福建霞浦核電基地海工工程平面布置方案研究過程與分析

◎ 林建高　張　可　中核霞浦核電有限公司

福建霞浦核電基地海工工程平面布置方案研究過程與分析

◎ 林建高張可中核霞浦核電有限公司

海工工程平面布置方案的確定是開展海工設(shè)計(jì)、通航安全論證、水土保持論證、海域使用論證、海洋功能區(qū)劃調(diào)整、海域環(huán)境功能區(qū)劃調(diào)整等工作的基礎(chǔ)，對(duì)工程的施工和項(xiàng)目行政審批等工作的開展具有重要作用。本文闡述了霞浦核電基地海工工程平面布置方案的研究和比選過程，并提出了類似工作的相關(guān)建議。

霞浦核電 海工工程 平面布置

1.概述

1.1工程概況

擬建核電廠址位于福建省霞浦縣東沖半島東北部的長(zhǎng)表島，地處福寧灣和高羅澳之間。核電工程海域水下地形平緩，坡度變化較小，等深線大致與岸線平行，多年來工程海域海床保持基本穩(wěn)定狀態(tài)。

廠址規(guī)劃建設(shè)7臺(tái)機(jī)組，統(tǒng)一規(guī)劃，分期建設(shè)，先期建設(shè)1臺(tái)CFR600示范快堆機(jī)組，后續(xù)建設(shè)1臺(tái)1000MW快堆核電機(jī)組、1臺(tái)600MW高溫汽冷堆核電機(jī)組和4臺(tái)百萬千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組。

1.2項(xiàng)目特點(diǎn)

本廠址有中核和華能兩家業(yè)主，2臺(tái)快堆由中核霞浦核電有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)和營(yíng)運(yùn)，1臺(tái)高溫氣冷堆和4臺(tái)壓水堆由華能霞浦核電有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)和營(yíng)運(yùn)。如果僅針對(duì)兩臺(tái)快堆機(jī)組進(jìn)行海工可研論證將較為簡(jiǎn)單，但考慮到基地的協(xié)調(diào)統(tǒng)一及部分區(qū)域共用的問題，選擇全基地論證的方式。

近年來環(huán)境保護(hù)要求日益提高，土石方外購成本很高，而且難以協(xié)調(diào)。而對(duì)于廠址土石方自平衡，由于廠址周邊海域水深較深，淤泥層較厚，土石方消納量大，存在較大困難。

水產(chǎn)養(yǎng)殖是霞浦縣的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，廠址周邊分布有大面積的紫菜、海帶養(yǎng)殖，如何盡量較少對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的影響也是重點(diǎn)考慮的問題。

600MW示范快堆是緊急啟動(dòng)的國(guó)家重大工程，已于2015年7月啟動(dòng)正挖和回填，總平面方案的確定須與快堆現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度結(jié)合，避免對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生顛覆性影響。

2.研究過程

2.1前期工作

福建霞浦核電基地海工總平面布置方案設(shè)計(jì)包含在海工工程可行性研究工作中，霞浦核電基地海工工程可行性研究工作于2015年3月份啟動(dòng)，2015年4月完成了工作大綱和質(zhì)保大綱的編制，并召開評(píng)審會(huì)。

2015年4月至9月，完成了9種取排水方案、海工可研典型斷面圖和海工石方、混凝土量估算，但受制于溫排水和泥沙沖淤的外委專題成果及總體規(guī)劃方案，取排水方案推進(jìn)存在巨大困難。

圖1　方案一：南取北排

圖2　方案二：北取南排

2015年6月至11月，進(jìn)行海工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成土石方消納量統(tǒng)計(jì)和工程費(fèi)用估算工作。

2.2第一輪平面方案研究工作

綜合對(duì)水深、潮流、波浪、地質(zhì)以及與相鄰項(xiàng)目的關(guān)系的分析，取水方案重點(diǎn)考慮明渠取水，排水方案重點(diǎn)考慮明渠排水，包含若干組次的平面方案?；跍嘏潘湍嗌吃囼?yàn)初步結(jié)論，經(jīng)各方討論，2015年10月提出南取北排和北取南排各一個(gè)最優(yōu)取排水方案，方案列表描述如下表，具體平面布置圖參見下圖。

從取水安全、取排水溫升、取水口淤積情況、對(duì)養(yǎng)殖區(qū)的影響、土石方消納和經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行比選，南取北排方案相對(duì)北取南排方案的取水安全、取水溫升和經(jīng)濟(jì)性具備優(yōu)勢(shì)。但溫排水對(duì)養(yǎng)殖區(qū)的影響范圍南取北排比北取南排相對(duì)較大。

圖3　方案一：南取北明排

圖4　方案二：南取北暗排

圖5　方案一：南取北明+暗排

圖6　方案二：南取北明排

圖7　方案三：北取南明排

為進(jìn)一步明確海工方案，針對(duì)海工工程方案，2015年12月3日，組織專家召開咨詢會(huì)，獲得專家關(guān)于南取北排方案優(yōu)于北取南排方案的意見。在此基礎(chǔ)上，為具體量化量方案差異，經(jīng)過結(jié)合取水溫升影響、養(yǎng)殖區(qū)影響、取水安全保證、取水口泥沙淤積等因素的詳細(xì)論證分析，經(jīng)各方面討論，最終明確以南取北排方案作為優(yōu)選方案。

2.3第二輪平面方案研究工作

各方討論后，確定以南取北排為基礎(chǔ)，將廠區(qū)護(hù)岸邊界向南撤期以減小石方消納量，基于土石方不足，提出了暗排方案，提出了如下兩個(gè)平面方案。

方案一與方案二均采用南明渠取水北側(cè)排水的方式，不同之處在于方案一采用北側(cè)明渠排水而方案二采用北側(cè)隧洞排水方式。在假定石方供應(yīng)充足的條件下，方案一明渠排水的方式工程造價(jià)要比方案二低，但是由于本工程的土石方量是欠缺的，采用明渠排水會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的土石方量欠缺，工程將受到土石方來源的限制，而方案二隧洞排水能夠很好的解決廠區(qū)土石方不足的問題，因而可見方案二（南取、北暗排）優(yōu)于方案一（南取北明排）。

2.4第三輪平面方案研究工作

2016年2月～4月，中核快堆機(jī)組從開山填海協(xié)調(diào)性的角度，確定了北側(cè)回填區(qū)邊界；華能壓水堆機(jī)組和高溫堆機(jī)組對(duì)取水量以及北護(hù)岸邊界進(jìn)行了優(yōu)化，基于以上變化，2016年5月提出如下三個(gè)方案進(jìn)行深入比選：

方案一：南取北明+暗排：7臺(tái)機(jī)組明渠取水，快堆2臺(tái)明渠排水，華能5臺(tái)機(jī)組隧洞排水；

方案二：南取北明排：7臺(tái)機(jī)組明渠取水，快堆2臺(tái)明渠排放，華能5臺(tái)機(jī)組明渠排放；

方案三：北取南明排：7臺(tái)機(jī)組明渠取水、排水，東南排單邊堤2km。

從取水安全、取排水溫升、取水口淤積情況、對(duì)養(yǎng)殖區(qū)的影響、土石方消納和經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行比選，方案二相對(duì)方案三的取水安全、取水溫升和經(jīng)濟(jì)性具備優(yōu)勢(shì)，溫排水對(duì)養(yǎng)殖區(qū)的影響范圍相對(duì)較大，可考慮與地方進(jìn)一步協(xié)調(diào)，方案二優(yōu)于方案三。方案一相對(duì)方案二能夠解決石方不足問題，取水溫升較低，但工程費(fèi)用高，可暫作為推薦方案。

綜上考慮，在霞浦核電基地海工工程可行性研究報(bào)告中，以方案一（南取、北明+暗排）作為推薦取排水方案，并在2016年6月7日的專家評(píng)審會(huì)上獲得了專家的認(rèn)可。

3.總結(jié)與思考

海工工程平面布置方案的確定是開展海工設(shè)計(jì)、通航安全論證、水土保持論證、海域使用論證、海洋功能區(qū)劃調(diào)整、海域環(huán)境功能區(qū)劃調(diào)整等工作的基礎(chǔ)，對(duì)工程的施工和項(xiàng)目行政審批等工作的開展具有重要作用。同時(shí)，期間不確定因素較多，應(yīng)盡早開展海工工程平面布置方案研究設(shè)計(jì)工作并進(jìn)行方案固化，特別是避免對(duì)取排水工程的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生顛覆性影響。

海工工程平面布置方案的設(shè)計(jì)必須以養(yǎng)殖區(qū)調(diào)查、水深地形測(cè)量、巖土勘察、海洋水文分析、溫排水和泥沙沖淤等專題為基礎(chǔ)，應(yīng)提前考慮，并先期開展相關(guān)專題，為海工工程平面布置方案設(shè)計(jì)提供充分依據(jù)。

海工工程平面布置方案的確定具有較多的影響因素，包括取水安全、取水溫升、排水溫升、泥沙淤積、溫排水對(duì)海域和養(yǎng)殖區(qū)的影響、土石方消納、淤泥外棄、工程費(fèi)用、第三方協(xié)調(diào)等。各影響因素沒有明確優(yōu)劣，具體項(xiàng)目應(yīng)通過綜合比較論證確定優(yōu)選方案，在保證取水安全的前提下，使環(huán)境影響盡量小，工程代價(jià)盡量低。