考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析方法及系统与流程

本发明涉及环境工程，尤其涉及一种考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析方法及系统。

背景技术：

1、火、核电厂常采用天然水域水体对发电机组进行降温，自然水体流经发电机组后再排入天然水域，但排出的水体由于吸收了机组的热量而导致温度高于自然水体（温排水），温排水会对工程附近水域产生一定的热影响，并进一步影响工程水域环境及生态。如何科学、合理地评估电厂温排水对天然水域的影响程度一直是环境、生态影响评价关注的重点。

2、针对上述问题，采用水域水动力、热力数学模型模拟给出电厂温排水在海域的输移扩散结果，再根据结果统计给出水域内不同温升级下（0.5℃、1℃、2℃、3℃、4℃）的最大温升包络面积，将各温升级的最大温升包络面积作为对水域水环境及水生态影响评价的依据，上述方法是当前规范推荐的温排水影响的分析方法。然而这种温排水影响的分析方法没有细化考虑温排水对某一位置、区域的影响时长，即只考虑了该位置有或无温排水的影响，而没有考虑温排水对该位置的影响程度。由于不同水域、不同生物对温排水影响的耐受性不同，仅采用最大温升包络面积来评价温排水的影响显然是缺少科学性和合理性的，这种“一刀切”的做法会夸大温排水对水域的实际影响程度，体现不出温排水对不同耐受性水域及生物的差异化影响，已不能满足科学、合理、集约及节约利用水域的新要求。

3、随着水处理技术的发展，现有的电厂温水排放后环境本底水温和实际温升对环境的影响范围不易获取，而且调查所需的人力、物力需求较高，也会受气象因素制约，无法及时了解对环境生态的影响范围，并且评估的影响范围的精细度较低。

技术实现思路

1、发明目的，为了解决现有技术存在的问题，提供一种考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析方法及系统。

2、技术方案，根据本技术的一个方面，一种考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、确定研究区域并栅格化，针对研究区域采集研究数据，所述研究数据包括电厂排水数据和研究区域的地形数据、水文数据和气象数据；

4、步骤s2、针对研究区域，构建水动力和热力学耦合模型，并采用研究数据对水动力和热力学耦合模型进行参数率定，获得率定后的水动力和热力学耦合模型；

5、步骤s3、采用率定后的水动力和热力学耦合模型进行模拟计算，输出电厂温排水在各个计算时刻的温升影响范围，获得各个计算时刻的温升场；

6、步骤s4、对温升场计算结果进行时间和空间上的遍历统计，得到各个温升值下的影响时长占比的空间分布及对应的温升包络面积。

7、根据本技术的一个方面，所述步骤s1进一步为：

8、步骤s11、采集电厂排水数据，包括获取电厂的取排水构筑物参数、排水量和排水温升数据，所述取排水构筑物参数包括位置、形式、尺寸和数量；排水温升数据包括温升的时间序列；

9、步骤s12、获取研究区域的数字高程模型，以及水文数据和气象数据，所述水文数据包括水深、水位、流速、流向和温度；所述气象数据包括风速、风向、气压、气温和降水；

10、步骤s13、对研究数据进行预处理，预处理包括格式转换、统一分辨率、空间插值和时间平滑；

11、步骤s14、根据研究数据的数据类型，将预处理后的数据存储为预定格式的文件，包括网格文件、边界文件、风场文件和取排水文件。

12、根据本技术的一个方面，所述步骤s2进一步为：

13、步骤s21、构建水动力和热力学耦合模型，确定模型参数；所述模型参数包括：水底糙率、水力粘性系数和温排水扩散系数；

14、步骤s22、根据网格文件对研究区域进行网格剖分，确定每一网格单元的坐标、水深和邻接关系；

15、步骤s23、读取边界文件、风场文件和取排水文件，提取并计算水动力和热力学耦合模型的起止时间、时间步长、开边界条件、风力作用和取排水源；

16、步骤s24、以部分时段的研究数据作为输入，运行水动力和热力学耦合模型，计算每个网格单元的网格参数，网格包括水位、流速、流向和温升；

17、步骤s25、将网格参数与研究数据对比，评价模型的拟合精度，若符合要求，认为参数率定完成，输出率定后的水动力和热力学耦合模型。

18、根据本技术的一个方面，所述步骤s3进一步为：

19、步骤s31、调取电厂运行方案，获得取排水量和排水温升的数据，构建取排水时间序列文件；

20、步骤s32、调取预存储的分析目标，确定温排水模拟参数，温排水模拟参数包括温排水的起止时间、时间步长和输出频率，以及温升级别；温升级别以每增加∆x℃为一个级别；∆x为实数；

21、步骤s33、采用率定后的水动力和热力学耦合模型进行模拟计算，以取排水时间序列文件和温排水模拟参数为输入数据，计算每一时间步长时刻下每个网格单元的网格参数；

22、步骤s34、从各个网格单元的网格参数中提取温升数据，确定每一温升级别下的温升影响范围，并绘制温升分布图和温升影响范围图；温升影响范围是指水域中温升大于或等于该温升级别的区域。

23、根据本技术的一个方面，所述步骤s4进一步为：

24、步骤s41、针对每一温升级别，对研究区域内的各个网格单元的温升进行时间遍历统计，计算该网格单元在模拟计算期间内，温升大于该温升级别的时长，得到总影响时长；

25、步骤s42、将总影响时长除以模拟计算总时长，得到该温升级下温排水在该网格单元的影响时长占比；

26、步骤s43、遍历研究区域的各个网格单元，汇总每一温升级别下的网格单元的影响时长占比，得到每一影响时长权重的空间分布形态及包络线；

27、步骤s44、计算各个温升级别下各个影响时长权重下包络线的包络面积，水域中影响时长占比大于或等于该影响时长权重的区域的面积；

28、步骤s45、重复步骤s41至步骤s45，得到各个不同影响时间权重下各个温升级别的包络线和包络面积。

29、根据本技术的一个方面，还包括步骤s5、基于温升包络面积，分析对研究区域水文和生态的影响，输出评价结果和电厂运行方案优化建议；

30、所述步骤s5进一步为：

31、步骤s51、获取研究区域的生物种群，选出标识生物；确定标识生物的活动区域、热耐受性和呼吸需求氧量；

32、步骤s52、调取活动区域所述的网格单元在不同影响时间权重下各个温升级别；基于温升级别及影响时间权重计算含氧量变化参数，形成含氧量变化时间序列；

33、步骤s53、构建生物指数与温度、氧浓度的回归模型，计算在温排水过程中的每一标识生物的生物指数。

34、根据本技术的一个方面，所述步骤s4还包括：

35、步骤s46、针对每一标识生物，调取该标识生物的热耐受性数据，并调取标识生物所处的网格单元；

36、步骤s47、针对标识生物所处的每一网格单元，根据该标识生物的热耐受性数据，设定温度冲击阈值；并结合该网格单元的相邻两级影响时间权重的包络线的变化时间，计算是否超过温度冲击阈值；

37、步骤s48、计算超过温度冲击阈值的网格单元占该标识生物所处的总的网格单元的面积比例，将其作为影响系数。

38、根据本技术的另一个方面，一种考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析系统，其特征在于，包括：

39、至少一个处理器；以及

40、与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

41、所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述任一项技术方案所述的考虑电厂温排水影响时长权重的热影响分析方法。

42、有益效果，通过建立水动力和热力数学模型，并使用实测数据对水动力和热力数学模型进行校准，在结合温升影响范围进行时间和空间分析，可以精确的实时评估温排水对环境生态的影响范围和影响状况，并且降低了调查所需的人力、物力的需求，也不会受气象因素制约而产生评估偏差。