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(wèn)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4×1000 MW��。一期工程為2臺(tái)1000 MW壓水堆核電機(jī)組，排水量95立方米/s.兩期完成后4臺(tái)機(jī)組排水量共220立方米/s（其中考慮廠區(qū)洪水量30立方米/s），加上大亞灣核電站，系統(tǒng)總排水量為315立方米/s .大亞灣核電站建造時(shí)沒(méi)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�區(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；

　�、谟捎趶S址區(qū)域潮流特點(diǎn)，嶺澳增加的220立方米/s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�通過(guò)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)

　　（1）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+6.35 m 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-3.50 mPRD.

　�。�2）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2.89 mPRD；設(shè)計(jì)低水位（百年一遇低潮位）等于-2.18 mPRD.

　�。�3）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 ℃��。

　�。�4）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 ℃。

　�。�5）其它要求：

　　①滿足泵房前池水面波動(dòng)不大于0.3 m的要求，以保證有一個(gè)很好的流態(tài)；

　�、跒榉乐蛊�浮物及魚類進(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(guò)水?dāng)嗝妫┣�道平均流速不大�?.2 m/s.

　　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(chǎng)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：

　�。�1）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。

　�。�2）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(wèn)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(zhǎng)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。

　�。�4）因?yàn)楹穗娬九藕闇系乃�直接排入循環(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+2.89 mPRD 和百年一遇洪水相疊加時(shí)，排水渠涌高不超過(guò)大亞灣核電站的排水虹吸井的自由流水位+3.15 mPRD.

　�。�5）因交叉渡槽位于大亞灣核電站的排水口位置，所以無(wú)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(guò)優(yōu)化試驗(yàn)確定排水渠的長(zhǎng)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>

　　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(guò)取水頭部進(jìn)水明渠最終布置方案的長(zhǎng)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(zhǎng)度，驗(yàn)證長(zhǎng)周期波對(duì)廠區(qū)安全的影響。

　　4.2.2　主要結(jié)論

　�。�1）無(wú)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0.3 m.

　�。�2）取水頭部底寬150 m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0.2 m/s.

　�。�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(zhǎng)周期波動(dòng)，平均升降幅度為1.06 m.因此，在7m高程的廠區(qū)護(hù)岸上需加筑1.2m高的擋墻。

　　（4）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(guò)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(wèn)題是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，而解決此問(wèn)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(lái)低放污染，而且使核島重要生水取水溫度超過(guò)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(wèn)題：

　　（1）在設(shè)計(jì)高水位（+2.89 mPRD，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。

　�。�2）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(zhǎng)，接頭止水難度大，施工質(zhì)量難以保證。

　�。�3）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(guò)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。

　�。�2）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(wèn)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(wú)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-15.0 mPRD��左右，頂標(biāo)高4.7 mPRD，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0.020 1～0.131 4立方米/（d.m）。而根據(jù)干施工基坑抽干水后現(xiàn)場(chǎng)檢查，柔性地連墻沒(méi)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（6.35 mPRD ，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-13.0 mPRD左右，頂標(biāo)高為3mPRD，厚0.6 m，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 ～5 m，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(zhǎng)為155.262 m，為雙槽式，上層溫排水通道的斷面尺寸為21.8 m×8.5 m.

　　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(yǔ)

　　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(wèn)題，而且通過(guò)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(lái)的大亞灣核電站的取水口，使取水 口的水溫比原來(lái)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。