范围枯水期最大、洪水期最小,温升分布在排水口附近不均匀,但越往下游越均匀;下泄流量越大对核素的稀释作用越大,各方案稀释1 000倍时的影响长度均在3.5km左右;核素排放对上游影响很小,最大回溯距离不超过200m。这些结论可为工程设计、建设及运行提供技术服务,也对内陆核电环境问题的相关研究具有参考价值。     

围垦工程对沙枉河口污染物输运影响分析

河口两侧实施围垦工程改变了河口形态和动力环境,对河口污染物输运也将产生一定影响。以连云港市赣榆县沙枉河口为例,采用平面二维扩散输运模型对河口两侧高滩围垦工程实施前后沙枉河口污染物输运的影响范围进行了数值计算,分析了河口两侧浅滩围垦工程对河口污染物输运范围的影响。分析结果表明,河口两侧浅滩实施围垦工程使得河口过流通道缩窄,具有排放口向深水迁移的效应,有利于河口受污水体向动力较强的深水区稀释;但围垦工程实施使得通道和前沿区域动力改变,当两侧围垦工程前沿水流减弱时,动力变化不利于污染物输运;相反,围垦工程促使前沿水流增加时,动力变化则有利于污染物输运。     

珠江河口大型涉水工程方案优化研究——以港珠澳大桥工程为例

受径流、潮流及口外环流等影响,珠江河口区动力环境极为复杂,在复合滩槽结构普遍、水流动力空间差异大的珠江河口,如何控制河口涉水工程的防洪影响,优化工程建设方案是强化河口管理,保障河口地区防洪安全的迫切要求,也是项目建设急需解决的技术难题。以珠江河口特大型涉水工程—港珠澳大桥工程为例,从减轻防洪影响的角度,探讨了涉水工程方案优化方法。研究提出了河口涉水工程动力分区和防洪影响敏感水域区划,创建了基于防洪影响控制的涉水工程方案优化目标确定方法,提出了基于单宽流量概念的涉水工程阻水效应评估方法,研究为涉水工程布置和结构优化提供了技术支撑。     

三峡库区梅溪河河口干支流界面水流特征

通过对三峡库区中部典型支流梅溪河库湾水动力参数及水体温度、浊度数据进行分析,研究水库运行各时期梅溪河河口干支流界面水流特性,探讨其影响因素以及水交换对库湾的影响。结果表明:梅溪河河口双向水流特征明显,在温差异重流、干流惯性作用以及库区水位变动等因素影响下,干支流界面水流强度、进出水体间界面结构及形态在不同运行期有显著差异;由于双向水流结构的存在,尽管梅溪河河口干支流界面净流量较小(多小于100 m~3/s),但是干支流水体的交换量相对显著,介于314.17~535.26 m~3/s之间,可达净流量的4~40倍;在净流量最小的低水位运行期,干流倒灌水体基本能到达支流库湾常年回水区的末端。     

弯道流水域热浮力排放扩散器参数优化物理模型试验研究

弯道河流水域排放口布置常选择在弯道凹岸侧,以充分利用弯道环流加快稀释,然而弯道环流条件下排放口近区稀释特性与均匀流条件下存在较大差异,相关研究较少。本文在大比例尺物理模型试验中模拟复杂地形和弯道流动条件下扩散器热浮力排放近区稀释规律,采用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术进行断面浓度测量,分析了弯道环流对近区浮射流稀释扩散的影响,对扩散器出流仰角、出流水平方位角和离岸距离等进行了优化,在此基础上提出了适用于弯道水域地形条件热浮力排放的近水平非等高多喷口离岸向排放型式。研究结果对于类似弯道水域热浮力排放扩散器优化研究具有参考意义。     

近区模型用于污水海洋排放扩散器结构概念设计的研究

污水海洋排放处置污水时需要分析排放口近区的稀释特性和水质，近区的稀释和污水场的形成与扩散器结构密切相关。提出用近区模型对污水海洋排放扩散器结构进行概念设计的方法，将扩散器结构与近区的稀释紧密联系。分析近区水质的各种要求以确定合适的扩散器结构，同时结合扩散器水力学和工程上的要求，优化扩散器的结构。概念设计对于工程的设计具有指导作用，采用概念设计优化扩散器结构的同时尽量减小对环境的影响。此外，作者还开发了用于概念设计的应用软件。     

弱环境流速水域内陆核电厂液态流出物排放设计优化研究

理论和实践经验均表明,内陆核电厂采用多孔扩散器有利于加快近排放口区域液态流出物的掺混稀释。基于美国环保署推荐的近区模拟工具——CORMIX专家系统,对低环境流速水文条件下的内陆核电厂的多孔扩散器开展了研究。分析表明:对于近岸布置的多孔扩散器,在低环境流速、相对较强射流以及水深较深条件下,(1)扩散器主管长度Ln与排放口下游断面的最小相对稀释比例H呈正相关,喷口直径D与H呈负相关,喷口水深HD与H呈正相关;在排热量相同的情况下,流量Q与H呈正相关。(2)对于排放口下游1 000 m断面处的最小相对稀释比例H1 000 m,各几何参数灵敏度由高到低排序为,喷口直径D、喷口数量n、主管长度Ln。研究结论可供内陆核电厂液态流出物排放工程的设计及优化参考。     

双孔护镜门闸顶泄流水动力特性与流态特征的三维数值模拟研究

江苏南京三汊河河口闸工程采用双孔护镜闸门,为了准确揭示其典型挡水工况下(大闸门关闭,闸顶溢流)闸后水流的水动力特性与流态特征,本文建立了基于时均雷诺方程和RNG k-ε紊流模型方程的封闭模型方程组,对河口闸典型挡水工况的泄流流态进行了三维数值仿真研究。采用非结构化四面体网格和分体网格技术对复杂边界条件下的数值模拟进行优化。计算结果与物理模型试验结果吻合良好,揭示了典型挡水工况下水闸下游水流流态、涡漩结构规律和流速分布特征,对这种新型闸门的安全运行与结构稳定具有重要意义。     

内陆核电站低放射性废水排放的三维计算

本研究应用EFDC三维水动力学数学模型,对典型受纳水体富水水库中核电站的低放射性废水排放进行了数值计算。富水水库库容较大、水体较深、水面窄长。先对由排放引起的水库内浓度场的稳定过程和稳定时间进行了预备计算,之后对表层排放、底层排放两种不同的排放方案进行了计算与分析,给出了表、底层排放核素分布的三维结构。模拟结果表明:污染物在环境水域中的运动规律,主要由环境流场决定。水库水深大,水体的稀释能力较强,且有向流速大的水层输移的趋势;不同半衰期物质,其浓度分布因水流输运作用与自衰作用的影响程度不一,同样条件下,半衰期长的核素浓度线包络面积也较大。     

三峡水库蓄水对长江进入河口流量时间的影响

"长江后浪推前浪"这一术语,在社会科学上应用频繁,然而,在自然科学上尚鲜有论述,其物理本质是动量或能量传递的过程.长江水从上游流到河口的过程中,河道坡降、水流惯性起着重要作用,同时,长江后浪对前浪的动量或能量传递也是很重要的.位于长江上游的三峡水库蓄水开始至结束,长江上游下泻的流量会剧减或剧增,长江后浪对前浪的动量或能量传递会相应地剧减或剧增,势必影响到长江进入河口的流量.抓住三峡水库一期蓄水的有利时机,在长江后浪对前浪的动量或能量传递剧减或剧增情况下,为了探讨三峡水库一期蓄水强烈影响长江进入河口流量的时间,分析了蓄水期间的三峡水库出入库控制站以及长江河口控制站的逐日流量.结果发现,三峡水库一期蓄水开始和结束强烈影响到长江进入河口流量的时间分别约为5 d和20 d.了解三峡水库蓄水强烈影响长江进入河口流量的时间,可在三峡水库蓄水和调度运行时,为三峡大坝下游长江水情、出海调查等提供理论依据.     

水力学研究所

组建于1958年，主要从事水工水力学、火电核电工程水力学、水力控制与冰凌水力学、河口海岸水动力学与环境水力学、生态和城市河流水力学等领域的研究，如高速水流空化空蚀、枢纽布置及优化、新型消能工、工业循环冷却水优化、热污染防治、冷却塔水力学问题、河道生态修复和水系规划等。     

孟加拉湾巴瑞萨河口温排放初始稀释特性研究

为提高温排放的初始稀释度、减小排口近区超标区域,扩散器常被用于电厂排海工程。本文采用CORMIX经验模型与Realizable k-ε紊流模型相结合的方法,开展了孟加拉湾河口水域燃煤电厂排水扩散器的参数优化及温排水稀释特性研究。首先分析了扩散器长度、出流角度、出流流速等参数对初始稀释的影响,并对扩散器型式进行了比选,提出潮汐水域采用交错型扩散器有利于增大近区稀释度。针对推荐扩散器,研究依据准恒定假设,模拟了涨潮、高平、落潮、低平四个特征潮态的温排水稀释扩散过程。结果表明:不同潮态的温度场空间结构、温升分布及稀释效果具有显著差异,低平潮对温排水掺混稀释最为不利;涨潮与落潮时顺流向与逆流向的喷口射流结构也不尽相同,顺流向射流更加细长。研究成果可为电厂排放口工程设计与环境影响评价提供技术支撑,也可为浅水型海域扩散器选型提供参考。     

二维均深水流数学模型

前言在河口沿岸水域,规划并修建水利工程的活动正变得越来越复杂。例如,筑坝、开挖河道,使河口改道以及使河口部分封堵。工业区以及新城镇的兴起,废水、冷却水必然影响到水质。当改变这些地区规划时,首先必须彻底了解这些地区的水流状况。为了制定合理的设计方案,应根据最极端的情况     

泥浆侧排浓度扩散特性二维水沙数学模拟研究

涉水工程在施工过程中产生的高浓度泥浆排放必将污染下游河道,给下游生产、生活用水带来影响。因此准确预测高浓度泥浆排放对下游河道的影响程度及范围具有重要意义,本文以含沙水流为研究对象,采用一般曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型对长江武汉河段过江隧道施工过程中泥浆排放对下游河道的影响进行模拟和计算。结果表明：模型能较为真实地反映不同水流条件下不同浓度的泥浆在水流中的扩散范围。可为泥浆排放口下游的生产、生活用水决策提供必要的参考依据。     

江都西闸工程加固

1 概述 江都西闸位于老通扬运河河口上,是江都水利枢纽的关键工程之一,也是南水北调的渠首工程。设计引水流量505m~3/s。主要作用是:①当江都抽水站抽排里下河涝水时,关闭闸门隔断江水;⑦当抽引江水和自流江水灌溉时,打开闸门。 2 存在的主要问题以及对工程的影响     

南水北调来水调入密云水库调蓄工程典型泵站模型试验研究

通过物理模型,模拟南水北调来水调入密云水库调蓄工程典型泵站前池布置,进行水力试验研究,优化泵站前池设计,提高泵站运行管理水平,为保证泵站群输水稳定和运行安全,提供技术支撑。模型试验以西台上、埝头及溪翁庄等3座典型泵站作为研究对象,模拟了京密引水渠、泵站前池、泵站进水口等建筑物附近的水流变化。在各种不同的流量、水位及水泵机组运行组合的工况下,观测了泵站周围水流结构变化状况,分析了泵站前池、进水口等水流结构变化对泵站的影响,获得了多种安全运行条件下的数据参数。     

珠江河口口门区滩槽演变及对泄洪的影响研究

受流域来水来沙和高强度的人类活动的影响,珠江河口口门滩槽演变规律复杂,对泄洪安全的影响有待深入研究。本文阐明了珠江河口滩槽近期演变总体特征,揭示了河口拦门沙演变动力机制,评估了不同类别大型涉水工程对泄洪的影响和贡献率,提出了珠江河口径潮控制敏感区的划分方法,量化了涉水工程防洪影响关键控制指标。研究发现:(1)在来沙大幅减少背景下,珠江河口滩涂存在侵蚀后退的可能,滩槽近期演变总体上有利于口门泄洪;(2)季风成沿岸流和洪水径流是塑造磨刀门拦门沙东、西汊发育的主动力,洪水与波浪共同作用是形成拦门沙内、外坡冲刷,拦门沙顶淤高的主要成因;(3)涉水工程对河口洪潮水位、分流比、净泄洪量、纳潮量等影响的群体效应,伶仃洋东四口门桥梁工程群对潮位影响贡献率大于围垦工程,而在西四口门围垦工程对潮位影响更大;(4)引入径潮动力比概念,提出珠江河口径潮控制分区,识别了防洪敏感河段,建立基于单宽流量概念的工程阻水效应判断方法,划分防洪影响敏感水域;(5)综合分析提出了各敏感河段或水域的涉水工程的允许壅水高度,基于口门均衡断面的河相关系,提出涉水工程引起的潮量减幅应控制在1%~2%以内。     

南水北调东线调水对长江河口水资源的影响

根据长江河口区水文水资源勘测资料,分析了长江河口区水流变化、盐水入侵的现状及其基本规律.认为南水北调东线工程实施后,丰水年与常水年对长江河口水资源无明显影响;枯水年的枯水期,即使限制抽江流量,对河口淡水量也会有一定影响;工程建成运行后潮流界将上移约3 km,盐水入侵长度有所增加,其增加幅度小于潮流量上移幅度,即小于3 km.为此,应尽早进行系统监测、研究,在进一步弄清基本资料的基础上,提出工程优化调度的工程和非工程对策与措施,以趋利避患.     

多弯道溢洪道水力特性研究

溢洪道是水利枢纽中一种重要的泄水建筑物。在工程设计中,常因地质、地形等条件的限制,而把平面布置设计成单弯道、双弯道甚至多弯道的形式。由于惯性离心力和大坡降的共同作用,常会产生弯道急流冲击波,水流水力特性极为复杂。针对多弯道溢洪道的水力水流特性,结合龙屯水库溢洪道的工程实践进行了水工模型试验,得到了不同工况下的溢流堰泄流量、水面线、断面流速、消能率及沿程压力分布,并对溢洪道水流流态存在的问题进行了分析。     

湖水源热泵温(冷)排水三维温度场数值模拟

结合南京某湖水源热泵工程项目,利用三维数学模型对系统运行时温(冷)排水温度场进行数值模拟,预测温(冷)排水扩散范围及温升(降)程度。结果表明:该项目造成的湖泊温升(降)满足地表水环境质量标准要求;温、冷排水受密度影响,从湖泊表层排放后扩散情况不同,温排水对湖泊表层水温影响较大,排放口附近区域水温层趋水平方向分布,而冷排水对湖泊底层水温影响较大,排放口附近区域水温层趋垂直方向分布;相同排放流量、排水方式情况下,冷排水对湖泊水温的影响更大。