浮游生物对某近海取水口阻塞风险评估研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaolaohu_521
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随着2020年9月习主席在联合国大会上提出“双碳”战略目标,以及我国国民经济发展和电力需求之间不可剥离的内在联系,核电作为当前我国电力产业中低碳、稳定、高效、清洁的代表必将在我国进一步电力发展中担任起重要角色。而我国的核电站不论是已经建设完成投产发电的还是处于正在建设中的都无一例外的分布在沿海或临江地区,这就导致了核电站的冷源取水口不可避免的会受到浮游生物阻塞的威胁,而过往的生物阻塞取水口事件又都会对核电站的运行安全带来影响。为了研究浮游生物对取水口的威胁并对取水口的阻塞风险进行评估,本文利用水动力模型与粒子追踪模型进行耦合,以近海某核电站为研究对象对浮游生物不同发源地、不同风场条件以及不同潮流条件下的粒子漂移轨迹进行研究,进而完成对取水口阻塞风险的评估。本研究在2020年核电站附近海域进行了粒子投放试验并得到了较为全面的漂移数据,随后建立了研究海域的水动力数值模型,并采用获取的实测数据对水动力模型进行可靠性验证,同时引入一致性指数(Io Ad)、决定系数(RSqr)等评价指标对验证结果进行评价。接着将验证好的水动力模型与粒子追踪模型进行耦合,用试验得到的漂移数据对粒子追踪模型进行验证,最后得到可靠的粒子追踪模型。接下来分别对辽东湾及核电站附近海域的潮流特征、余流特征以及取排水对流场的影响进行分析,结果表明:辽东湾潮流主流方向呈NE-SW向,与其轴向基本一致,随涨、落潮潮流按逆时针方向旋转,而核电站取水口周围海域潮流为辽东湾潮流系统的一部分,由于范围较小,海流空间差异整体较小,涨落潮流速量级整体约为1 m/s。在大潮期辽东湾海域的余流强度在0.01-0.02 m/s左右,而小潮期的余流强度整体比大潮小一个量级。通过对取排水对流场影响的分析得到了0.01 m/s的流速差为取排水对流场输运影响的重要分界值,并以此建立了取水口受威胁评价体系。最后以漂流海藻和水母为代表研究浮游生物漂移对取水口产生的威胁,在分别研究了海藻和水母发源地后以发源地为初始投放点释放中性粒子并计算不同风场和潮流条件下的粒子漂移轨迹,结果表明:在无风场作用条件下的涨潮期间,大咀子附近海域的中性粒子更容易进入取水口风险区,而落潮期间情况则相反,江石底附近海域的中性粒子更容易进入取水口风险区,即使在其他风场条件下漂流海藻对取水口的威胁也基本遵循这一规律。而且在7月份偏南方向的风相较于北方向更易增加藻类阻塞取水口的风险。就水母漂移算例结果来看6、7月份发源于辽东湾北部和西部的水母在2020年的风场条件下整体向辽东湾中部海域漂移,对取水口安全不会造成威胁。
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