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考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应，建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究，计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好，所得温排水的温升范围以排水口为中心，随湾内涨、落潮呈带状分布，排水口近区热分层现象明显，温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。