冷卻水工程水力、熱力模擬技術(shù)規(guī)程

ICS編號(hào)CCS編號(hào)團(tuán)?體?標(biāo)?準(zhǔn)T/CHESXXX—20XX冷卻水工程水力、熱力模擬技術(shù)規(guī)程Technicalspecificationforhydraulicandthermalsimulationincoolingwaterprojects（報(bào)批稿）20XX-XX-XX發(fā)布 20XX-XX-XX實(shí)施中國水利學(xué)會(huì)?發(fā)布

1總則1.0.1為規(guī)范冷卻水工程水力、熱力模擬技術(shù)和方法，保證研究成果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可靠性，編制本標(biāo)準(zhǔn)。1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于電廠及其他利用天然及人工水體進(jìn)行冷卻的取排水工程水力、熱力模擬研究，以及液態(tài)流出物、余氯等的稀釋擴(kuò)散模擬研究。1.0.3河流、水庫、湖泊等水體水溫時(shí)空分布的模擬研究可參考使用。1.0.4冷卻水工程水力、熱力模擬技術(shù)除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2術(shù)語2.0.1溫排水thermaldischarge電廠及其他工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)向環(huán)境水體排放的溫度高于環(huán)境水溫的水。2.0.2液態(tài)流出物liquideffluents核電廠正常運(yùn)行期間，將產(chǎn)生的含有放射性核素的廢液通過廢水處理系統(tǒng)處理達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，采用槽式排放以可控的方式排入環(huán)境水體的廢水。2.0.3模擬技術(shù)simulationtechnique模仿自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化過程與規(guī)律的技術(shù)，包括數(shù)值模擬計(jì)算和物理模型試驗(yàn)兩種方法。2.0.4數(shù)學(xué)模型計(jì)算numericalsimulation通過數(shù)值計(jì)算求解研究對(duì)象控制方程模擬其自然物理過程的方法。2.0.5物理模型試驗(yàn)physicalmodelexperiment按照相似準(zhǔn)則，通過一定幾何比尺制成的實(shí)體模型模擬自然物理過程的方法。2.0.6擴(kuò)散系數(shù)diffusioncoefficient物質(zhì)通量分量與濃度梯度分量的比例系數(shù)。2.0.7表面綜合散熱系數(shù)watersurfaceheattransfercoefficient單位時(shí)間內(nèi)，水面溫度變化1℃時(shí)，水體通過蒸發(fā)、對(duì)流和水面輻射三種水面散熱方式在單位表面積上散失熱量的變化量。2.0.8正態(tài)模型undistortedmodel水平向和垂向幾何比尺相同的物理模型。2.0.9變態(tài)模型distortedmodel水平向和垂向幾何比尺不同的物理模型。3一般規(guī)定3.1模擬技術(shù)類別與選擇3.1.1冷卻水工程水力、熱力模擬可采用以下兩種方法進(jìn)行:1數(shù)學(xué)模型計(jì)算：用于工程水域水力、熱力模擬，可為工程可行性論證及工程取排水方案初步比選、建設(shè)項(xiàng)目水資源論證、工程水域水環(huán)境影響評(píng)價(jià)、已運(yùn)行工程溫排水環(huán)境影響評(píng)估等提供依據(jù)。2物理模型試驗(yàn)：宜用于工程取排水近區(qū)水域水力、熱力模擬，可為工程可行性論證及其取排水工程方案的優(yōu)化、工程排水口近區(qū)水域水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等提供依據(jù)。3.1.2工程可行性研究階段之前可采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法開展研究工作；可行性研究階段和初步設(shè)計(jì)階段宜采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算和物理模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法；工程運(yùn)行階段可采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法。3.1.3數(shù)學(xué)模型選用宜符合下列要求：1寬淺型水域工程水力、熱力的數(shù)值模擬宜采用平面二維數(shù)學(xué)模型；2排放口近區(qū)出流初始摻混稀釋過程可采用浮射流無量綱參數(shù)化模型；3取排水口近區(qū)水域、深水型湖庫、水池以及密度分層效應(yīng)顯著的海域宜采用三維數(shù)學(xué)模型；4充分混合的河道可采用一維數(shù)學(xué)模型；5已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估選用的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)能反映水文、氣象條件實(shí)時(shí)變化的影響。3.2工作大綱與質(zhì)量保證大綱3.2.1冷卻水工程水力、熱力模擬宜編寫工作大綱與質(zhì)量保證大綱。3.2.2工作大綱及質(zhì)量保證大綱編寫應(yīng)符合相關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求。3.2.3工作大綱應(yīng)包括下列內(nèi)容：1項(xiàng)目概況（包括工程自然條件概況）、研究目的與要求、研究?jī)?nèi)容與所采取的技術(shù)路線；2研究工作依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；3模型選擇或規(guī)劃設(shè)計(jì)；4主要研究人員、試驗(yàn)儀器設(shè)備和所需的各項(xiàng)基礎(chǔ)資料；5研究工作進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)期成果；6國家重點(diǎn)項(xiàng)目或大、中型工程項(xiàng)目應(yīng)有國內(nèi)外研究水平和動(dòng)態(tài)。3.2.4質(zhì)量保證大綱應(yīng)包括下列內(nèi)容：1項(xiàng)目概況（包括工程自然條件概況）、質(zhì)量保證大綱編制依據(jù)與適用范圍、承擔(dān)單位責(zé)任及其質(zhì)量方針、目標(biāo)；2質(zhì)量保證大綱編寫、評(píng)審、批準(zhǔn)程序；3組織構(gòu)成；4文件控制；5檢查（含質(zhì)量控制點(diǎn)）；6對(duì)不符合項(xiàng)的控制；7糾正措施與預(yù)防措施。3.3數(shù)據(jù)記錄及整理3.3.1數(shù)據(jù)記錄及整理應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定與工作任務(wù)的要求。3.3.2應(yīng)根據(jù)工作的要求做好數(shù)據(jù)記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有疑問和差錯(cuò)時(shí)應(yīng)查明原因，重新復(fù)核、量測(cè)或計(jì)算。數(shù)據(jù)文件應(yīng)有統(tǒng)一編碼和記錄時(shí)間，數(shù)據(jù)文件應(yīng)及時(shí)備份。3.3.3數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)整理、校核。數(shù)據(jù)的整理應(yīng)遵循精度和諧及誤差處理的基本原則，不應(yīng)隨意挑選和取舍資料。3.4報(bào)告編寫及提交3.4.1報(bào)告編寫應(yīng)符合基本格式要求。3.4.2報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括工程概況、自然條件、研究目的與內(nèi)容、技術(shù)路線、遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、資料選取、模型驗(yàn)證、成果分析以及主要結(jié)論等。物理模型試驗(yàn)還應(yīng)包括模型設(shè)計(jì)、制作以及主要儀器設(shè)備性能、精度，數(shù)學(xué)模型計(jì)算還應(yīng)包括模型控制方程、定解條件、數(shù)值方法以及主要參數(shù)取值的合理性分析等。3.4.3對(duì)同一研究對(duì)象采用多種方法進(jìn)行模擬時(shí)，應(yīng)針對(duì)各方法的主要成果進(jìn)行綜合分析并提出相應(yīng)的結(jié)論。3.4.4研究報(bào)告應(yīng)按規(guī)定的程序?qū)徍撕筇峤?，相?yīng)資料應(yīng)歸檔備查。

4基礎(chǔ)資料4.0.1工程可行性研究階段之前宜收集已有地形、水文、氣象等資料。工程可行性研究階段和初步設(shè)計(jì)階段，取排水工程附近水域應(yīng)采用近5年內(nèi)資料，其他區(qū)域可采用已有資料。已運(yùn)行工程溫排水環(huán)境影響評(píng)估宜采用工程水域已有最新資料。4.0.2地形資料應(yīng)滿足下列要求：1模擬范圍應(yīng)包括工程水域和工程排放物質(zhì)可能的影響水域。2測(cè)圖比例可根據(jù)工程水域自然地形條件及工程布置等因素確定。4.0.3河道及湖泊、水庫水文資料應(yīng)包括下列內(nèi)容：1流域基本特征及涉水工程運(yùn)行調(diào)度資料。2河道上、下游控制斷面豐水期、平水期和枯水期水位、流量資料，模擬范圍內(nèi)的豐水期、平水期和枯水期的水面線資料，工程水域水溫資料。3河道不少于5個(gè)斷面的同步水文測(cè)驗(yàn)資料。有支流、分汊等的復(fù)雜河段宜增設(shè)測(cè)驗(yàn)斷面。4湖泊、水庫水域的來水量、水位、水溫以及定點(diǎn)流速流向資料。5已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估應(yīng)同步開展不少于3個(gè)斷面的水文測(cè)驗(yàn)以及工程溫排水影響區(qū)域溫度場(chǎng)原型觀測(cè)。4.0.4海域水文資料應(yīng)包括下列內(nèi)容：1工程海域的基本水動(dòng)力特征。2廠址或周邊海洋觀測(cè)站的長(zhǎng)期水文資料。3不少于3個(gè)測(cè)站的連續(xù)一個(gè)月的潮位資料。4不少于9個(gè)測(cè)點(diǎn)的大、中、小潮的全潮同步水文測(cè)驗(yàn)資料。必要時(shí)宜提供至少1個(gè)測(cè)點(diǎn)包含實(shí)測(cè)大、中、小潮在內(nèi)的連續(xù)半個(gè)月全潮同步水文測(cè)驗(yàn)資料。5已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估應(yīng)同步開展不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)大、中、小潮的全潮同步水文測(cè)驗(yàn)以及工程溫排水影響區(qū)域溫度場(chǎng)原型觀測(cè)。4.0.5感潮河道水文資料可根據(jù)工程水域水文基本特性，按4.0.3條或4.0.4條的規(guī)定執(zhí)行。4.0.6其他資料應(yīng)包括氣象資料、工程設(shè)計(jì)以及工程水域內(nèi)已有相關(guān)涉水工程運(yùn)行、功能區(qū)劃、環(huán)境敏感點(diǎn)及岸線規(guī)劃等資料。

5數(shù)學(xué)模型計(jì)算5.1數(shù)學(xué)模型與參數(shù)5.1.1數(shù)學(xué)模型計(jì)算應(yīng)采用基本方程式（5.1.1）。不同通用變量情況下，、、的取值見表5.1.1。（5.1.1）式中：——通用變量，代表，，，，等；、、——x、y、z方向的廣義擴(kuò)散系數(shù)；——瞬態(tài)項(xiàng)；、、——x、y、z方向的對(duì)流項(xiàng)；、、——x、y、z方向的擴(kuò)散項(xiàng)；——廣義源匯項(xiàng)；——水體密度。表5.1.1不同通用變量情況下、、的取值通用變量連續(xù)方程100動(dòng)量方程、、能量方程濃度方程注：、、——x、y、z方向流速分量；——受納水體的水溫；——水體中物質(zhì)濃度；——自由表面熱通量，包括太陽凈輻射、大氣凈輻射、水體輻射、水表面蒸發(fā)散熱和對(duì)流換熱；只考慮溫排水增溫影響的數(shù)學(xué)模型，——受溫排水影響的溫升；——水面綜合散熱系數(shù)；——水深；——廣義黏性系數(shù)；、——擴(kuò)散系數(shù)；——衰減系數(shù)；——廣義分配系數(shù)；——水的比熱；、、——源匯項(xiàng)。5.1.2邊界條件應(yīng)符合下列要求：1固壁邊界的法向流速為零，溫度、濃度的法向梯度為零，見公式（5.1.2-1）、（5.1.2-2）：（5.1.2-1）（5.1.2-2）式中：——固壁邊界流速矢量；——固壁邊界法向矢量。2開邊界采用給定的水位或流量（流速）過程，見公式（5.1.2-3）、（5.1.2-4）、（5.1.2-5）：（5.1.2-3）（5.1.2-4）（5.1.2-5）式中：——水位；Q——流量；——流速矢量；x，y，z——分別為x，y，z方向的坐標(biāo)值；t——時(shí)間；*、Q*、——分別為、Q、在邊界的已知值。3溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)應(yīng)考慮開邊界回歸影響。4干濕變化水域的模擬宜采用動(dòng)邊界技術(shù)。5.1.3模型參數(shù)選取應(yīng)遵循相應(yīng)規(guī)范規(guī)定。對(duì)規(guī)范未規(guī)定的參數(shù)，有原型觀測(cè)或其他相關(guān)驗(yàn)證資料時(shí)應(yīng)進(jìn)行率定；無驗(yàn)證資料可依據(jù)類似研究工作所取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，并進(jìn)行敏感性分析。5.2模型范圍及計(jì)算網(wǎng)格尺度5.2.1模型范圍選取應(yīng)遵循下列原則：1根據(jù)研究目的，結(jié)合水流、地形條件、建（構(gòu)）筑物對(duì)水域流場(chǎng)影響范圍以及冷卻水對(duì)受納水體可能的影響范圍等因素確定。2滿足水體熱量（或液態(tài)流出物）擴(kuò)散效應(yīng)的模擬要求。3反映相鄰工程冷卻水的相互影響。5.2.2模型網(wǎng)格尺度的選取應(yīng)能反映水工建（構(gòu)）筑物等對(duì)水力、熱力特性的影響，并滿足計(jì)算精度的要求。5.3模型驗(yàn)證與計(jì)算水文條件5.3.1模型驗(yàn)證應(yīng)包括下列內(nèi)容：1受納水體為河道時(shí)，應(yīng)進(jìn)行水位、水面比降、斷面流量、流速、流向等驗(yàn)證；受納水體為湖泊、水庫，應(yīng)進(jìn)行水位、流速、流向等驗(yàn)證。2受納水體為海域時(shí)，應(yīng)進(jìn)行大潮、中潮和小潮的潮位、流速與流向過程驗(yàn)證，并符合原體流態(tài)特征。連續(xù)半月潮計(jì)算應(yīng)進(jìn)行連續(xù)半月潮的潮位過程驗(yàn)證。3受納水體為感潮河道時(shí)，可根據(jù)工程水域水文基本特性按5.3.1條第1款或第2款進(jìn)行。4有溫度（場(chǎng)）的實(shí)測(cè)資料時(shí)宜對(duì)模型進(jìn)行溫度（場(chǎng)）驗(yàn)證。5已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估應(yīng)同步進(jìn)行運(yùn)行期流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的驗(yàn)證。5.3.2計(jì)算水文條件應(yīng)符合下列要求：1受納水體為河道時(shí)，應(yīng)按全年設(shè)計(jì)枯水、夏季設(shè)計(jì)枯水等水文條件進(jìn)行模擬。受納水體為湖泊、水庫，應(yīng)按設(shè)計(jì)枯水年水文條件進(jìn)行模擬。2受納水體為海域時(shí)，工程可行性研究和設(shè)計(jì)階段應(yīng)采用有代表性的大、中、小潮或連續(xù)半月潮型進(jìn)行模擬，應(yīng)考慮風(fēng)生流、沿岸流等影響；工程運(yùn)行階段宜采用有代表性的實(shí)測(cè)大、中、小潮進(jìn)行溫排水模擬；液態(tài)流出物排放應(yīng)采用連續(xù)半月潮進(jìn)行模擬。3受納水體為感潮河道時(shí)，可根據(jù)工程水域水文基本特性按5.3.2條第1款或5.3.2條第1、2款綜合分析結(jié)果執(zhí)行。4計(jì)算水文條件選擇還應(yīng)符合DL/T5084的要求。5.4計(jì)算內(nèi)容與成果分析5.4.1計(jì)算內(nèi)容應(yīng)符合下列要求：1受納水體為河道時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同設(shè)計(jì)工況和不同水文條件下的水面線、流場(chǎng)、溫度（溫升）場(chǎng)或濃度（相對(duì)濃度）場(chǎng)。受納水體為湖泊、水庫時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同設(shè)計(jì)工況和不同水文條件下的水位、流場(chǎng)、溫度（溫升）場(chǎng)或濃度（相對(duì)濃度）場(chǎng)。2受納水體為海域時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同設(shè)計(jì)工況和不同水文條件下潮位、流場(chǎng)、溫度（溫升）場(chǎng)或濃度（相對(duì)濃度）場(chǎng)。3受納水體為感潮河道時(shí)，可根據(jù)工程水域水文基本特性按5.4.1條第1款或5.4.1條第2款執(zhí)行。5.4.2成果分析應(yīng)包括下列內(nèi)容：1繪制水位、流速、溫度（溫升）、濃度（相對(duì)濃度）時(shí)空分布圖表，包括溫度（溫升）、濃度（相對(duì)濃度）過程線及包絡(luò)圖表等。2分析水位、流速、溫度（溫升）、濃度（相對(duì)濃度）時(shí)空分布變化規(guī)律。3分析計(jì)算成果合理性。

6物理模型試驗(yàn)6.1模型相似準(zhǔn)則6.1.1模型應(yīng)滿足幾何相似、水流運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似和熱力相似。6.1.2冷卻水模型的相似準(zhǔn)數(shù)應(yīng)按公式（6.1.2-1）、（6.1.2-2）計(jì)算：（6.1.2-1）（6.1.2-2）式中：——?dú)W拉數(shù)；——弗勞德數(shù)；——密度弗勞德數(shù)；——雷諾數(shù)；——傅里葉數(shù)；——貝克萊數(shù)；——水面散熱系數(shù)，W/﹙m2·℃﹚；——水溫,℃；——自然水溫，℃；l——水平長(zhǎng)度，m；——水的密度，kg/m3；——水的比熱，J/﹙kg比℃﹚；——取排水流量，m3/s；——取排水溫差，℃；——原體與模型的物理量比值。6.1.3當(dāng)6.1.2條中相似準(zhǔn)數(shù)不能同時(shí)滿足時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)的主要任務(wù)，應(yīng)滿足主要相似準(zhǔn)則，可舍棄或松弛次要的相似準(zhǔn)則。6.1.4冷卻水模型試驗(yàn)宜滿足弗勞德數(shù)（）及密度弗勞德數(shù)（）相似，散熱相似模型應(yīng)滿足散熱相似條件公式（6.1.2-2）。6.1.5模型雷諾數(shù)應(yīng)大于臨界雷諾數(shù)，模型最小水深宜大于3cm。6.1.6涉及風(fēng)效應(yīng)的冷卻水模型試驗(yàn)，應(yīng)兼顧風(fēng)效應(yīng)的相似條件。6.1.7涉及冰凍、泥沙的冷卻水模型試驗(yàn)，應(yīng)兼顧相應(yīng)的相似條件。6.1.8液態(tài)流出物輸移試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗨埔髴?yīng)與冷卻水模型試驗(yàn)相同。6.2模型設(shè)計(jì)6.2.1冷卻水模型設(shè)計(jì)應(yīng)按照6.1節(jié)相似準(zhǔn)則進(jìn)行。試驗(yàn)可采用正態(tài)模型或變態(tài)模型。模型應(yīng)按下列原則選擇：1重點(diǎn)研究取排水工程布置及其近區(qū)的流場(chǎng)和溫度（溫升）場(chǎng)特性的試驗(yàn)，宜采用正態(tài)模型或小變率模型。2重點(diǎn)研究受納水域的散熱能力試驗(yàn)，應(yīng)采用變態(tài)模型，并按照散熱相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型，選定模型比尺。3在同一模型中受納水域包括近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)，且兩者存在水力、熱力上的因果影響，應(yīng)專門論證模型的幾何變率。6.2.2模型設(shè)計(jì)應(yīng)考慮水位、流速、流量、溫度、濃度等量測(cè)儀器的測(cè)試精度。6.2.3其他常規(guī)要求應(yīng)符合SL155的規(guī)定。6.2.4模型范圍選取宜參照數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果，并考慮下列因素：1工程水域水工建（構(gòu)）筑物對(duì)水域流場(chǎng)的影響。2工程冷卻水對(duì)受納水體的主要影響區(qū)。3相鄰工程冷卻水的相互影響。4模型試驗(yàn)水域開邊界進(jìn)出流的調(diào)整要求。6.3試驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)儀器6.3.1冷卻水工程水力、熱力以及液態(tài)流出物模型試驗(yàn)，除有特殊模擬要求外，應(yīng)在室內(nèi)進(jìn)行。6.3.2冷卻水試驗(yàn)用的加熱系統(tǒng)應(yīng)保證恒定供熱，控溫精度為±0.1℃。液態(tài)流出物試驗(yàn)用的示蹤劑添加系統(tǒng)應(yīng)保證原液濃度恒定，其示蹤劑添加系統(tǒng)流量控制精度為±1%。6.3.3試驗(yàn)用潮汐模擬系統(tǒng)應(yīng)滿足試驗(yàn)潮汐模擬參數(shù)精度要求。6.3.4試驗(yàn)量測(cè)儀器儀表的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足測(cè)試要求。6.3.5試驗(yàn)所用儀器、設(shè)備應(yīng)檢驗(yàn)合格。6.3.6試驗(yàn)應(yīng)包括下列主要量測(cè)儀器設(shè)備： 1流量、流速測(cè)試儀器。 2水位量測(cè)儀器。3測(cè)溫儀器。4水位跟蹤測(cè)架響應(yīng)時(shí)間應(yīng)與水（潮）位變化相匹配。5示蹤劑（液態(tài)流出物試驗(yàn)）濃度量測(cè)儀器。6.3.7其他試驗(yàn)儀器設(shè)備應(yīng)符合SL155的規(guī)定。6.4模型制作與安裝6.4.1應(yīng)繪制模型總體布置圖、結(jié)構(gòu)物制模圖、測(cè)點(diǎn)布置圖，并明確制模加工及安裝要求。6.4.2模型制作、安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)與校核，并有完整記錄。6.4.3其他有關(guān)模型制作、安裝及量測(cè)設(shè)備安裝等要求應(yīng)符合SL155的規(guī)定。6.5試驗(yàn)要求6.5.1模型驗(yàn)證內(nèi)容應(yīng)符合4.3.1條的要求。6.5.2模型試驗(yàn)控制應(yīng)符合下列要求：1模型水質(zhì)應(yīng)按試驗(yàn)要求控制。無明確要求時(shí)，水體應(yīng)保持潔凈。2量測(cè)儀器及測(cè)控設(shè)備應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和調(diào)試。3模型溫度場(chǎng)（或濃度場(chǎng)）應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后正式量測(cè)。4液態(tài)流出物試驗(yàn)的示蹤劑應(yīng)選擇化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易溶于水、不易被吸附、對(duì)環(huán)境條件不敏感、無毒、對(duì)試驗(yàn)水體密度影響小的物質(zhì)。6.5.3試驗(yàn)水文條件應(yīng)符合下列要求：1受納水體為河道時(shí)，應(yīng)按全年設(shè)計(jì)枯水、夏季設(shè)計(jì)枯水等水文條件進(jìn)行模擬。受納水體為湖泊、水庫時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)枯水年水文條件進(jìn)行模擬。2受納水體為海域時(shí)，工程可行性研究和設(shè)計(jì)階段應(yīng)采用有代表性的大、中、小潮進(jìn)行模擬。3受納水體為感潮河道時(shí)，可根據(jù)工程水域水文基本特性按6.5.3條第1款或6.5.3條第1、2款綜合分析結(jié)果執(zhí)行。6.6試驗(yàn)內(nèi)容與成果分析6.6.1模型試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)符合4.4.1條的要求。6.6.2試驗(yàn)成果分析內(nèi)容應(yīng)符合4.4.1條的要求，并應(yīng)考慮試驗(yàn)環(huán)境對(duì)成果的影響。本規(guī)程用詞說明1為了便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時(shí)區(qū)別對(duì)待，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”。2）表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3）表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)該這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”。4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或“應(yīng)按……執(zhí)行”。

標(biāo)準(zhǔn)歷次版本編寫者信息SL160—95本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：中國水利水電科學(xué)研究院本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：許玉林陳惠泉SL160—2012本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：中國水利水電科學(xué)研究院本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：紀(jì)平袁玨趙順安趙懿珺賀益英秦曉張強(qiáng)陳小莉梁洪華何耘康占山

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄水工（常規(guī)）模型試驗(yàn)規(guī)程SL155電力工程水文技術(shù)規(guī)程DL/T5084

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)冷卻水工程水力、熱力模擬技術(shù)規(guī)程T/CHES—201X條文說明目次1總則 173一般規(guī)定 184基礎(chǔ)資料 225數(shù)學(xué)模型計(jì)算 256物理模型試驗(yàn) 311總則1.0.2本條為本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。包括電廠在內(nèi)的工業(yè)冷卻水按冷卻機(jī)理，一般可分為水面冷卻、水滴和水膜冷卻兩類。后者是各類冷卻塔及噴水冷卻，其測(cè)試技術(shù)已另有規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)適用于通過自由水面來冷卻的各種冷卻水工程模擬，同時(shí)也適用于伴隨冷卻水排放的液態(tài)流出物、余氯（或稱為“總殘余氧化物”）以及負(fù)溫差的污染物（LNG（液化天然氣）氣化過程中的循環(huán)水等）排放等在水體中摻混稀釋過程模擬。研究成果可為取排水工程設(shè)計(jì)、水環(huán)境影響評(píng)估以及水資源保護(hù)、利用規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。1.0.4本條說明本標(biāo)準(zhǔn)與SL155《水工（常規(guī)）模型試驗(yàn)規(guī)程》的關(guān)系。冷卻水模型試驗(yàn)與一般水工模型試驗(yàn)不同之處在于增加了溫度等變量，一般要求不僅滿足水力相似準(zhǔn)則，還要滿足熱力及物質(zhì)輸運(yùn)相似準(zhǔn)則。數(shù)模計(jì)算中需考慮相應(yīng)的物質(zhì)輸運(yùn)方程。如不考慮水體的溫差效應(yīng)與水氣交面的熱交換效應(yīng)，水力、熱力等擴(kuò)散模型試驗(yàn)與一般水工模型試驗(yàn)相同。

3一般規(guī)定3.1模擬技術(shù)類別與選擇3.1.1給出了冷卻水工程水力、熱力模擬的兩種方法。在實(shí)際工作中也可利用已運(yùn)行工程溫排水影響區(qū)域溫度場(chǎng)原型觀測(cè)結(jié)果為后期擴(kuò)建工程取排水工程布置適宜性等的分析、判斷提供參考。3.1.2、3.1.3說明在現(xiàn)階段技術(shù)水平基礎(chǔ)上的冷卻水問題模擬研究方法及其應(yīng)用條件。冷卻水在受納水體中輸移擴(kuò)散的模擬一般可分為“近區(qū)”與“遠(yuǎn)區(qū)”?！敖鼌^(qū)”一般是指排水口附近區(qū)域，該區(qū)域冷卻水與環(huán)境水流之間發(fā)生劇烈摻混，溫度場(chǎng)（或濃度場(chǎng)）變化梯度較大；“遠(yuǎn)區(qū)”是指“近區(qū)”之外的廣闊區(qū)域，溫度場(chǎng)（或濃度場(chǎng)）在此區(qū)域變化較為平緩。數(shù)學(xué)模型計(jì)算不受試驗(yàn)條件、比尺效應(yīng)等限制，主要用于遠(yuǎn)區(qū)大范圍水域水力、熱力及液態(tài)流出物、余氯等的稀釋擴(kuò)散的模擬。數(shù)學(xué)模型可分為一維、二維、三維模型，在具體實(shí)施時(shí)需結(jié)合研究對(duì)象具體條件、研究目的加以運(yùn)用。物理模型試驗(yàn)可較好地反映取排水近區(qū)水域水力、熱力及液態(tài)流出物、余氯等的摻混稀釋特性，主要用于工程取排水近區(qū)水域水力、熱力及液態(tài)流出物、余氯等的稀釋擴(kuò)散的模擬。工程運(yùn)行階段溫排水模擬研究工作主要目的是用于已運(yùn)行工程溫排水對(duì)受納水體影響的后評(píng)估，主要研究手段一般采用數(shù)模計(jì)算方法，必要時(shí)也可增加物理模型試驗(yàn)方法。為了提高此類后評(píng)估模型的模擬精度，需要采用相應(yīng)運(yùn)行工況下的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)同步原型觀測(cè)成果對(duì)模型加以校驗(yàn)。寬淺型水域一般指水深相對(duì)較淺，不易形成密度分層流的水域；密度分層效應(yīng)顯著的海域是指水深較大，冷卻水排入受納水體后易于形成密度分層的水域。溫排水排放口近區(qū)出流初始摻混稀釋模擬可采用浮射流無量綱參數(shù)化模型，即針對(duì)浮射流采用近似的數(shù)值解或由量綱分析結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行歸納給出的估算模型，包括長(zhǎng)度比尺模型、卷吸積分模型等，如CORMIX模型（CornellMixingZoneExpertSystem，康奈爾混合區(qū)專家系統(tǒng)）等。模擬計(jì)算結(jié)果可為基于環(huán)保要求的排放口水深、流速等基本條件設(shè)定提供參考。三維數(shù)學(xué)模型一般包括分層三維數(shù)學(xué)模型和全三維數(shù)學(xué)模型。分層三維數(shù)學(xué)模型可較好反映水體溫差浮力特性，對(duì)于排水水深較大、密度分層明顯的受納水域輸移擴(kuò)散問題，一般增設(shè)分層三維數(shù)學(xué)模型對(duì)冷卻水排放影響加以模擬研究。但由于分層模型忽略垂向加速度求解，無法準(zhǔn)確模擬排放口近區(qū)三維水動(dòng)力特征，故此并不適用于排放口近區(qū)三維浮射流特性的模擬。全三維數(shù)學(xué)模型能精細(xì)模擬排放口近區(qū)較為復(fù)雜的三維浮射流特性，可用于排放口近區(qū)的初始摻混稀釋模擬。隨著近區(qū)模型與遠(yuǎn)區(qū)模型耦合模擬技術(shù)的逐步發(fā)展，近、遠(yuǎn)區(qū)模型相結(jié)合的模擬方法已成為大水域溫排水等污染物稀釋擴(kuò)散問題模擬研究的重要發(fā)展方向。工程溫排水、液態(tài)流出物等的模擬預(yù)報(bào)模型均需依據(jù)有代表性水文、氣象等條件開展模擬研究工作。但已運(yùn)行工程溫排水影響的后評(píng)估更加關(guān)注原型實(shí)際情況，相應(yīng)模擬計(jì)算工作需采用能反映當(dāng)?shù)厮?、氣象條件實(shí)時(shí)變化影響的數(shù)學(xué)模型。3.2工作大綱與質(zhì)量保證大綱3.2.1、3.2.2冷卻水模擬研究工作一般編寫研究工作大綱，對(duì)于重要工程（如：核電工程、大型火電廠工程、大型水庫工程等）要編寫兩綱（工作大綱與質(zhì)量保證大綱），兩綱需根據(jù)任務(wù)書的要求及相關(guān)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行編寫，經(jīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的專家審查通過后方可執(zhí)行。3.2.3、3.2.4明確提出了工作大綱與質(zhì)量保證大綱內(nèi)容與基本要求。3.4報(bào)告編寫及提交3.4.1～3.4.4對(duì)研究報(bào)告的編寫格式、內(nèi)容及其相應(yīng)質(zhì)量控制提出了要求。具體如下：（1）報(bào)告編寫①封面需有報(bào)告全稱、版次以及承擔(dān)單位名稱、報(bào)告出版日期。②扉頁一般包括項(xiàng)目名稱、承擔(dān)單位名稱以及協(xié)作單位名稱（如果有），項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目主要參加人、報(bào)告編寫人、報(bào)告審查人、報(bào)告審定人（項(xiàng)目承擔(dān)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人）、報(bào)告審批人【項(xiàng)目承擔(dān)單位主管院（所）長(zhǎng)】。③目錄④摘要⑤正文⑥附圖或插圖⑦參考文獻(xiàn)和資料（2）報(bào)告正文編寫①前言，說明研究項(xiàng)目所涉及工程基本情況、問題提出、研究目的、主要內(nèi)容、研究工作技術(shù)路線及其他所需說明的問題；②研究項(xiàng)目所涉及水域地形、水文、氣象以及工程水域水工構(gòu)筑物等基本情況介紹與總結(jié)分析；③模型設(shè)計(jì)或數(shù)值模擬計(jì)算方法選擇。模型設(shè)計(jì)需包括模型相似條件，模型限制條件，模型比尺、模型變率（對(duì)于變態(tài)模型），模型循環(huán)冷卻水最小流量，模型水域開邊界條件處理，模擬水域范圍等；數(shù)學(xué)模型需包括水流、溫排水或液態(tài)流出物、余氯等輸運(yùn)基本控制方程、輔助方程、參數(shù)、求解方法、離散格式與網(wǎng)格尺度、邊界條件及處理方法、模擬計(jì)算域范圍等。④模型制作及量測(cè)儀器設(shè)備，模型制作的方法和控制精度，主要量測(cè)儀器設(shè)備的性能及精度；⑤驗(yàn)證試驗(yàn)與驗(yàn)證計(jì)算，檢驗(yàn)?zāi)M水域水流運(yùn)動(dòng)的相似性，對(duì)于模擬水域已有運(yùn)行工程情況可進(jìn)行必要的溫度場(chǎng)、取水溫升相似性驗(yàn)證。數(shù)值模擬計(jì)算需對(duì)計(jì)算參數(shù)、模擬區(qū)域邊界溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)回歸影響等進(jìn)行必要的敏感性分析。⑥工程方案試驗(yàn)或計(jì)算成果分析，論述設(shè)計(jì)方案的合理性及存在問題，修改方案的指導(dǎo)思想及效果，方案比選、優(yōu)化結(jié)果，為取排水工程的最終方案確定提供依據(jù)。⑦結(jié)語，其中需包含主要結(jié)論、存在的問題和建議等方面內(nèi)容。（3）鑒于工程的重要性以及各種研究手段的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，研究工作往往需采用數(shù)模計(jì)算與物模試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)路線進(jìn)行。此時(shí)，需根據(jù)不同模型特點(diǎn)對(duì)其主要研究成果進(jìn)行對(duì)比分析，給出其明確、可信的結(jié)論，提出相應(yīng)的綜合分析成果報(bào)告。（4）研究報(bào)告審核程序一般包括：審查、審定、批準(zhǔn)。工作結(jié)束后，試驗(yàn)所用的原型資料和模型試驗(yàn)的主要資料、分析計(jì)算成果、報(bào)告底稿、項(xiàng)目任務(wù)書、報(bào)告審批表、審查鑒定意見書等按科技檔案管理要求整理歸檔。（5）當(dāng)項(xiàng)目委托方對(duì)報(bào)告基本格式、內(nèi)容有具體要求時(shí)，報(bào)告編寫需參照?qǐng)?zhí)行。

4基礎(chǔ)資料4.0.1本條說明了包括地形、水文、氣象等基礎(chǔ)資料的來源、時(shí)效性等方面的基本要求：工程可行性研究階段之前以收集已有近期資料為主。工程可行性研究階段和初步設(shè)計(jì)階段，取排水工程附近水域需采用近5年內(nèi)實(shí)測(cè)資料，其他區(qū)域可采用已有的近期（最新）資料。已運(yùn)行工程溫排水環(huán)境影響評(píng)估一般采用工程水域已有最新資料，其中取排水口附近區(qū)域采用近5年內(nèi)最新實(shí)測(cè)資料，其他區(qū)域采用已有的近期（最新）資料。對(duì)于水下地形資料，如有充分論據(jù)表明取排水域地形基本沒有變化或變化不大，相應(yīng)地形資料時(shí)效性要求可適度放寬； 工程水域氣象資料一般采用不少于3年的長(zhǎng)系列資料統(tǒng)計(jì)分析給出。4.0.2本條說明了基礎(chǔ)地形資料的一般要求。（1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水下地形范圍包括規(guī)劃的取排水工程區(qū)域及其排放物質(zhì)影響主要敏感區(qū)。對(duì)于溫排水環(huán)境影響問題，相應(yīng)實(shí)測(cè)水下地形范圍一般包絡(luò)工程溫排水1℃及其以上溫升影響區(qū)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水下地形范圍還要滿足相應(yīng)模擬研究工作的需求，如：相鄰工程的影響、模型水域邊界過渡段范圍以及驗(yàn)潮站設(shè)置情況等。（2）工程水域?qū)崪y(cè)水下地形需至少包括模擬區(qū)域內(nèi)所有的涉水區(qū)，視具體工程問題而定。（3）測(cè)圖比例根據(jù)工程水域自然地形條件、研究問題性質(zhì)等確定。一般情況下，取排水口近區(qū)水域水下地形比尺不小于1/2000，其余區(qū)域可采用更小比尺的地形圖（如1/10000）或海圖。（4）測(cè)圖換算成統(tǒng)一的基準(zhǔn)面和坐標(biāo)系，一般采用國家1985高程系統(tǒng)、2000國家大地坐標(biāo)系。（5）液態(tài)流出物、余氯等物質(zhì)排放模擬所需地形資料可參照?qǐng)?zhí)行。4.0.3、4.0.4說明了水文資料的一般要求。水文觀測(cè)包含：水位、流速、流量、水溫、鹽度、液態(tài)流出物等排放物質(zhì)的本底濃度（核電廠項(xiàng)目試驗(yàn)要求，其他項(xiàng)目研究無此要求）等內(nèi)容。（1）河道或河道型水庫水域水文測(cè)驗(yàn)斷面、測(cè)站布置能夠反映工程水域基本特性。模擬區(qū)域進(jìn)、出口段至少各布設(shè)一個(gè)水文測(cè)驗(yàn)斷面，工程取水口、排水口附近至少布設(shè)一個(gè)水文測(cè)驗(yàn)斷面；彎道區(qū)域一般增設(shè)斷面并在兩側(cè)岸邊各設(shè)一個(gè)水位測(cè)站。工程區(qū)域如有對(duì)冷卻水輸移擴(kuò)散產(chǎn)生較大影響的支流，需考慮增設(shè)水文測(cè)驗(yàn)斷面。（2）對(duì)于有頂托影響水域，給出不同頂托條件下的測(cè)站水位、水面線資料。（3）湖泊、水庫型水域需給出模擬水域內(nèi)進(jìn)、出湖、庫各干、支流的流量、水位、水溫資料；依據(jù)湖泊、水庫的地形、水流基本條件一般設(shè)置不少于9個(gè)水文測(cè)站，必要時(shí)可增設(shè)水文測(cè)驗(yàn)斷面，以保證工程水域水流基本特性的準(zhǔn)確把握。取、排水口附近一般情況下各設(shè)置一個(gè)水文測(cè)站。（4）河口、海岸型水域一般順岸向設(shè)置潮位站，其中至少一個(gè)測(cè)站布設(shè)在取水口附近。對(duì)于半封閉海灣，則需在灣口海流入口兩側(cè)岸邊各自布設(shè)一個(gè)測(cè)站，而灣底至少布設(shè)一個(gè)測(cè)站。（5）河口、海岸型水域全潮水文測(cè)驗(yàn)需結(jié)合工程海域潮汐的代表性要求進(jìn)行，給出工程海域有代表性潮型及其連續(xù)半月潮資料。①工程海域有代表性潮型：即潮型有代表性、潮差出現(xiàn)頻率分別滿足10%、50%、90%要求的實(shí)測(cè)大潮、中潮、小潮，其選擇、施測(cè)基本原則如下：——潮差頻率分析一般可采用平均潮差（一個(gè)完整潮周內(nèi)各漲落潮差的平均值。對(duì)于日潮即為其本身的潮差；對(duì)于極不規(guī)則的半日潮也可考慮采用最大潮差統(tǒng)計(jì)分析方法）進(jìn)行，潮差出現(xiàn)頻率可按冬、夏兩季考慮。鑒于實(shí)測(cè)資料難以完全滿足潮差頻率等要求，具體實(shí)施時(shí)可選擇盡量接近的結(jié)果，但其出現(xiàn)頻率偏差一般不超過±5％；——不同海域海流特性各異，在依據(jù)潮差頻率選取有代表性潮流觀測(cè)時(shí)段時(shí)，要注意結(jié)合工程海域余流等的基本特征進(jìn)行選??；——每個(gè)潮周的平均潮位要與當(dāng)?shù)仄骄泵娼咏淦畈怀^±10cm。河口區(qū)可適當(dāng)放寬要求。②連續(xù)半月潮是指包含上述有代表性大潮、中潮、小潮在內(nèi)的連續(xù)半個(gè)月的實(shí)測(cè)潮過程。③對(duì)實(shí)測(cè)潮代表性進(jìn)行分析，當(dāng)其不滿足要求且不具備重新測(cè)量條件下可考慮采用構(gòu)造潮(依據(jù)歷史資料推算分析給出的典型潮型)替代。（6）大、中、小潮全潮同步水文測(cè)驗(yàn)的測(cè)站布置需滿足數(shù)學(xué)模型和物理模型試驗(yàn)?zāi)M范圍及邊界控制要求，一般垂直于主潮流方向布設(shè)3個(gè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)2～3個(gè)測(cè)站。此外在擬定的取水口、排水口附近各布設(shè)一個(gè)測(cè)站。連續(xù)半個(gè)月的同步水文測(cè)站一般設(shè)置在取排水口附近海域。（7）已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估研究工作的全潮同步水文測(cè)驗(yàn)以及溫度場(chǎng)原型觀測(cè)一般宜在工程滿負(fù)荷運(yùn)行、有代表性潮型（大、中、小潮）條件下進(jìn)行，水文測(cè)站選擇結(jié)合廠址已有相關(guān)資料水文測(cè)站布置情況進(jìn)行，以便于后期的對(duì)比分析。溫度場(chǎng)原型觀測(cè)范圍一般包絡(luò)工程溫排水1℃及其以上溫升影響區(qū)。4.0.5感潮河道受徑流與潮汐共同作用，分兩種情況：對(duì)于受徑流控制，只有水位變化，沒有主流向變化的感潮河道，其徑流相關(guān)水文控制條件及其相應(yīng)資料要求可參照本標(biāo)準(zhǔn)4.0.3條河流條件；對(duì)于受潮汐控制，存在水位及流速、流向變化的感潮河道，其水文控制條件及其相應(yīng)資料要求可參照本標(biāo)準(zhǔn)4.0.3條河流條件及4.0.4條海域條件綜合分析確定。4.0.6本條說明了工程區(qū)域氣象條件、取排水工程布置、環(huán)境保護(hù)要求等方面資料要求。（1）給出工程區(qū)域包括氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射、云量、氣壓、降水等在內(nèi)的多年逐月最高、平均、最低值資料。對(duì)于已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估，給出包含大、中、小潮同步水文測(cè)驗(yàn)時(shí)段在內(nèi)的連續(xù)一個(gè)月逐時(shí)氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射、云量、氣壓、降水等資料。（2）工程水域已有取排水工程及其水工構(gòu)筑物工程布置、結(jié)構(gòu)形式等資料。（3）工程水域功能區(qū)劃、環(huán)境敏感點(diǎn)及其環(huán)境保護(hù)要求等資料。（4）工程水域通航要求資料。（5）工程水域岸線規(guī)劃等資料。5數(shù)學(xué)模型計(jì)算5.1數(shù)學(xué)模型與參數(shù)5.1.1～5.1.3給出了冷卻水工程水力、熱力及液態(tài)流出物等排放計(jì)算模型的基本控制方程、模型邊界條件處理、參數(shù)選擇等的原則、方法。（1）在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，根據(jù)具體情況選用成熟、適宜的模型與計(jì)算方法，數(shù)學(xué)模型要具備熱量（物質(zhì)總量）守恒性好、邊界適應(yīng)性好的特點(diǎn)。（2）模型邊界條件處理需與邊界物理量實(shí)際變化情況協(xié)調(diào)一致，保證邊界條件處理上的差異不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。對(duì)模型水域開邊界熱量或濃度回歸影響進(jìn)行敏感性計(jì)算分析，給出其可能的誤差范圍，一般要求其相對(duì)誤差小于1％。（3）模型計(jì)算主要參數(shù)選取遵循以下的原則、方法：①自由表面熱通量計(jì)算公式：（1）式中：——太陽凈輻射，W/m2；——大氣凈輻射，W/m2；——水體輻射，W/m2；——水面蒸發(fā)散熱，W/m2；——水面對(duì)流向外散熱，W/m2；太陽輻射可以采用廠址附近實(shí)測(cè)值，或采用公式（2）計(jì)算：（2）式中：——反射系數(shù)，與緯度和季節(jié)有關(guān)，取值范圍一般在0.05~0.10；——晴空條件下太陽輻射通量，W/m2；c——云量系數(shù)；大氣輻射熱量與氣溫和云量有關(guān)，可以采用廠址附近實(shí)測(cè)值，或采用公式計(jì)算，常用的公式形式見公式（3）：（3）式中：r——水氣界面反射系數(shù)；——大氣發(fā)射率；——Stefan-Boltzmann常數(shù)；——?dú)鉁兀ń^對(duì)溫度），K；c——云量系數(shù)；水體輻射熱計(jì)算見公式（4）：（4）式中：r——水氣界面反射系數(shù)；——水體發(fā)射率；——Stefan-Boltzmann常數(shù)；Ts——水面絕對(duì)溫度，K；水面蒸發(fā)散熱的影響因素較多，有較多的公式形式，其中最常用的是基于最主要影響因素風(fēng)速和飽和壓差的經(jīng)驗(yàn)公式形式，見公式（5）：（5）式中：W——風(fēng)速m/s；——與水面水溫Ts對(duì)應(yīng)的飽和水汽壓力，hPa；——空氣中的水氣壓力，hPa。對(duì)流散熱計(jì)算公式一般類比水面蒸發(fā)散熱公式，見公式（6）：（6）式中：e——蒸發(fā)散熱通量，W/m2；B——波溫比；（7）式中：P——大氣壓力（hPa）；——常數(shù)，可取為0.62；=2\*GB3②水面的綜合散熱系數(shù)（K）。首先考慮依據(jù)工程所在地區(qū)的水面散熱實(shí)測(cè)資料確定；當(dāng)缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按公式（8）～公式（13）確定。（8）（9）（10）（11）（12）（13）式中：——水面綜合散熱系數(shù)，W/（m2·℃）；——水面蒸發(fā)系數(shù)，W/（m2·hPa)；——水面輻射系數(shù)，可取為0.97；——Stefan-Boltzmann常數(shù)，[W/(m2·℃4)]——水面水溫，℃，熱季一般選用連續(xù)3個(gè)最熱月的平均值，冷季一般選用連續(xù)3個(gè)最冷月的平均值；——水面以上1.5m處氣溫，℃。熱季一般選用連續(xù)3個(gè)最熱月的平均值，冷季一般選用連續(xù)3個(gè)最冷月的平均值；——對(duì)應(yīng)于水面溫度()的飽和水汽壓，hPa；水面以上1.5m處的水汽壓，hPa；——水面以上1.5m處的大氣壓強(qiáng)，hPa；——水面以上1.5m處的風(fēng)速值，m/s，熱季一般選用連續(xù)3個(gè)最熱月的平均值，冷季一般選用連續(xù)3個(gè)最冷月的平均值。=3\*GB3③廣義黏性系數(shù)、物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)、隨不同計(jì)算模式、不同模擬對(duì)象而有一定差別。因此，具體應(yīng)用時(shí)首先遵循相應(yīng)規(guī)范規(guī)定。對(duì)沒有規(guī)范規(guī)定的參數(shù)：如有原型觀測(cè)成果或其他相關(guān)驗(yàn)證資料（如：溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)原型觀測(cè)結(jié)果或相應(yīng)試驗(yàn)成果等），要據(jù)此進(jìn)行率定選??；如無驗(yàn)證資料，可依據(jù)類似研究工作所取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，同時(shí)進(jìn)行敏感性分析。=4\*GB3④廣義分配系數(shù)：與排放物類型、受納水體水質(zhì)（含沙量等）等有關(guān)，需考慮排放物在水體中的吸附轉(zhuǎn)移等效應(yīng)，一般通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出。在核電站核素水體污染預(yù)報(bào)模型中，可對(duì)此項(xiàng)做保守處理，即不考慮核素吸附轉(zhuǎn)移等影響，取用＝0。=5\*GB3⑤隨著技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)計(jì)算模型、計(jì)算參數(shù)的認(rèn)識(shí)也在不斷加深，研究工作需注意吸收這些先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)與研究成果，藉此不斷提高研究水平。5.2模型范圍及計(jì)算網(wǎng)格尺度5.2.1、5.2.2說明了數(shù)學(xué)模型模擬范圍、計(jì)算網(wǎng)格尺度選取的基本原則。（1）模型范圍選取盡量結(jié)合已有實(shí)測(cè)水位、水流（如國家長(zhǎng)期水文站、潮汐測(cè)站等）等測(cè)站，以提高模擬精度。模擬范圍選取需結(jié)合工程實(shí)際問題、任務(wù)要求等確定。（2）模型計(jì)算網(wǎng)格一般采用近區(qū)尺度小、遠(yuǎn)區(qū)尺度大的原則布設(shè)，網(wǎng)格尺度要足以反映岸線、建（構(gòu)）筑物對(duì)模擬區(qū)域水力、熱力等特性的影響。對(duì)于明渠取排水方案，取排水口附近水平方向最小網(wǎng)格尺度一般不超過取排水口寬度的1/3且不超過50m；對(duì)于暗涵取排水方案，最小網(wǎng)格尺度與取、排水口構(gòu)筑物尺度相協(xié)調(diào)。5.3模型驗(yàn)證與計(jì)算水文條件5.3.1本條說明了數(shù)模計(jì)算模型驗(yàn)證基本要求。參照類似規(guī)范情況（JTS/T231-4《內(nèi)河航道與港口水流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》、JTS/T231-2《海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》），模型驗(yàn)證控制指標(biāo)基本要求如下。（1）河道、水庫模型需根據(jù)不同任務(wù)要求進(jìn)行不同來流量下的水面線驗(yàn)證。水位允許偏差：山區(qū)河流為原型±0.1m；平原河流為原型±0.05m。水面比降和落差要與原型一致。與水面線驗(yàn)證同步開展流速分布和斷面流量驗(yàn)證工作，其中斷面流速分布規(guī)律要與原型基本一致，流速允許偏差為±10%，流量允許偏差為±10%。（2）海域模型需進(jìn)行定點(diǎn)潮位、流速與流向過程驗(yàn)證。通過調(diào)整模型糙率、開邊界水力參數(shù)等手段，達(dá)到模擬精度要求，以保證流場(chǎng)的相似性。各參數(shù)驗(yàn)證精度要求如下:——潮位，高低潮時(shí)間的相位允許偏差為±0.5h，最高最低潮位值允許偏差為±0.1m；——流速，憩流時(shí)間和最大流速出現(xiàn)的時(shí)間允許偏差為±0.5h，流速過程線的形態(tài)基本一致，漲、落潮段平均流速允許偏差為±10%；——流向，往復(fù)流時(shí)測(cè)點(diǎn)主流流向允許偏差為±10°，平均流向允許偏差為±10°；旋轉(zhuǎn)流時(shí)測(cè)點(diǎn)流向允許偏差為±15°；（3）當(dāng)模型驗(yàn)證試驗(yàn)個(gè)別測(cè)點(diǎn)流速、流向、水位等結(jié)果超出允許偏差時(shí)，需對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，分析產(chǎn)生偏差的原因，并采取相應(yīng)的措施。（4）濱海、河口水域已運(yùn)行工程溫度場(chǎng)驗(yàn)證一般包括取水溫升隨潮變化過程、特征值以及水體表層、垂向溫升分布（三維數(shù)學(xué)模型）等內(nèi)容。（5）感潮河道受徑流與潮汐共同作用，模型分兩種情況：對(duì)于受徑流控制，只有水位變化，沒有主流向變化的感潮河道，其模型驗(yàn)證內(nèi)容、要求可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.3.1條第1款；對(duì)于受潮汐控制，存在水位及流速、流向變化的感潮河道，其模型驗(yàn)證內(nèi)容、要求可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.3.1條第1款及第2款綜合分析確定。5.3.2本條說明了模型計(jì)算水文條件需符合的基本要求。（1）內(nèi)陸水域情況①天然河道：需按全年和夏季97%保證率最小流量、90%保證率最小月均流量等設(shè)計(jì)枯水等水文條件開展相應(yīng)的工程溫排水模擬研究工作；核電廠液態(tài)流出物、余氯等計(jì)算一般采用多年年平均來流量、保證率90%最小月均流量、10年一遇連續(xù)7天低流量（7Q10）等進(jìn)行。②水庫、湖泊：按90%、97%保證率枯水年最小供水量等水文控制條件開展相應(yīng)的工程溫排水模擬研究工作。對(duì)于液態(tài)流出物模擬計(jì)算可考慮采用進(jìn)水庫、出水庫(湖泊)水域的年設(shè)計(jì)枯水流量(90%保證率逐月平均進(jìn)流量、出流量)過程。=3\*GB3③當(dāng)取水河道受水庫或閘門等調(diào)節(jié)控制影響時(shí)，相應(yīng)水文條件需結(jié)合水庫、閘門調(diào)度要求等確定。（2）濱海、河口水域采用有代表性潮型（也稱“典型性”，包括：大潮、中潮、小潮）或代表性半月潮型水文條件，同時(shí)考慮風(fēng)生流、沿岸流等影響。液態(tài)流出物模擬計(jì)算工作采用工程海域有代表性半月潮型水文條件進(jìn)行。（3）濱海、河口水域已運(yùn)行工程溫排水影響評(píng)估工作采用有代表性實(shí)測(cè)大、中、小潮開展相應(yīng)的模擬研究工作。（4）感潮河道水域分兩種情況：對(duì)于受徑流控制，只有水位變化，沒有主流向變化的感潮河道，其模型計(jì)算水文條件可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.3.2條第1款執(zhí)行；對(duì)于受潮汐控制，存在水位及流速、流向變化的感潮河道，宜采用有代表性的大、中、小潮或連續(xù)半月潮疊加設(shè)計(jì)枯水來流進(jìn)行模擬，其具體的模型計(jì)算水文條件可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.3.2條第1款及第2款綜合分析確定。（5）水文控制條件選取還要符合其他相關(guān)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定等要求。5.4計(jì)算內(nèi)容與成果分析5.4.1本條說明了計(jì)算內(nèi)容需符合的基本要求（1）河流或湖泊、水庫模型需計(jì)算并給出不同設(shè)計(jì)工況（包括：取排水方案、工程規(guī)模（如電廠裝機(jī)容量等）、岸線地形變化等）和不同水文條件下的水面線、流場(chǎng)、溫度（溫升）場(chǎng)或濃度（相對(duì)濃度）場(chǎng)以及取水溫度（溫升）或取水濃度特征值。（2）海域模型需計(jì)算并給出不同設(shè)計(jì)工況（包括：取排水方案、工程規(guī)模（如電廠裝機(jī)容量等）、岸線地形變化等）和不同水文條件下潮位、流場(chǎng)、溫度（溫升）場(chǎng)或濃度（相對(duì)濃度）場(chǎng)以及取水溫度（溫升）或取水濃度特征值。（3）感潮河道模型分兩種情況：對(duì)于受徑流控制，只有水位變化，沒有主流向變化的感潮河道，其模型計(jì)算內(nèi)容可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.4.1條第1款執(zhí)行；對(duì)于受潮汐控制，存在水位及流速、流向變化的感潮河道，其模型計(jì)算內(nèi)容可參照本標(biāo)準(zhǔn)5.4.1條第1款及第2款綜合分析確定。

6物理模型試驗(yàn)6.1模型相似準(zhǔn)則6.1.2、6.1.3為6.1.1條中的動(dòng)力、熱力相似條件。歐拉數(shù)為壓力與慣性力之比；弗勞德數(shù)為重力與慣性力之比；密度弗勞德數(shù)為浮力與慣性力之比；雷諾數(shù)為黏滯力與慣性力之比；傅里葉數(shù)為流動(dòng)時(shí)間與導(dǎo)熱時(shí)間之比；貝克萊數(shù)為對(duì)流換熱與分子傳熱之比；公式（6.1.2-2）為水面散熱通量與對(duì)流換熱之比。上述相似條件包括了不少物理變量，其比尺關(guān)系在各個(gè)相似條件中要求不盡相同，在具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)試驗(yàn)的主要任務(wù)放棄或放松一些次要的相似條件來遷就主要相似條件的滿足，如對(duì)于傅里葉數(shù)，在模型最小水深不小于3cm條件下，該數(shù)的影響可忽略不計(jì)；貝克萊數(shù)在模型水流處于紊流狀態(tài)下時(shí)，該數(shù)的影響可忽略不計(jì)。水溫是指包含冷卻水排放影響在內(nèi)的受納水體溫度；自然水溫是指未受冷卻水排放影響的環(huán)境水體溫度。根據(jù)試驗(yàn)重點(diǎn)要求，可將模型大致分為兩類：1試驗(yàn)重點(diǎn)是整個(gè)受納水域的散熱能力，一般是水庫型或上游來水量不大的河道型或海域型冷卻水模型，一般采用幾何變態(tài)模型；2試驗(yàn)重點(diǎn)是排水口地區(qū)的出流流態(tài)、局部摻混及與之相應(yīng)的溫度場(chǎng)，一般是細(xì)化研究排水口工程布置的冷卻水模型，一般采用幾何正態(tài)模型。但實(shí)際情況往往是排水口、取水口包含在同一模型中，受納水域包括了排水的近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)，而且兩者有著水力、熱力上的因果影響，因此模型的幾何變率要依據(jù)和權(quán)衡多方面因素來最終確定。綜上所述，冷卻水模型的相似要求可參考表1。

表1兩類模型的設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目第Ⅰ類模型第Ⅱ類模型幾何相似雷諾相似模型類型ⅠAⅠBⅠCⅡAⅡBⅡCⅡD特點(diǎn)模型相似準(zhǔn)則11注：r——模型比尺；m——模型；λ——阻力系數(shù)；lr、zr、vr、tr、Qr、Kr——平面長(zhǎng)度、深度、流速、時(shí)間、流量、綜合散熱系數(shù)的模型比尺；hmin——最小模型水深；——排水出流雷諾數(shù)；——臨界雷諾數(shù)；——最小雷諾數(shù)；Fr——弗勞德數(shù)；F——密度弗勞德數(shù)；T——水溫；T∞——自然水溫；——密度。6.1.5本條是對(duì)模型中水流整體紊動(dòng)相似的視同條件。如果模型中臨界雷諾數(shù)不易確定，可用模型流量大于臨界流量替代。臨界流量的含義為對(duì)于冷卻池模型，當(dāng)冷卻水量超過此值后，受納水域的整體流態(tài)已不隨流量增大而明顯改變。模型水深主要指包括取排水口在內(nèi)的溫排水（或其他污染物）主要影響區(qū)的水深，該區(qū)域模型最小水深一般不小于3cm。6.1.6本條是試驗(yàn)任務(wù)涉及風(fēng)效應(yīng)時(shí)的補(bǔ)充相似條件。包括：（1）水上地形和建筑物的幾何相似；（2）水面熱交換通量相似；（3）風(fēng)作用于水面后水域流速場(chǎng)相似；（4）風(fēng)吹效應(yīng)對(duì)水面坡降及沿程能量變化相似。6.1.7本條是冷卻水試驗(yàn)任務(wù)涉及冰凍、泥沙等問題時(shí)需補(bǔ)充的相似條件要求。主要包括：（1）涉及冰凍時(shí)需兼顧考慮冰凍效應(yīng)相似要求。（2）涉及泥沙問題時(shí)，可綜合分析冷卻水運(yùn)動(dòng)與泥沙運(yùn)動(dòng)相似要求，提出可兼顧兩者要求的模型設(shè)計(jì)方案。6.1.8現(xiàn)狀技術(shù)條件下，尚難以在大水域物理模型試驗(yàn)中模擬液態(tài)流出物（如核電廠排放物中的核素）自身衰變、物質(zhì)吸附轉(zhuǎn)移等對(duì)其濃度場(chǎng)的影響，只能采用適宜的示蹤劑模擬其在環(huán)境水體中的摻混、稀釋效應(yīng)。由此，液態(tài)流出物擴(kuò)散模型試驗(yàn)可考慮與冷卻水試驗(yàn)在同一模型中進(jìn)行。6.2模型設(shè)計(jì)6.2.1本條說明了模型設(shè)計(jì)及其幾何變率選取需要遵循的原則。（1）模型比尺的選定及最終依循的模型相似條件要根據(jù)試驗(yàn)研究的重點(diǎn)內(nèi)容及試驗(yàn)客觀條件而定，具有一定的自由度。根據(jù)已有冷卻水模型試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將模型的分類及其相似要求列于表2。

表2冷卻水模型的分類及相似要求模型分類編號(hào)模型性質(zhì)模型研究重點(diǎn)對(duì)象內(nèi)容試驗(yàn)客觀條件模型特點(diǎn)模型相似要求必須滿足的條件爭(zhēng)取滿足的條件A幾何變態(tài)水力熱力模型（1）熱水受納水域整體流態(tài)及水力熱力特性；（2）排取水口工程布置；（3）水域散熱能力，冷卻容量；（4）工程方案比較及優(yōu)化；（5）環(huán)境流影響，水環(huán)境評(píng)估。模擬范圍較大，試驗(yàn)場(chǎng)地較大。（1）主要模擬遠(yuǎn)區(qū)（2）提高精度主要因素之一：近區(qū)作為模型內(nèi)邊界水力熱力模擬·······排水口局部出流情況與正態(tài)情況接近B幾何正態(tài)(或小變態(tài))水力熱力模型（1）排水口或取水口局部水域水力熱力特性；（2）排水口或取水口細(xì)部水工布置及優(yōu)化；（3）排取水口相距較近，可以確切模擬的排取水口整體水工布置；（4）上游來水量較大，模擬水域水面散熱能力比重不占主體的水工整體布置及優(yōu)化；（5）垂向分層的溫差異重流運(yùn)動(dòng)；（6）潛沒出流工程布置及水力熱力特性?！つM范圍較小，試驗(yàn)場(chǎng)地面積不大；·環(huán)