(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210882084.0 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100048 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 韩瑞　赵懿珺　纪平　高宁　 李延军　段亚飞　汪海丰　周若凡　 康占山　杨红义　 (74)专利代理 机构 北京国林贸知识产权代理有 限公司 1 1001 专利代理师 袁建水 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种预防贴岸热污染的电厂近岸折弯式排 水明渠设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种预防贴岸热污染的电厂近 岸折弯式排水明渠设计方法， 包括： 确定排水明 渠宽度； 量化海岸线； 量化海域地形； 确定直堤段 大致方向； 确定直堤段准确长度； 确定折弯段方 向和角度； 确定主涨落潮流法线方向； 确定出流 角度； 确定折弯段长度； 构建流场数学模 型； 排水 海域流场模拟； 构建温升场数学模型； 排水明渠 热影响计算。 本发明在不提高建造成本的前提 下， 利用排水海域潮流、 地形和明渠构型特征， 增 强环境水体对温排水的掺混稀释能力， 以预防温 排水的高温升区贴岸， 减少其影响范围， 提高排 水对生态环 境的友好性。 本发明提出设计方法既 能够应用于新建或在建工程中， 为降低滨海贴岸 热污染， 保障电厂生态、 经济运行提供了科学有 效的支持。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115168964 A 2022.10.11 CN 115168964 A 1.一种预防贴岸热污染的电厂近岸折弯式排水明渠设计方法， 所述设计方法所设计的 排水明渠， 为折弯形， 包括： 与电厂的拟设计排水口连接的直堤段和连接离岸出水口和直堤 段的折弯段， 所述的折弯段两侧导流堤长度不同， 距离淹没岸线较近的一侧定义为折弯段 外侧， 距离淹没岸线较 远侧定义 为折弯段内侧， 其特 征在于， 所述方法的步骤如下： 步骤1， 确定排水明渠宽度： 根据机组的总排水量Q、 排水最大流速限制v、 排水明渠水深 H， 计算出排水明渠的宽度B； 步骤2， 量化排水工程所在海域的岸线： 以电厂机组的拟设计排水口的中心点O为圆心， 以数倍渠道宽度B为半径， 绘制设计圆， 在设计圆内绘制当地理论最高潮位所对应的淹没岸 线； 步骤3， 量化排水明渠所在附近海域地形： 在设计圆内以原点O为基点， 以1米为间距绘 制海域地形等深线； 步骤4， 确定直堤段向外海延伸的大致方向： 根据拟设计排水口的位置和排水大致方 向， 以及便于将温排水引导至与海水混合的水深条件相对较好的区域为条件， 综合确定直 堤段向外海延伸的大致方向； 步骤5， 确定直堤段的准确方向和长度： 在直堤段向外海延伸的大致方向， 选择在量化 地形急剧加深的边缘的一条地形等深线上的一点J， J点的曲率半径指向O点， 连接J、 O绘制 出法线N， 并以J、 O两点之间的距离为明渠直堤段长度； 在O点两侧分别取1/2的渠道宽度B， 沿N方向作长度为OJ的两条平行线， 作为直堤段两侧导流堤的位置， 直堤段出口端两侧导流 堤顶端分别为A和A ’； 步骤6， 确定折弯段的折弯方向： 确定直堤段端点的局部地形等深线梯度， 以相邻等深 线水平间距平均值最小的连线确定等深线梯度方向N ’， 并以此方向选择折弯段的折弯方 向； 步骤7， 确定折弯角度α： 在直堤段的设计终点J， 以正北方向为基准， 逆时针旋转至等深 线梯度方向N ’， 得到在J的折弯段的折弯角度α； 步骤8， 确定排水海域主涨落潮流法线方向： 根据当地潮汐和潮流水文测验资料， 确定 等深线的梯度方向N ’上， 十倍排水明渠宽度B范围的潮流过程， 以最大涨潮流3小时内的平 均流向和最大落潮流3小时内的平均流向， 定义为主涨落潮的流向， 进而确定排水海域主涨 落潮流法线方向； 步骤9， 确定折弯段的出流角度β： 以正北方向为基准， 逆时针旋转至主涨落潮流向的法 线方向所 得角度为 折弯段的出流角度β； 步骤10， 确定折弯段内外 两侧导流堤长度： 折弯段内外 两侧导流堤长度公式： 折弯段外侧堤长度L外： L外＝Q×(ΔT‑4)/4u‑D 折弯段内侧堤长度L内： L内＝L外+cos( α‑γ)×W+sin( α‑γ)×tan( α‑β )×W 其中； Q为最不利温升情况下的总排水； ΔT为排水温升； u为当地海域平均潮流流速； D 为直堤段外侧堤出 口端A到淹没岸线的垂直距离； γ为直堤段出 口端两侧 导流堤顶端连线 A‑A’与正北方向的锐角夹角； W 为直堤段两侧导 流堤正北 方向上的连线长度， W ＝B×cosγ； 步骤11， 构建排水明渠二维流场数学模型： 二维流场数学模型的构建按照电厂排水工权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115168964 A 2程周围环境条件设置模型模拟范围、 划分计算网格、 环境流场边界条件及初始条件、 滨海岸 线、 海底地形、 海底糙率系数， 排水明渠位置、 尺寸、 深度， 根据流场模拟结果获取排水工程 海域及排水明渠附近的整体及局部流场； 步骤12， 排水海域流场模拟： 获取电厂排水海域的涨潮、 落潮时潮流流向、 流速的潮流 特征数据， 验证流场数 学模型模拟结果， 确定排水海域 流场特征； 步骤13， 构建排水明渠二维温升场数学模型： 在二维流场数学模型的基础上， 构建二维 温升场数学模型， 根据现阶段排水明渠 特征及排放参数设置排水明渠的位置、 尺寸及深度， 排水流量及温升、 温升场边界条件及初始条件、 工程海域表 面散热系数、 粘滞系数及 扩散系 数， 根据温升场模拟结果获取现状排水明渠对排水海域的热影响； 步骤14， 排水明渠热影响计算： 在温升模型中调整排水明渠特征参数设置， 分析温升场 模拟结果及其对取水温升方面的综合影响， 确保各项参数均在环保要求范围内， 如果出现 严重偏差则回到步骤4， 重新对明渠各项参数进行优化， 直至获得满意结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115168964 A 3