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摘要：电厂取水方案的优劣直接关系到电厂的取水安全、工程投资以及电厂的运行费用。本文即结合具体工程案例对港池明渠取水的方案做了相关研究。
关键词：港池明渠；取水；箱涵；投资
一、影响明渠取水口布置的主要因素
（一）水深
设计确定明渠取水口位置时，首先应考虑的便是水深因素。因为足够的水深是保证电厂安全取水的前提条件。同时，还应考虑波浪和泥沙的影响，以满足电厂的取水要求。对于大多数电厂主要包括循环冷却水系统、工业用水系统、生活用水系统和消防用水系统。对这些用水系统的取水低水位设计标准基本是一样的，一般设计在同一取水泵房内，其取水设计标准如下：
设计低水位：应按保证率为97%（小机组为95%）的低潮位设计；
校核低水位：并以保证率99%（小机组为97%）的低潮位校核。
毋庸置疑，电厂的取水安全最终是与电厂的安全运行挂钩的，其设计低水位直接采用保证率97%（小机组为95%）的低潮位为设计基准水位，并以保证率99%（小机组为97%）的低潮位校核。当出现校核低潮位时，允许减少取水量。
（二）岸滩稳定性
岸滩经过长期的海水冲刷和演变，其特点可以分为淤涨型、侵蚀型和稳定型三类。淤涨型的岸滩表现为陆地不断的向大海推进，因此如果把取水口布置在淤涨型海岸上，那么经过长期的海岸演变，潮流输送来的大量泥沙将会在取水口处聚集、沉降、淤积，抬高取水口底高程或减少过水断面，这样的后果便是威胁取水安全；侵蚀型岸滩则与淤涨型岸滩相反，是指经过海水和风浪的长期侵蚀，岸滩的的面积逐渐被海水侵蚀而不断变小，那么如果把取水口布置在侵蚀型海岸上，则需要对取水口处的堤头及取水明渠防波堤的堤脚部分进行加固，增大投资，否则，在潮流的淘刷下，有可能使防波堤或者导流堤发生失稳，威胁取水安全。而稳定型的岸滩在长期的海水演变中不会淤涨也不会被侵蚀，而保持了其面积和性能的稳定型，十分有利于明渠取水口的设置，所以，明渠取水口应当布置在稳定型海岸上。
（三）波浪
根据《火力发电厂水工设计规范》中的规定“进水前池波浪波动幅度一般不宜超过0.3m”，目前通常的做法是在泵房前池的有效波高控制在0.3m以下。若明渠取水口朝向直接面向常浪向或者强浪向，则波浪从外海传播到近海后，没有受到任何阻挡直接进入取水明渠，波能几乎没有受到削减，进水前池内波浪波动幅度将比较大。因此，在选择电厂取水口位置时，应考虑避开厂址海域波浪的常浪向以及强浪向或者采取消浪措施。
（四）泥沙
海流泥沙也是取水口选择时应着重考虑的因素，基于防淤考虑，那些泥沙来源少、沿岸泥沙流弱的地段则是取水口的上佳之选，并应避开两股泥沙流相汇的地段。对于泥沙流较强的一般海湾，明渠取水口不宜选择湾顶，而宜选择在靠近湾口岬角的地段；对于泥沙流较强的狭长海湾，宜选择在海湾断面束窄段和靠近深泓的地段。在有岛屿掩护的岸段，若岛屿与海岸之间有强流通过，且泥沙颗粒细小，宜选择为取水口的位置。在多沙河流河口外的海岸地段，应避开沿岸泥沙流。
在进行电厂取水方案设计之前，应尽量收集厂址海域的海洋水文资料（主要包括潮位、波浪、泥沙）、水质资料和海图资料等，以便为取水方案设计提供基础资料。
二、港池明渠取水方案研究
本文针对国外某电厂2x660MW机组工程海水取水方案的论证。通过各种方案的技术经济比较后，确定本工程采用港池明渠取水方案作为推荐方案。港池明渠取水方案较之钢筋混凝土箱涵取水方案可节省初投资约46471.4万元人民币，节省年运行费用约233.19 万元人民币，如果按照运行20年及每年收益10%考虑折现后可节省总投资约48456.65万元人民币。
（一）取水头部6种箱涵方案比较
1、取水方案配置
（1）方案一：采用单根4.0x4.0m箱涵取水方案
方案一采用每台机组配置单根4.0x4.0m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径18m，进水窗高3m，每台机组配置一个取水头。
取水箱涵尺寸：4.0x4.0m，每台机组配置一条。
取水泵房尺寸约：46x44x39m，前池尺寸：38.5x20x21m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.225Mpa。
（2）方案二：采用单根4.3x4.3m箱涵取水方案
方案二采用每台机组配置单根4.3x4.3m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径18m，进水窗高3m，每台机组配置一个取水头。
取水箱涵尺寸：4.3x4.3m，每台机组配置一条。
取水泵房尺寸约：46x44x36.5m，前池尺寸：38.5x20x19m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.205Mpa。
（3）方案三：采用单根4.6x4.6m箱涵取水方案
方案三采用每台机组配置单根4.6x4.6m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径18m，进水窗高3m，每台机组配置一个取水头。
取水箱涵尺寸：4.6x4.6m，每台机组配置一条。
取水泵房尺寸约：46x44x35m，前池尺寸：38.5x20x17.5m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.19Mpa。
（4）方案四：采用单根4.9x4.9m箱涵取水方案
方案四采用每台机组配置单根4.9x4.9m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径18m，进水窗高3m，每台机组配置一个取水头。
取水箱涵尺寸：4.9x4.9m，每台机组配置一条。
取水泵房尺寸约：46x44x34m，前池尺寸：38.5x20x16.5m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.18Mpa。
（5）方案五：采用两根4.0x4.0箱涵取水方案
方案五采用每台机组配置两根4.0x4.0m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径10m，进水窗高3m，每台机组配置两个取水头。
取水箱涵尺寸：4.0x4.0m，每台机组配置两根。
取水泵房尺寸约：46x44x33.6m，前池尺寸：38.5x20x16m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.176Mpa。
（6）方案六：两根4.3x4.3箱涵取水方案
方案六采用每台机组配置两根4.3x4.3m钢筋混凝土箱涵取水，通过取水系统水力计算具体参数如下：
取水头部采用直径10m，进水窗高3m，每台机组配置两个取水头。
取水箱涵尺寸：4.3x4.3m，每台机组配置两根。
取水泵房尺寸约：46x44x33.3m，前池尺寸：38.5x20x15.7m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.171Mpa。
（二）各取水方案技术经济对比
1、初投资对比
下面将对上述各取水方案的配置进行初投资的分析，详见表1。
2、取水方案运行费用对比
下面将对上述各取水方案的配置进行运行费用的分析，详见表2。
2、设备运行费用的电价暂按上网电价0.5162元/kWh考虑。
3、取水方案技术经济对比
根据上述对各取水方案进行的技术经济对比，下面将归纳为表3。
4、结论
取水方案一初投资最低但年运行费用最高，通过技术经济比较取水方案四初投资比方案一虽然高4121万元，但其每年运行费用较方案一约低1206.5万元。如果按照运行20年，每年收益10%考虑折为现值后，方案四造价为143899.64万元即为经济方案。
（三）取水明渠方案
我们拟结合码头采用明渠直接从港池取水方案。
港池低标高为-5m（CD），平均低潮位±0.00m（CD）。驳船吃水深度4m，考虑最不利条件平均低潮位驳船运行时船底距离港池低约为1.00m。为防止驳船低水位运行时对港池底面表层粉质粘土产生搅动，并预防含粉质粘土海水进入电厂循环水取水系统，我们将考虑港池疏浚2米，预计疏浚体积大约400000m3。
明渠方案采用两台机组配置一条明渠。通过取水系统水力计算具体参数如下：
底宽44m，边坡比1：10，底标高为-5m（CD），长度50m。
取水泵房尺寸约：46x44x34m，前池尺寸：38.5x20x16.5m。
每台机组配置2台循环水泵，两台机组共同备用一台循环水泵。每台机组循环水泵参数暂定为：
Q=14.37m3/s，H=0.17Mpa。
明渠方案初投资约为53147.6万元包含土建和设备费用，年运行费用约为4968万元包含循泵电耗、设备年检修和年清淤费用。按照运行20年，每年收益10%考虑折为现值后，明渠方案造价为95442.99万元，为最低经济方案。故确定本工程采用港池明渠取水方案作为推荐方案。
参考文献：
[1]刘海成，陈汉宝.电厂取水明渠布置形式对取水温升的影响研究[J].水道港口.2011（05）
[2]张晓艳，倪培桐，黄健东.某滨海电厂温排水数值模拟研究[J].广东水利水电.2011（10）
论文作者:张明斌, 柴媛, 夏力宁
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/24
标签：机组论文; 方案论文; 明渠论文; 每台论文; 水泵论文; 尺寸论文; 电厂论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;