摘要：嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統設計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)一步提高了已運行的大亞灣核電站的安全性能。本工程打破傳統的設計理論，在防波堤上設計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計思路。

　　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約1km的嶺澳村，共分兩期，總規劃容量為4×1000 MW��。一期工程為2臺1000 MW壓水堆核電機組，排水量95立方米/s.兩期完成后4臺機組排水量共220立方米/s（其中考慮廠(chǎng)區洪水量30立方米/s），加上大亞灣核電站，系統總排水量為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。而大亞灣海域屬于弱潮流海區，兩廠(chǎng)址附近海域為潮流輻聚輻散處。因此嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統設計具有下面的特點(diǎn)和要求：

　�、僭O計須同時(shí)考慮兩期工程的取排水需求；

　�、谟捎趶S(chǎng)址區域潮流特點(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、滿(mǎn)功率發(fā)電的運行要求；

　�、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(mǎn)足設計要求。嶺澳核電站的取排水設計要考慮防滲隔熱要求。取排水系統主要由防波堤、中隔堤、取排水交叉渡槽、護岸等構筑物形成的取水渠道和排水渠道組成。

　　2、設計標準

　�。�1）核島重要生水（用于核反應堆設備的循環(huán)冷卻水）的設計水位（根據核電廠(chǎng)安全導則確定）：設計高水位（10%超越天文潮高潮位+可能最大風(fēng)暴潮增水）等于+6.35 m 珠江口海平面標高（PRD）；設計低水位（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）常規島循環(huán)冷卻水設計水位：設計高潮位（百年一遇高潮位）等于2.89 mPRD；設計低水位（百年一遇低潮位）等于-2.18 mPRD.

　�。�3）核島循環(huán)冷卻水設計水溫：設計基準水溫30.8 ℃��；設計最高水溫34.5 ℃；設計最低水溫11.0 ℃��。

　�。�4）常規島循環(huán)冷卻水設計水溫：設計基準水溫23.0 ℃；設計最高水溫33.0 ℃。

　�。�5）其它要求：

　�、贊M(mǎn)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(yú)類(lèi)進(jìn)入渠道，取水頭部處流速接近海流流速，理論斷面處（相應百年一遇低水位條件下，取水頭部入口處的過(guò)水斷面）渠道平均流速不大于0.2 m/s.

　　3、循環(huán)冷卻水取排系統的平面布置原則

　　濱海核電站的循環(huán)冷卻水取排系統屬于大型海域工程，結合嶺澳核電站工地的現場(chǎng)情況，在循環(huán)冷卻水取排系統的設計上主要遵循下列原則：

　�。�1）平面布置應以核電站總體規劃為基礎，結合當地的風(fēng)、浪、流、泥沙（風(fēng)和浪影響各構筑物結構的安全設計標準，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)冷卻水取排系統的設計流速）等自然條件，遠近結合，統籌兼顧，與陸域設計協(xié)調，充分體現技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的設計指導思想。

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

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

　�。�4）因為核電站排洪溝的水直接排入循環(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行，所以設計時(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，交叉渡槽的施工應對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選取了西取東排的方式，即嶺澳的取水放在廠(chǎng)區海域西側，而排水將嶺澳和大亞灣合二為一。

　　4、試驗分析工作

　　4.1　循環(huán)冷卻水取排系統方案試驗研究

　　4.1.1　研究目的

　　分析大亞灣核電站的溫排水對嶺澳核電站進(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)化試驗確定排水渠的長(cháng)度、排水方向、排水渠斷面、流速以及4 ℃溫升線(xiàn)分布圖，提出最終方案，為工程設計及編寫(xiě)安全分析報告、環(huán)境影響報告提供依據。

　　4.1.2　研究手段

　　二維數值模擬計算，全潮整體物理模型試驗，近區物理模型試驗。

　　4.1.3　結論

　　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。試驗表明該方案兩核電站的溫排水對它們的取水口頭部水溫都不產(chǎn)生干擾，能有效利用潮流運動(dòng)特性，將溫排水擴散到較遠的區域，取水溫度低，對環(huán)境也有利。

　　4.2　取水頭部與進(jìn)水明渠波浪模型試驗

　　4.2.1　試驗目的

　　驗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(mǎn)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(cháng)周期水面波動(dòng)的試驗研究，確定取水口防波堤和北導堤的最終長(cháng)度，驗證長(cháng)周期波對廠(chǎng)區安全的影響。

　　4.2.2　主要結論

　�。�1）無(wú)論在小風(fēng)區南風(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臺機組同時(shí)運行，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(cháng)周期波動(dòng)，平均升降幅度為1.06 m.因此，在7m高程的廠(chǎng)區護岸上需加筑1.2m高的擋墻。

　�。�4）取水口采用雙堤是必要的。

　　5、排水渠設計方案優(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。所以排水系統的防滲隔熱的問(wèn)題是設計的重點(diǎn)，而解決此問(wèn)題的關(guān)鍵在于排水建筑方案的選擇。在初步設計階段，綜合考慮各種因素選用了箱涵方案。后經(jīng)多次設計優(yōu)化，最終采用了地連墻明渠方案，現分別對兩種方案的優(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備和相關(guān)系統帶來(lái)低放污染，而且使核島重要生水取水溫度超過(guò)設計溫度，將直接危及核反應堆及整個(gè)電廠(chǎng)的安全。但是，箱涵方案也存在下列問(wèn)題：

　�。�1）在設計高水位（+2.89 mPRD，百年一遇高潮位）時(shí)，不能滿(mǎn)足大亞灣核電站排水口虹吸井的自由出流，須對其進(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制。箱涵安裝也須在水下進(jìn)行，工期長(cháng)，接頭止水難度大，施工質(zhì)量難以保證。

　�。�3）箱涵須設計檢修閘門(mén)和人孔，運行管理復雜。

　　5.2地連墻明渠方案

　　地連墻明渠方案是一種設計創(chuàng )新，它打破常規的設計理論，在防波堤上設置了柔性地連墻。該方案的優(yōu)點(diǎn)是增加了過(guò)水斷面，降低了水位壅高，使最高設計水位不再對大亞灣核電站的排水虹吸井自由出流影響，在運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）防波堤的波浪穩定性：在防波堤的設計理論上，堤心要求有較大的透水性，以減少波浪反射對坡面穩定的不利影響。而此方案在防波堤上設計了柔性地連墻，與防波堤設計原理是相反的。

　�。�2）柔性地連墻的抗震強度與穩定性：防波堤抗震設計標準為Ⅱ類(lèi)抗震物項設計，Ⅰ類(lèi)抗震物項校核。柔性地連墻的作用是防滲，在地震工況下，其強度及穩定性是重點(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、各構筑物的設計

　　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)也用于保護中隔堤、廠(chǎng)區護岸、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，地連墻底標高-15.0 mPRD��左右，頂標高4.7 mPRD，厚0.8m，位于防波堤內側中部。根據陸上施工方案滲流及穩定模型試驗論證，在施工期滲流量為0.020 1～0.131 4立方米/（d.m）。而根據干施工基坑抽干水后現場(chǎng)檢查，柔性地連墻沒(méi)有發(fā)現明顯的滲水情況。在正常使用期間，由于排水渠內外水頭差很小，所以滲流量會(huì )更小。

　　6.2中隔堤

　　中隔堤位于防波堤和廠(chǎng)區護岸之間，與廠(chǎng)區護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。

　　中隔堤整體設計要求在設計水位及校核水位下，各部位均穩定；在DBF水位（6.35 mPRD ，設計基準洪水位）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，地連墻底標高-13.0 mPRD左右，頂標高為3mPRD，厚0.6 m，設在中隔堤中部。地連墻根據地質(zhì)條件打入粘土、粉質(zhì)粘土或泥質(zhì)粉砂巖中3 ～5 m，滲透系數很小，且排水渠內外水頭差很小，故滲流量很小。

　　6.3取排水交叉口渡槽設計

　　取排水交叉口渡槽采用支墩式渡槽結構，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(cháng)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護岸設計

　　護岸是嶺澳核電站的取水渠道的內邊界，也是防浪的第三道屏障保護廠(chǎng)坪的安全。護岸的設計采用典型的塊石斜坡堤，護面采用漿砌石，下設大塊石棱體護腳，頂部設漿砌塊石覆蓋層。在堤心石內坡面設計反濾層，以避免因細顆粒的移動(dòng)而造成廠(chǎng)區地坪的沉降。采用汽車(chē)在陸域向水域中推進(jìn)的施工方式。

　　7、結語(yǔ)

　　嶺澳核電站的循環(huán)冷卻水取排系統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計思路和在防波堤上建造柔性地連墻的設計創(chuàng )新可作為以后濱海核電站項目設計的參考。