(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211343708.8 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 交通运输部天津水运工程科 学研究 所 地址 300000 天津市滨 海新区塘沽区新港 二号路37号 (72)发明人 解鸣晓　王恒　侯志强　严冰　 李文丹　张静华　王程浩　魏燕杰　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 专利代理师 高雪莲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 17/11(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评 估方法 (57)摘要 本发明涉及滨海电厂取水工程基础设施领 域， 尤其涉及一种近海电厂取水卷吸机制数值模 拟与评估方法， 包括： 获取近海电厂取水卷吸灾 害对应的海洋海生物与海洋垃圾类型， 利用海洋 海生物与海洋垃圾类型作为特征致灾物， 根据进 入近海电厂取水明渠口门内的控制性质点数量 与进入近海电厂取水明渠口门内的面域型质点 数量进行评估， 获取近海电厂最佳防卷吸取水方 案， 采用室内水槽实验对致灾物的水力特性进行 研究， 判定致灾物的自身随水运动特性， 同时口 门卷吸能力评估针对 “局地增殖型 ”致灾物， 有效 判断易于发生卷吸灾害的致灾物高风险位置和 范围， 与目前现有的模拟技术相比可更加真实的 反映致灾物的实际运动特征， 模拟结果更加真实 可靠。 权利要求书3页 说明书13页 附图13页 CN 115408887 A 2022.11.29 CN 115408887 A 1.一种近海电厂取 水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特 征在于， 包括： S1、 获取近海电厂取水卷吸灾害对应的海洋海生物与海洋垃圾类型， 利用海洋海生物 与海洋垃圾类型作为特 征致灾物， 获取 特征致灾物的爆发特 征与高频率爆发位置； S2、 获取特征致灾物 的基础水力特性数据， 利用所述特征致灾物 的基础水力特性数据 得到所述特 征致灾物的进阶水力特性数据； S3、 建立近海电厂对应的三维水动力数 学模型； S4、 利用特征致灾物 的相关参数基于拉格朗日法建立特征致灾物性质 ‑质点追踪数学 模型； S5、 利用所述 三维水动力数 学模型获取近海电厂取 水明渠方案的水动力模拟数值； S6、 根据所述特征致灾物 的高频率爆发位置设置控制性质点， 获取进入近海电厂取水 明渠口门内的控制性质点数量； S7、 根据近海电厂取水明渠口门对应位置设置面域型质点， 获取进入近海电厂取水明 渠口门内的面 域型质点数量； S8、 根据所述进入近海电厂取水明渠口门内的控制性质点数量与进入近海电厂取水明 渠口门内的面 域型质点数量进行评估， 获取近海电厂最佳防卷吸取 水方案。 2.如权利要求1所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 利用所述特 征致灾物的基础水力特性数据得到所述特 征致灾物的进阶水力特性数据包括： 利用所述特征致灾物的密度、 起动流速uc、 沉降速度ws与随水运动速度得到特征致灾物 的水体垂向位置、 运动速度、 与潮流流速的响应关系、 起动流速阈值、 特征致灾物的运动速 度与水流速度的比值K。 3.如权利要求1所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 所述建立近海电厂对应的三维水动力数 学模型包括： 利用三维水动力数 学模拟控制式建立 三维水动力初始数 学模型； 所述三维水动力数 学模拟控制式如下： 其中， h为静水深， x、 y分别为东西向、 南北向水平坐标， z为垂向坐标， η为潮位， t为时 间， σ =(z‑η )/h为地形相对坐标； u为东西向流速， v为南北向流速； ω为σ 坐标系下的垂向流 速， w为z坐标下的垂向流速； ρ 为温度和盐度影响下的水体实际密度， f为科氏力系数； υt为 垂向紊动粘性系数， υh为水平紊动粘性系数， ρ0为海水参考密度， S为点源流量， us为点源在权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408887 A 2东西向的水平速度分量， vs为点源在南北向的水平速度分量； 利用近海电厂对应的实际海域数据对所述三维水动力初始数学模型进行验证得到近 海电厂对应的三维水动力数 学模型。 4.如权利要求3所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 所述利用近海电厂对应的实际海域数据对所述三维水动力初始数学模型进行验证得到近 海电厂对应的三维水动力数 学模型包括： 当所述三维水动力初始数学模型输出的三维水动力模拟数值与近海电厂对应的实际 海域数据的差值小于近似阈值时， 输出三维水动力 初始数学模型作为近海电厂对应的三 维 水动力数 学模型； 其中， 近似阈值包括潮位误差为10cm， 涨落潮平均流速误差为15%， 涨落潮平均流向误 差为15°。 5.如权利要求1所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 所述利用特征致灾物的相关参数基于拉格朗日法建立特征致灾物性质 ‑质点追踪 数学模型 包括： 当 （u2+v2） 不小于uc2时， 所述特 征致灾物性质 ‑质点追踪数 学模型的计算式如下： 当 （u2+v2） 小于uc2时， 所述特 征致灾物性质 ‑质点追踪数 学模型的计算式如下： 其中， X， Y、 Z分别为质点的平面与垂 向坐标， t为当前时刻， Δt为计算时间步长， u、 v、 w 为利用三维水动力模型模拟得到的x， y、 z向流速、 uc为特征致灾物的起动流速、 ws为特征致 灾物的沉降速度、 K为特 征致灾物的运动速度与水流速度的比值。 6.如权利要求1所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 利用所述 三维水动力数 学模型获取近海电厂取 水明渠方案模拟数值包括： 利用近海电厂取水明渠的取水流量与排水流量输入三维水动力数学模型进行数值建 模输出所模拟潮位、 流速与流向数值； 其中， 数值建模为模拟不少于15天的大、 中、 小连续潮下的潮流场时间、 空间过程， 输出 间隔小于 30min。 7.如权利要求1所述的一种近海电厂取水卷吸机制数值模拟与评估方法， 其特征在于， 根据所述特征致灾物的高频率爆发位置 设置控制性质点， 获取进入近海电厂 取水明渠口门 内的控制性质点数量包括： 在所述特征致灾物的高频率爆发位置每小时在相同位置间距小于100m投放控制性质 点；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408887 A 3