核电站-岭澳核电厂调水工程设计 (1)
核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的 核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量 热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器 内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就 源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。这就是 最普通的压水反应堆核电站的工作原理
杨跃波
提要: 为解决岭澳核电厂的淡水资源问题，因地制宜地设计了一个能动的调水系统，为以后在濒海核电站设计中，解决淡水资源问题提供了一种设计思路。
关键词: 核电厂 调水工程 供水保证率 库容 降水量 产水量 限制水位 调水量
0 概述
岭澳核电厂是继大亚湾核电厂建成投产之后经国务院批准在大亚湾地区兴建的第二座百万千瓦级大型商用核电厂，和其它用汽轮机发电的电厂一样，获得充足的淡水资源是核电厂安全运行的重要保证。岭澳厂址濒临大亚湾海岸，附近没有大的河流经过，只有几条源短流急的山溪，洪枯变化很大，不能用作供给电厂的淡水资源，所以解决电厂的淡水供应问题，只能人工建筑引水工程或水库。在岭澳工程的可行性分析报告阶段，曾提出从深圳东部供水工程上引水的方案，但由于各种原因没有得到批准。后来经反复研究逐步形成了以下调水工程方案。该工程由大坑水库、泵站、调水管线和岭澳水库四部分组成。设计时因地制宜，充分利用了岭澳核电厂址的地形特点，设计了一个能动的调水系统，基本上满足了6台百万千瓦级核电机组的淡水需求，为以后在濒海核电站设计中解决淡水资源问题提供了一种设计思路。
1 设计条件
1.1 气象
岭澳厂址属于南亚热带海洋性气候，天气温湿多雨，多年平均降水量为1 926.9 mm，最大年降水量2 420.0 mm。多年平均降水日数达139.9 d，但每年集中在4月至9月，降雨量占全年的85 .1%左右。全年平均相对湿度为79%，最高为100%。从这些资料表明，采用修建水库的方法来解决岭澳的淡水供应从气象角度已提供了可能，丰富的降水可以保证在较小的汇水面积上收集足够的淡水。
1.2 工程地质
经过工程地质勘察发现，在距大亚湾核电厂6 km的岭澳村具备有修建水库的良好工程地质条件。
此地库盆封闭条件好，山体雄厚，水库正常蓄水位范围无通向库外的底矮垭口，库围全为相对阻水的厚层长石石英砂岩，且库区构造稳定，无大的构造断裂。另外岭澳村属于核电的征地范围内，村内无居民点、工矿企业，不存在浸没和淹没问题，汇水区内固体径流来源少等等这些条件，为修建水库解决淡水供应创造了一个得天独厚的自然条件。
1.3 调水方案的形成条件
新选定的岭澳水库汇水面积3.42km2，如果采用岭澳水库单独供水，用时历法分析评估发现，保证率95%的情况下供水量为330×104m3/a，而保证率为99.9%时，供水量仅有154×104m3/a，不能满足岭澳核电站4台机组480×104m3/a的淡水需求。另一方面，在大亚湾核电厂已经建成的大坑水库，汇水面积有5km2。同样用时历法分析评估得知，在97% 的保证率条件下，供水量可达484×104m3/a，大亚湾核电厂投入运行后，实际运行经验表明需水量约为210×104m3/a。大坑水库在设计时，一方面考虑到电站的运行安全，防止水库溃坝对电站造成淹没事件；另一方面为了降低大亚湾核电厂的工程造价，所以大坑水库设计时仅以满足大亚湾核电厂运行需水量为前提，不考虑岭澳工程的用水需求，设计的有效库容仅120×104m3，每年水库弃水约200多万m3。综上所述，我们不难发现，岭澳水库汇水面积小，天然产水量不足以满足供水需求，而大坑水库汇水面积大，有大量的弃水，这就为调水工程设计提供了前提条件。
2 调水工程设计
2.1 供水标准的确定
对于大亚湾这样的百万千瓦级核电机组的运行与施工供水标准，在国内还没有相应的规范和足够的经验可以作为设计依据。大坑水库设计时，供水标准采用了法国经验，即按年供水量 1m3/kW设计。岭澳水库设计时，除了有法国经验以外，从大坑水库可获得1986～1994年的供水资料，这些数据最有实际代表意义，也是岭澳水库的设计依据。1988～1993年平均供水量240.8×104m3，月平均供水量20.06×104m3，其中最大月供水量31.985×104m3，最大日供水量1.43×104m3。在施工高峰期1990年6月～1991年5月总供水量300.34×104m3，月平均25.143×104m3。电厂开始商业运行以后，供水量逐渐减少，1993年6月～1994年5月总供水210.2×104m3，月平均17.5×104m3，这段期间主要供电厂生产和生活用水。从以上数据分析，最终确定240×104m3作为2台机组的年供水标准，因岭澳水库建成后供4台机组，所以岭澳水库设计供水量为480×104m3，月平均供水量40×104m3。根据岭澳水库的水文资料和供水标准，采用时历法和代表年实际年内分配组合法进行水库库容设计计算，确定岭澳水库正常蓄水库容520×104m3，有效库容500×104m3，97%的保证率下，供水量480×104m3/a。
2.2 两水库水量联合调节计算
2.2.1 大坑水库各月限制水位
调水工程两个主要组成部分大坑和岭澳水库调节性能不同，前者为年调节，后者属多年调节。因为大亚湾核电厂是核电集团"以核养核、滚动发展"的基础，保证大亚湾核电厂的正常供水是前提条件。为确保大坑水库向大亚湾核电厂供水210×104m3/a，在保证率97%的原则下，分析大坑水库各月的可调水量，结合本地区天然来水量季节性变化的特性，分析确定大坑水库向岭澳水库调水的限制水位，见表1。
表1 大坑水库向岭澳水库调水的限制水位
| 月份 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 大坑限制水位(m) | 27.5 | 27.5 | 27.5 | 30.6 | 30.3 | 29.5 | 28.4 | 27.5 | 27.5 | 27.5 | 27.5 | 27.5 |
| 大坑相应库容(万m3) | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 120 | 112.7 | 96.8 | 77.1 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 |
2.2.2 两水库水量联合调节的原则
(1)在岭澳水库未蓄到正常蓄水位的情况下，大坑水库各月超过限制水位以上，但未超过抽水能力的水量全部调入岭澳水库。
(2)为了确保大亚湾核电厂的供水量，每年汛末大坑水库必须蓄至正常蓄水位30.6m，若未达到正常蓄水位则应从岭澳水库调水。
(3)如果本地区6～9月实测总降水量少于538mm，预测两水库可能遇到特枯水年(p=99.9%)，此时停止施工用水，确保大亚湾核电厂和岭澳核电厂的生产用水。
2.2.3 两水库联合调节计算
两水库联合供水的水量调节计算，分别采用时历法和代表年频率组合法，按两水库联合调节原则，列表逐月进行水量调节计算，确定有效库容的供水保证率。从计算结果看，时历法和代表年频率组合法结果很接近。按岭澳水库正常蓄水库容520×104m3计算得出：年损失量20.43×104m3，供水能达到484×104m3/a，保证率97%和308×104m3/a，保证率99.9%的标准。
2.2.4 调水量的计算
为了将大坑水库富余的水量调入岭澳水库并尽量减少弃水，同时考虑岭澳水库年调水需求在 200×104m3以上的要求，计算确定取水限制水位为27.50m，其相应库容为62×104m3。
采用大坑水库一定频率的来水量、用水及损失量进行调节计算，当库水位达27.50m以上时调水，并以供水限制水位为控制，由此计算出大坑水库各频率的年可调水量见表2。
表2 大坑水库各频率的年可调水量
| 频率(%) | 10 | 50 | 70 | 90 | 95 | 97 | 99 |
| 调水量(万m3) | 425.13 | 239.15 | 167.22 | 53.91 | 16.41 | 0 | 0 |
