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由于经验和技术缺失,我国冰区滨海核电站的冷源取水安全受到海冰的威胁。数值模拟预警是建立和完善核电冷源取水安全保障系的关键部分。本文以辽东湾东岸的红沿河核电站为例,介绍了 3 种主要的核电冷源安全海冰致险模式,给出了
不同致险模式的数值模拟预警流程,并对数值模拟范围的选取进行重点阐述。结果表明,满足 24 h 预警需求的海冰数值模拟范围面积在数百甚至数千平方公里以上,较大的模拟范围与高网格分辨率对运算能力提出了较高的要求,是目前该数值模拟预警需要解决的突出问题。 相似文献
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在寒冷地区,海冰在核电站取水结构物前的堆积会对取水口造成阻塞和损坏,进而影响核电设备的正常运作。以红沿河核电站的取水设施为例,综合考虑该工程海域冰区特点及风和流的作用等因素。建立了海冰的离散元模型,用于模拟海冰在结构物前的堆积和破坏过程。该离散元模型由规则排列的球体颗粒构成,颗粒间采用平行黏结模型进行黏结。考虑了海冰的平均尺寸、密集度及流速三个因素对海冰堆积过程的影响,对海冰堆积高度进行预判。其中,堆积高度随海冰的密集度和流速的增大而增大,而海冰的平均尺寸对堆积高度没有明显影响。分析结果表明,离散元数值模拟可用于评估和预测取水工程中海冰堆积造成堵塞的风险。 相似文献
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研究核电站附近海域漂流海藻的漂流路径对保障核电站冷源安全具有重要意义。本研究根据辽东湾东部海域漂流海藻的分布特征,构建该海域的二维水动力和粒子追踪数值预测、预报模型,基于近年实际观测的海流和潮位数据,对水动力模型进行验证,并根据2019年5月至8月释放北斗和GPS浮标采集数据,对该海域相同工况下的海藻漂移路径进行校验,均吻合良好。同时,对该海域7月大潮期,取水口附近海域的海藻堵塞风险进行了模拟分析,得到各不同工况下,漂流海藻到达取水口定义威胁区范围内的时间。结果表明,该数值模型能够对漂流海藻的漂移路径进行准确模拟,可为科学规避或有效减轻漂流海藻对核电站冷源取水口的堵塞风险提供技术支撑。 相似文献
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海冰动力过程的改进离散元模型及在渤海的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
海冰的断裂、重叠和堆积等离散分布特性广泛地存在于极区和副极区的不同海域,并对海冰的生消、运移过程有着重要影响。针对海冰在不同尺度下的离散分布特点,发展海冰动力过程的离散元方法有助于完善海冰数值模式,提高海冰数值模拟的计算精度。为此,本文针对海冰生消运移过程中的非连续分布和形变特性,发展了适用于海冰动力过程的改进离散元模型(MDEM)。不同于传统离散元方法,该模型将海冰离散为具有一定厚度、尺寸和密集度的圆盘单元。海冰单元设为诸多浮冰块的集合体,其在运移和相互接触碰撞过程中,依照质量守恒发生单元尺寸、密集度和厚度的相应变化。基于海冰离散性和流变性的特点,该模型采用黏弹性接触本构模型计算单元间的作用力,并依据Mohr-Coulomb准则计算海冰法向作用下的塑性变形及切向摩擦力。为验证该模型的可靠性,本文对海冰在规则水域内的运移和堆积过程进行了分析,离散元计算结果与解析值相一致;此外,对旋转风场下海冰漂移规律的模拟进一步验证了本文方法的精确性。在此基础上,对渤海辽东湾的海冰动力过程进行了48h数值分析,计算结果与卫星遥感资料和油气作业区的海冰现场监测数据吻合良好。在下一步工作中将考虑海冰离散元模拟中的热力因素影响,发展具有冻结、断裂效应的海冰离散元模型,更精确地模拟海冰动力-热力耦合作用下的生消和运移过程。 相似文献
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冷源取水安全是核电运行安全的重要部分,会受到多种海洋堵塞物的威胁。为科学支撑滨海核电站取水口堵塞物防治工作,亟须掌握取水口的精细流场。走航和定点相结合的测量方式可同时获取流场的时空变化特征,适用于滨海核电站取水口精细流场的测量;走航测量宜采用具有底跟踪功能的ADCP,该设备具有测量精度高和数据处理简便的优点,然而在使用中应注重规范性以减少测量误差;以潮流为主的海域在涨急和落急时段的流场较稳定,在这段时间内进行走航数据插值可得到涨急和落急时段的精细流场;应用该方案获取某滨海核电站取水口的精细流场,测量结果显示取水口的流场较复杂,小范围流场受取水影响显著,呈现非潮流特征。 相似文献
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黄岛电厂取水工程潮流泥沙数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
建立了基于不规则三角形网格的考虑波浪及其破碎作用的二维潮流场和泥沙场数学模型,对黄岛电厂取水海域的潮流场、泥沙场进行了数值模拟和分析,对电厂取水口的泥淤积强度进行了计算。计算结果表明,电厂取水口附近海区流弱水清,取水口泥沙淤积轻微,对电厂取水基本没有影响。 相似文献
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对海冰的运动规律进行精确、连续和长周期的实时监测有助于海冰热力学和动力学的研究,也可保障冰区生产活动的安全进行。针对辽东湾海冰的运动特点和工程需求,在JZ20-2油气平台上建立了海冰雷达监测系统。采用数字图像处理技术对海冰雷达监测图像进行了分析和软件开发,可对海冰密集度、速度和冰块面积等海冰参数进行提取。采用该海冰雷达监测系统和数字图像处理软件,在2011-2012年冬季对该海域的海冰运动规律进行了全冰期的连续监测,在此基础上重点对海冰速度的雷达图像监测结果进行了分析,讨论了海冰速度场分布以及连续48 h的变化过程。以上结果为海冰的生消运移规律研究和油气作业区的海冰管理工作提供了可靠的现场监测数据。对海冰雷达现场监测及数字图像处理中的问题及改进方法进行了讨论。 相似文献
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2014年底,在广西防城港核电厂一期工程1号机组热试期间,核电厂所在的冷源水取水海域钦州湾暴发了球形棕囊藻赤潮,赤潮严重时出现了冷却水系统堵塞现象,严重威胁到核电的安全。本次由藻类引发的威胁核电冷源安全的事件在国内尚属首例,以往人们更多关注核电的温排水对附近海域生物的影响,而反过来,生物对核电正常运行的潜在影响相比之下缺少研究。在此背景下,本文通过研究历史调查资料,对潜在影响防城港核电冷源系统的藻类及其暴发特点进行初步分析,以大规模暴发时易成囊、成团、成簇以堵塞核电冷源入水作为筛选标准,筛选出球形棕囊藻、束毛藻、夜光藻和浒苔几种潜在威胁种,进一步对潜在威胁种的预警监测和防控方法进行初步介绍,以达到早期预防、保障核电冷源系统安全用水的目的,并为其他核电厂提供参考。 相似文献
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海冰消融背景下北极增温的季节差异及其原因探讨 总被引：7，自引：2，他引：5
运用哈德莱中心第一套海冰覆盖率(HadISST1)、欧洲中心(ERA_Interim)的温度以及NCEP第一套地表感热通量、潜热通量等资料,研究了1979—2011年33a来北极海冰消融的季节特点和空间特征,并从反照率——温度正反馈与地表感热通量、潜热通量等方面分析了海冰减少对北极增温影响的季节差异。结果表明,北极海冰在秋季和夏季的减少范围明显大于冬季和春季,而北极地表升温却在秋季和冬季最显著,夏季最为微弱,且夏季的增温趋势廓线也与秋冬季显著不同。这主要是因为夏季是融冰季,海冰融化将吸收潜热。且此时北极低空大气温度高于海表温度,海水相当于大气的冷源。随着海冰的消融,更多的热量由大气传入海洋用于融冰和加热上层海水,这使得夏季的低空大气不能显著升温。而在秋冬季,海冰凝结释放潜热,且此时低空大气温度远低于海水温度,海冰的减少使得海水将更多热量释放到大气中导致低空大气显著增暖。海水对大气的这种延迟放热机制是北极低空在夏季增温不显著而在秋冬季增温显著的主要原因。此外,秋冬季的海冰减少与北极近地面升温具有非常一致的空间分布,北冰洋东南边缘和巴伦支海北部分别是秋季和冬季海气相互作用的关键区域。 相似文献
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海冰管理是抵御寒区海洋资源开发海冰威胁的有效手段,海冰风险的准确、快速预测是海冰管理系统的关键组成部分。文中面向海冰管理中的冰情短时预测需求,明确了基于现场监测的海冰风险预测模式,开展了应用机械学习理论的海冰风险短时预测方法研究,并以渤海辽东湾海冰管理为例,讨论了神经网络与小波分解等非线性预测方法在冰情短时预测中的适用性。结果表明,时间序列小波神经网络在短时(6 h)冰厚预测中的预测精度与Elman神经网络相仿,而在24~48 h预测中的精度偏差较大;Elman神经网络在6 h、24 h与48 h的冰厚预测中均能保持较好的预测精度,在冰流速与来冰方向预测中,模型预测精度达到80%左右。 相似文献
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Considering the discontinuous characteristics of sea ice on various scales,a modified discrete element model（DEM） for sea ice dynamics is developed based on the granular material rheology.In this modified DEM,a soft sea ice particle element is introduced as a self-adjustive particle size function.Each ice particle can be treated as an assembly of ice floes,with its concentration and thickness changing to variable sizes under the conservation of mass.In this model,the contact forces among ice particles are calculated using a viscous-elastic-plastic model,while the maximum shear forces are described with the Mohr-Coulomb friction law.With this modified DEM,the ice flow dynamics is simulated under the drags of wind and current in a channel of various widths.The thicknesses,concentrations and velocities of ice particles are obtained,and then reasonable dynamic process is analyzed.The sea ice dynamic process is also simulated in a vortex wind field.Taking the influence of thermodynamics into account,this modified DEM will be improved in the future work. 相似文献
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Modified PIC Method for Sea Ice Dynamics 总被引：1，自引：0，他引：1
The sea ice cover displays various dynamical characteristics such as breakup, rafting, and ridging under external forces. To model the ice dynamic process accurately, the effective numerical modeling method should be established. In this paper, a modified particle-in-cell （PIC） method for sea ice dynamics is developed coupling the finite difference （FD） method and smoothed particle hydrodynamics （SPH）. In this method, the ice cover is first discretized into a series of lagrangian ice particles which have their own sizes, thicknesses, concentrations and velocities. The ice thickness and concentration at Eulerian grid positions are obtained by interpolation with the Gaussian function from their surrounding ice particles. The momentum of ice cover is solved with FD approach to obtain the Eulerian cell velocity, which is used to estimate the ice particle velocity with the Gaussian function also. The thickness and concentration of ice particles are adjnsted with particle mass density and smooth length, which are adjusted with the redistribution of ice particles. With the above modified PIC method, numerical simulations for ice motion in an idealized rectangular basin and the ice dynamics in the Bohai Sea are carried out. These simulations show that this modified PIC method is applicable to sea ice dynamics simulation. 相似文献
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Sea ice disaster is one of the principal natural hazards that affect some coastal areas of China,and the formation of ice cover in a wave field has important characteristics.However,analysis of the mechanism in which waves affect the thermodynamic process of sea ice is lacking,and the influence of waves is not taken into consideration in numerical models of sea ice,largely because of a lack of simultaneous observations of waves and sea ice.Using observational data of the sea ice cycle in the coastal waters of Liaodong Bay(China),we analyzed the characteristics of hydrology,meteorology,and sea ice thickness during the formation of sea ice,and explored the changes in the interrelationships among heat fluxes,waves,and sea ice under actual sea conditions.The results could provide a decision-making support as a reference to the establishment and improvement of China's early waming system to sea ice disasters,and the protection of ice drilling operations and production platform safety. 相似文献
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海冰在结构前的破坏模式以及产生的冰载荷与结构尺度和海冰厚度密切相关。采用海冰离散元方法（DEM）模拟平整冰与直立结构相互作用过程中的海冰破坏模式及整体冰载荷。该离散元方法的计算参数通过与Norstr?msgrund灯塔的现场实测数据对比进行了可靠性验证。在此基础上,对不同宽厚比（结构宽度与海冰厚度的比值）工况下平整冰与直立结构作用过程中的海冰破坏模式和整体冰压力进行了离散元分析。模拟结果表明：当宽厚比＜10时,海冰破坏模式主要为挤压破坏;当10≤宽厚比＜30时,海冰混合破坏发生;当宽厚比≥30时,海冰屈曲破坏发生。从海冰断裂长度与平均冰压力两个方面进一步说明了海冰破坏模式的转变过程。最后,构建了直立结构极值冰压力计算公式。研究成果可为寒区直立结构的整体设计提供参考。 相似文献
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《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》2007,54(5):792-810
Antarctic krill, Euphausia superba Dana, has a heterogeneous circumpolar distribution in the Southern Ocean. Krill have a close association with sea ice which provides access to a critical food source and shelter, particularly in the early life stages. Advective modelling of transport pathways of krill have until now been on regional scales and have not taken explicit account of sea ice. Here we present Lagrangian modelling studies at the circumpolar scale that include interaction with sea ice. The advection scheme uses ocean velocity output from the Ocean Circulation and Climate Advanced Modelling (OCCAM) project model together with satellite-derived sea ice motion vectors to examine the potential roles of the ocean and sea ice in maintaining the observed circumpolar krill distribution. We show that the Antarctic Coastal Current is likely to be important in generating the large-scale distribution and that sea ice motion can substantially modify the ocean transport pathways, enhancing retention or dispersal depending upon location. Within the major krill region of the Scotia Sea, the effect of temporal variability in both the ocean and sea ice velocity fields is examined. Variability in sea ice motion increases variability of influx to South Georgia, at times concentrating the influx into pulses of arrival. This variability has implications for the ecosystem around the island. The inclusion of sea ice motion leads to the identification of source regions for the South Georgia krill populations additional to those identified when only ocean motion is considered. This study indicates that the circumpolar oceanic circulation and interaction with sea ice is important in determining the large-scale distribution of krill and its associated variability. 相似文献