基于POM模型的天生港电厂温排水三维数值模拟研究

【摘要】：电厂温排水对受纳水体生态环境造成的影响,一直是电厂建设及水资源保护工作需要密切关注的问题,也是环境科技工作者研究的一个重要内容,对于温排水在河中的运动进行三维数值模拟,预测电厂附近的热污染程度和污染范围具有十分重要的实际意义。本文在三维POM模型的基础上建立了一个用于预测电厂温排水对受纳水体水温分布影响情况的三维热输运数学模型。 对POM模型的改进如下: 在阅读大量国内外关于热分层水流中紊动扩散规律研究的基础上,分析稳定密度梯度对于分层流流体垂向紊动扩散系数的抑制作用,利用紊流理论对垂向紊动扩散系数进行修正,并将此修正系数与原POM模型中2.5阶紊流闭合模型方法分别用于电厂温排水的模拟,进行比较计算,由比较结果可得修正后的扩散系数能更好的模拟实际情况。 另外,在大量阅读国内外关于水体表面散热规律的基础上,充分考虑对流、蒸发与辐射散热效应对水体温度的影响,在模型中引入表面散热系数,由此确定自由水面的表面边界条件。 采用长江天生港电厂附近江段水文水质观测资料对模型计算所得到的水动力、温度计算结果进行验证,取得了比较理想的结果。 作为案例,将该模型成功运用到天生港电厂温排水引起的温度场变化的预测分析,模拟时考虑大潮期涨潮以及落潮两种计算情况下温排水影响范围及程度,并对温度场的平面及垂向分布规律进行分析。计算结果可为电厂设计方案提供环境方面的决策依据,为水生态保护规划提供科学指导。