АннотацияВведение: работа посвящена изучению распространения тепловых загрязнений, созданных в результате отвода нагретой воды с тепловых электростанций, использующих прямоточную систему охлаждения, в крупных водных объектах. В прибрежных зонах, таких как устья рек, где водообмен ограничен масштабами водоема-приемника, сброс подогретой воды от промышленных объектов и электростанций может приводить к значительному повышению температуры воды. Это влияет на состояние флоры и фауны и угрожает жизнедеятельности живых организмов в воде. По этой причине важно оценить влияние нагретых водных масс в зависимости от метеорологических и технологических условий. Методы: в работе рассматривается пример работы Пермской ТЭЦ (Пермская ГРЭС), которая является одной из крупнейших тепловых электростанций в Европе. Исследование проводится для различных антропогенных и метеорологических условий. Поскольку вертикальное распределение температуры в таких резервуарах очень неоднородно, расчеты выполняются в рамках трехмерной модели. Метод расчетов основан на k-ε модели турбулентности с учетом плавучести, связанной с зависимостью плотности жидкости от температуры. Результаты: проведен расчет влияния ветра переменного направления для наиболее неблагоприятных условий как по экологическим, так и по технологическим показателям. Анализ результатов численного моделирования показал, что вблизи поверхности структура потока достаточно равномерна и определяется, главным образом, ветровым воздействием. Наблюдается значительное расслоение подогретых вод по глубине. Толщина слоя воздействия подогретых вод составляет 4-6 метров. Заключение: результаты расчетов актуальны для оценки тепловых загрязнений при работе тепловых электростанций, использующих прямоточную систему охлаждения. Ключевые слова: крупные водные объекты, тепловые загрязнения, трехмерное численное моделирование, k-ε модель турбулентности.
Abstract Introduction:The study analyzes propagation of thermal pollution, resulting from removal of heated water from thermal power plants using a direct cooling system, in large water bodies. In coastal areas (e.g. river mouths), where water exchange is limited to the scale of a receiving reservoir, the discharge of heated water from industrial facilities and power plants can lead to a significant increase in water temperature. Such increase affects the state of flora and fauna and threatens the vital activity of living organisms in the water. Therefore, it is important to assess the effect of heated water masses depending on meteorological and technological conditions. Methods: The paper reviews a case study of the Perm CHP (Permskaya TPP)one of the largest thermal power plants in Europe. Various anthropogenic and meteorological conditions are considered. Since the vertical temperature distribution in such water bodies is very inhomogeneous, the calculations are performed within a three-dimensional model. The calculation method is based on the k-ε turbulence model, with account for the buoyancy related to the dependence of the fluid density on tempera...