[發明專利]考慮致災生物運動特征及節律行為的取水風險評估方法

有效

• 申請號: 202310430759.2
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116468275B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 韓瑞;趙懿珺;梁洪華;段亞飛;紀平;曾利
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/0635
• 分類號: G06Q10/0635;G06Q50/06;G06F30/20;G06F113/08
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

本發明涉及一種考慮致災生物運動特征及節律行為的取水風險評估方法，包括：構建包括電廠取水工程在內的取水海域流場模型；流場模型結果驗證及流場分析；構建典型取水致災生物遷移模型；典型取水致災生物遷移模型與取水海域流場模型耦合；取水風險評估。本發明針對核電取水風險評估方法無法反應各電廠取水設計、海域特點以及各致災生物差異性的局限性，提出一種利用流場模型和生物遷移模型耦合的方式，充分考慮致災生物運動特征、節律行為、取水工程設計特征及取水流場變化的取水風險評估方法，使得取水風險評估的結果能夠更客觀、準確的反應實際的各電廠取水差異性情況，為核電廠取水風險提供科學有效的評估結果，為保障核電安全提供技術支持。

技術領域

本發明涉及一種考慮致災生物運動特征及節律行為的取水風險評估方法，是一種水工工程運行安全性的評估方法，是一種電廠冷卻取水工程運行安全風險的預測或反演的方法。

背景技術

為了減少近岸生物災害對核電取水安全的影響，需充分明晰和評估核電取水工程運行的安全性。然而，目前采用的評估方法主要基于專家經驗法，提取核電取水系統中的關鍵指標，如攔污網設置、監測系統配備及所處海域致災生物密度等進行評估，存在一定的局限性，沒有充分考慮由于致災生物運動特點、生物節律特征以及核電取水匯流引起的局部海域流場變化等綜合造成的取水風險。例如，同處于一海灣中的兩個毗鄰電廠(電廠A、電廠B)取水，均采用明渠取水。由于兩個電廠毗鄰，因此，海水過濾系統設計及布置基本一致，海流、海洋水文氣象條件一致。以傳統的基于經驗法的取水評估方法，兩電廠面臨致災生物應當一致，其取水風險也應當一致。然而，歷次該海灣中致災生物毛蝦暴發時，電廠B冷源安全問題頻發，而電廠A受到影響較小，以此證明現有的評估方法存在很大問題。如何綜合考慮多項因素，提高取水風險評估的準確性，是一種亟需解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種考慮致災生物運動特征及節律行為的取水風險評估方法。所述的方法綜合考慮致災生物隨水流運動的特點及其在關鍵生活史階段體現出的生物節律行為、取水流場分布規律等多重影響因素的核電廠取水風險，為避免海洋生態災害所造成的核電取水冷源喪失事件提出了科學的依據。

本發明的目的是這樣實現的：一種考慮致災生物運動特征及節律行為的取水風險評估方法，所述方法的步驟如下：

步驟1，構建包括電廠取水工程在內的取水海域流場模型：獲取取水海域地形、潮流條件、岸線特征，以及電廠取水工程的設計尺寸、取水流速、取水水深等，建立取水海域流場數學模型，確定模擬范圍，劃分計算網格，確定流場模擬的邊界條件、初始條件并選擇合適的計算參數，選擇計算控制潮型，模擬包含核電取水工程，以及取水影響海域在內的海域流場模擬；流場模型以水深積分形式的淺水方程為基礎，模型采用基于Boussinesq和垂向靜水壓力假定并采用曲線坐標，垂向上使用σ垂向坐標系統：

其中：d為參考平面以下的水深值，H為全水深，z為物理空間垂向坐標，ζ為自由水面高程；

模型控制方程包括連續方程、動量方程及密度狀態方程，并通過湍流理論使方程閉合，具體控制方程如下：

水深平均的連續方程：

其中，ζ為自由水面高程；t為時間；ξ和η為曲線坐標系下水平方向的坐標；G_ξξ、G_ηη為曲線坐標系轉換為直角坐標系的轉換系數；U、V分別為ξ和η方向的水深平均流速；Q表示源匯項，如取排水等；

模型在水平方向ξ和η的動量方程：