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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：本发明涉及一种基于反向流场溯源的电厂取水卷吸风险概率评估方法，包括，建立大范围海域水动力数学模型；水动力模型的潮流验证；水动力模型模拟及反向流场处理；建立反向的粒子追踪数学模型；反向粒子追踪数学模型模拟，溯源取水卷吸风险来源；计算反向溯源的取水卷吸风险概率，绘制风险概率分布图，评估风险来源。本发明针对滨海核电厂为研究对象，建立适用于工程海区流场模拟的二维水动力数学模型，对模拟计算得到的流场进行时间逆序、流向反向的处理，采用反向粒子追踪模型模拟反向流场条件下电厂取水明渠口门内投放的粒子在工程海域的运移轨迹，反向溯源进入取水明渠口门内的粒子何时来自何地，在此基础上评估工程海区内取水卷吸风险源的风险概率，为滨海核电厂取水安全防护、监测预警及运维提供科学依据。

主权项：1.基于反向流场溯源的电厂取水卷吸风险概率评估方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：步骤1，建立大范围海域水动力数学模型：根据电厂取排水工程所在海域的位置、岸线及水下地形等条件确定模型范围，建立适用于工程海区流场模拟计算的大范围海域水动力数学模型；平面直角坐标系下模型的控制方程如下：连续方程：运动方程：x方向： y方向： 上式中：t为时间，x,y为笛卡尔坐标；η为水位，h＝d+η为总水深，d为静水深；为x方向的水深平均速度，为y方向的水深平均速度：u为x方向速度，v为y方向速度，z为笛卡尔坐标；us为源在x方向的排水速度；vs为源在y方向的排水速度；f为柯氏力参数；g为重力加速度；ρ为水的密度，ρ0为参考水密度；pa为大气压力；τs＝τsx,τsy为水面风应力，ρa为空气密度，cd为空气阻力系数，水面上空10m处风速；τb＝τbx,τby为底部应力，cf为阻力系数，床底上部流速；A为涡粘性系数；S为源汇项；τsx为τs的x方向分量；τsy为τs的y方向分量；τbx为τb的x方向分量；τby为τb的y方向分量；步骤2，水动力模型的潮流验证：通过对厂址海区潮位、流速和流向的实测值与计算值比较，进行水动力模型验证，确保模型的可靠性；步骤3，水动力模型模拟及反向流场处理：应用验证后的水动力模型模拟工程海区流场，将得到的流场进行时间逆序、流向反向的处理，具体如下： 上式中：t为时间；T为计算总时长；u*、v*分别为反向流场中x、y方向的水深平均速度；步骤4，建立反向的粒子追踪数学模型：以反向流场为基础，采用示踪粒子的方法，建立用于反向粒子运移轨迹模拟的反向粒子追踪数学模型，反向粒子运动轨迹模拟控制方程如下：dXt＝at,Xtdt+bt,Xtξtdt式中：Xt为t时刻粒子位置，at，Xt为反向流场产生的漂流移动项，bt，Xt为分子运动、湍流产生的扩散项，ξt为随机数；步骤5，反向粒子追踪数学模型模拟，溯源取水卷吸的风险来源：应用反向粒子追踪数学模型，在反向流场条件下模拟取水明渠口门内持续投放的粒子在工程海域的运移轨迹，分析粒子的分布情况，反向溯源取水卷吸的风险来源；粒子投放源的位置为电厂取水明渠口门内相对均匀分布的点位，粒子的投放方式为每30分钟在每个点位各投放1个粒子，连续投放15天，模拟计算时间为15天，反向粒子追踪模拟过程中第5天、10天、15天瞬时的粒子分布，即为三个不同时刻进入取水口门内粒子反向溯源的风险来源，将模拟时段内所有时刻的风险源叠加，得到模拟时段内进入取水明渠口门内的所有粒子反向溯源的取水卷吸风险源；步骤6，计算反向溯源的取水卷吸风险概率，绘制风险概率分布图，评估风险来源：将含盖步骤5反向溯源的取水卷吸风险源在内的特定海域划分为多个子区，统计进入各子区内的粒子数，计算各子区反向溯源的取水卷吸风险概率；上述反向溯源的取水卷吸风险概率pij定义为某时刻进入子区Ai,j内的粒子数kij与当前时刻已投放粒子总数K的比值： 式中，i、j分别为子区Ai,j在x、y方向的编号；统计各子区的取水卷吸风险概率最大值，以此为基础绘制工程海域内反向溯源的取水卷吸风险概率分布图，评估取水卷吸风险来源。

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