摘要：嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅解決了相鄰兩座核電站的循環(huán)冷卻水的用水矛盾問題，而且進(jìn)一步提高了已運(yùn)行的大亞灣核電站的安全性能。本工程打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論，在防波堤上設(shè)計(jì)了柔性地連墻作為排水明渠，并首次在大型海域工程中采用了圍堰防滲干基坑施工的設(shè)計(jì)思路。

　　關(guān)鍵詞：核電站循環(huán)冷卻水地連墻防波堤中隔堤護(hù)岸

　　1、工程特點(diǎn)及組成

　　嶺澳核電站毗鄰已建的大亞灣核電站東側(cè)約1km的嶺澳村，共分兩期，總規(guī)劃容量為4×1000MW?。一期工程為2臺(tái)1000MW壓水堆核電機(jī)組，排水量95立方米.兩期完成后4臺(tái)機(jī)組排水量共220立方米（其中考慮廠區(qū)洪水量30立方米），加上大亞灣核電站，系統(tǒng)總排水量為315立方米.大亞灣核電站建造時(shí)沒有考慮后續(xù)工程，且大亞灣核電站的循環(huán)冷卻水和低放射性排水流經(jīng)嶺澳核電站的取水前沿海域。而大亞灣海域?qū)儆谌醭绷骱^(qū)，兩廠址附近海域?yàn)槌绷鬏椌圯椛⑻?。因此嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有下面的特點(diǎn)和要求：

　?、僭O(shè)計(jì)須同時(shí)考慮兩期工程的取排水需求；

　　②由于廠址區(qū)域潮流特點(diǎn)，嶺澳增加的220立方米流量不能影響大亞灣的取水條件，以確保大亞灣核電站的安全、經(jīng)濟(jì)、滿功率發(fā)電的運(yùn)行要求；

　?、鄞髞啚澈穗娬镜臏嘏潘ㄟ^嶺澳核電站取水口前沿時(shí)，嶺澳核電站的取水水溫、流速、水面波動(dòng)均要滿足設(shè)計(jì)要求。嶺澳核電站的取排水設(shè)計(jì)要考慮防滲隔熱要求。取排水系統(tǒng)主要由防波堤、中隔堤、取排水交叉渡槽、護(hù)岸等構(gòu)筑物形成的取水渠道和排水渠道組成。

　　2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　?。?）核島重要生水（用于核反應(yīng)堆設(shè)備的循環(huán)冷卻水）的設(shè)計(jì)水位（根據(jù)核電廠安全導(dǎo)則確定）：設(shè)計(jì)高水位（10%超越天文潮高潮位+可能最大風(fēng)暴潮增水）等于+6.35m珠江口海平面標(biāo)高（PRD）；設(shè)計(jì)低水位（10%超越天文潮低潮位+可能最大風(fēng)暴潮減水+安全裕度）等于-3.50mPRD.

　?。?）常規(guī)島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)高潮位（百年一遇高潮位）等于2.89mPRD；設(shè)計(jì)低水位（百年一遇低潮位）等于-2.18mPRD.

　?。?）核島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水溫：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水溫30.8℃?；設(shè)計(jì)最高水溫34.5℃；設(shè)計(jì)最低水溫11.0℃?。

　?。?）常規(guī)島循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)水溫：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水溫23.0℃；設(shè)計(jì)最高水溫33.0℃。

　?。?）其它要求：

　?、贊M足泵房前池水面波動(dòng)不大于0.3m的要求，以保證有一個(gè)很好的流態(tài)；

　?、跒榉乐蛊∥锛棒~類進(jìn)入渠道，取水頭部處流速接近海流流速，理論斷面處（相應(yīng)百年一遇低水位條件下，取水頭部入口處的過水?dāng)嗝妫┣榔骄魉俨淮笥?.2m.

　　3、循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)的平面布置原則

　　濱海核電站的循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)屬于大型海域工程，結(jié)合嶺澳核電站工地的現(xiàn)場情況，在循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上主要遵循下列原則：

　?。?）平面布置應(yīng)以核電站總體規(guī)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)、浪、流、泥沙（風(fēng)和浪影響各構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，海流影響取水頭部與排水口的平面布置，泥沙含量影響循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流速）等自然條件，遠(yuǎn)近結(jié)合，統(tǒng)籌兼顧，與陸域設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。

　?。?）布置方案的重點(diǎn)應(yīng)放在如何減少兩座核電站的溫排水對(duì)取水溫升的影響問題上。取排水口、取排水渠道的位置、型式、朝向應(yīng)以循環(huán)冷卻水模型試驗(yàn)、局部整體模型試驗(yàn)和泥沙淤積分析為根據(jù)，合理布局，滿足取排水工藝要求，有利于安全使用。

　　（3）進(jìn)水渠的長周期波動(dòng)對(duì)循環(huán)水聯(lián)合泵站的安全不能造成影響。

　?。?）因?yàn)楹穗娬九藕闇系乃苯优湃胙h(huán)冷卻水的排水渠中，為了不影響已經(jīng)投產(chǎn)的大亞灣核電站的安全運(yùn)行，所以設(shè)計(jì)時(shí)需保證在百年一遇高潮位+2.89mPRD和百年一遇洪水相疊加時(shí)，排水渠涌高不超過大亞灣核電站的排水虹吸井的自由流水位+3.15mPRD.

　?。?）因交叉渡槽位于大亞灣核電站的排水口位置，所以無論采用陸上施工還是水上施工，交叉渡槽的施工應(yīng)對(duì)大亞灣核電站的排水影響最小。

　　按照以上的原則，嶺澳核電站的取排水系統(tǒng)選取了西取東排的方式，即嶺澳的取水放在廠區(qū)海域西側(cè)，而排水將嶺澳和大亞灣合二為一。

　　4、試驗(yàn)分析工作

　　4.1　循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)方案試驗(yàn)研究

　　4.1.1　研究目的

　　分析大亞灣核電站的溫排水對(duì)嶺澳核電站進(jìn)水的影響，選擇排水方案。在取排水總體布局確定后，通過優(yōu)化試驗(yàn)確定排水渠的長度、排水方向、排水渠斷面、流速以及4℃溫升線分布圖，提出最終方案，為工程設(shè)計(jì)及編寫安全分析報(bào)告、環(huán)境影響報(bào)告提供依據(jù)。

　　4.1.2　研究手段

　　二維數(shù)值模擬計(jì)算，全潮整體物理模型試驗(yàn)，近區(qū)物理模型試驗(yàn)。

　　4.1.3　結(jié)論

　　推薦采用明渠西取、兩核電站排水合并后向東排放的取排水布置方案。試驗(yàn)表明該方案兩核電站的溫排水對(duì)它們的取水口頭部水溫都不產(chǎn)生干擾，能有效利用潮流運(yùn)動(dòng)特性，將溫排水?dāng)U散到較遠(yuǎn)的區(qū)域，取水溫度低，對(duì)環(huán)境也有利。

　　4.2　取水頭部與進(jìn)水明渠波浪模型試驗(yàn)

　　4.2.1　試驗(yàn)?zāi)康?p style="line-height: 3em;">

　　驗(yàn)證取水布置方案泵房前池的波浪擾動(dòng)及取水流速是否滿足要求，推薦取水口的合理布置方案。并通過取水頭部進(jìn)水明渠最終布置方案的長周期水面波動(dòng)的試驗(yàn)研究，確定取水口防波堤和北導(dǎo)堤的最終長度，驗(yàn)證長周期波對(duì)廠區(qū)安全的影響。

　　4.2.2　主要結(jié)論

　　（1）無論在小風(fēng)區(qū)南風(fēng)向，還是東南風(fēng)向百年一遇大浪作用下，泵房前池水面波動(dòng)均小于0.3m.

　?。?）取水頭部底寬150m時(shí)，4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，在百年一遇低潮位時(shí)，進(jìn)水口的平均流速小于0.2m.

　　（3）由于大亞灣防波堤繞射波的影響，在東南風(fēng)向浪作用下，泵房前池水面存在明顯的長周期波動(dòng)，平均升降幅度為1.06m.因此，在7m高程的廠區(qū)護(hù)岸上需加筑1.2m高的擋墻。

　?。?）取水口采用雙堤是必要的。

　　5、排水渠設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

　　核電站的循環(huán)冷卻水排水受到溫度與低放射污染。這種溫排水有可能通過排水渠兩岸滲入或者將溫度傳入取水渠道和取水頭部的附近海域，對(duì)循環(huán)冷卻水的取水造成溫度與低放射污染。所以排水系統(tǒng)的防滲隔熱的問題是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，而解決此問題的關(guān)鍵在于排水建筑方案的選擇。在初步設(shè)計(jì)階段，綜合考慮各種因素選用了箱涵方案。后經(jīng)多次設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終采用了地連墻明渠方案，現(xiàn)分別對(duì)兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)給予介紹。

　　5.1箱涵方案

　　箱涵方案的最大優(yōu)點(diǎn)是防滲性能好，可以防止大亞灣的低放熱水進(jìn)入嶺澳的取水明渠。如果低放熱水進(jìn)入取水明渠，會(huì)給核島重要生水水泵及其它設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)帶來低放污染，而且使核島重要生水取水溫度超過設(shè)計(jì)溫度，將直接危及核反應(yīng)堆及整個(gè)電廠的安全。但是，箱涵方案也存在下列問題：

　?。?）在設(shè)計(jì)高水位（+2.89mPRD，百年一遇高潮位）時(shí)，不能滿足大亞灣核電站排水口虹吸井的自由出流，須對(duì)其進(jìn)行改造。

　?。?）從施工角度看，箱涵方案須有特大噸位的半潛駁預(yù)制。箱涵安裝也須在水下進(jìn)行，工期長，接頭止水難度大，施工質(zhì)量難以保證。

　?。?）箱涵須設(shè)計(jì)檢修閘門和人孔，運(yùn)行管理復(fù)雜。

　　5.2地連墻明渠方案

　　地連墻明渠方案是一種設(shè)計(jì)創(chuàng)新，它打破常規(guī)的設(shè)計(jì)理論，在防波堤上設(shè)置了柔性地連墻。該方案的優(yōu)點(diǎn)是增加了過水?dāng)嗝?，降低了水位壅高，使最高設(shè)計(jì)水位不再對(duì)大亞灣核電站的排水虹吸井自由出流影響，在運(yùn)行和檢修方面也有很大的優(yōu)越性。另外，由于柔性地連墻的防滲隔熱效果較好，排水口又遠(yuǎn)離取水頭部，所以排水口不需要做特殊的處理，可采用自由排放。這種方案也為干施工方案提供了可能性。地連墻明渠方案的技術(shù)難點(diǎn)：

　　（1）防波堤的波浪穩(wěn)定性：在防波堤的設(shè)計(jì)理論上，堤心要求有較大的透水性，以減少波浪反射對(duì)坡面穩(wěn)定的不利影響。而此方案在防波堤上設(shè)計(jì)了柔性地連墻，與防波堤設(shè)計(jì)原理是相反的。

　?。?）柔性地連墻的抗震強(qiáng)度與穩(wěn)定性：防波堤抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ類抗震物項(xiàng)設(shè)計(jì)，Ⅰ類抗震物項(xiàng)校核。柔性地連墻的作用是防滲，在地震工況下，其強(qiáng)度及穩(wěn)定性是重點(diǎn)關(guān)注的問題。

　　（3）施工的可行性：防波堤上設(shè)置地連墻是首創(chuàng)，在含有大塊石且空隙率很大的防波堤上挖槽、成孔、漏漿情況也無先例可以借鑒。

　　6、各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)

　　6.1防波堤

　　防波堤作為兩座核電站的熱水和低放廢水的排水渠導(dǎo)流堤，防止熱水和低放廢水直接沿流程滲入大海；同時(shí)也用于保護(hù)中隔堤、廠區(qū)護(hù)岸、取排水交叉渡槽及聯(lián)合泵房的安全，并保證聯(lián)合泵房取水不受波浪影響。

　　防波堤采用柔性地連墻防滲，地連墻底標(biāo)高-15.0mPRD?左右，頂標(biāo)高4.7mPRD，厚0.8m，位于防波堤內(nèi)側(cè)中部。根據(jù)陸上施工方案滲流及穩(wěn)定模型試驗(yàn)論證，在施工期滲流量為0.0201～0.1314立方米（d.m）。而根據(jù)干施工基坑抽干水后現(xiàn)場檢查，柔性地連墻沒有發(fā)現(xiàn)明顯的滲水情況。在正常使用期間，由于排水渠內(nèi)外水頭差很小，所以滲流量會(huì)更小。

　　6.2中隔堤

　　中隔堤位于防波堤和廠區(qū)護(hù)岸之間，與廠區(qū)護(hù)岸和防波堤一起共同組成取排水明渠，防止冷熱水短路。并作為防浪墻的第二屏障，保證聯(lián)合泵房取水不受波浪影響。

　　中隔堤整體設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)水位及校核水位下，各部位均穩(wěn)定；在DBF水位（6.35mPRD，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位）下。中隔堤堤面允許有一定位移，但不喪失防浪隔熱的基本功能。中隔堤及地連墻均為干式施工。

　　中隔堤的滲漏采用鋼筋混凝土地連墻防滲，地連墻底標(biāo)高-13.0mPRD左右，頂標(biāo)高為3mPRD，厚0.6m，設(shè)在中隔堤中部。地連墻根據(jù)地質(zhì)條件打入粘土、粉質(zhì)粘土或泥質(zhì)粉砂巖中3～5m，滲透系數(shù)很小，且排水渠內(nèi)外水頭差很小，故滲流量很小。

　　6.3取排水交叉口渡槽設(shè)計(jì)

　　取排水交叉口渡槽采用支墩式渡槽結(jié)構(gòu)，下層為嶺澳核電站的取水渠道，上層為大亞灣核電站的溫排水通道。渡槽總長為155.262m，為雙槽式，上層溫排水通道的斷面尺寸為21.8m×8.5m.

　　6.4護(hù)岸設(shè)計(jì)

　　護(hù)岸是嶺澳核電站的取水渠道的內(nèi)邊界，也是防浪的第三道屏障保護(hù)廠坪的安全。護(hù)岸的設(shè)計(jì)采用典型的塊石斜坡堤，護(hù)面采用漿砌石，下設(shè)大塊石棱體護(hù)腳，頂部設(shè)漿砌塊石覆蓋層。在堤心石內(nèi)坡面設(shè)計(jì)反濾層，以避免因細(xì)顆粒的移動(dòng)而造成廠區(qū)地坪的沉降。采用汽車在陸域向水域中推進(jìn)的施工方式。

　　7、結(jié)語

　　嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統(tǒng)不僅解決了相鄰兩座核電站的循環(huán)冷卻的用水矛盾問題，而且通過采用兩座核電站排水合排的方式，使排水口進(jìn)一步遠(yuǎn)離原來的大亞灣核電站的取水口，使取水口的水溫比原來有所下降，提高了大亞灣核電站的安全性能。同時(shí)，本工程首次在大型海域工程中采用的圍堰防滲干基坑施工的設(shè)計(jì)思路和在防波堤上建造柔性地連墻的設(shè)計(jì)創(chuàng)新可作為以后濱海核電站項(xiàng)目設(shè)計(jì)的參考。