幾個(gè)電站廠區(qū)總平面布置解析

幾個(gè)電站廠區(qū)總平面布置解析陽江核電站廠區(qū)總平面布置芻議TheDiscussionabouttheGeneralLayoutPlantofYangjiangNPPSite方昊（中國廣東核電集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，廣東深圳，518124）摘要廠區(qū)總平面布置是核電廠工程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作，針對陽江核電站廠址地質(zhì)、地形條件，本文對陽江廠區(qū)總平面布置方案中還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化、完善的幾個(gè)方面進(jìn)行了分析，并提出了建議。關(guān)鍵詞陽江核電站廠區(qū)總平面布置stractThesitegenerallayoutisanimportantundertakinginnuclearpowerplantengineeringdesign.InthelightofgeologicalandtopographicalconditionsofYangjiangNuclearPowerPlantsitearea,thispaperpresentsthemajorelementsingenerallayoutrelatedtositetopographicalandgeologicalconditions;alsopointsoutseveralaspectsneedtobefurtheroptimizedandperfectedandputsforwardcorrespondingrecommendationsforthesitegenerallayoutschemeofYangjiangNuclearPowerPlant.KeywordsYangjiangNuclearPowerPlantSitegenerallayout《陽江核電項(xiàng)目國有土地使用權(quán)出讓合同》的簽訂，標(biāo)志著陽江核電站工程建設(shè)跨出了實(shí)質(zhì)性的一步，對陽江核電項(xiàng)目前期工程的展開有重要的意義。就陽江核電廠址，世界一些知名供貨商和國內(nèi)多家設(shè)計(jì)院已提供了多個(gè)總平面布置方案?，F(xiàn)根據(jù)陽江核電廠址具體條件特征，對陽江核電站廠區(qū)總平面布置中應(yīng)進(jìn)一步深入研究和探討的幾個(gè)問題，進(jìn)行了分析和構(gòu)思，希望對將來廠區(qū)總平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)能有所幫助。早在1988年，廣東省就開始廣東第二核電站的選址工作，1996開展了陽江核電站可行性研究工作，1998年完成可研報(bào)告，其中涉及廠址條件、設(shè)備選型、經(jīng)濟(jì)分析、環(huán)境保護(hù)、接入系統(tǒng)、核安全分析以及總平面布置等工作內(nèi)容，完成了大量的專題報(bào)告并同時(shí)進(jìn)行了專題評審。以下有關(guān)總平面布置分析工作是以陽江核電站可行性研究報(bào)告的工作成果為基礎(chǔ)展開的。1廠址地質(zhì)、地形條件概述廣東陽江核電站廠址位于廣東省珠江口以西的陽江市陽東縣東平鎮(zhèn)，廠址三面環(huán)山，南面臨海，總體呈現(xiàn)為西南-東北走向、長約1200m、寬約500m、占地面積約60萬m2的狹長谷地。東側(cè)山勢較陡，最高達(dá)192mPRD，山體主要由中細(xì)?；◢弾r和花崗斑巖組成，山坡殘積坡積覆蓋層較厚，植被較發(fā)育；西側(cè)山勢較緩，最高達(dá)200.6mPRD，山體主要由中細(xì)?；◢弾r和花崗斑巖組成，山坡殘積坡積覆蓋層較薄，植被較發(fā)育，且有巖石出露；北部為低于100m的丘陵。廠址地區(qū)周圍為海濱丘陵地帶，中間為一"U"型溝谷，兩側(cè)為山丘。侵蝕-構(gòu)造地貌是主要的地貌景觀，分布于溝谷兩側(cè)。廠址區(qū)中部的"U"型溝谷內(nèi)地形平緩，地形標(biāo)高為1.2~5.3m，地層主要為海積層和沖積層。北部淺層主要由沖積砂層、淤泥質(zhì)土層和沖積粉質(zhì)粘土組成，厚度一般小于10m；南部淺層主要由海積砂層組成，厚度5~8m。海積層和沖積層之下為殘積、全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化斑狀花崗巖，東側(cè)還有坡積層。由于有兩個(gè)風(fēng)化凹槽和一個(gè)風(fēng)化深洼的存在，溝谷內(nèi)基巖面（即中等風(fēng)化斑狀花崗巖頂面）埋藏深淺不一，一般埋深15~40m，南部深洼處基巖面埋深100m左右。2廠區(qū)總平面布置中同廠址地形、地質(zhì)條件相關(guān)的主要因素由于陽江核電站廠區(qū)南北長約1200m，東西寬約500m，狹長的地形加上局部地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，直接影響到廠區(qū)用地規(guī)劃、交通運(yùn)輸及廠區(qū)主廠房布置等關(guān)鍵工作，給廠區(qū)總平面布置帶來很多困難。因此在進(jìn)行廠區(qū)總平面布置時(shí)須反復(fù)研究、分析陽江核電工程的具體實(shí)際現(xiàn)狀，深入了解廠區(qū)內(nèi)部及外部條件，不斷探索，找出影響廠區(qū)總平面布置的主要因素。只有因地制宜，量體裁衣，不斷優(yōu)化廠區(qū)總平面布置方案，才能得到陽江廠區(qū)總平面布置的最佳方案。2.1廠區(qū)用地區(qū)域劃分按陽江核電總體規(guī)劃，廠區(qū)布置6臺1000MW（或以上）的壓水堆機(jī)組，分期建設(shè)，每期2×1000MW。由于海工布置以西取東排為基礎(chǔ)，這就決定了廠區(qū)機(jī)組布置時(shí)一期靠海，擴(kuò)建端沿場地由西南向東北縱深排列的格局。要形成同一廠址的群堆效益，更經(jīng)濟(jì)合理地使用廠址，為降低電站造價(jià)創(chuàng)造條件，就應(yīng)考慮機(jī)組群堆布置及核電站群堆式管理模式。為此，整個(gè)廠區(qū)劃分為電廠管理區(qū)與施工區(qū)，在一期南面與回填區(qū)形成開闊的臨海廠前區(qū)，設(shè)生產(chǎn)辦公大樓、建設(shè)管理中心和餐廳等管理及管理配套用房；廠區(qū)施工用地主要是土建施工的加工場地和材料堆放場地等，以及安裝施工和海工施工的部分用地，一期施工時(shí)利用二、三期的建設(shè)場地，三期施工時(shí)，如廠區(qū)內(nèi)施工場地不足，可向外擴(kuò)展。采取這樣的區(qū)域劃分，可使將來運(yùn)行和建設(shè)區(qū)域分開管理，避免相互之間交叉影響（圖1）。2.2廠區(qū)交通道路運(yùn)輸根據(jù)陽江廠址條件，廠區(qū)交通運(yùn)輸以水運(yùn)為主，公路為輔，不設(shè)鐵路。因此廠區(qū)布置結(jié)合取水港池自建一個(gè)5000t級單個(gè)泊位的設(shè)備碼頭，建設(shè)期間的重件及進(jìn)口設(shè)備均用水路運(yùn)輸進(jìn)入廠區(qū)。廠區(qū)道路按核電站對交通運(yùn)輸?shù)囊?，可分為三類：?）施工期道路運(yùn)輸施工期間設(shè)備、建筑材料運(yùn)輸，運(yùn)輸量大，且超大件、超重件多，如壓力容器和蒸汽發(fā)生器等，尤其是如果采用模塊化施工，模塊的重量及體積將更大，例如AP1000機(jī)組，施工期間性和費(fèi)用將大幅提高。在這種條件下，明渠進(jìn)水相對于暗置涵管進(jìn)水的優(yōu)越性將不再明顯，暗置涵管進(jìn)水方式成為可行。（2）廠址地形條件對廠區(qū)進(jìn)水方式的影響陽江廠區(qū)取水明渠若按6×1300MW容量考慮并留有適當(dāng)裕量，渠底寬約120m，而溝谷寬度最小處僅300m左右，取水明渠將占去很大一部分溝谷用地，使廠區(qū)用地十分局促。如采用暗置涵管進(jìn)水方式，并充分利用暗置涵管地表面積的話，將使廠區(qū)總平面布置更有回旋余地，廠區(qū)用地也將更加有效。但需注意的是，采用暗置涵管進(jìn)水方式時(shí)，應(yīng)全面考慮涵管可能受到的內(nèi)部及外部荷載，進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，保證涵管的使用安全。（3）取水泵站形式對廠區(qū)進(jìn)水方式的影響循環(huán)冷卻水泵站和重要廠用水泵站結(jié)合形成聯(lián)合泵站，這樣的布置形式，我們已很熟悉，大亞灣核電站就是采用這種布置形式。但在當(dāng)今世界上許多國家的核電站，循環(huán)冷卻水泵站和重要廠用水泵站分開布置也屢見不鮮。兩種布置方式各有長處，需結(jié)合具體廠址條件和技術(shù)路線而言。如采用循環(huán)冷卻水泵站和重要廠用水泵站分開布置方式，可采用明渠結(jié)合暗管進(jìn)水方式。在入水口處建一安全級取水前池，重要廠用水由此取水，使循環(huán)冷卻水進(jìn)水涵管成為非安全級構(gòu)筑物，建造等級和安全處理措施將有所下降，建造費(fèi)用將大幅減少，同時(shí)廠區(qū)不利的地質(zhì)條件所帶來的影響也將得到緩解（圖3）。因此，在陽江廠區(qū)總平面布置時(shí)，不應(yīng)簡單地去處理廠區(qū)取水問題，而應(yīng)結(jié)合具體的廠址條件多方面論證、研究，通過不同方案比較，從中找到安全、經(jīng)濟(jì)、合理的解決方案。3.4廠區(qū)開關(guān)站布置廠區(qū)開關(guān)站布置主要考慮電力系統(tǒng)的要求和電力出線的方便，陽江核電站電力出線走廊方向朝北，由于陽江核電站電力出線后10km范圍內(nèi)均為山地，電力出線走廊選擇的余地較大，因此廠區(qū)總平面布置中，開關(guān)站布置的靈活性較大，受限制的條件不多。由于本工程分期建設(shè)，建議在每期工程中，合理規(guī)劃用地，開關(guān)站可考慮每期獨(dú)立設(shè)計(jì)，不僅有利于工程分期建設(shè)，也保證了各期工程的獨(dú)立性和完整性（圖3）。另外，現(xiàn)有的廠區(qū)總平面布置方案中，主變至開關(guān)站由架空電纜連接，建議可考慮由地下廊道連接，增加安全性，也使廠區(qū)外觀形象更加整潔、美觀，創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境優(yōu)美的核電廠區(qū)。4陽江核電站廠區(qū)總平面布置建議通過以上分析，應(yīng)認(rèn)識到在核電站廠區(qū)總平面規(guī)劃時(shí)，需結(jié)合具體的廠址條件，因地制宜，充分利用廠址條件的有利條件。對廠址條件中影響電站安全性或經(jīng)濟(jì)性的因素，在總平面布置時(shí)統(tǒng)籌規(guī)劃，積極探索，勇于創(chuàng)新，通過多方案對比、優(yōu)化后，形成針對廠址特征的個(gè)性化廠區(qū)總平面布置方案，盡最大可能避免或減少廠址條件中不利因素對工程建設(shè)的影響。尤其在工業(yè)廠區(qū)規(guī)劃時(shí)，更應(yīng)重視的是廠區(qū)用地的功能性，做到科學(xué)、安全、高效和經(jīng)濟(jì)。結(jié)合以上分析，本文提出"陽江核電站廠區(qū)總平面布置建議圖"（圖3），粗線條對陽江核電站廠區(qū)規(guī)劃作了布置，供大家參考。布置要點(diǎn)：（1）主廠房采取靈活分散布置，利用廠區(qū)地形、地勢，調(diào)整各期主廠房軸線方向，依山就勢，使廠區(qū)邊界盡量平行于標(biāo)高線，有利于降低邊坡高度并減少土石方開挖量。（2）主廠房布置時(shí)有效地避開了廠區(qū)中部存在的強(qiáng)風(fēng)化槽（圖中二三期間陰影表示部分），并使二期工程和三期工程主廠房基礎(chǔ)完整落在微風(fēng)化基巖上，減少了地基處理的難度，安全性得到了提高，有利于縮短工期，降低了工程建設(shè)費(fèi)用。（3）廠區(qū)采用明池暗管方式取水，在入水口處設(shè)取水前池，重要廠用水泵站和循環(huán)冷卻水泵站分開設(shè)置，減少潛在液化砂土對水工地基的影響。（4）由于采取暗管取水，地表可利用面積增大，三期工程施工用地不需再向北端擴(kuò)伸，廠區(qū)用地可控制在北側(cè)排洪溝以南，廠區(qū)用地面積減少，用地有效性和工程經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)。（5）每期工程設(shè)獨(dú)立開關(guān)站，有利于分期建設(shè)。（6）各期工程用地相對獨(dú)立，各期工程用地間均有綠化空地間隔。各期相鄰核島廠房中心距均大于285m。安全性得到了保障，有利于將來運(yùn)行生產(chǎn)和維修管理。參考文獻(xiàn)[1]GB/T50294－1999，核電廠總平面及運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范．嶺澳核電站水工設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)來源：

1前言

嶺澳核電站(簡稱二核)位于廣東省大亞灣西部、大鵬澳的北岸、大亞灣核電站(簡稱一核)東約1000m處。嶺澳核電站首期容量為2×1000MW，二期裝機(jī)容量為2臺1000MW級機(jī)組，當(dāng)電站首期容量為2×1000MW時(shí)，循環(huán)冷卻水量約95m3/s，當(dāng)電站達(dá)到規(guī)劃容量時(shí)，循環(huán)冷卻水總量為220m3/s。由于大亞灣核電站未考慮擴(kuò)建的可能，而嶺澳核電站距大亞灣核電站排水口僅600m，兩電站的溫排水方案需統(tǒng)籌考慮，兩廠溫排水總量約315m3/s，且低放廢水將隨冷卻水一起排放，其水工布置的好壞直接影響到嶺澳核電站的基建投資、兩電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境評價(jià)。由于核電廠安全性要求嚴(yán)格，核電廠水工設(shè)計(jì)和火電廠的水工設(shè)計(jì)有其共同點(diǎn)，也有其自身的特點(diǎn)，下面分別加以敘述。

2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定

21各類冷卻用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水位的選擇

211常規(guī)島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水位

常規(guī)島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水位參照火電廠的規(guī)定，但由于嶺澳核電站的主要系統(tǒng)基本是大亞灣核電站的翻版(大亞灣核電站由外國設(shè)計(jì))，其設(shè)計(jì)低水位更低。

·設(shè)計(jì)高水位：P＝1%高潮位＝289mPRD(PRD:珠江基準(zhǔn)面)

·設(shè)計(jì)低水位：P＝99%低潮位＝-218mPRD

212核島安全應(yīng)急水設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位

核島安全應(yīng)急水設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位根據(jù)核電廠安全導(dǎo)則確定：

·設(shè)計(jì)最高水位：(10%超越概率天文潮高水位＋可能最大風(fēng)暴潮增水)＝＋635mPRD

·設(shè)計(jì)最低水位：(10%超越概率天文潮低水位＋可能最大風(fēng)暴潮減水)＝-350mPRD

22各類冷卻水設(shè)計(jì)水溫

221常規(guī)島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水溫

·循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水溫：23℃

·循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)最高水溫：33℃

222核島冷卻水設(shè)計(jì)水溫

·設(shè)計(jì)水溫：308℃

·設(shè)計(jì)最高水溫：345℃

·設(shè)計(jì)最低水溫：110℃

23海工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

231設(shè)計(jì)波浪標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)波浪的標(biāo)準(zhǔn)通常包括設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期和設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率兩個(gè)方面。我國交通部《港口工程技術(shù)規(guī)范》第三篇《海港水文》中規(guī)定，一般港工建筑物設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)為五十年一遇，國外海工建筑物設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)一般為五十年一遇至一百年一遇。根據(jù)本工程的重要性，對于其海工建筑物確定采用百年一遇的設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期。此設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期的標(biāo)準(zhǔn)與大亞灣核電站防波堤標(biāo)準(zhǔn)一致。對于斜坡式防波堤的設(shè)計(jì)波高累積頻率，《海港水文》中規(guī)定為13%，波高H１3%即相當(dāng)于H1/3。根據(jù)近年的不規(guī)則波試驗(yàn)結(jié)果，國外有些規(guī)范如英國海工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已采用H１／１０作為防波堤的設(shè)計(jì)波高，H１／１０即相當(dāng)于Ｈ４％。在深水中H１／１０＝127H1/3，本工程海域由于水深較淺，Ｈ1/10與H1/3的比值僅為115左右。本次設(shè)計(jì)中，對于斜坡式防波堤，設(shè)計(jì)波浪的累積頻率確定為H4%。對于直立式防波堤和斜坡式防波堤的胸墻，設(shè)計(jì)波浪的累積頻率均采用H1%。

232設(shè)計(jì)潮位標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)高水位：百年一遇高潮位289mPRD

設(shè)計(jì)低水位：百年一遇低潮位-218mPRD

計(jì)算高水位：歷時(shí)1%高潮位087mPRD

計(jì)算低水位：歷時(shí)98%低潮位-116mPRD

校核高水位：最高天文潮＋百年一遇增水370mPRD

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位DBFL：635mPRD

233越浪量標(biāo)準(zhǔn)

排水渠防波堤在設(shè)計(jì)情況(設(shè)計(jì)高水位與設(shè)計(jì)波浪組合)的允許越浪量標(biāo)準(zhǔn)，參照日本海堤和護(hù)岸的常用標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)?shù)痰耐馄?、堤頂和?nèi)坡均有護(hù)面時(shí)，海堤為005m3／m.s；護(hù)岸為02m３／m.s。由于防波堤后主要為排水渠，因此確定防波堤頂部的允許越浪量為02m3／m.s，此外還要求排水渠內(nèi)由于越浪造成的波高不大于10m。排水防波堤在校核情況(校核高水位與百年一遇波浪組合)下不允許有成層水體越過堤頂，對越浪量未有明確要求。進(jìn)水渠防波堤在設(shè)計(jì)情況下的越浪量以保證泵房前取水流態(tài)和水面波動(dòng)的穩(wěn)定性為標(biāo)準(zhǔn)。

234建筑物等級及抗震標(biāo)準(zhǔn)

1)建筑物等級Ⅰ級建筑物

2)抗震標(biāo)準(zhǔn)防波堤按Ⅲ類物項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按Ⅱ類物項(xiàng)進(jìn)行校核，檢驗(yàn)SL1水準(zhǔn)下的抗震穩(wěn)定性。進(jìn)排水交叉口按Ⅱ類抗震物項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按Ⅰ類抗震物項(xiàng)進(jìn)行校核，檢驗(yàn)SL2水準(zhǔn)下的抗震穩(wěn)定性。

3水工設(shè)計(jì)的主要原則

1)以核電廠總體規(guī)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)?shù)仫L(fēng)、浪、流、泥沙等自然條件，遠(yuǎn)近結(jié)合，統(tǒng)籌兼顧，充分體現(xiàn)安全第一的核電工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。

2)水工構(gòu)筑物的布置須與電廠的布置和海洋水文地質(zhì)等條件結(jié)合起來考慮。由于防波堤既是防止大海波浪對電廠廠址的威脅，又是排水渠的一側(cè)堤，所以海工布置上不僅要考慮電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，還要兼顧電廠安全和布置的要求。其主要布置原則如下：

——考慮電廠溫排水對大亞灣核電站、嶺澳核電站取水口和周圍環(huán)境的影響，就是尋求冷卻效果好，取水溫升低，對周圍環(huán)境影響小，投資省的最佳布置方案；

——考慮波浪對電廠安全的影響；

——滿足泵房前水面波動(dòng)的要求和保證泵房前有一個(gè)好的水流流態(tài)；

——考慮到大亞灣核電站已投入正常運(yùn)行，嶺澳核電站的供排水措施應(yīng)保證維持大亞灣核電站的正常運(yùn)行。

——為防止漂浮物及魚類進(jìn)入渠道，取水頭部處水流流速接近海流流速。

3)盡最大努力把大亞灣核電站已有的供排水措施與新設(shè)計(jì)的嶺澳核電站供排水設(shè)施統(tǒng)一考慮或改造，使兩個(gè)不同年代的無聯(lián)系的構(gòu)思達(dá)到相對的統(tǒng)一。

4)水工建筑物結(jié)構(gòu)選型合理，滿足核安全要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)妥可靠，工程量省，施工方便，投資低，管理及維護(hù)簡便。

根據(jù)以上原則，結(jié)合水文、地質(zhì)條件，通過波浪物理模型試驗(yàn)和冷卻水工程等試驗(yàn)研究，最終確定的水工建構(gòu)筑物布置圖見圖。

4水工布置優(yōu)化研究

41取水頭部及進(jìn)水明渠波浪模型試驗(yàn)

411取水頭部及進(jìn)水明渠根據(jù)以下原則設(shè)計(jì)：

1)滿足泵房前水面波動(dòng)H1/3≤03m的要求和保證泵房有一個(gè)好的水流流態(tài)；

2)為防止漂浮物及魚類進(jìn)入渠道，取水頭部處水流流速接近海流流速，理論斷面(相應(yīng)于百年一遇低水位-218mPRD)處渠道平均流速不大于02m/s。

為滿足以上要求，委托天津港灣研究所做了取水明渠波浪物理模型試驗(yàn)。

412試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1)驗(yàn)證原設(shè)計(jì)的取水頭部及進(jìn)水明渠布置方案是否滿足波浪擾動(dòng)要求；

2)在滿足取水頭部理論斷面處流速不大于02m/s的情況下，推薦取水口和進(jìn)水明渠合理的布置型式(配合冷卻水試驗(yàn))，優(yōu)化取水口防波堤和北導(dǎo)堤的長度以及是否需要雙堤等，以節(jié)省工程投資。

3)為安全分析報(bào)告的編寫提供依據(jù)。

413試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過多種不同布置方案的試驗(yàn)比較和分析，得出如下結(jié)論：

1)無論在小風(fēng)區(qū)S向、百年一遇波浪作用下，還是在SE向、百年一遇大浪作用下，泵房前池與原始波周期相應(yīng)的短周期波浪的H１／３波高均小于03m。

2)取水頭部底寬為150m以上，均可滿足取水頭部處水流平均流速不大于02m／s。

3)受一核防波堤和二核取排水總體布置的局限及取水頭口門流速不大于02m／s的條件限制，SE向浪作用時(shí)，無論取水頭部及進(jìn)水明渠的布置如何變化，泵房前池均存在較大幅度的長周期水面升降，并波及到整個(gè)進(jìn)水明渠，取水頭口門處受其影響很小，取排水交叉口附近及交叉口內(nèi)部水域受長周期波動(dòng)的影響較大。泵房前池水面表現(xiàn)為長周期緩慢升降的同時(shí)，又有很少的短周期波浪的干擾。其長周期波動(dòng)的平均周期在100s左右，最大周期在200～300s之間。這是我們起初未預(yù)見到的，根據(jù)專家分析，這是由于一核防波堤繞射波的影響以及進(jìn)水渠道內(nèi)自震頻率與原始波二階波頻率接近的緣故造成的，這就決定了SE向浪作用下的試驗(yàn)結(jié)果是方案比選的依據(jù)，其中泵房前池長周期水面波動(dòng)狀況則是方案比選最關(guān)鍵的因素之一。

泵房前池水面長周期波動(dòng)幅度隨水位的增高和波浪的增大而增加；隨取排水交叉口內(nèi)部水域面積的擴(kuò)大而減??；交叉口為箱涵式結(jié)構(gòu)時(shí)，前池長周期水面波動(dòng)略小于倒虹吸式交叉口時(shí)的波動(dòng)值。一期工程，取排水交叉口為箱涵式結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)水位為＋370m、＋289和＋087mPRD時(shí)，百年一遇的SE向大浪作用下，在交叉口內(nèi)部進(jìn)水明渠底寬為50m時(shí)，泵房前池水面長周期升降幅度的平均值為10m、09m和不足09m，最大值分別為20m、18m和15m；而交叉口內(nèi)部渠道拓寬為100m后，其平均值分別減小為08m、07m和不足07m，最大值減小為16m、15m和12m。增加二期工程后，上述值均減小01～02m。

由于泵房前池水面長周期波動(dòng)的振幅較大，在循環(huán)水泵選型時(shí)要加以考慮；同時(shí)在DBFL＋635mPRD時(shí)，若加上長周期的波幅，則有水溢上廠區(qū)的危險(xiǎn)(廠址地坪標(biāo)高為＋700mPRD)。必須采取工程措施以減輕長周期波動(dòng)的影響，初步設(shè)計(jì)審查之后，專家建議以排水箱涵取代排水明渠為主在下階段進(jìn)行重點(diǎn)研究，于是我們請?zhí)旖蚋蹫逞芯克M(jìn)行了取水頭部及進(jìn)水明渠波浪物模的補(bǔ)充試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加寬進(jìn)水渠尺寸時(shí)，進(jìn)水渠內(nèi)長周期波動(dòng)有減小的趨勢，當(dāng)進(jìn)水渠寬度由原50m擴(kuò)展至100m，同時(shí)進(jìn)水明渠尾部作一標(biāo)高為＋640mPRD的溢流壩，使長周期波動(dòng)的涌水部分越過溢流壩，從而有效地減小了長周期波動(dòng)幅度，在DBFL＋635mPRD時(shí)，泵房處進(jìn)水渠內(nèi)最大上水標(biāo)高為＋715mPRD，在護(hù)岸角線上做一高約1m的岸墻，既可防止長周期波動(dòng)涌水對廠區(qū)的影響，又可阻止防波堤越浪在進(jìn)水明渠內(nèi)引起的再生波浸入廠區(qū)。

42冷卻水工程研究

421排水明渠及排水口主要的設(shè)計(jì)原則：

1)排水渠的設(shè)計(jì)主要取決于溫排水的試驗(yàn)成果。排水渠的長度、渠道斷面、排水方向及出口位置的設(shè)計(jì)要對進(jìn)水渠道的冷卻水溫影響最小。

2)排水渠道平面布置要考慮由海域進(jìn)入的波浪對虹吸井運(yùn)行的影響。在設(shè)計(jì)水位為＋289mPRD時(shí)，剩余波高不會(huì)影響虹吸井溢流堰上排水的自由出流。

3)足夠的排水流速，以加強(qiáng)近區(qū)摻混，提高起始溫降。

為此委托北京水科院及廣東水科所進(jìn)行了冷卻水工程試驗(yàn)研究工作。

422研究目的

可研階段，由于時(shí)間緊，主要是從宏觀上對設(shè)想的多個(gè)水工布置方案(暗管遠(yuǎn)取、暗管近取、明渠取水，一二核明渠分排、明渠合排)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得階段性成果，推薦采用了明渠西取合排(東排)方案的總體布局。

初設(shè)階段，由于有關(guān)的總平面布置和各項(xiàng)配套工程的要求，并結(jié)合嶺澳核電有限公司技術(shù)顧問的意見，對海工工程作了若干修改，試驗(yàn)需配合設(shè)計(jì)工作進(jìn)度，繼續(xù)進(jìn)行全潮物模與數(shù)模研究，按照修改后的工程布置，進(jìn)行工程優(yōu)化試驗(yàn)，并與取水頭部及進(jìn)水明渠波浪模型試驗(yàn)工作密切配合，在此基礎(chǔ)上與設(shè)計(jì)院共同研究，提出最終排取水口布置推薦方案；對電站分期建設(shè)的推薦方案，需測定溫排水在各種潮型條件下的影響范圍，取水溫升及夏季、冬季1～4℃溫升包絡(luò)面積，為編寫安全分析報(bào)告、環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告提供依據(jù)，并為初步設(shè)計(jì)提供重要資料。

423研究手段

根據(jù)嶺澳核電站緊靠大亞灣核電站、兩電站相互影響相互交叉的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用下列試驗(yàn)研究途徑：

1)原始資料調(diào)研

對已有大亞灣海域水文氣象資料進(jìn)行收集分析，開展一核附近海域潮流調(diào)查測量。研究一核運(yùn)行情況，為二核冷卻水工程試驗(yàn)研究取得可靠的基礎(chǔ)資料。

一核投產(chǎn)后，電廠委托海洋三所對廠區(qū)附近海域進(jìn)行環(huán)境生態(tài)調(diào)查，其中有溫排水對環(huán)境溫升影響的觀測資料；在二核可研工作進(jìn)行水文觀測時(shí)同步進(jìn)行水溫觀測；核工業(yè)航測遙感中心還分別進(jìn)行了航空遙感調(diào)查。所有這些資料對進(jìn)行二核試驗(yàn)研究和環(huán)境分析具有重要作用。

上述兩次觀測結(jié)果的共同點(diǎn)是：溫排水隨潮向東流，無熱水短路現(xiàn)象；受溫排水影響的海域，表底分層明顯；4℃溫升包絡(luò)面積1km2左右。盡管受觀測手段限制，各測點(diǎn)水溫的觀測一般需連續(xù)兩天才能完成，實(shí)測水溫受日氣溫變化和潮情的影響，不能反映溫排水隨潮運(yùn)動(dòng)的瞬間變化，但能反映溫排水總體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2)數(shù)值模擬計(jì)算

采用平面二維數(shù)學(xué)模型，模擬不同潮型大亞灣的流速場、溫度場，宏觀地判定大亞灣潮流特點(diǎn)及溫排水在潮流中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為物理模型試驗(yàn)提供開邊界條件；模擬不利風(fēng)對取水溫升的影響。

3)全潮變態(tài)整體物理模型試驗(yàn)

全潮變態(tài)物模研究主要是評價(jià)進(jìn)水口與排水口之間熱水循環(huán)的影響和確定灣內(nèi)溫度場情況。模擬水域包括整個(gè)大亞灣，旨在簡化開邊界條件，提高灣內(nèi)水域水力、熱力模擬準(zhǔn)確度，并能較好地反映水域的熱量累積效應(yīng)；這是進(jìn)行冷卻水工程方案比較的主體模型。由于模擬范圍較大而試驗(yàn)室面積有限，且受熱力相似條件約束，模型要求幾何變態(tài)。

4)近區(qū)正態(tài)物理模型試驗(yàn)

為更好地模擬排取水口近區(qū)的水力、熱力特性，在進(jìn)行全潮變態(tài)物理模型試驗(yàn)的同時(shí)開展近區(qū)正態(tài)模型試驗(yàn)研究，主要觀察排取水口近區(qū)的水力、熱力特性，在進(jìn)行全潮物理模型試驗(yàn)的同時(shí)開展近區(qū)幾何正態(tài)模型試驗(yàn)研究，主要觀察排取水口附近溫排水的對流摻混運(yùn)動(dòng)規(guī)律及有無熱水短路，從而優(yōu)化排水渠的詳細(xì)布置。

上述四個(gè)方面的研究，構(gòu)成多途徑試驗(yàn)研究的技術(shù)路線。各項(xiàng)工作都有其特點(diǎn)和長處，但也有其短處及不足。要求有主有從、取長補(bǔ)短、相輔相成。

424典型潮型的選擇

試驗(yàn)與計(jì)算所采用潮型的選擇，由于習(xí)慣的典型潮難以界定，不同設(shè)計(jì)院和不同的試驗(yàn)單位所采用的界定方法不同，北京水科院所以往多采用夏季實(shí)測的大、中、小潮，在嶺澳核電站可行性研究階段的冷卻水工程試驗(yàn)評審中，專家認(rèn)為1994年夏季實(shí)測資料，大潮不大，小潮不小，缺乏代表性。核電廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，選擇代表性好的潮型進(jìn)行冷卻水試驗(yàn)，既能使試驗(yàn)重點(diǎn)突出，又能較好地指導(dǎo)水工工程設(shè)計(jì)。1996年4月26日，廣電院與嶺澳核電有公司為此召開專家會(huì)議，集中研究嶺澳核電站冷卻水模型試驗(yàn)潮型選擇問題，會(huì)議討論結(jié)果如下：

1)與會(huì)專家一致認(rèn)為，從取水口溫升及溫水覆蓋面積要求出發(fā)建議試驗(yàn)方案采用典型潮型時(shí)，大、中、小潮潮差保證率，應(yīng)以大潮不大于10%，小潮不小于90%為好；

2)會(huì)上一些專家提出了一些有益建議，如有條件時(shí)，可考慮選擇組合典型潮型試驗(yàn)方案。

以上有關(guān)典型潮型選擇的結(jié)論對于大型火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)也具有重要參考意義。

425研究成果

通過上述四種冷卻水的研究工作，得出如下研究成果：

1)溫排水在大亞灣潮流中的運(yùn)動(dòng)特性

通過對大亞灣海域流場觀測、數(shù)值模擬計(jì)算、物理模型試驗(yàn)得到一個(gè)重要的認(rèn)識：大亞灣核電站和嶺澳核電站海域工程附近，是大亞灣漲、落潮輻散輻聚的海區(qū)。漲潮時(shí)，從高山角與大辣岬涌入的潮流流至廠區(qū)附近，一股向東偏北流向虎門口水道，另一股則向西流入大鵬澳，海流在此呈輻散流動(dòng)；落潮時(shí)反向，兩股水流輻聚在廠前海域。

按差位式理論布置取排水口，使溫排水向東排放，漲潮時(shí)溫排水借助其初動(dòng)量隨漲潮流向東流，遠(yuǎn)離廠區(qū)；落潮時(shí)溫排水仍然沿射流軸線方向流離排水口1km以上的距離，其初動(dòng)量接近消失后，隨落潮流向南輸移。經(jīng)多次漲落潮，溫排水在中央列島一帶形成熱水區(qū)。核電站的大部分排熱，在大亞灣內(nèi)的水面與大氣的交換中散發(fā)，小部分排熱，隨潮流輸移擴(kuò)散至外海。取水口布置在向西流入大鵬澳的一股潮流中，可吸取外海低溫水，隨著長時(shí)間漲落潮變化，大亞灣灣口環(huán)境水溫升高后，取水水溫亦相應(yīng)升高，但取水溫升隨漲落潮變化不明顯。

2)不同排水渠長度對取水溫升的影響

前節(jié)中已闡明了按差位設(shè)計(jì)理論，利用潮流特點(diǎn)，選定西取東排方案時(shí)，溫排水在大亞灣中的總體流態(tài)。此布置方案已經(jīng)可行性研究審定，初設(shè)階段則進(jìn)行排水渠長度、結(jié)構(gòu)型式及排水方向詳細(xì)的研究和優(yōu)化。

充分利用射流特性，可相應(yīng)縮短排水渠長度。由于溫排水流速遠(yuǎn)大于附近海流速度，故不論漲潮還是落潮，溫排水將沿排水渠軸線方向輸移一定距離，在其初動(dòng)量接近消失后，才隨潮往復(fù)漂移。這種流動(dòng)特性說明，排水渠長短，只是溫排水形成的熱水區(qū)離取水口遠(yuǎn)近有所不同。取水口‘匯’的作用遠(yuǎn)小于潮流的作用，溫排水主要隨潮運(yùn)動(dòng)，不直接回歸取水口，這正是差位式設(shè)計(jì)理論對溫排水在潮流中運(yùn)動(dòng)特性的基本認(rèn)識。

高溫區(qū)離取水口遠(yuǎn)近不同，環(huán)境水受熱對流擴(kuò)散、傳導(dǎo)的影響亦不同，故排水渠長短，對取水水溫有一定的影響。但是，因無熱水短路回流現(xiàn)象，不同排水渠長取水溫升相差不大。

3)不同潮型對取水溫升的影響

排水渠長短優(yōu)化試驗(yàn)是以夏季典型中潮為主進(jìn)行的，不同潮型有所差別，試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行了大潮、小潮及潮差為零的極端情況，試驗(yàn)結(jié)果如下：

大潮，由于潮差大，漲落潮流速大，大亞灣與外海的水熱量交換大，溫排水排入灣內(nèi)的熱量被帶往外海的熱量多，灣內(nèi)環(huán)境溫升較小，取水溫升亦較低，一般比中潮約低02℃左右。

小潮潮差小，灣內(nèi)與外海水熱量交換小，環(huán)境水溫升較高，取水溫升亦較高，較高潮約高02℃左右。

潮差為零的極端情況試驗(yàn)，即全部排熱在大亞灣內(nèi)冷卻，取水溫升比中潮約高04℃左右。這是無風(fēng)時(shí)不利的極端情況，一般不會(huì)出現(xiàn)。

4)風(fēng)對取水溫升的影響

風(fēng)對冷卻水取水溫升的影響，存在著有利和不利兩種情況：風(fēng)速大，散熱系數(shù)大，水面散熱能力增強(qiáng)，取水溫度降低；風(fēng)生水流可使水面高溫區(qū)被吹離取水口，取水溫度降低。其不利影響主要表現(xiàn)在：不利風(fēng)向下產(chǎn)生的自東向西的沿岸流，將迫使溫排水向取水口方向流動(dòng)，取水溫升隨之升高。

試驗(yàn)研究采用均勻風(fēng)吹二維數(shù)模計(jì)算成果，結(jié)果表明：不利風(fēng)向影響可使取水水溫在取潮變態(tài)模型試驗(yàn)取水溫升的基礎(chǔ)上再增加1℃左右。

43其它重要的水工試驗(yàn)

431聯(lián)合斷面越浪量及導(dǎo)流防波堤斷面穩(wěn)定性試驗(yàn)

聯(lián)合斷面越浪量試驗(yàn)研究的目的主要是研究防波堤、護(hù)岸的越浪量