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水 利 学 报

２０２３年 １月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０１ － ００９４ － １１

基于数值模拟和原型观测联合的电厂温排水影响评价

陈小莉，段亚飞，赵懿臖，纪 平，袁 珏

（中国水利水电科学研究院 水力学研究所，北京 １０００３８）

摘要：原型观测的温度场分离出自然非均匀背景场一直是温排水影响后评价的重点和难点。本文采用多重嵌套网
格技术，建立了水文和气象场耦合作用下的热输运数学模型，实现了海域水温动态演变过程的跨尺度模拟；结合
潮汐、潮流、海面遥感温度场观测数据，提出了非均匀海域背景场条件下电厂温排水影响范围的计算方法，并应
用于某滨海电厂的温排水影响后评估。研究结果表明：本模拟评价方法较好反映了复杂海洋与气象动力双重驱动
下海域背景温度分布特 征 （高 温 团）与 温 排 水 的 输 移 扩 散 过 程；案 例 厂 址 海 域 背 景 温 度 场 的 时 空 变 异 与 温 排 水
１℃温升影响相当，１℃温升影响评价需充分考虑非均匀背景温度的影响。本文提出的模拟与评价方法可为复杂
环境条件下火核电厂温排水的生态环境影响评价提供支撑。
关键词：温排水；数值模拟；背景温度
；输移扩散；后评估
中图分类号：ＴＶ１３１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０１９１

１ 研究背景

滨海直流冷却核电厂运行时，会将大量高于环境水体 ７～１０℃的温排水持续排入厂址附近海域。
３
对于规划容量为 ６００～８００万ｋＷ 的核电厂，温排水流量可达 ４００～６００ｍ ?ｓ，排热量为电厂发电量的
２倍。如此巨大的热量排入环境水体，会直接改变局部海域水温、溶解氧、ｐＨ值等水质要素，影响海
生物繁殖，甚至直接导致海生物死亡，温排水影响是当前滨海核电站规划、设计、运行面临的重要生
态环境问题。在碳减排压力下，大力发展滨海核电已成为国家能源安全的重要战略。截止到 ２０２１年
底，我国投产运行的核电机组已达 ５２台，在建机组 １９台 ［１］ 。由于国内核电厂址稀缺，未来滨海核电
将普遍采用一址多堆的建设模式，单点热排放强度更大，对近岸海域环境影响更加突出。因此，开展
已运行核电厂温排水的实际影响后评估，对了解核电温排水影响现状，准确预测后续扩建机组排放的
热效应具有重要意义。
电厂温排水的生态影响评价和利益相关分析基于对温排水造成的海域温度升高的准确评估。获取
温排水温升影响的方法主要包括物理模型、数学模型和原型观测。在规划阶段，通常采用物理模型和
数学模型相结合的模式，假定海域背景温度均一，预测温排水造成的温升范围以及热水回归对取水水
温的影响 ［２］ 。物理模型能直观反映排水近区掺混、稀释特性，但受模拟范围限制，存在变态效应以及
边界处理困难等影响模拟精度的不利因素 ［３］ 。数学模型能较好反映潮流作用下温排水的输运特征 ［４ － ６］ ，
但难以同时兼顾近、远区模拟 ［７］ ，扩散系数是影响数学模型精度的关键因素，在缺少现场观测资料验
证时主要依靠经验取值，对预报结果准确性影响较大。在温排水影响后评估阶段，主要采用水面直接
测量与红外遥感等原型观测手段，开展温排水物理影响评价。与规划阶段类似，原型观测阶段大多基
于全场均一或简单的分块平均背景水温分析温排水温升影响 ［８ － １０］ 。然而，当温排水排放点附近存在潮

收稿日期：２０２２ － ３ － ２０；网络首发日期：２０２２ － ０６ － ２３
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０６２２．１０１２．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５１２０９２２８）
作者简介：陈小莉（１９８０ － ），博士，教授，主要从事环境水力学模拟研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｌ＿ｉｗｈｒ＠１２６．ｃｏｍ
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